CN106125970A - 显示器集成的天线 - Google Patents

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CN106125970A CN201610203740.4A CN201610203740A CN106125970A CN 106125970 A CN106125970 A CN 106125970A CN 201610203740 A CN201610203740 A CN 201610203740A CN 106125970 A CN106125970 A CN 106125970A
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库恩贾尔·帕里克
布莱斯·D·霍林
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李官镐
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Abstract

本公开涉及显示器集成的天线。一种用于显示器的触摸板，该触摸板具有被配置为接收触摸输入的触摸传感器以及位于触摸传感器内部或下面的微带天线。

Description

显示器集成的天线
技术领域
本公开一般地涉及天线，更具体地涉及被集成到触摸板显示器内的天线。
背景技术
诸如移动电话和平板电脑之类的无线通信设备典型地具有边对边无边框显示器。同时，需要支持的无线通信协议(例如，Wi-Fi、3G/4G/LTE、FM等)以及相关天线的数目日益增多。天线通常隐藏于显示器周围的边框中。由于显示器变得更接近于无边框，从而需要不同的天线位置。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供了一种用于显示器的触摸板，该触摸板包括：触摸传感器，该触摸传感器被配置为接收触摸输入；以及微带天线，该微带天线位于触摸传感器内部或下面。
根据本公开的第二方面，提供了一种无线通信设备，包括根据本公开的第一方面的触摸板。
根据本公开的第三方面，提供了一种用于显示器的触摸板，该触摸板包括：触摸传感器，该触摸传感器包括多个电极轨；至少一个虚设区域，该至少一个虚设区域被部署于多个电极轨中的相邻电极轨之间；以及天线，该天线被部署于至少一个虚设区域中。
根据本公开的第四方面，提供了一种无线通信设备，包括根据本公开的第三方面的触摸板。
根据本公开的第五方面，提供了一种形成用于显示器的触摸板的方法，该方法包括：在触摸板的触摸传感器内部或下面形成微带网；掩蔽微带网和触摸传感器；以及蚀刻微带网和触摸传感器。
附图说明
图1A示出了根据本公开的一个方面的触摸板显示器的组件的堆叠的示意侧视图。
图1B示出了根据本公开的另一方面的触摸板显示器的组件的堆叠的示意侧视图。
图1C示出了根据本公开的另一方面的触摸板显示器的组件的堆叠的示意侧视图。
图2A示出了图1A-1C中任意图的触摸板显示器的X传感器层的示意平面图。
图2B示出了图1A-1C中任意图的触摸板显示器的Y传感器层的示意平面图。
图2C示出了图1A-1C中任意图的触摸传感器和微带天线的示意平面图。
图3示出了根据本公开的另一方面的触摸板显示器的组件的堆叠的示意侧视图。
图4A示出了根据本公开的一方面的图3的触摸传感器和微带天线的示意平面图。
图4B示出了根据本公开的另一方面的图3的触摸传感器和微带天线的示意平面图。
图5A-5C示出了根据本公开的另一方面的触摸板显示器的一部分的示意平面图。
图6A示出了根据本公开的一方面的无线通信设备的示意图。
图6B示出了根据本公开的另一方面的无线通信设备的示意图。
图7A示出了形成图1A-1C的触摸传感器的方法的流程图。
图7B示出了形成图3的触摸传感器的方法的流程图。
具体实施方式
本公开涉及用于显示器的触摸板，该触摸板具有本配置为接收触摸输入的触摸传感器，以及位于触摸传感器内部或下面的天线。该天线被集成在触摸板中，而不会损害触摸灵敏度和显示器的光学质量。
