WO2022182148A1 - 디지타이저 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

디지타이저 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 Download PDF

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WO2022182148A1
WO2022182148A1 PCT/KR2022/002682 KR2022002682W WO2022182148A1 WO 2022182148 A1 WO2022182148 A1 WO 2022182148A1 KR 2022002682 W KR2022002682 W KR 2022002682W WO 2022182148 A1 WO2022182148 A1 WO 2022182148A1
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WO
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layer
base layer
digitizer
conductive
elastic modulus
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Application number
PCT/KR2022/002682
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English (en)
French (fr)
Inventor
이동엽
유성우
박민혁
Original Assignee
동우화인켐 주식회사
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a digitizer and an image display device including the same. More particularly, it relates to a digitizer including a multilayer conductive structure and an image display device including the same.
  • an image display device is implemented in the form of, for example, a smartphone.
  • electronic devices in which a touch panel or a touch sensor is attached to a display panel of the image display device to select a menu displayed on a window surface to implement an information input function are being developed.
  • a digitizer that converts analog coordinate information into a digital signal by an electromagnetic method is disposed on the back side of the image display device.
  • a flexible display having flexibility that can be folded or bent is being developed, and accordingly, a sensor structure such as the digitizer needs to be developed to have appropriate physical properties, design, and structure so that it can also be applied to the flexible display.
  • a crack of a conductive pattern or an electrode may easily occur in a bending portion. Therefore, there is a need to develop a digitizer capable of maintaining reliability even after repeated bending.
  • One object of the present invention is to provide a digitizer having improved mechanical and electrical reliability.
  • An object of the present invention is to provide an image display device including a digitizer having improved mechanical and electrical reliability.
  • base layer a lower conductive layer disposed on the upper surface of the base layer; an interlayer insulating layer formed on the upper surface of the base layer and covering the lower conductive layer; an upper conductive layer disposed on the interlayer insulating layer; and a support layer coupled to the bottom surface of the base layer and having a thickness equal to or greater than the thickness of the base layer and an elastic modulus equal to or greater than the elastic modulus of the base layer, the digitizer.
  • the thickness of the support layer is greater than the thickness of the base layer
  • the elastic modulus of the support layer is greater than the elastic modulus of the base layer
  • the tensile breaking strength of the support layer is greater than the tensile breaking strength of the base layer. wherein the tensile yield strength of the support layer is greater than the tensile yield strength of the base layer.
  • the lower conductive layer includes a plurality of first lower conductive lines and a plurality of second lower conductive lines extending in a second direction parallel to the upper surface of the base layer
  • the upper conductive layer includes a plurality of first upper conductive lines and a plurality of second upper conductive lines extending in a first direction parallel to the upper surface of the base layer and perpendicular to the second direction.
  • Display panel and a digitizer according to the above-described embodiments disposed under the display panel.
  • the touch sensor is disposed between the window substrate and the display panel, and the digitizer is disposed between the display panel and the rear cover.
  • a support layer may be additionally coupled under the base layer of the digitizer.
  • the support layer may have a thickness and an elastic modulus equal to or greater than the thickness and elastic modulus of the base layer. Tensile stress generated during bending/folding of the digitizer may be reduced or buffered through the support layer.
  • a lower conductive layer and an upper conductive layer may be sequentially stacked on the upper surface of the base layer. Accordingly, it is possible to prevent cracks in the conductive layer by uniformizing the direction of stress during bending.
  • the upper conductive layer may include an upper conductive line crossing a bending axis
  • the lower conductive layer may include a lower conductive line parallel to the bending axis.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a digitizer according to exemplary embodiments.
  • FIGS. 2 and 3 are schematic plan views illustrating conductive coils included in a digitizer according to example embodiments.
  • FIG. 4 is a schematic plan view illustrating a digitizer according to exemplary embodiments.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an image display apparatus according to example embodiments.
  • Embodiments of the present invention include a multilayer conductive structure and a multilayer insulating structure, and provide a digitizer having improved bending reliability and electrical reliability. Also provided is an image display device including a digitizer.
  • first direction and second direction are defined as a first direction and a second direction.
  • first direction and the second direction may cross each other perpendicularly.
  • the first direction may correspond to a width direction, a row direction, or an X-direction of the digitizer 100 .
  • the second direction may correspond to a longitudinal direction, a column direction, or a Y-direction of the digitizer 100 .
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a digitizer according to exemplary embodiments.
  • the digitizer 100 may include a lower conductive layer 110 and an upper conductive layer 130 formed on a base layer 105 .
  • the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 may be separated in different layers with the interlayer insulating layer 120 interposed therebetween.
  • the substrate layer 105 is used to encompass a substrate or a film type substrate for forming the conductive layers 110 and 130 and the interlayer insulating layer 120 .
  • the base layer 105 may include a polymer applicable to a flexible display.
  • 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), etc. are mentioned.
  • COP cyclic olefin polymer
  • PET polyethylene terephthalate
  • PAR polyacrylate
  • PEI polyetherimide
  • the base layer 105 may include polyimide to secure stable bending properties.
  • the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 may each include a low-resistance metal.
  • the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 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), tin (Sn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), or an alloy containing at least two of them.
  • the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 may include copper or a copper alloy to realize low resistance.
  • the interlayer insulating layer 120 may be formed on the upper surface of the base layer 105 to cover the lower conductive layer 110 .
  • the interlayer insulating layer 120 may include an organic insulating material such as an epoxy-based resin, an acrylic resin, a siloxane-based resin, or a polyimide-based resin, or an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride.
  • the interlayer insulating layer 120 may be formed using an organic insulating material to improve flexible properties.
  • the interlayer insulating layer 120 may have a multilayer structure.
  • the interlayer insulating layer 120 may include a first interlayer insulating layer 122 and a second interlayer insulating layer 124 sequentially stacked from the base layer 105 .
  • the interlayer insulating layer 120 having a sufficient thickness for forming the contacts 135 and 137 (refer to FIGS. 2 and 3 ) can be formed. Also, as will be described later, a neutral plane may be easily formed in the interlayer insulating layer 120 to be adjacent to the conductive layers 110 and 130 .
  • the upper conductive layer 130 may be formed on the interlayer insulating layer 120 .
  • the passivation layer 140 may be formed on the interlayer insulating layer 120 to cover the upper conductive layer 130 .
  • the passivation layer 140 may include an organic insulating material such as an epoxy-based resin, an acrylic resin, a siloxane-based resin, or a polyimide-based resin, or an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride.
  • the passivation layer 140 may be formed using an organic insulating material to improve flexible properties.
  • Each of the interlayer insulating layer 120 and the passivation layer 140 may have a thickness in the range of about 1.5 to 20 ⁇ m to improve bending properties.
  • the support layer 90 may be coupled to the bottom surface of the base layer 105 .
  • the support layer 90 may be attached on the bottom surface of the base layer 105 through the adhesive layer 95 .
  • the support layer 90 may include a resin material substantially the same as or similar to the above-described resin material used in the base layer 105 .
  • the base layer 105 and the support layer 90 may include a polyimide-based material.
  • the support layer 90 may be provided as a reinforcing layer that converts or relieves stress generated during a folding or bending operation of the digitizer 100 . For example, when excessive tensile stress is applied by bending of the digitizer 100, the tensile stress is reduced by the support layer 90, or the tensile stress is converted into compression and the conductive layer ( 110, 130).
