触摸传感器和包括触摸传感器的图像显示设备的制作方法

触摸传感器和包括触摸传感器的图像显示设备
1.相关申请的交叉引用及优先权声明
2.本技术要求于2020年4月24日在韩国知识产权局(kipo)提交的韩国专利申请号10
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2020
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0050304的优先权，该申请的全部公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
3.本发明涉及一种触摸传感器和包括触摸传感器的图像显示设备。更具体地，本发明涉及一种包括图案化感测电极的触摸传感器和包括触摸传感器的图像显示设备。


背景技术：

4.随着信息技术的发展，对具有更薄尺寸、重量轻、功耗效率高等的显示设备的各种需求正在增加。显示设备可以包括诸如液晶显示(lcd)设备的平板显示设备、等离子显示面板(pdp)设备、电致发光显示设备、有机发光二极管(oled)显示设备等。
5.还开发了能够通过用手指或输入工具选择在屏幕上显示的指令来输入用户的指引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设备结合，从而可以在一个电子设备中实现显示和信息输入功能。
6.触摸传感器可以包括用于触摸感测的多个感测电极。如果触摸传感器设置在显示设备的前表面上，则感测电极可能降低图像质量。因此，当用于显示设备时，具有高透射率或高透明度的触摸传感器是有利的。
7.此外，当各种附加功能的设备(例如，照相机、扬声器、录音设备、光学传感器、灯等)联接到显示设备时，设备的期望功能可能被触摸传感器干扰或降级。
8.当设备区域分配给用于功能设备的组合的触摸传感器的部分区域时，触摸传感器的操作可能受到设备区域中的电气干扰的干扰。
9.因此，需要具有与显示设备/功能设备的改善的兼容性同时还具有改善的灵敏度的触摸传感器。例如，如韩国专利申请公开号2014
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0092366所公开，已经开发了与包括触摸传感器的触摸屏面板组合的图像显示设备。


技术实现要素：

10.根据本发明的一个方面，提供了一种具有改善的感测可靠性和设备兼容性的触摸传感器。
11.根据本发明的一个方面，提供了一种包括该触摸传感器的图像显示设备。
12.本发明概念的上述方面将通过以下特征或构造来实现：
13.(1)一种触摸传感器，包括：基板层；形成在所述基板层上的感测电极；穿透所述感测电极中的至少一个的至少一个设备孔；沿着所述设备孔的外围形成的阻隔壁图案；以及设置在所述设备孔中以连接到所述阻隔壁图案的延伸图案。
14.(2)根据上面(1)所述的触摸传感器，其中所述感测电极包括：沿平行于所述基板层的顶部表面的第一方向布置的第一感测电极；以及沿平行于所述基板层的所述顶部表面
的第二方向布置的第二感测电极，所述第一方向与所述第二方向彼此相交。
15.(3)根据上面(2)所述的触摸传感器，还包括：连接部分，其与在所述第一感测电极的所述第一方向上相邻的第一感测电极整体形成以形成在所述第一方向上延伸的第一感测电极行；以及桥接电极，其将在所述第二感测电极的所述第二方向上相邻的第二感测电极电连接以形成在所述第二方向上延伸的第二感测电极列。
16.(4)根据上面(3)所述的触摸传感器，其中所述设备孔形成在所述第一感测电极行和所述第二感测电极列的相交区域中的至少一个中。
17.(5)根据上面(4)所述的触摸传感器，其中所述设备孔穿透所述第一感测电极中的彼此邻近的第一感测电极对和所述第二感测电极中的彼此邻近的第二感测电极对。
18.(6)根据上面(4)所述的触摸传感器，其中所述阻隔壁图案包括：与围绕所述第一感测电极的所述设备孔的第一感测电极接触的第一阻隔壁图案，以及与围绕所述第二感测电极的所述设备孔的第二感测电极接触的第二阻隔壁图案，其中所述延伸图案包括连接到所述第一阻隔壁图案的第一延伸图案和连接到所述第二阻隔壁图案的第二延伸图案。
19.(7)根据上面(6)所述的触摸传感器，还包括在所述第一阻隔壁图案与所述第二延伸图案之间或者在所述第二阻隔壁图案与所述第一延伸图案之间延伸的第一虚设图案。
20.(8)根据上面(7)所述的触摸传感器，还包括：与所述第一阻隔壁图案和所述第一延伸图案电连接的第一桥接图案；以及与所述第二阻隔壁图案和所述第二延伸图案电连接的第二桥接图案。