图1A示出了根据本公开的一个方面的触摸板显示器100A的组件的堆叠的示意侧视图。这些尺寸被夸大的组件包括触摸板显示器100A(比如，移动电话或平板电脑的平板显示器)的组件的堆叠。触摸板显示器100A包括触摸板110和显示板120。
触摸板110包括防护玻璃112、两层触摸传感器114(114XA和114YA)、触摸玻璃116、以及上偏光片118。触摸传感器114在层114XA中具有X电极并且在层114YA中具有Y电极。触摸板110的这些组件是已知的，因此为简洁起见，在此不会提供它们的单独描述。
触摸传感器114是基于投射电容式触摸(PCT)的。触摸传感器114由层积(layer)在玻璃片上的导电材料的传感电极列114X(X电极)和驱动电极行114Y(Y电极)的阵列构成。驱动电极行114Y被与传感电极列114X隔开。驱动电极行114Y生成电场，传感电极列114X接收电场。驱动电极行114Y和传感电极列114X的交叠部分形成相应的电容器。当导电物体(比如，手指或其他接触设备(例如，手写笔))触及交叠部分时，该点处的局部静电场被扭曲，并且使相应的电容器接地(ground)。电容的变化可在阵列每一交叠部分被改变并且被测量。
传感电极列114X(X电极)和驱动电极行114Y(Y电极)可包括铟锡氧化物(ITO)透明导体、微带金属网、和/或适合于预期目的的一种或多种其他材料。电极列和电极行可被更一般地称作电极轨，并且术语列和行不意味着进行限制。此外，本公开不限于PCT，而是可以是适合于预期目的的任何触摸板。
位于触摸板110下面的显示板120包括防护过滤玻璃121、色彩滤波器122、液晶123、薄膜晶体管(TFT)层124、TFT玻璃125、以及下偏光片126。显示板120的这些组件是已知的，因此为简洁起见，在此不会提供它们的单独描述。
微带天线与触摸传感器114位于同一层，但是位于该层中与电极所位于的位置不同的位置。在图1A中所示的情形下，微带天线位于触摸传感器114的、与Y传感器层114YA相对的X传感器层114XA中。微带天线可以是缝隙天线、偶极天线、或单极天线、或者为一层的并且适合于预期目的的任何其他天线。例如，缝隙天线一般是实心铜片；微带缝隙天线一般具有相同的基础设计但是由微带网构成。天线可以由馈点(feed)来连接。馈点是不透明的，所以透明的延伸可被使用。用于连接馈点的选项包括共面波导(CPW)和弹簧探针(pogo pin)。
图1B示出了根据本公开的另一方面的触摸板显示器100B的组件的堆叠的示意侧视图。除微带天线位于触摸传感器114的具有Y电极的层114YA中而不是位于具有X电极的层114XA中外，图1B的触摸板显示器100B类似于图1A的触摸板显示器。
图1C示出了根据本公开的另一方面的触摸板显示器100C的组件的堆叠的示意侧视图。除微带天线位于触摸传感器的具有X电极的层114XA和具有Y电极的层114YA两者中外，图1C的触摸板显示器100C类似于图1A的触摸板显示器。本公开的该方面的微带天线可以是贴片天线、以及由两层构成并且适合于预期目的的任何其他天线。
图2A示出了图1A-1C中任意图的触摸板显示器100的触摸传感器114的X传感器层114AX的示意平面图。图2B示出了图1A-1C中任意图的触摸板显示器100的Y传感器层114AY的示意平面图。图2C示出了图1A-1C中任意图的触摸传感器114(114AX和114AY)和微带天线210的示意平面图。微带天线210被示为仅覆盖触摸传感器114的一部分，但是本公开不限于该方面。微带天线210可以基于透明度要求覆盖触摸传感器114的任意部分，包括整个表面区域。通常存在透明度和天线性能之间的折衷。
微带天线210具有在被设计为提供高导电率的透明薄膜上的网状结构，该透明薄膜在触摸板显示器层叠结构中被与触摸传感器114集成在一起。微带天线210具有针对天线性能而被优化而不会带来显著的视觉影响或者显示透明度下降的多种天线几何形状中的任意几何形状。这消除了天线被放置在边框区域的需求，因此使能了无边框边对边显示解决方案。