  • the formation of the neutral plane may be promoted, and fracture and cracking of the conductive layers 110 and 130 due to tensile stress may be suppressed.
  • the thickness of the support layer 90 may be greater than or equal to the thickness of the base layer 105 .
  • the thickness of the support layer 90 may be greater than the thickness of the base layer 105 .
  • the elastic modulus of the support layer 90 may be greater than or equal to the elastic modulus of the base layer 105 .
  • the elastic modulus of the support layer 90 may be greater than that of the base layer 105 .
  • the stress generated in the base layer 105 can be reduced or suppressed, and the tensile stress transferred to the conductive layers 110 and 130 can be blocked or reduced. have.
  • the thickness of the base layer 105 may be about 10 to 30 ⁇ m, the thickness of the support layer 90 may be about 25 to 40 ⁇ m.
  • the ratio of the elastic modulus of the base layer 105 to the elastic modulus of the support layer 90 may be about 1.5 to 2, preferably less than 2.
  • the elastic modulus of the base layer 105 may be about 2 to 6 GPa, and the elastic modulus of the support layer 90 may be about 4 to 10 GPa, preferably about 6 to 10 GPa.
  • the tensile strength at break and the tensile yield strength of the support layer 90 may be greater than the tensile strength at break and the tensile yield strength of the base layer 105 , respectively.
  • the ratio of the tensile breaking strength of the support layer 90 to the tensile breaking strength of the base layer 105 may be about 1.5 to 3. In some embodiments, a ratio of the tensile yield strength of the support layer 90 to the tensile yield strength of the base layer 105 may be about 1.1 to 2.
  • the durability against the overall bending of the digitizer 100 may be further improved.
  • the tensile breaking strength of the base layer 105 may be about 100 to 200 MPa, and the tensile yield strength may be about 100 to 150 MPa.
  • the tensile breaking strength of the support layer 90 may be about 250 to 400 MPa, and the tensile yield strength may be about 150 to 200 MPa.
  • the tensile breaking strength and the tensile yield strength may mean strength in a row direction or an X direction of a digitizer.
  • the elongation of the support layer 90 may be less than the elongation of the base layer 105 . Accordingly, even when the base layer 105 is excessively stretched and damaged by bending/folding, mechanical stability may be maintained or secured by the support layer 90 .
  • the elongation of the support layer 90 may be adjusted to be smaller than the elongation of the base layer 105 in the range of 20 to 70%.
  • the elongation of the base layer 105 may be 40 to 80%, and the elongation of the support layer 90 may be 20 to 40%.
  • FIGS. 2 and 3 are schematic plan views illustrating conductive coils included in a digitizer according to example embodiments.
  • the digitizer 100 may include a first conductive coil 50 and a second conductive coil 70 .
  • the first conductive coil 50 and the second conductive coil 70 may be defined by combining the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 by the contacts 135 and 137 .
  • the lower conductive layer 110 may include a first lower conductive line 112 (see FIG. 3 ) and a second lower conductive line 114 (see FIG. 2 ).
  • the upper conductive layer 130 may include a first upper conductive line 132 (see FIG. 2 ) and a second upper conductive line 134 (see FIG. 3 ).
  • the first lower conductive line 112 and the second lower conductive line 114 may extend in the second direction.
  • the first upper conductive line 132 and the second upper conductive line 134 may extend in a first direction.
  • the first upper conductive line 132 of the upper conductive layer 130 and the second lower conductive line 114 of the lower conductive layer 110 are coupled to each other to form a first conductive coil 50 . can form.
  • the first upper conductive line 132 and the second lower conductive line 114 may together form a first conductive coil 50 to serve as a sensing line for an input pen through electromagnetic induction.
  • first upper conductive line 132 and the second lower conductive line 114 may be electrically connected to each other through the first contact 135 .
  • a plurality of first upper conductive lines 132 and a plurality of second lower conductive lines 114 are electrically connected to each other through a plurality of first contacts 135 to form a single first conductive coil 50 .
  • a plurality of conductive loops may be included. For example, four first conductive loops may be included in one first conductive coil 50 .
  • the first conductive loops may have different sizes or areas in a planar direction.
  • the first contact 135 may pass through the interlayer insulating layer 120 to be formed substantially integrally with the first upper conductive line 132 .
  • a first input line 113 and a first output line 115 may be connected to any one of the first conductive loops.
  • the first input line 113 may be connected to an innermost first conductive loop among the first conductive loops.
  • the first output line 115 may be connected to an outermost first conductive loop among the first conductive loops.
  • the current input from the first input line 113 may alternately cycle through the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 through the first conductive loops, and may be discharged through the first output line 115 . have.
  • the first input line 113 and the first output line 115 may be included in the lower conductive layer 110 .
  • the lower conductive layer 110 may include a first internal connection line 114a.
  • adjacent first conductive loops may be connected by a first internal connection line 114a.
  • the first lower conductive line 112 of the lower conductive layer 110 and the second upper conductive line 134 of the upper conductive layer 130 are coupled to each other to form a second conductive coil 70 . can form.
  • the first lower conductive line 112 and the second upper conductive line 134 may be provided together as a sensing line for an input pen through electromagnetic induction by forming a second conductive coil 70 together.
  • first lower conductive line 112 and the second upper conductive line 134 may be electrically connected to each other through the second contact 137 .
  • a plurality of first lower conductive lines 112 and a plurality of second upper conductive lines 134 are electrically connected to each other through a plurality of second contacts 137 to form a single second conductive coil 70 .
  • a plurality of conductive loops may be included. For example, four second conductive loops may be included in one second conductive coil 70 .
  • the second conductive loops may have different sizes or areas in a planar direction.
  • the second contact 137 may be formed substantially integrally with the second upper conductive line 134 through the interlayer insulating layer 120 .
  • a second input line 117 and a second output line 119 may be connected to any one of the second conductive loops.
  • the second input line 117 may be connected to an innermost second conductive loop among the second conductive loops.
  • the second output line 119 may be connected to an outermost second conductive loop among the second conductive loops.
  • the current input from the second input line 117 may alternately cycle through the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 through the second conductive loops, and may be discharged through the second output line 119 . have.
  • the second input line 117 and the second output line 119 may be included in the lower conductive layer 110 .
  • the upper conductive layer 130 may further include an external connection line 134a.
  • the second input line 117 and the second output line 119 may be connected through the second conductive loop and the second contact 137 by the external connection line 134a.
  • the external connection line 134a may be connected to two different second conductive coils.
  • the output line 119 connected to one of the second conductive coils 70 may be connected to the input line 117 of the other second conductive coil 70 through an external connection line 134a.
  • the upper conductive layer 130 may further include a second internal connection line 134b.
  • a second internal connection line 134b For example, adjacent second conductive loops in the second conductive coil 70 may be connected to each other by the second internal connection line 134b.
  • the number of conductive loops in the conductive coil may be adjusted in consideration of the size and resolution of the image display device.
  • the first conductive coil 50 and the second conductive coil 70 may each include a plurality of conductive loops having different sizes.