21.(9)根据上面(8)所述的触摸传感器，其中在平面视图中，所述第一桥接图案及所述第二桥接图案与所述第一虚设图案相交。
22.(10)根据上面(7)所述的触摸传感器，还包括：将所述第一阻隔壁图案和所述第一延伸图案在相同水平上彼此整体连接的第一连接图案；以及将所述第二阻隔壁图案和所述第二延伸图案在相同水平上彼此整体连接的第二连接图案。
23.(11)根据上面(10)所述的触摸传感器，其中所述第一虚设图案具有被所述第一连接图案或所述第二连接图案切割的形状。
24.(12)根据上面(7)所述的触摸传感器，其还包括在所述第一延伸图案和所述第二延伸图案之间延伸的第二虚设图案。
25.(13)根据上面(12)所述的触摸传感器，其中所述第一延伸图案、所述第二延伸图案和所述第二虚设图案沿着相同的圆周布置。
26.(14)根据上面(1)所述的触摸传感器，其中所述感测电极包括透明导电氧化物，并且所述阻隔壁图案和所述延伸图案包括金属或合金。
27.(15)一种窗口堆叠结构，其包括：窗口基板；以及根据如上所述实施方式的触摸传感器。
28.(16)根据上面(15)所述的窗口堆叠结构，还包括设置在所述触摸传感器与所述窗口基板之间或在所述触摸传感器上的偏光板。
29.(17)一种图像显示设备，包括：显示结构，其包括选自由照相机、扬声器、光学传感器、录音机和灯组成的组中的至少一个功能设备；以及根据如上所述的实施方式的触摸传感器，其堆叠在所述显示结构上。
30.(18)根据上面(17)所述的图像显示设备，其中所述触摸传感器的所述设备孔被对
准以重叠在所述功能设备上方。
31.在根据如上所述的示例性实施方式的触摸传感器中，可以穿过感测电极形成设备孔。设备孔可以形成为对应于图像显示设备的功能设备，诸如照相机、扬声器、光学传感器、录音机、灯等，以使得功能设备的操作和性能可以基本上并且完全地实现而不会受到触摸传感器的干扰。
32.在示例性实施方式中，可以沿着设备孔的外围形成壁图案，并且可以在设备孔的内部处形成连接到壁图案的延伸图案。设备孔内的外部静电(external static electricity)的迁移可以由延伸图案促进。因此，可以防止由外部静电引起的感测电极的物理上和电气上的缺陷，并且可以提高触摸传感器的耐久性和稳定性。
33.在一些实施方式中，虚设图案可以布置在设备孔的内部处，以通过延伸图案进一步促进外部静电的迁移，同时防止电荷流动和对感测电极的电干扰。
附图说明
34.图1和图2分别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视图和示意性截面图。
35.图3和图4分别是示出根据示例性实施方式的包括在触摸传感器中的设备孔的构造的示意性俯视平面视图和示意性截面图。
36.图5是示出根据示例性实施方式的包括在触摸传感器中的设备孔的构造的示意性俯视平面视图。
37.图6是示出根据示例性实施方式的图像显示设备的示意性截面图。
具体实施方式
38.根据本发明的示例性实施方式，提供了一种触摸传感器，所述触摸传感器包括多个感测电极和至少一个设备孔。此外，还提供了包括触摸传感器的窗口堆叠结构和图像显示设备。
39.在下文中，将参考附图详细地描述本发明。然而，本领域技术人员将理解，提供参考附图描述的此类实施方式以进一步理解本发明的精神，并且不将所公开的要保护的主题限制在具体实施方式和所附权利要求中。
40.图1和图2分别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视图和示意性截面图。例如，图2是图1中标为“c”的区域的局部放大剖视图。
41.参考图1和图2，触摸传感器可包括基板层100和布置在基板层100上的感测电极110和130。
42.基板层100可包括可以用作用于形成感测电极110和130的基底层的膜型基板或者在其上形成感测电极110和130的物体或工件。在一些实施方式中，基板层100可包括在其上可以直接形成感测电极110和130的显示面板。
43.例如，基板层100可包括通常用于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)、聚烯丙基酯、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。无机绝缘材料可以包括例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属氧化物等。
44.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。