微带天线210是具有导体的金属网(这些导体例如近似4μm宽、约2-5μm或高达7μm厚，具有约100μm间距(pitch))，在这种情形下，微带天线210可以具有92％的透明度。间距被定义为两个网格之间的距离。具体尺寸取决于制造能力和透明度要求。可以通过在透明度和天线性能之间折衷来修改天线设计的图案化。
微带天线可以由铜来构成。这些具有约7μm铜厚度的触摸膜的薄层电阻(sheet resistance)低至0.003Ω/平方，小于普通铟锡氧化物(ITO)四个量级。可替代地，金属网可以是任何导电材料，比如，银。金属网可以可选地由混合材料构成，例如，近似2μm的银、近似2μm的铜、以及近似3μm的碳纳米管，以达到近似7μm的厚度。
图3示出了根据本公开的另一方面的触摸板显示器300的组件的堆叠的示意侧视图。除微带天线310位于触摸传感器114下面的单独的层中而不是在触摸传感器114的具有X电极的层114XA和具有Y电极的层114YA的任一者或两者中外，图3的触摸板显示器300类似于图1A的触摸板显示器。微带天线应当具有介于它和Y传感器层114Y之间的隔离层。该隔离层可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成。
微带已经被公开为在X传感器层114X和/或Y传感器层114Y中与触摸传感器114集成。可替代地，微带已经被公开为位于触摸传感器114下面。本公开不限于这些方面。微带天线可以位于触摸板显示器内适合于预期目的的任意位置。
图4A示出了根据本公开的一方面的触摸传感器114(114X和114Y)和微带天线410A的示意平面图。微带天线410A类似于图3的位于触摸传感器114下面的微带天线310。
图4B示出了根据本公开的一方面的触摸传感器114(114X和114Y)和微带天线410B的示意平面图。与图4A的微带天线410A相同，微带天线410B类似于图3的微带天线310，并且位于触摸传感器114下面。然而，在该情形下，网丝具有走向全部在一个方向上彼此平行而不是在两个方向上彼此垂直的线。实际上，本公开任意方面的网丝的走向可以在一个方向上、两个方向上、或者适合于预期目的的任意数目的方向上。
图5A-5E示出了根据本公开的另一方面的触摸板。通过概述的方式，由这些图示出的该方面与上面关于图1-4所描述的本公开的在先方面的不同之处在于：天线不是位于触摸传感器的具有X和/或Y电极的活动区域内，而是位于电极之间的虚设(dummy)区域内。并且，天线不一定由微带构成，而是可以由可替代的材料构成。下面进行更详细的解释。
图5A示出了触摸板500A的一部分的示意平面图。
触摸板500A包括传感电极列514X、传感电极虚设区域524X、驱动电极行514Y、以及驱动电极虚设区域524Y。传感电极列514X和驱动电极行514Y分别对应于先前关于图1-4所论述的传感电极列114X和驱动电极行114Y。并且，电极列和电极行可被更一般地称为电极轨。传感电极虚设区域524X位于传感电极列514X之间。类似地，驱动电极虚设区域524Y位于驱动电极行514Y之间。传感电极虚设区域524X和驱动电极虚设区域524Y是其中不存在传感电极列514X或驱动电极行514Y的区域。
各个驱动电极行114Y之间的距离可被称作驱动电极行间距，并且各个传感电极列114X可被称作驱动电极列间距。间距可以取决于触摸物体(例如，手指、手写笔等)的目标直径。对于手指触摸间距例如可以是5mm。为进行论述的目的，各个驱动电极行514Y之间的区域以及传感电极列514X之间的区域可被称作“虚设区域”。例如，相邻传感电极列514X之间存在传感电极虚设区域，并且相邻驱动电极行514Y之间存在驱动电极虚设区域。
电极(驱动电极行514Y和传感电极列514X)的宽度可以基于集成电路制造要求和/或容限，并且例如可以近似为1.6mm。在此示例中，虚拟区域的宽度例如可以是约3.4mm。这些宽度是为了示例性的目的而提供的，并且实施例不限于这些值。