  • the strength of the magnetic field generated through the digitizer 100 may be sufficiently increased, so that, for example, energy transfer to the input pen in contact with the window surface of the image display apparatus may be efficiently enhanced.
  • the conductive loop is formed by connecting the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 through the contacts 135 and 137 , the number of loops of the conductive coil in a limited space is efficiently increased and electromagnetic induction efficiency is achieved. can improve
  • both the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 may be disposed on the upper surface of the base layer 105 . Accordingly, when bending or folding through the base layer 105 , the stress direction for the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 may be adjusted in the same manner.
  • tensile stress when tensile stress is applied to the bottom surface of the base layer 105 , compressive stress may be applied to the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 . Accordingly, a neutral plane in which stress is canceled may be easily generated to be adjacent to the conductive layers 110 and 130 . Accordingly, stress applied to the conductive layers 110 and 130 may be relieved, thereby reducing or preventing electrode cracking due to bending.
  • the support layer 90 is coupled under the base layer 105 to facilitate transmission of compressive stress to the lower conductive layer 110 and the upper conductive layer 130 . Accordingly, generation of the neutral plane is also promoted, and bending reliability may be further improved.
  • the thickness of the lower conductive layer 110 may be greater than the thickness of the upper conductive layer 130 .
  • the thickness of the first lower conductive line 112 may be greater than the thickness of the first upper conductive line 132 .
  • the first upper conductive line 132 may extend in a first direction (eg, a row direction or a width direction) and intersect a bending axis.
  • first direction eg, a row direction or a width direction
  • first lower conductive line 112 may extend in a second direction (a column direction or a length direction) and may be substantially parallel to the bending axis.
  • first upper conductive line 132 by reducing the thickness of the first upper conductive line 132 to which bending stress is easily transmitted as it intersects the bending axis, prevention of cracks in the conductive line may be reduced or suppressed. Since the first lower conductive line 112, which is parallel to the bending axis and is relatively free from bending stress, is formed to have a large thickness, a sufficient electromagnetic induction effect may be realized by expanding a current path through the conductive coil.
  • the second lower conductive line 114 may also have a greater thickness than the second upper conductive line 134 .
  • the thickness of the lower conductive layer 110 may be about 5 to 20 ⁇ m, preferably 10 to 20 ⁇ m.
  • the thickness of the upper conductive layer 130 (the first upper conductive line or the second upper conductive line) may be 6 ⁇ m or less, preferably about 1 to 6 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a schematic plan view illustrating a digitizer according to exemplary embodiments. For convenience of description, the detailed structure/configuration of the conductive coil is omitted in FIG. 4 .
  • a plurality of first conductive coils 50 and second conductive coils 70 may be arranged on the upper surface of the base layer 105 .
  • the first conductive coil 50 may extend in the first direction or the row direction.
  • the plurality of first conductive coils 50 may be arranged along the second direction or the column direction.
  • first conductive coils 50 - 1 to 50 - n may be sequentially arranged along the second direction (n is a natural number).
  • the second conductive coil 70 may extend in the second direction or the column direction.
  • the plurality of second conductive coils 70 may be arranged along the first direction or the row direction.
  • m second conductive coils 70 - 1 to 70 - m may be sequentially arranged in the first direction.
  • a bending area BA may be included in the central portion of the base layer 105 .
  • a bending axis 80 extending in the second direction may be positioned in the bending area BA.
  • the digitizer 100 according to example embodiments may be bent or folded around the bending axis 80 .
  • the thickness of the first upper conductive line 132 or the second upper conductive line 134 crossing the bending axis 80 may be relatively small. Accordingly, it is possible to prevent cracking of the upper conductive layer 130 to which bending stress is directly applied and to increase flexibility.
  • the thicknesses of the first lower conductive line 112 and the second lower conductive line 114 parallel to the bending axis 80 and having relatively small bending stress are increased to reduce resistance and improve the efficiency of generating a magnetic field through the conductive coil. can do it
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an image display apparatus according to example embodiments.
  • the image display apparatus may include the display panel 360 , the touch sensor 200 , and the digitizer 100 according to the above-described exemplary embodiments.
  • the digitizer 100 may be disposed under the display panel 360 .
  • the digitizer 100 may be disposed between the display panel 360 and the rear cover 380 .
  • the digitizer 100 includes relatively thick conductive lines for efficiency in generating a magnetic field using electromagnetic induction, and may include a plurality of conductive coils. Accordingly, the digitizer 100 may be disposed under the display panel 360 so as not to be recognized by a user of the image display apparatus.
  • 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 .
  • a pixel circuit including a thin film transistor (TFT) may be 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, 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 area.
  • 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 light emitting layer.
  • a counter electrode 340 may be disposed on the pixel defining layer 320 and the display layer 330 .
  • the opposing electrode 340 may be provided as a common electrode or a cathode of the image display device, for example.
  • An encapsulation layer 350 for protecting the display panel 360 may be stacked on the opposite electrode 340 .
  • the touch sensor 200 may be stacked on the display panel 360 and disposed toward the window substrate 230 .
  • the touch sensor 200 may generate capacitance by a user's touch input through the surface of the window substrate 230 .
  • the touch sensor 200 may include a sensing electrode or sensing channels having a thickness smaller than that of the conductive layer included in the digitizer 100 so as not to be recognized by the user.
  • the thickness of the sensing electrode or the sensing channel may be less than 1 ⁇ m or less than 0.5 ⁇ m.
  • Each of the sensing electrodes or the sensing channels may be independently disposed in one single layer to interact with an adjacent sensing electrode or sensing channel to generate capacitance.
  • the touch sensor 200 may be coupled to the display panel 360 through the adhesive layer 260 .
  • the window substrate 230 includes, for example, a hard coating film and thin glass, and in an embodiment, a light blocking pattern 235 may be formed on a periphery of one surface of the window substrate 230 .
  • the light blocking pattern 235 may include, for example, a color printing pattern.
  • a bezel portion or a non-display area of the image display device may be defined by the light blocking pattern 235 .
  • a polarization layer 210 may be disposed between the window substrate 230 and the touch sensor 200 .
  • the polarizing layer 210 may include a coated polarizer or a polarizing plate.
  • the polarization layer 210 may be directly bonded to the one surface of the window substrate 230 or may be attached through the first adhesive layer 220 .
  • the touch sensor 200 may be coupled to the polarization layer 210 through the second adhesive layer 225 .
  • the window substrate 230 , the polarization layer 210 , and the touch sensor 200 may be sequentially disposed from the user's viewing side.
  • the sensing electrodes of the touch sensor 200 are disposed under the polarization layer 210 , it is possible to more effectively prevent the sensing electrode from being viewed.
  • 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 disposed in the order from the user's viewing side.
  • a polyimide film having the physical properties shown in Table 1 below was used as the base layer and the support layer.
  • PI(A) and PI(B) were used by removing the copper foil from the copper-clad laminate manufactured by Innox and taking out the polyimide film.
  • the base layer and the support layer were selected as described in Table 2 and bonded using a PSA adhesive layer (thickness, 15 ⁇ m).
  • a digitizer including a conductive coil of the form shown in FIGS. 1 to 3 is formed by forming a lower conductive layer with a thickness of 15 ⁇ m on the base layer, and an upper conductive layer with a thickness of 5 ⁇ m and an acrylic interlayer insulating layer. formed.