45.例如，第一感测电极110可以沿着平行于基板层100的顶部表面的第一方向(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。多个第一感测电极行可以沿第二方向布置。
46.在一些实施方式中，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彼此物理连接或电连接。例如，连接部分115可以在相同水平上与第一感测电极110整体形成。
47.第二感测电极130可以沿可以平行于基板层100的顶部表面的第二方向(例如，y轴方向)布置。在一些实施方式中，第二感测电极130可包括在物理上彼此分离的岛型单元电极。在这种情况下，在第二方向上相邻的第二感测电极130可以通过桥接电极135彼此电连接。
48.因此，在第二方向上延伸的第二感测电极列可以由多个第二感测电极130和桥接电极135形成。另外，多个第二感测电极列可以沿第一方向布置。
49.根据示例性实施方式，绝缘层120可以形成在基板层100上以覆盖第一感测电极110和第二感测电极130。桥接电极135可以形成在绝缘层120上以穿透绝缘层120并且将邻近的第二感测电极130彼此电连接。
50.绝缘层120可以包括无机绝缘材料，诸如氧化硅或氮化硅，或者有机绝缘材料，诸如丙烯酸树脂或硅氧烷树脂。
51.例如，第一方向和第二方向可以平行于基板层100的顶部表面并且可以彼此垂直。
52.在一些实施方式中，第一感测电极110和第二感测电极130的外围或边界部分可以被图案化为波浪形。因此，可以减少由于感测电极110和130与包括在设置在触摸传感器下方的显示面板中的电极或布线(数据线、栅极线等)之间的规则重叠而引起的莫尔现象(moire phenomenon)。
53.在一些实施方式中，第一感测电极110和第二感测电极130的外围或边界可以被图案化为锯齿形、菱形或多边形等。
54.感测电极110和130和/或桥接电极135可包括透明导电氧化物，诸如像铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物(izo)、氧化锌(zno)、铟锌锡氧化物(izto)、镉锡氧化物(cto)等。
55.例如，感测电极110和130和/或桥接电极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)、钼(mo)、钙(ca)或者包含所述金属中的至少一种的合金(例如，银
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钯
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铜(apc)、铜
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钙(cuca))。这些可单独使用或以其组合使用。
56.在一些实施方式中，感测电极110和130和/或桥接电极135可包括多层结构，所述多层结构包括透明导电氧化物层和金属层。例如，感测电极110和130和/或桥接电极135可以具有包括透明导电氧化物层
‑
金属层的双层结构或包括透明导电氧化物层
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金属层
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透明导电氧化物层的三层结构。在这种情况下，通过金属层可增强柔性，并且可减小电阻以提高信号传输速度。此外，通过透明导电氧化物层可以改善防腐蚀性能和透射率。
57.在优选实施方式中，感测电极110和130可包括上述透明导电氧化物。因此，可以提
高触摸传感器的整体透射率，并且可以增强触摸传感器插入其中的图像显示设备的成像特性。
58.可以在邻近的第一感测电极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在物理上和电气上彼此分离。尽管未示出，但是虚设电极可以形成在虚设区域d中。通过虚设电极可以防止或减少由于虚设区域d中的图案形状和光学特性的偏差而导致的电极的视觉识别。
59.相交区域c可以由第一感测电极行和第二感测电极列彼此交叉的区域或由连接部分115和桥接电极135可以彼此交叉的区域限定。根据示例性实施方式，交叉区域中的至少一个可以形成为孔区域h。孔区域h可以包括设备孔150。当形成设备孔150时，可以在孔区域h中省略或去除连接部分115和桥接电极135。