可以在虚设区域(例如，传感电极虚设区域524X和/或驱动电极虚设区域524Y)内放置一个或多个天线。例如，可在一个或多个虚设区域内形式用于天线图案化的一种或多种导电材料。用于天线图案化的导电材料可以包括，例如：铟锡氧化物(ITO)透明导体、微带金属网、和/或相关领域技术人员将会理解的一种或多种其他材料。这些材料可以与用于触摸传感器层的那些材料相同或不同。此外，这些材料可以是透明的、半透明的或不透明的。在示例性实施例中，通过在一个或多个虚设区域中形成(一个或多个)天线，天线可以被直接放置在传感器层图案上。
图5B示出了图5A的触摸板的一部分的另一示意平面图。
触摸板500B包括传感/驱动电极514，和部署在相邻电极514(驱动电极514Y和传感电极514X)之间的虚设区域524。天线540位于区段550内的虚设区域524中。天线540包括天线驱动器542，天线驱动器542被配置为驱动单极天线544。本公开不限于单一天线，而是可以包括任意合适数目的天线。并且，天线不必是偶极天线，而是可以是任何合适的天线，类似于上面关于图1-4的方面所描述的天线。
虚设区域524可以包括一种或多种材料，包括例如：铟锡氧化物(ITO)透明导体、微带金属网、和/或相关领域技术人员将会理解的一种或多种其他材料。在一些示例中，虚设区域524内的材料可以与用于一个或多个天线540的那些材料相同。通过使用相同的材料，可以实现显示器的均匀性。虽然未示出，但是天线540位于其中的虚设区域524的其余部分也可包括与未包括天线540的那些虚设区域524相同或不同的材料。
图5C示出了图5A的触摸板的一部分的另一示意平面图。图5C中示出的触摸板500C示出了图5B中所示的传感/驱动电极514中的另一面。关于图5B所描述的天线540仅是为某种视角而示出的。
传感/驱动电极514能够包括具有位于传感/驱动电极514的一个或多个侧面的一个或多个齿514-t的齿状结构。该齿状结构能够产生介于相邻齿514-t之间的孔径514-a，以提高位于虚设区域内的一个或多个天线的天线效率。传感/驱动电极514不限于齿状结构，并且可以是相关领域技术人员将会理解的另一形状。并且，天线540可以位于传感电极514X和/或驱动电极514Y的虚设区域524内。
图6A示出了根据本公开的一方面的无线通信设备600A的示意图。无线通信设备600A包括无线通信设备主体610、触摸板显示器620A和天线630A。由此可见，触摸板显示器620A延伸穿过无线通信设备600A的整个表面区域，天线630A也是如此。无线通信设备600A可以是任意无线通信设备，包括但不限于：移动设备一比如，膝上型计算机、平板电脑、移动电话或智能电话、“平板手机”、个人数字助理(PDA)等等；以及可穿戴计算设备一比如，计算机化的腕表或“智能”手表、计算机化的眼镜等等。触摸板显示器620A和天线630A可以可选地在固定设备中被实现，固定设备包括但不限于：个人计算机(PC)、台式计算机、计算机化的自助服务终端、汽车/飞机/船舶内置计算机终端等等。
图6B示出了根据本公开的另一方面的无线通信设备600B的示意图。除天线630B不是延伸穿过无线通信设备600B的整个表面区域而是仅延伸穿过表面区域的一部分外，无线通信设备600B类似于图6A的无线通信设备600A。
此外，针对不同的相应频率可以存在不止一个天线630B。这样的多个天线应当被放置在分离的区域中以避免相互干扰。
图7A示出了形成图1A-1C的触摸传感器114和天线的方法700的流程图。
在步骤710处，步骤710，基于触摸传感器透明度和灵敏度要求来形成微带网。
在步骤720A处，掩膜(mask)MX被形成为具有微带天线图案和共存的X电极114X。类似地，掩膜MY被形成为具有微带天线图案和共存的Y电极114Y。
在步骤730处，掩膜MX和掩膜MY被蚀刻。
图7B示出了形成图3的触摸传感器114和微带天线310的方法700B的流程图。
在步骤710处，微带网被形成。
在步骤720B处，掩膜MX被形成为具有X电极114X，并且掩膜MY被形成为具有Y电极。类似地，掩膜MA被形成为具有微带天线图案。