  • a lower conductive layer with a thickness of about 12 ⁇ m is formed on the base layer, and an upper conductive layer with a thickness of about 0.7 ⁇ m and an acrylic interlayer insulating layer are used to form the form shown in FIGS.
  • a digitizer including a conductive coil was manufactured.
  • a support layer was selected as described in Table 2 on the base layer and was bonded using a PSA adhesive layer (thickness, 15 ⁇ m).
  • Example 5 significantly improved bending reliability was obtained in the digitizer including the support layer satisfying the thickness and elastic modulus according to the exemplary embodiments.
  • Example 5 in which the breaking strength/yield strength of the support layer was smaller than that of the base layer
  • Example 6 in which the same support layer as the base layer was used, the bending durability was somewhat lowered compared to Examples 1 to 4.

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  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예들에 따르면 디지타이저 및 이를 포함하는 화상 표시 장치가 제공된다. 디지타이저는 기재층, 기재층의 상면 상에 배치된 하부 도전층, 기재층의 상면 상에 형성되어 하부 도전층을 덮는 층간 절연층, 층간 절연층 상에 배치되는 상부 도전층, 및 기재층의 저면에 결합되고 기재층의 두께 이상의 두께 및 상기 기재층의 탄성률 이상의 탄성률을 갖는 지지층을 포함한다.

Description

디지타이저 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
본 발명은 디지타이저 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복층 도전 구조를 포함하는 디지타이저 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 화상 표시 장치에 각종 센싱 기능 및 통신 기능이 결합되어, 예를 들면 스마트폰 형태로 구현되고 있다. 예를 들면, 상기 화상 표시 장치의 표시 패널 상에 터치 패널 또는 터치 센서가 부착되어 윈도우 면에 표시되는 메뉴를 선택하여 정보 입력 기능이 함께 구현된 전자 기기들이 개발되고 있다.
또한, 한국등록특허 제10-1750564호에 개시된 바와 같이, 화상 표시 장치의 배면부 측으로 전자기 방식에 의해 아날로그 좌표 정보를 디지털 신호로 변환시키는 디지타이저가 배치되고 있다,
최근 접히거나 구부릴 수 있는 유연성을 갖는 플렉시블 디스플레이가 개발되고 있으며, 이에 따라, 상기 디지타이저와 같은 센서 구조 역시 플렉시블 디스플레이에 적용될 수 있도록 적절한 물성, 설계, 구조를 갖도록 개발될 필요가 있다.
예를 들면, 박형 디스플레이 장치에 적용되는 디지타이저의 경우, 벤딩부에서 도전 패턴 또는 전극의 크랙이 쉽게 발생할 수 있다. 따라서, 벤딩의 반복에도 신뢰성을 유지할 수 있는 디지타이저 개발이 필요하다.
본 발명의 일 과제는 향상된 기계적, 전기적 신뢰성을 갖는 디지타이저를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 기계적, 전기적 신뢰성을 갖는 디지타이저를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 기재층; 상기 기재층의 상면 상에 배치된 하부 도전층; 상기 기재층의 상기 상면 상에 형성되어 상기 하부 도전층을 덮는 층간 절연층; 상기 층간 절연층 상에 배치되는 상부 도전층; 및 상기 기재층의 저면에 결합되고 상기 기재층의 두께 이상의 두께 및 상기 기재층의 탄성률 이상의 탄성률을 갖는 지지층을 포함하는, 디지타이저.
2. 위 1에 있어서, 상기 지지층의 두께는 상기 기재층의 두께보다 크고, 상기 지지층의 탄성률은 상기 기재층의 탄성률보다 큰, 디지타이저.
3. 위 2에 있어서, 상기 기재층의 탄성률 대비 상기 지지층의 탄성률의 비는 1.5 내지 2인, 디지타이저.
4. 위 1에 있어서, 상기 기재층의 탄성률은 2 내지 6 GPa, 상기 지지층의 탄성률은 4 내지 10GPa인, 디지타이저.
5. 위 1에 있어서, 상기 지지층의 인장 파단 강도는 상기 기재층의 인장 파단 강도보다 크며. 상기 지지층의 인장 항복 강도는 상기 기재층의 인장 항복 강도보다 큰, 디지타이저.
6. 위 1에 있어서, 상기 지지층의 신율은 상기 기재층의 신율보다 작은, 디지타이저.
7. 위 1에 있어서, 상기 기재층 및 상기 지지층은 동일 타입의 유기 물질을 포함하는, 디지타이저.
8. 위 7에 있어서, 상기 기재층 및 상기 지지층은 폴리이미드계 물질을 포함하는, 디지타이저.
9. 위 1에 있어서, 상기 지지층 및 상기 기재층 사이에 형성된 점접착층을 더 포함하는, 디지타이저.
10. 위 1에 있어서, 상기 하부 도전층은 상기 기재층의 상기 상면에 평행한 제2 방향으로 연장하는 복수의 제1 하부 도전 라인들 및 복수의 제2 하부 도전 라인들을 포함하고, 상기 상부 도전층은 상기 기재층의 상기 상면에 평행하며 상기 제2 방향과 수직한 제1 방향으로 연장하는 복수의 제1 상부 도전 라인들 및 복수의 제2 상부 도전 라인들을 포함하는, 디지타이저.
11. 위 10에 있어서, 상기 제1 상부 도전 라인들 및 상기 제2 하부 도전 라인들을 전기적으로 연결시키며 제1 도전 코일을 형성하는 제1 콘택들; 및
상기 제1 하부 도전 라인들 및 상기 제2 상부 도전 라인들을 전기적으로 연결시키며 제2 도전 코일을 형성하는 제2 콘택들을 더 포함하는, 디지타이저.
12. 위 11에 있어서, 상기 제1 도전 코일은 상기 제1 방향으로 연장하며, 상기 제2 방향을 따라 복수의 상기 제1 도전 코일들이 배열되고, 상기 제2 도전 코일은 상기 제2 방향으로 연장하며, 상기 제1 방향을 따라 복수의 상기 제2 도전 코일들이 배열되는, 디지타이저.
13. 위 10에 있어서, 상기 기재층은 중앙부에 벤딩 영역을 포함하는, 디지타이저.
14. 위 13에 있어서, 상기 벤딩 영역의 벤딩 축은 상기 제1 상부 도전 라인과 교차하며, 상기 제1 하부 도전 라인과 평행한, 디지타이저.
15. 표시 패널; 및 상기 표시 패널 아래에 배치된 상술한 실시예들에 따른 디지타이저를 포함하는, 화상 표시 장치.
16. 위 15에 있어서, 상기 표시 패널 위에 배치된 터치 센서를 더 포함하는, 화상 표시 장치.
17. 위 16에 있어서, 리어 커버 및 윈도우 기판을 더 포함하고,
상기 터치 센서는 상기 윈도우 기판 및 상기 표시 패널 사이에 배치되며, 상기 디지타이저는 상기 표시 패널 및 상기 리어 커버 사이에 배치된, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르면, 디지타이저의 기재층 아래에 지지층을 추가적으로 결합시킬 수 있다. 상기 지지층은 상기 기재층의 두께 및 탄성률 이상의 두께 및 탄성률을 가질 수 있다. 상기 지지층을 통해 디지타이저의 벤딩/폴딩 시 발생하는 인장 스트레스를 감소 또는 완충시킬 수 있다.
