CN112486361B - 显示器触屏构件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种显示器触屏构件，包括：触屏传感器，用于接收触屏输入信号；以及透明天线，集成在所述触屏传感器之内并与所述触屏传感器绝缘，其中所述触屏传感器的迹线的末端通过无源低通滤波器与触屏IC单元相连使得所述触屏传感器与触屏IC单元之间的信号传输经由所述无源低通滤波器。

Description

显示器触屏构件

技术领域

本公开涉及无线通信应用领域，特别涉及一种显示器触屏构件。

背景技术

随着信息与通讯技术的进步，电子装置逐渐朝向轻薄及高密集度的趋势发展。天线是具有无线通信功能的电子装置例如移动电话、平板计算机、便携计算机的无线通信系统中最重要的部件之一。随着5G无线通信技术的快速发展，对天线性能的要求越来越多样化，因此当今的无线系统(例如平板电脑，可穿戴设备)正在努力实现边缘到无边框显示解决方案。同时，需要支持的无线电(WiFi，3G/4G/LTE，FM)的数量以及相关天线的数量正在增加。通常，天线隐藏在显示器周围的边框中，因为边框区域消失了，这会造成问题。人们已经将天线布置在显示屏或透明器件中，以便在满足显示屏或透明器件的功能的同时，也满足对天线规模的需求。

集成有透明天线的显示屏需要将天线与显示面板电子设备无缝集成。这意味着需要使得天线和显示器形成一种结构使来自显示电子设备的信号与天线信号高度隔离，反之亦然。一种透明的天线方法是将天线结构集成到显示器盖玻片正下方的触屏传感器中。触屏由两个导电层组成，位于电介质(例如PET)的上方和下方。在顶部导电层上是平面结构的阵列以感测一个触摸方向，而在底部导电层上是相似但垂直的平面结构的阵列以感测触摸的垂直方向。这些层分别称为RX和TX层或X层和Y层。将天线集成到显示器中的一种方法是将天线结构插入触屏的一层或两层中。这种方法之所以具有优势，是因为与嵌入在触屏下方相比，该天线更有可能辐射得更好。

将天线集成到触屏中会增加触摸信号干扰接收到的天线信号的风险；同样，天线发送的信号可能会干扰触摸操作，从而使触屏IC饱和。例如，RX和TX层上60kHz触摸信号的40次谐波可能会干扰集成2.4GHz WiFi天线的显示器上接收到的信号。

因此，人们需要一种含有透明天线的触屏构件，其能够消除透明天线与触摸信号之间的干扰。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题之一。根据本公开的一个方面，提供了一种显示器触屏构件，包括：触屏传感器，用于接收触屏输入信号；以及透明天线，集成在所述触屏传感器之内并与所述触屏传感器绝缘，其中所述触屏传感器的迹线的末端通过无源低通滤波器与触屏IC单元相连使得所述触屏传感器与触屏IC单元之间的信号传输经由所述无源低通滤波器。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述触屏传感器的每条迹线的末端对应配备一个无源低通滤波器。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述无源低通滤波器布置在触屏IC单元中并与通过所述触屏IC单元的输入输出引脚与触屏传感器的每条迹线的末端相连。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述透明天线的馈源中布置有高通滤波器。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述透明天线为一种混合透明天线，包括导电金属氧化物薄膜层以及在所述导电金属氧化物薄膜层的整个范围内均匀分布的导电体，其中，所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的尺寸小于所述导电金属氧化物薄膜层的厚度，并且任意相邻两个导电体之间的距离使得两者之间的能量间隙大于2.5eV。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述导电体在垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的厚度方向的高度尺寸为1000-2000nm，所述导电金属氧化物薄膜层的厚度比所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的高度尺寸大5-10nm，并且所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面的最大尺寸在200-500nm之间。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面形状为方形、圆形或椭圆形。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述导电体沿着垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的延展方向呈网格状架构或条纹状架构。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述导电体为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层的材料为氧化铟锡。

根据本公开的显示器触屏构件，其中所述导电体为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层的材料为石墨烯。