在步骤730处，掩膜MX、掩膜MY和掩膜MA被蚀刻。
本文提供的天线实现了可与现有天线相比的性能，而没有损害显示的光学性质。
示例1是一种用于显示器的触摸板，该触摸板包括：触摸传感器，该触摸传感器被配置为接收触摸输入；以及微带天线，该微带天线位于触摸传感器内部或下面。
在示例2中，示例1的主题，其中，微带天线位于触摸传感器内部。
在示例3中，示例2的主题，其中，触摸传感器包括被部署于第一层中的第一部分和被部署于第二层中的第二部分。
在示例4中，示例3的主题，其中，微带天线位于第一层中。
在示例5中，示例4的主题，其中，微带天线是缝隙天线。
在示例6中，示例3的主题，其中，微带天线被位于第二层中。
在示例7中，示例6的主题，其中，微带天线是缝隙天线。
在示例8中，示例3的主题，其中，微带天线被位于第一层和第二层两者中。
在示例9中，示例8的主题，其中，微带天线是贴片天线。
在示例10中，示例2的主题，其中，微带天线被位于触摸传感器下面的层中。
在示例11中，示例1的主题，其中，微带天线包括铜网。
在示例12中，示例1的主题，还包括多个微带天线。
在示例13中，示例1的主题，其中，微带天线具有与触摸板显示器的表面区域基本相同的表面区域。
在示例14中，示例1的主题，其中，微带天线具有比触摸板显示器的表面区域小的表面区域。
示例15是一种无线通信设备，包括示例1的主题。
示例16是一种用于显示器的触摸板，该触摸板包括：触摸传感器，该触摸传感器包括多个电极轨；至少一个虚设区域，该至少一个虚设区域被部署于多个电极轨中的相邻电极轨之间；以及天线，该天线被部署于至少一个虚设区域中。
在示例17中，示例16的主题，其中，至少一个虚设区域包括铟锡氧化物(ITO)或微带金属网。
在示例18中，示例16的主题，其中，天线包括铟锡氧化物(ITO)或微带金属网。
在示例19中，示例16的主题，其中，至少一个虚设区域和天线包括相同的透明导电材料。
在示例20中，示例16的主题，其中，多个电极轨中的至少一个电极轨包括齿状结构。
示例21是一种无线通信设备，包括示例16的主题。
在示例22中，示例21的主题，还包括位于触摸板下面的显示板。
示例23是一种形成用于显示器的触摸板的方法，该方法包括：在触摸板的触摸传感器内部或下面形成微带网；掩蔽微带网和触摸传感器；以及蚀刻微带网和触摸传感器。
在示例24中，示例23的主题，其中，掩蔽包括使用第一掩膜来掩蔽触摸传感器。
在示例25中，示例24的主题，其中，掩蔽包括使用第二掩膜来掩蔽微带网。
在示例26中，示例1-4中任意示例的主题，其中，微带天线是缝隙天线。
在示例27中，示例1-6中任意示例的主题，其中，微带天线是缝隙天线。
在示例28中，示例1-8中任意示例的主题，其中，微带天线是贴片天线。
在示例29中，示例1-10中任意示例的主题，其中，微带天线包括铜网。
在示例30中，示例1-11中任意示例的主题，还包括多个微带天线。
在示例31中，示例1-12中任意示例的主题，其中微带天线具有与触摸板显示器的表面区域基本相同的表面区域。
在示例32中，示例1-12中任意示例的主题，其中，微带天线具有比触摸板显示器的表面区域小的表面区域。
示例33是一种无线通信设备，包括示例1-16中任意示例的主题。
在示例34中，示例16-17中任意示例的主题，其中，天线包括铟锡氧化物(ITO)或微带金属网。
在示例35中，示例16-18中任意示例的主题，其中，至少一个虚设区域和天线包括相同的透明导电材料。
在示例36中，示例16-19中任意示例的主题，其中，多个电极轨中的至少一个电极轨包括齿状结构。
示例37是一种无线通信设备，包括示例16-20中任意示例的主题。
示例38是一种基本上如同所示出和描述的装置。
示例39是一种基本上如同所示出和描述的方法。
虽然上面已经结合示例性方面进行了描述，但是应当理解术语“示例性”仅表示是示例而不是最佳或最优的。因此，本公开意在覆盖可被涵盖在本公开的范围内的替代、修改和等同物。