따라서, 디지타이저의 도전층 혹은 배선에 인가되는 인장 스트레스를 억제하며, 가혹한 조건에서도 안정적인 전자기 유도 효과를 구현할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기재층의 상면 상에 하부 도전층 및 상부 도전층을 순차적으로 적층할 수 있다. 따라서, 벤딩 시 스트레스의 방향을 균일화하여 도전층의 크랙을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상부 도전층은 벤딩 축과 교차하는 상부 도전 라인을 포함하고, 상기 하부 도전층은 벤딩 축에 평행한 하부 도전 라인을 포함할 수 있다. 상기 상부 도전 라인의 두께를 상기 하부 도전 라인보다 작게 형성하여 전극 크랙을 억제하며 벤딩 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저에 포함되는 도전 코일들을 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 복층 도전 구조 및 복층 절연 구조를 포함하며, 향상된 벤딩 신뢰성, 전기적 신뢰성을 갖는 디지타이저를 제공한다. 또한, 디지타이저를 포함하는 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, 디지타이저(100) 또는 기재층(105)의 상면에 평행하며 서로 교차하는 두 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 정의한다. 예를 들면, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직하게 교차할 수 있다.
상기 제1 방향은 디지타이저(100)의 너비 방향, 행 방향 혹은 X-방향에 대응될 수 있다. 상기 제2 방향은 디지타이저(100)의 길이 방향, 열 방향 혹은 Y-방향에 대응될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 디지타이저(100)는 기재층(105) 상에 형성된 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)을 포함할 수 있다. 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)은 층간 절연층(120)을 사이에 두고 서로 다른 층에 분리될 수 있다.
기재층(105)은 도전층들(110, 130) 및 층간 절연층(120)의 형성을 위한 기판 또는 필름 타입 기재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 기재층(105)은 플레시블 디스플레이에 적용 가능한 고분자를 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.
바람직하게는, 기재층(105)은 안정적인 벤딩 특성 확보를 위해 폴리이미드를 포함할 수 있다.
하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)은 각각 저저항 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(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), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들 중 적어도 2 이상을 함유하는 합금을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)은 저저항 구현을 위해 구리 혹은 구리 합금을 포함할 수 있다.
층간 절연층(120)은 기재층(105) 상면 상에 형성되어 하부 도전층(110)을 덮을 수 있다. 층간 절연층(120)은 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지 등과 같은 유기 절연 물질, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 층간 절연층(120)은 플렉시블 특성 향상을 위해 유기 절연 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 층간 절연층(120)은 복층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 층간 절연층(120)은 기재층(105)으로부터 순차적으로 적층된 제1 층간 절연층(122) 및 제2 층간 절연층(124)을 포함할 수 있다.
따라서, 하부 도전층(110)의 두께가 증가되는 경우에도 콘택(135, 137)(도 2, 도 3 참조) 형성을 위한 충분한 두께의 층간 절연층(120)을 형성할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 도전층들(110, 130)에 인접하도록 중립 면 형성이 층간 절연층(120) 내에서 용이하게 형성될 수 있다.
상부 도전층(130)은 층간 절연층(120) 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 층간 절연층(120) 상에 패시베이션 층(140)이 형성되어 상부 도전층(130)을 덮을 수 있다. 패시베이션 층(140)은 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지 등과 같은 유기 절연 물질, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 패시베이션 층(140)은 플렉시블 특성 향상을 위해 유기 절연 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
층간 절연층(120) 및 패시베이션 층(140) 각각은 벤딩 특성 향상을 위해 약 1.5 내지 20㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기재층(105)의 저면으로 지지층(90)이 결합될 수 있다. 예를 들면, 지지층(90)은 점접착층(95)을 통해 기재층(105)의 상기 저면 상에 부착될 수 있다.
일부 실시예들에서, 지지층(90)은 기재층(105)에서 사용된 상술한 수지 물질과 실질적으로 동일하거나 유사한 수지 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기재층(105) 및 지지층(90)은 폴리이미드계 물질을 포함할 수 있다.
지지층(90)은 디지타이저(100)의 폴딩 혹은 벤딩 동작시 발생하는 스트레스를 변환 혹은 완화시키는 보강층으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 디지타이저(100)의 벤딩에 의해 지나친 인장(strain) 스트레스가 인가되는 경우, 지지층(90)에 의해 상기 인장 스트레스가 감소되거나, 상기 인장 스트레스가 압축(stress)로 변환되어 도전층(110, 130)에 전달될 수 있다.
따라서, 상기 중립면이 형성이 촉진될 수 있으며, 인장 스트레스로 인한 도전층(110, 130)들의 파단, 크랙을 억제할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 지지층(90)의 두께는 기재층(105)의 두께 이상일 수 있다. 바람직하게는, 지지층(90)의 두께는 기재층(105)의 두께보다 클 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 지지층(90)의 탄성률은 기재층(105)의 탄성률 이상일 수 있다. 바람직하게는, 지지층(90)의 탄성률은 기재층(105)의 탄성률보다 클 수 있다.
상술한 바와 같이 지지층(90)의 두께 및 탄성률을 조절함으로써 기재층(105)에서 발생하는 스트레스를 감소 또는 억제시킬 수 있으며, 도전층(110, 130)으로 전달되는 인장 스트레스를 차단 혹은 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기재층(105)의 두께는 약 10 내지 30㎛일 수 있으며, 지지층(90)의 두께는 약 25 내지 40㎛일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기재층(105)의 탄성률 대비 지지층(90)의 탄성률의 비는 약 1.5 내지 2일 수 있으며, 바람직하게는 2 미만일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기재층(105)의 탄성률은 약 2 내지 6GPa일 수 있으며, 지지층(90)의 탄성률은 약 4 내지 10GPa, 바람직하게는 약 6 내지 10GPa일 수 있다.
상술한 두께 및 탄성률 범위 내에서, 지지층(90)을 통한 인장 스트레스 완충 및 벤딩 내구성 향상을 보다 효과적으로 구현할 수 있다.
지지층(90)의 인장 파단 강도 및 인장 항복 강도는 각각 기재층(105)의 인장 파단 강도 및 인장 항복 강도보다 클 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기재층(105)의 인장 파단 강도 대비 지지층(90)의 인장 파단 강도의 비율은 약 1.5 내지 3일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(105)의 인장 항복 강도 대비 지지층(90)의 인장 항복 강도의 비율은 약 1.1 내지 2일 수 있다.
상술한 범위 내에서, 디지타이저(100)의 전체적인 굴곡에 대한 내구성이 추가적으로 향상될 수 있다.
예를 들면, 기재층(105)의 인장 파단 강도는 약 100 내지 200MPa, 인장 항복 강도는 약 100 내지 150MPa일 수 있다. 지지층(90)의 인장 파단 강도는 약 250 내지 400MPa 및 인장 항복 강도는 약 150 내지 200MPa일 수 있다.
예를 들면, 상기 인장 파단 강도 및 상기 인장 항복 강도는 디지타이저의 행 방향 혹은 X방향의 강도를 의미할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 지지층(90)의 신율은 기재층(105)의 신율보다 작을 수 있다. 이에 따라, 기재층(105)이 벤딩/폴딩에 의해 지나치게 늘어나 손상되는 경우에도, 지지층(90)에 의해 기계적 안정성을 유지 혹은 확보할 수 있다.