60.在本技术中使用的术语“设备孔”可以包括开口，在所述开口处去除导电层或选择性地没有形成导电层。“设备孔”可以基本上包括空置区域，并且还包括例如在开口中至少部分地形成透明绝缘层的结构。稍后将参考图3和图4更详细地描述设备孔150的结构和形状。
61.图3和图4分别是示出根据示例性实施方式的包括在触摸传感器中的设备孔的构造的示意性俯视平面视图和示意性截面图。具体地，图4是在厚度方向上沿着图3的线i
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i'截取的截面图。
62.在图3和图4，可以穿过至少一个感测电极110和130形成设备孔150。如上所述，第一感测电极行和第二感测电极列的相交区域c中的至少一个可以设置为设备孔150形成在其处的孔区域h。
63.在一些实施方式中，设备孔150可以穿透在孔区域h周围彼此邻近的第一感测电极110对和第二感测电极130对。
64.在示例性实施方式中，可以沿着设备孔150的外围形成限定设备孔150的边界的阻隔壁图案160和170。阻隔壁图案160和170可以接触感测电极110和130的侧壁。
65.阻隔壁图案可以包括与第一感测电极110的侧壁接触的第一阻隔壁图案160和与第二感测电极130的侧壁接触的第二阻隔壁图案170。第一阻隔壁图案160和第二阻隔壁图案170可在电气上和物理上彼此分离。
66.如图3所示，当设备孔150具有大致圆形的形状时，阻隔壁图案可以沿圆周形成，并且可以具有可以被切割成使得第一阻隔壁图案160和第二阻隔壁图案170可以彼此隔开的环形图案形状。设备孔150的边界可以大体上由阻隔壁图案限定。
67.设备孔150的形状可以根据对应的功能设备的形状适当地改变为多边形形状、椭圆形形状等。
68.延伸图案可以形成在设备孔150的内部。延伸图案可以与阻隔壁图案电连接，并且可以设置在设备孔150的内部以比阻隔壁图案更靠近设备孔150的中心。
69.延伸图案可以包括连接到第一阻隔壁图案160的第一延伸图案162和连接到第二阻隔壁图案170的第二延伸图案172。第一延伸图案162和第二延伸图案172可以在设备孔150中在电气上和物理上彼此分离。
70.例如，延伸图案可以沿着围绕设备孔150的轮廓形成，并且可以具有例如圆弧形状。
71.在示例性实施方式中，可以在设备孔150中进一步形成虚设图案。虚设图案可以包括形成在阻隔壁图案160和170与延伸图案162和172之间的第一虚设图案182，以及形成在第一延伸图案162和第二延伸图案172之间的第二虚设图案184。
72.虚设图案也可以沿着围绕设备孔150的轮廓形成，并且可以是圆弧形图案。
73.在实施方式中，阻隔壁图案160和170、第一虚设图案182以及延伸图案162和172可以沿着其半径可以按顺序减小的圆弧形成。
74.在示例性实施方式中，第一虚设图案182可以设置在第一阻隔壁图案160和第一延伸图案162之间。因此，可以形成第一桥接图案164以将第一阻隔壁图案160与第一延伸图案162彼此连接。第一桥接图案164可以设置在绝缘层120上并且可以在平面视图中与第一虚设图案182交叉。
75.第一桥接图案164可以通过第一接触件165将第一阻隔壁图案160与第一延伸图案162彼此连接。例如，第一接触件165可以穿透绝缘层120并且可以接触第一阻隔壁图案160和第一延伸图案162。
76.第一虚设图案182也可以设置在第二阻隔壁图案170和第二延伸图案172之间。因此，可以形成第二桥接图案174以将第二阻隔壁图案170和第二延伸图案172彼此连接。第二桥接图案174可以设置在绝缘层120上并且可以在平面视图中与第一虚设图案182交叉。
77.第二桥接图案174可以通过第二接触件175将第二阻隔壁图案170与第二延伸图案172彼此连接。例如，第二接触件175可以穿透绝缘层120并且可以接触第二阻隔壁图案170和第二延伸图案172。
78.在一些实施方式中，第一桥接图案164和第二桥接图案174可以设置在与桥接电极135相同的水平处或相同的层处，并且可以通过基本上相同的蚀刻工艺一起形成。例如，第一桥接图案164和第二桥接图案174以及桥接电极135可以包括相同的金属或合金。
79.第二虚设图案184可以比第一虚设图案182更靠近设备孔150的中心。在示例性实施方式中，第二虚设图案184可以沿着与第一延伸图案162和第二延伸图案172基本上相同的圆周形成。第二虚设图案184可以设置在第一延伸图案162和第二延伸图案172之间。
80.设备孔150可以形成为对应于图像显示设备的功能设备，诸如照相机、扬声器、录音机、光学传感器、灯等。例如，当触摸传感器插入到图像显示设备中时，设备孔150可以被对准以便与功能设备所在的位置重叠。