尽管本文已经示出和描述了具体方面，但是本领域普通技术人员将认识到可以替换所示出和描述的具体方面而不背离本申请的范围的各种替代和/或等同实现方式。

Claims (25)

1.一种用于显示器的触摸板，该触摸板包括：
触摸传感器，该触摸传感器被配置为接收触摸输入；以及
微带天线，该微带天线位于所述触摸传感器内部或下面。
2.如权利要求1所述的触摸板，其中，所述微带天线位于所述触摸传感器内部。
3.如权利要求2所述的触摸板，其中，所述触摸传感器包括被部署于第一层中的第一部分和被部署于第二层中的第二部分。
4.如权利要求3所述的触摸板，其中，所述微带天线被部署于所述第一层中。
5.如权利要求1-4中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述微带天线是缝隙天线。
6.如权利要求3所述的触摸板，其中，所述微带天线被部署于所述第二层中。
7.如权利要求1-6中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述微带天线是缝隙天线。
8.如权利要求3所述的触摸板，其中，所述微带天线被部署于所述第一层和所述第二层两者中。
9.如权利要求1-8中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述微带天线是贴片天线。
10.如权利要求2所述的触摸板，其中，所述微带天线被部署于所述触摸传感器下面的层中。
11.如权利要求1-10中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述微带天线包括铜网。
12.如权利要求1-11中任意权利要求所述的触摸板，还包括多个微带天线。
13.如权利要求1-12中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述微带天线包括与触摸板显示器的表面区域基本相同的表面区域。
14.如权利要求1-12中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述微带天线包括比触摸板显示器的表面区域小的表面区域。
15.一种无线通信设备，包括如权利要求1-14中任意权利要求所述的触摸板。
16.一种用于显示器的触摸板，该触摸板包括：
触摸传感器，该触摸传感器包括多个电极轨；
至少一个虚设区域，该至少一个虚设区域被部署于所述多个电极轨中的相邻电极轨之间；以及
天线，该天线被部署于所述至少一个虚设区域中。
17.如权利要求16所述的触摸板，其中，所述至少一个虚设区域包括铟锡氧化物(ITO)或微带金属网。
18.如权利要求16-17中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述天线包括铟锡氧化物(ITO)或微带金属网。
19.如权利要求16-18中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述至少一个虚设区域和所述天线包括相同的透明导电材料。
20.如权利要求16-19中任意权利要求所述的触摸板，其中，所述多个电极轨中的至少一个电极轨包括齿状结构。
21.一种无线通信设备，包括如权利要求16-20中任意权利要求所述的触摸板。
22.如权利要求21所述的无线通信设备，还包括被部署在所述触摸板下面的显示板。
23.一种形成用于显示器的触摸板的方法，该方法包括：
在所述触摸板的触摸传感器内部或下面形成微带网；
掩蔽所述微带网和所述触摸传感器；以及
蚀刻所述微带网和所述触摸传感器。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述掩蔽包括使用第一掩膜来掩蔽所述触摸传感器。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述掩蔽包括使用第二掩膜来掩蔽所述微带网。
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