예를 들면, 지지층(90)의 신율은 20 내지 70% 범위에서 기재층(105)의 신율보다 작도록 조절될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기재층(105)의 신율은 40 내지 80%, 지지층(90)의 신율은 20 내지 40%일 수 있다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저에 포함되는 도전 코일들을 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저(100)는 제1 도전 코일(50) 및 제2 도전 코일(70)을 포함할 수 있다.
제1 도전 코일(50) 및 제2 도전 코일(70)은 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)이 콘택들(135, 137)에 의해 조합되어 정의될 수 있다.
하부 도전층(110)은 제1 하부 도전 라인(112)(도 3 참조) 및 제2 하부 도전 라인(114)(도 2 참조)을 포함할 수 있다. 상부 도전층(130)은 제1 상부 도전 라인(132)(도 2 참조) 및 제2 상부 도전 라인(134)(도 3 참조)을 포함할 수 있다.
제1 하부 도전 라인(112)은 및 제2 하부 도전 라인(114)은 제2 방향으로 연장할 수 있다. 제1 상부 도전 라인(132) 및 제2 상부 도전 라인(134)은 제1 방향으로 연장할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상부 도전층(130)의 제1 상부 도전 라인(132) 및 하부 도전층(110)의 제2 하부 도전 라인(114)이 서로 결합되어 제1 도전 코일(50)을 형성할 수 있다.
제1 상부 도전 라인(132) 및 제2 하부 도전 라인(114)은 함께 제1 도전 코일(50)을 형성하여 전자기 유도를 통한 입력 펜에 대한 센싱 라인으로 함께 제공될 수 있다.
예를 들면, 제1 상부 도전 라인(132) 및 제2 하부 도전 라인(114)은 제1 콘택(135)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 제1 상부 도전 라인들(132) 및 복수의 제2 하부 도전 라인들(114)이 복수의 제1 콘택들(135)을 통해 서로 전기적으로 연결되어 하나의 제1 도전 코일(50) 내에 복수의 도전 루프가 포함될 수 있다. 예를 들면, 하나의 제1 도전 코일(50) 내에 4개의 제1 도전 루프들이 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 도전 루프들은 평면 방향에서 서로 다른 사이즈 혹은 면적을 가질 수 있다. 제1 콘택(135)은 층간 절연층(120)을 관통하여 제1 상부 도전 라인(132)과 실질적으로 일체로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전 루프들 중 어느 하나의 제1 도전 루프에는 제1 입력 라인(113) 및 제1 출력 라인(115)이 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 입력 라인(113)은 상기 제1 도전 루프들 중 최내측의 제1 도전 루프에 연결될 수 있다. 제1 출력 라인(115)은 상기 제1 도전 루프들 중 최외곽의 제1 도전 루프에 연결될 수 있다.
제1 입력 라인(113)으로부터 입력된 전류는 상기 제1 도전 루프들을 통해 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)을 교대로 순환하며, 제1 출력 라인(115)을 통해 배출될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 입력 라인(113) 및 제1 출력 라인(115)은 하부 도전층(110)에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하부 도전층(110)은 제1 내부 연결 라인(114a)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이웃하는 제1 도전 루프들이 제1 내부 연결 라인(114a)에 의해 연결될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하부 도전층(110)의 제1 하부 도전 라인(112) 및 상부 도전층(130)의 제2 상부 도전 라인(134)이 서로 결합되어 제2 도전 코일(70)을 형성할 수 있다.
제1 하부 도전 라인(112) 및 제2 상부 도전 라인(134)은 함께 제2 도전 코일(70)을 형성하여 전자기 유도를 통한 입력 펜에 대한 센싱 라인으로 함께 제공될 수 있다.
예를 들면, 제1 하부 도전 라인(112) 및 제2 상부 도전 라인(134)은 제2 콘택(137)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 제1 하부 도전 라인들(112) 및 복수의 제2 상부 도전 라인들(134)이 복수의 제2 콘택들(137)을 통해 서로 전기적으로 연결되어 하나의 제2 도전 코일(70) 내에 복수의 도전 루프가 포함될 수 있다. 예를 들면, 하나의 제2 도전 코일(70) 내에 4개의 제2 도전 루프들이 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 도전 루프들은 평면 방향에서 서로 다른 사이즈 혹은 면적을 가질 수 있다. 제2 콘택(137)은 층간 절연층(120)을 관통하여 제2 상부 도전 라인(134)과 실질적으로 일체로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전 루프들 중 어느 하나의 제2 도전 루프에는 제2 입력 라인(117) 및 제2 출력 라인(119)이 연결될 수 있다. 예를 들면, 제2 입력 라인(117)은 상기 제2 도전 루프들 중 최내측의 제2 도전 루프에 연결될 수 있다. 제2 출력 라인(119)은 상기 제2 도전 루프들 중 최외곽의 제2 도전 루프에 연결될 수 있다.
제2 입력 라인(117)으로부터 입력된 전류는 상기 제2 도전 루프들을 통해 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)을 교대로 순환하며, 제2 출력 라인(119)을 통해 배출될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 입력 라인(117) 및 제2 출력 라인(119)은 하부 도전층(110)에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상부 도전층(130)은 외부 연결 라인(134a)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 외부 연결 라인(134a)에 의해 제2 입력 라인(117) 및 제2 출력 라인(119)이 제2 도전 루프와 제2 콘택(137)을 통해 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 외부 연결 라인(134a)은 2개의 서로 다른 제2 도전 코일에 연결될 수도 있다. 예를 들면, 어느 하나의 제2 도전 코일(70)에 연결된 출력 라인(119)은 외부 연결 라인(134a)을 통해 다른 제2 도전 코일(70)의 입력 라인(117)에 연결될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상부 도전층(130)은 제2 내부 연결 라인(134b)을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제2 내부 연결 라인(134b)에 의해 제2 도전 코일(70) 내에서 이웃하는 제2 도전 루프들이 서로 연결될 수 있다.
도 2 및 도 3에서는 하나의 도전 코일 내에 4개의 도전 루프가 포함되는 것으로 도시되었으나, 도전 코일 내의 도전 루프의 개수는 화상 표시 장치의 사이즈 및 해상도 등을 고려하여 조절될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조로 설명한 바와 같이, 제1 도전 코일(50) 및 제2 도전 코일(70)은 각각 복수의 서로 다른 사이즈의 도전 루프들을 포함할 수 있다.
이에 따라, 디지타이저(100)를 통해 생성되는 자기장 세기를 충분히 증가시켜 예를 들면, 화상 표시 장치의 윈도우 면에 접촉하는 입력 펜으로의 에너지 전달을 효율적으로 증진시킬 수 있다.
또한, 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)을 콘택(135, 137)을 통해 연결하여 도전 루프를 형성하므로, 제한된 공간 내에서의 도전 코일의 루프 개수를 효율적으로 증가시키며 전자기 유도 효율성을 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)은 모두 기재층(105)의 상면 상에 배치될 수 있다. 따라서, 기재층(105)을 통한 벤딩 혹은 폴딩 시 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)에 대한 스트레스 방향이 동일하게 조절될 수 있다.