81.例如，设备孔150可以形成在触摸传感器的与照相机重叠的区域中，以使得可以实现基本上接近100％的透射率，从而提高照相机的分辨率和成像质量。此外，可以基本上避免由包括在触摸传感器中的感测电极110和130引起的光干扰和电干扰，以使得可以在图像显示设备中以高可靠性实现功能设备的期望性能。
82.当外部静电施加到包括设备孔150的触摸传感器时，外部静电可能被捕集在设备孔150中，并且由于静电而引起的充电可能在设备孔150中发生。
83.在这种情况下，在与设备孔150邻近的感测电极110和130中可能发生物理性损坏或电短路。因此，触摸传感器的电气耐久性和机械耐久性可能劣化。
84.然而，根据上述示例性实施方式，阻隔壁图案160和170可以形成在设备孔150周围，以有效地吸收外部静电。另外，连接到阻隔壁图案160和170的延伸图案162和172可以形成在设备孔150中，以使得可以促进外部静电的迁移。
85.因此，可以防止设备孔150中的由于外部静电而引起的充电现象，并且可以改善设备孔150周围的感测电极110和130的电气耐久性和机械耐久性。
86.另外，例如，第一虚设图案182可以设置在第一阻隔壁图案160和第二延伸图案172之间，以及在第二阻隔壁图案170和第一延伸图案162之间。第二虚设图案184可以设置在第一延伸图案162和第二延伸图案172之间。
87.因此，可以在维持第一感测电极110和第二感测电极130之间的操作可靠性或独立性的同时，促进外部静电在设备孔150中的流动。
88.在一些实施方式中，阻隔壁图案160和170、虚设图案182和184以及延伸图案162和172可以是由上述金属或合金形成的图案，从而与感测电极110和130相比具有相对低的电阻。因此，可以进一步促进外部静电的去除。
89.图5是示出根据示例性实施方式的包括在触摸传感器中的设备孔的构造的示意性俯视平面视图。
90.参考图5，阻隔壁图案和延伸图案可以形成为彼此整体连接的单个构件。
91.如图5所示，第一阻隔壁图案160和第一延伸图案162可以经由第一连接图案163彼此整体连接。第一阻隔壁图案160、第一连接图案163和第一延伸图案162可以全部设置在相同的水平处或相同的层处。因此，图3所示的第一桥接图案164和第一接触件165可以省略。
92.第二阻隔壁图案170和第二延伸图案172可以经由第二连接图案173彼此整体连接。第二阻隔壁图案170、第二连接图案173和第二延伸图案172可以全部设置在相同的水平处或相同的层处。因此，图3所示的第二桥接图案174和第一接触件165可以省略。
93.第一虚设图案182可以具有分段形状，以便不接触第一连接图案163和第二连接图案173。因此，如上所述，可以省略桥接图案164和174，并且可以将包括在设备孔150中的导电图案构造为基本上单层。
94.图6是示出根据示例性实施方式的图像显示设备的示意性截面图。
95.参考图6，图像显示设备可以包括基底基板200、显示结构210、触摸传感器220、偏光板230和窗口基板240。显示面板可以由基底基板200和显示结构210限定。
96.另外，窗口堆叠结构可以由触摸传感器220、偏光板230和窗口基板240限定。
97.基底基板200可以用作例如图像显示设备的背板基板，并且可以包括诸如玻璃或聚酰亚胺的透明绝缘材料。
98.显示结构210可以包括布置在基底基板200上的薄膜晶体管(tft)、与薄膜晶体管电连接的像素电极以及形成在像素电极上的显示层。显示层可以包括例如液晶层或有机发射层。显示结构210还可以包括与薄膜晶体管电连接的布线，诸如数据线、电源线、扫描线等。此外，诸如照相机、扬声器、光学传感器、录音机、灯等的功能设备可以包括在显示结构210中。
99.触摸传感器220可以堆叠在显示结构210上。如上所述，触摸传感器220可以包括设备孔150，并且设备孔150可以被对准以基本上重叠在功能设备上方。
100.偏光板230可以堆叠在触摸传感器220上。在一些实施方式中，偏光板230还可以包括覆盖功能设备的孔235。孔235可以通过切割偏光板230的部分区域或通过局部去偏光工艺来形成。设备孔150和孔235可以对准以彼此重叠。
101.在一些实施方式中，偏光板230可以堆叠在显示结构210上，并且然后触摸传感器
220可以堆叠在偏光板230上。
102.窗口基板240可以堆叠在偏光板230或触摸传感器220上，并且可以用作图像显示设备的保护膜或保护基板。窗口基板240可以包括例如透明绝缘树脂，诸如聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯等，或者玻璃，诸如超薄玻璃(utg)。