本公开的显示器触屏构件，解决在天线和触摸屏电极共存的情况下，比如透明天线和触摸屏电极都作为显示器件栈的一层同时安装在显示器件栈中时，或者透明天线在LCD的3D的设计中，天线信号和触摸屏信号可能相互干扰的问题，降低和减少天线及显示器的干扰问题。

根据本公开的基于混合透明导电膜架构的透明天线，可以满足透明度T≥90％和薄层电极(sheet resistence)

的要求。提出的透明导电膜架构提高了透明度，并平衡了天线性能和显示光学质量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1所示的是根据本公开的显示器触屏构件的原理示意图。

图2所示的是根据本公开的显示器触屏构件的第一实施例的示意图。

图3所示的是根据本公开的显示器触屏构件的第二实施例的示意图。

图4所示的是根据本公开的显示器触屏构件的第三实施例的示意图。

图5所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线的第一实施方式的剖面示意图。

图6所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线的第二实施方式的剖面示意图。

图7所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线中的导电体M呈现方形网格状架构的俯视示意图。

图8所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线中的导电体M呈现条纹状架构的俯视示意图。

图9所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线以及常规天线的对比模拟实验测试结果对比图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。除非另有定义，本文使用的所有其他科学和技术术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一也可以被称为第二，反之亦然。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在…时”或“当…时”或“响应于确定”。

为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。

图1所示的是根据本公开的显示器触屏构件的原理示意图。如图1所示，触屏构件包括防护玻璃、两层触屏传感器X和Y、位于两层触屏传感器X和Y之间触屏玻璃。触屏传感器X中具有X电极层，触屏传感器Y中具有Y电极层。触屏传感器X和Y基于投射电容式触摸(PCT)。触屏传感器X和Y由沉积在玻璃片上的导电材料的传感电极列(X电极)和驱动电极行(Y电极)的阵列构成(如图2-4所示)，因此上层的传感电极列形成X电极层，下层的驱动电极行形成Y电极层。因此，X电极层也就是指传感电极列，而Y电极层也就是指驱动电极行。驱动电极行Y被与传感电极列X彼此被触屏玻璃隔开。驱动电极行Y生成电场，传感电极列X接收电场。驱动电极行Y和传感电极列X的垂直重叠部分(上层和下层之间在垂直方向上投影重叠)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)触及垂直重叠部分时使得电容器其中一极接地(ground)，因此垂直重叠部分的局部静电场被扭曲，导致电容的变化，这种改变就会被测量，因此这种接触被检测到。传感电极列X(X电极层)和驱动电极行Y(Y电极层)，也称作电极迹线，可包括铟锡氧化物(ITO)透明导体、金属网架构或其他合适的材料。

如图1所示，在触屏传感器内，可以分布布置有透明天线，插入触屏中。图1所示的透明天线为一种混合透明天线，其采用导电金属氧化物薄膜层中均匀埋植导电体M构成。

如前所述，在天线和触摸屏电极共存的情况下会在彼此之间造成信号干扰，例如天线发送的信号可能会干扰触摸操作，从而使触屏IC饱和。例如，RX和TX层上60kHz触摸信号的40次谐波可能会干扰集成2.4GHz WiFi天线的显示器上接收到的信号以及发射天线信号会使得触屏IC饱和。为此，本公开为触屏传感器每条电极迹线上配置一个无源低通滤波器(LPF)。图2所示的是根据本公开的显示器触屏构件的第一实施例的示意图。如图2所示，每条电极迹线的末端和触屏IC的输入输出引脚之间配置有一个无源的低通滤波器LPF。通过LPF的低通滤波，从而消除了发射天线信号导致触屏IC饱和的问题。图2中的引脚的数量仅仅是示意性的，与所显示的电极迹线的数量并不对应。由于图2所示的情形需要为每条电极迹线设置一个无源的低通滤波器LPF，这就需要大量的极小的低通滤波器LPF，如果低通滤波器LPF的成本高企，则导致这种改进尽管带来了很小的消除干扰的效果，但是导致改进成本很高，或者由于大量安装低通滤波器LPF，导致显示器尺寸变大。为此，本公开提供一种如图3所示的根据本公开的显示器触屏构件的第二实施例。