예를 들면, 기재층(105)의 저면에 인장 스트레스가 인가되는 경우, 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)에는 압축 스트레스가 인가될 수 있다. 이에 따라, 스트레스가 상쇄되는 중립면(Neutral Plane)이 도전층들(110, 130)에 인접하도록 용이하게 생성될 수 있다. 따라서, 도전층들(110, 130)에 대한 인가되는 스트레스가 완화되어 벤딩에 의한 전극 크랙을 감소 또는 방지할 수 있다.
또한, 예시적인 실시예들에 따르면, 기재층(105) 아래에 지지층(90)이 결합되어 하부 도전층(110) 및 상부 도전층(130)으로의 압축 스트레스 전달이 용이하게 구현될 수 있다. 따라서, 중립면 생성 역시 촉진되어 벤딩 신뢰성이 보다 향상될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 하부 도전층(110)의 두께는 상부 도전층(130)의 두께보다 클 수 있다. 예를 들면, 제1 하부 도전 라인(112)의 두께는 제1 상부 도전 라인(132)의 두께보다 클 수 있다.
도 4를 참조로 후술하는 바와 같이, 제1 상부 도전 라인(132)은 제1 방향(예를 들면, 행 방향 또는 너비 방향)으로 연장하며 벤딩 축과 교차할 수 있다. 예를 들면, 제1 상부 도전 라인(132)은 상기 벤딩 축과 수직할 수 있다. 제1 하부 도전 라인(112)은 제2 방향(열 방향 또는 길이 방향)으로 연장하며 실질적으로 상기 벤딩 축과 평행할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 벤딩 축과 교차함에 따라 벤딩 스트레스가 쉽게 전달되는 제1 상부 도전 라인(132)의 두께를 감소시켜 도전 라인 내부에서의 크랙 방지를 감소 또는 억제할 수 있다. 상기 벤딩 축과 평행하여 벤딩 스트레스로부터 상대적으로 자유로운 제1 하부 도전 라인(112)은 큰 두께로 형성함에 따라, 도전 코일을 통한 전류 통로를 확장시켜 충분한 전자기 유도 효과를 구현할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 하부 도전 라인(114) 역시 제2 상부 도전 라인(134) 보다 큰 두께를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하부 도전층(110)(제1 하부 도전 라인 또는 제2 하부 도전 라인)의 두께는 약 5 내지 20㎛일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 20㎛일 수 있다. 상부 도전층(130)(제1 상부 도전 라인 또는 제2 상부 도전 라인)의 두께는 6㎛ 이하일 수 있으며, 바람직하게는 약 1 내지 6㎛일 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저를 나타내는 개략적인 평면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 4에서는 도전 코일의 상세 구조/구성의 도시는 생략되었다.
도 4를 참조하면, 기재층(105)의 상면 상에 복수의 제1 도전 코일들(50) 및 제2 도전 코일들(70)이 배열될 수 있다.
제1 도전 코일(50)은 상기 제1 방향 혹은 행 방향으로 연장할 수 있다. 복수의 제1 도전 코일들(50)은 상기 제2 방향 또는 열 방향을 따라 배열될 수 있다.
예를 들면, n개의 제1 도전 코일들(50-1 내지 50-n)이 순차적으로 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다(n은 자연수).
제2 도전 코일(70)은 상기 제2 방향 혹은 열 방향으로 연장할 수 있다. 복수의 제2 도전 코일들(70)은 상기 제1 방향 또는 행 방향을 따라 배열될 수 있다.
예를 들면, m개의 제2 도전 코일들(70-1 내지 70-m)이 순차적으로 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
기재층(105)의 중앙부에는 벤딩 영역(BA)이 포함될 수 있다. 벤딩 영역(BA) 내에는 상기 제2 방향으로 연장하는 벤딩 축(80)이 위치할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저(100)는 벤딩 축(80) 주변으로 굴곡되거나 접힐 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 벤딩 축(80)과 교차하는 제1 상부 도전 라인(132) 또는 제2 상부 도전 라인(134)의 두께는 상대적으로 작을 수 있다. 따라서, 벤딩 스트레스가 직접적으로 인가되는 상부 도전층(130)의 크랙을 방지하며 유연성을 증가시킬 수 있다.
벤딩 축(80)과 평행하며 벤딩 스트레스가 상대적으로 작은 제1 하부 도전 라인(112) 및 제2 하부 도전 라인(114)의 두께는 증가시켜, 저항을 감소시키고 도전 코일을 통한 자기장 생성 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 화상 표시 장치는 표시 패널(360), 터치 센서(200) 및 상술한 예시적인 실시예들에 따른 디지타이저(100)를 포함할 수 있다.
디지타이저(100)는 표시 패널(360) 아래에 배치될 수 있다. 예를 들면, 디지타이저(100)는 표시 패널(360) 및 리어 커버(rear cover)(380) 사이에 배치될 수 있다.
디지타이저(100)는 전자기 유도 현상을 이용한 자기장 생성 효율을 위해 상대적으로 두꺼운 도전 라인들을 포함하며, 복수의 도전 코일들을 포함할 수 있다. 따라서, 디지타이저(100)는 화상 표시 장치의 사용자에게 시인되지 않도록 표시 패널(360) 아래에 배치될 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.
터치 센서(200)는 표시 패널(360) 상에 적층되어 윈도우 기판(230)을 향해 배치될 수 있다. 터치 센서(200)는 윈도우 기판(230) 표면을 통해 입력된 사용자의 터치에 의해 정전 용량을 생성시킬 수 있다. 이에 따라, 터치 센서(200)는 사용자에게 시인되지 않도록 디지타이저(100)에 포함된 도전층보다 작은 두께의 센싱 전극 또는 센싱 채널들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 센싱 전극 또는 센싱 채널의 두께는 1 ㎛ 미만, 또는 0.5㎛ 이하일 수 있다.
상기 센싱 전극 또는 상기 센싱 채널들은 각각 하나의 단일 층 내에 독립적으로 배치되어 인접하는 센싱 전극 또는 센싱 채널과 상호 작용하여 정전 용량을 생성시킬 수 있다.
터치 센서(200)는 점접착층(260)을 통해 표시 패널(360)과 결합될 수 있다.
윈도우 기판(230)은 예를 들면 하드 코팅 필름, 박형 글래스를 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 있다. 차광 패턴(235)에 의해 화상 표시 장치의 베젤부 혹은 비표시 영역이 정의될 수 있다.
윈도우 기판(230) 및 터치 센서(200) 사이에는 편광층(210) 배치될 수 있다. 편광층(210)은 코팅형 편광자 또는 편광판을 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 제2 점접착층(225)을 통해 편광층(210)과 결합될 수 있다.
도 5에 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 센싱 전극의 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.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 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.
실시예 및 비교예
기재층 및 지지층으로서 아래 표 1에 기재된 물성을 갖는 폴리이미드 필름을 사용하였다.
PI(A) 및 PI(B)는 이녹스(Innox) 사에서 제조된 동박 적층판 제품에서 동박을 제거하고 폴리이미드 필름을 취출하여 사용하였다.