图3所示的显示器触屏构件与图2所示的显示器触屏构件的结构基本相同，不同的是，图3中的显示器触屏构件为电极迹线配置的低通滤波器LPF被集成在触屏IC中。具体而言，提供一种含有低通滤波器LPF触屏IC，并将该低通滤波器LPF连接到触屏IC的与电极迹线的输入/输出引脚，输入/输出引脚向/从触屏传感器迹线发送/接收信号。通过这种方式，一方面能够实现图2所示的实施例的技术效果，另一方面也能够降低成本并具有较小的占地面积，使得产品并不因为增加LPF而影响产品的紧凑性，并且不会影响传感器线路的形状。

可选择，要消除660kHz触摸信号的40次谐波可能会干扰集成2.4GHz WiFi天线的显示器上接收到的信号以及发射天线信号会使得触屏IC饱和，本公开在透明天线与RF发送和接收单元之间配置了一个高通滤波器HPF。图4所示的是根据本公开的显示器触屏构件的第三实施例的示意图。如图4所示，通过在透明天线输入中配置一个高通滤波器HPF，可以滤除低频噪声，因此在发射器模式下，由于具有非常强的低通抑制作用的高通滤波器将被并入透明天线的馈源中，可以滤除与触屏传感器工作频率相同频率的所有频谱分量，因此与触摸操作相同频率的所有频谱分量都将被强烈抑制，不会导致以与触屏IC和触屏传感器相同的频率发射信号，从而进一步降低了触屏传感器与透明天线在共存一个平面内产生的相互干扰。通过在透明天线的馈源中配置HPF，消除了由于透明天线的发射器信号过强引起的干扰问题，该发射信号可能会使触屏IC饱和并降低其对触摸信号的灵敏度。

可选择地，由于透明天线与触屏传感器集成在一起，为了不影响透明天线对显示屏基本功能的影响同时提高天线的发射功率，需要进一步改善透明天线。通常，透光率和电导率是衡量一种材料是否适合用于制备透明天线的关键指标。当前透明导体制作的天线虽然有很高的透光率和电导率，但是薄层电阻RSH很大，而采用微线结构制作的天线虽然具有优异的导电特性，但透光性很差。基于当前透明导体或微线结构的显示器可集成透明天线无法平衡显示器所需的天线

效率和透明度，也无法达到透明度T≥90％和薄层电阻或单位面积(sheetresistence)

的要求。现有模拟结果显示，以ITO材料作为例子，一种具有140nm厚度的ITO层的透明天线，天线透明性可以达到90％。但是，样品中的ITO薄层电阻约为

因此辐射效率只能达到10-15％；而以铜微线架构为例子，天线可获得大于50％的天线效率，但是透明性低于当前的显示器透明性要求。因此，采用当前的材料，要使得透明导体天线辐射效率≥50％，无论是透明导体天线电极还是微线结构天线电极，其薄层电阻RSH都大于

但是，无论是透明导体天线电极还是微线结构天线电极，在其薄层电阻

时，当前透明导体透明度T将无法满足显示透明度T≥90％的要求。

为此，本公开为触屏构件提供了一种混合透明天线。图5所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线的第一实施方式的剖面示意图。如图5中所示，混合透明天线包括导电金属氧化物薄膜层110以及均匀埋植在导电金属氧化物薄膜层110中的导电体M。导电体M形成的构架为网状或条纹状(后面将会详细描述)。

如图5所示，导电体M完全埋植在导电金属氧化物薄膜层110中，为此，所述导电体M在所述导电金属氧化物薄膜层110的厚度方向的尺寸小于所述导电金属氧化物薄膜层的厚度。尽管图5显示的导电体M的下部与导电金属氧化物薄膜层110的下部齐平，但是可选择地，导电体M的下部位于导电金属氧化物薄膜层110下表面之上，从而导电金属氧化物薄膜层110整体包裹住所述导电体M。

所述导电金属氧化物薄膜层110的厚度比所述导电M在所述导电金属氧化物薄膜层110的厚度方向的高度尺寸大5-10nm。因此，例如，所述导电体在垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的厚度方向的高度尺寸为1000-2000nm，则导电金属氧化物薄膜层110的厚度在1005-2010nm之间。