PI(A) PI(B) PI(I) PI(II) PI(III)
두께 12㎛ 25㎛ 35㎛ 25㎛ 25㎛
탄성률(GPa) 3.8 4.1 6.9 6.7 2.0
인장 파단 강도(MPa) 163 156 369 348 189
인장 항복 강도(MPa) 130 121 168 173 145
신율(%) 51.5 46.4 38.1 32.4 79.8
PI(I): (제품명: GLA, 제조사: SKC)
PI(II): (제품명: GLA, 제조사: SKC)
PI(III): (제품명: GV, 제조사: SKC)
탄성률 측정표준: ASTM D882, IPC-TM-650 2.4.19
(12.7*140mm, 50.8mm/min, 표점거리 102mm 측정)
인장 파단 강도, 인장 항복 강도 측정 표준: 상동
신율 측정 표준: 상동
표 1에 기재된 폴리이미드 필름들 중 기재층 및 지지층을 표 2에 기재된 바와 같이 선택하여 PSA 접착층(두께, 15㎛)을 사용하여 접합하였다.
이후, 상기 기재층 상에 15㎛ 두께의 하부 도전층을 형성하고, 5㎛ 두께의 상부 도전층, 아크릴계 층간 절연층을 사용하여 도 1 내지 도 3에 도시된 형태의 도전 코일을 포함하는 디지타이저를 형성하였다.
표 1에 기재된 폴리이미드 필름들 중 기재층에 약 12um 두께의 하부 도전층을 형성하고, 약 0.7um 두께의 상부 도전층, 아크릴계의 층간 절연층을 사용하여 도 1 내지 도 3에 도시된 형태의 도전 코일을 포함하는 디지타이저를 제조하였다. 상기의 기재층에 지지층을 표 2에 기재된 바와 같이 선택하여 PSA 점착층(두께, 15um)를 사용하여 접합하였다.
기재층 지지층
실시예 1 PI(A) PI(I)
실시예 2 PI(B) PI(I)
실시예 3 PI(A) PI(II)
실시예 4 PI(B) PI(II)
실시예 5 PI(A) PI(B)
실시예 6 PI(B) PI(B)
비교예 1 PI(A) PI(III)
비교예 2 PI(B) PI(III)
비교예 3 PI(A) -
비교예 4 PI(B) -
굴곡 신뢰성 평가
실시예 및 비교예의 디지타이저에 굴곡 평가 지그를 사용하여 곡률 1.5R의 굴곡 테스트를 반복하면서 디지타이저 센싱 기능이 실질적으로 구현되는지 여부를 판단하였다. 구체적으로, 멀티미터기(Fluke사 제조, 2074974)로 저항을 측정했을 때 약 5옴 정도의 저항이 측정되었을 때 디지타이저 센싱 성능이 실질적으로 구현되는 것으로 판단하였다.
평가 결과는 표 3에 나타낸다. 구체적으로, 해당 굴곡횟수에서 디지타이저 센싱이 구현되는 경우 "OK", 센싱이 실패한 경우 "NG"로 표시하였다.
굴곡회수
(K: 1000)		 30K 60K 90K 120K 150K
실시예 1 OK OK OK OK NG
실시예 2 OK OK OK OK OK
실시예 3 OK OK OK NG -
실시예 4 OK OK OK NG -
실시예 5 OK OK NG - -
실시예 6 OK OK NG - -
비교예 1 OK NG - - -
비교예 2 OK NG - -
비교예 3 NG - - - -
비교예 4 NG - - - -
표 3을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 두께, 탄성률을 만족하는 지지층이 포함된 디지타이저에 현저히 향상된 굴곡 신뢰성이 획득되었다. 지지층의 파단강도/항복강도가 기재층보다 작은 실시예 5 및 기재층과 동일한 지지층이 사용된 실시예 6에서는 실시예 1 내지 4에 비해 다소 굴곡 내구성이 저하되었다.

Claims (17)

  1. 기재층;
    상기 기재층의 상면 상에 배치된 하부 도전층;
    상기 기재층의 상기 상면 상에 형성되어 상기 하부 도전층을 덮는 층간 절연층;
    상기 층간 절연층 상에 배치되는 상부 도전층; 및
    상기 기재층의 저면 상에 결합되고 상기 기재층의 두께 이상의 두께 및 상기 기재층의 탄성률 이상의 탄성률을 갖는 지지층을 포함하는, 디지타이저.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 지지층의 두께는 상기 기재층의 두께보다 크고, 상기 지지층의 탄성률은 상기 기재층의 탄성률보다 큰, 디지타이저.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 기재층의 탄성률 대비 상기 지지층의 탄성률의 비는 1.5 내지 2인, 디지타이저.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 기재층의 탄성률은 2 내지 6 GPa, 상기 지지층의 탄성률은 4 내지 10GPa인, 디지타이저.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 지지층의 인장 파단 강도는 상기 기재층의 인장 파단 강도보다 크며. 상기 지지층의 인장 항복 강도는 상기 기재층의 인장 항복 강도보다 큰, 디지타이저.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 지지층의 신율은 상기 기재층의 신율보다 작은, 디지타이저.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 기재층 및 상기 지지층은 동일 타입의 유기 물질을 포함하는, 디지타이저.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 기재층 및 상기 지지층은 폴리이미드계 물질을 포함하는, 디지타이저.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 지지층 및 상기 기재층 사이에 형성된 점접착층을 더 포함하는, 디지타이저.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 도전층은 상기 기재층의 상기 상면에 평행한 제2 방향으로 연장하는 복수의 제1 하부 도전 라인들 및 복수의 제2 하부 도전 라인들을 포함하고,
    상기 상부 도전층은 상기 기재층의 상기 상면에 평행하며 상기 제2 방향과 수직한 제1 방향으로 연장하는 복수의 제1 상부 도전 라인들 및 복수의 제2 상부 도전 라인들을 포함하는, 디지타이저.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 상부 도전 라인들 및 상기 제2 하부 도전 라인들을 전기적으로 연결시키며 제1 도전 코일을 형성하는 제1 콘택들; 및
    상기 제1 하부 도전 라인들 및 상기 제2 상부 도전 라인들을 전기적으로 연결시키며 제2 도전 코일을 형성하는 제2 콘택들을 더 포함하는, 디지타이저.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제1 도전 코일은 상기 제1 방향으로 연장하며, 상기 제2 방향을 따라 복수의 상기 제1 도전 코일들이 배열되고,
    상기 제2 도전 코일은 상기 제2 방향으로 연장하며, 상기 제1 방향을 따라 복수의 상기 제2 도전 코일들이 배열되는, 디지타이저.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 기재층은 중앙부에 벤딩 영역을 포함하는, 디지타이저.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 벤딩 영역의 벤딩 축은 상기 제1 상부 도전 라인과 교차하며, 상기 제1 하부 도전 라인과 평행한, 디지타이저.
  15. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 아래에 배치된 청구항 1에 따른 디지타이저를 포함하는, 화상 표시 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 표시 패널 위에 배치된 터치 센서를 더 포함하는, 화상 표시 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, 리어 커버 및 윈도우 기판을 더 포함하고,
    상기 터치 센서는 상기 윈도우 기판 및 상기 표시 패널 사이에 배치되며, 상기 디지타이저는 상기 표시 패널 및 상기 리어 커버 사이에 배치된, 화상 표시 장치.
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