所述导电体的在图5所示的剖面中的宽高比d/t_M基本为2:5。因此沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面的最大尺寸在200-500nm之间。通过控制相邻两个导电体M之间的间距P，使得彼此之间的能量间隙大于或等于2.5eV。在满足该能量间隙的基础上，尽可能增加间距P，使得整个混合透明天线的透明度T大于90％。导电金属氧化物薄膜层110厚度以及其中埋植的导电体M结构足以使得透明天线的薄层电阻

因此天线的辐射效率≥50％

图6所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线的第二实施方式的剖面示意图。其结构与第一实施方式的混合透明天线的结构基本相同，不同的是，在导电金属氧化物薄膜层110和基板130之间还有薄膜导电涂层120用于粘合基本与混合透明天线，其厚度不大于20nm。

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面形状为方形、圆形或椭圆形根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体沿着垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的延展方向呈网格状架构或条纹状架构。图7所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线中的导电体M呈现方形网格状架构的俯视示意图，而图8所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线中的导电体M呈现条纹状架构的俯视示意图。

可选择地，所述导电体M的材料为铜、银、金、碳纳米管或碳纳米棒等高导电性的材料。所述导电金属氧化物薄膜层110的材料为氧化铟锡、铟镓锌氧化物、掺杂铝的氧化锌或掺杂不高于5％的铌二氧化钛。

图9所示的是根据本公开的触屏构件中的混合透明天线以及常规天线的对比模拟实验测试结果对比图。如图9所示，当所述导电体M为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层110的材料为氧化铟锡时，通过调整导电体M的间距P可以获得不同组成方式的混合透明天线的样本。当透明度进入目标区域时，会出现薄层电阻也进入目标区域，如果薄层电阻没有进入目标区域，则可以通过调整导电体M的尺寸，例如调整其高度等来使其进入目标区域，也可以调整样本的导电金属氧化物薄膜层110厚度来使得样本进入目标区域。(如果能够提供具体的尺寸组合实例是最好的)。

如图9所示，在图9中的左侧一条实线代表了各种ITO和铜微线架构混合透明天线，而左侧的一条虚线代表了石墨烯和铜微线架构混合透明天线。两者组合都存在进入目标区域的样本。而其他仅仅使用铜微线架构或透明导电薄膜的透明天线都没有进入目标区域的样本。图9中的阴影区域为目标区域，其透明度大于90％，薄层电阻小于

根据本公开的基于混合透明导电膜架构的透明天线，可以满足透明度T≥90％和薄层电极(sheet resistence)

的要求。提出的透明导电膜架构提高了透明度，并平衡了天线性能和显示光学质量。

术语“约”和“大约”可用于意指在一些实施方案中目标尺寸的±20％以内、在一些实施方案中目标尺寸的±10％以内、在一些实施方案中目标尺寸的±5％以内，以及还有在一些实施方案中目标尺寸的±2％以内。术语“约”和“大约”可包括目标尺寸。

本文所述的技术方案可实现为方法，其中已经提供了至少一个实施例。作为所述方法的一部分所执行的动作可以以任意合适的方式排序。因此，可以构建实施方案，其中各动作以与所示的次序所不同的次序执行，其可包括同时执行一些动作，即使这些动作在说明性实施方案中被示为顺序动作。此外，方法在一些实施方案中可包括比示出的那些更多的动作，在其他实施方案中包括比示出的那些更少的动作。

虽然在此描述了本发明的至少一个说明性的实施方案，但是对于本领域的技术人员而言，可容易地进行多种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在在本发明的精神和范围以内。因此，前述说明仅通过举例方式并不旨在作为限制。本发明仅由下列权利要求及其等同物所限定。

Claims (9)

1.一种显示器触屏构件，包括：

触屏传感器，用于接收触屏输入信号；以及

透明天线，集成在所述触屏传感器之内并与所述触屏传感器绝缘，其中，所述透明天线为一种混合透明天线，包括导电金属氧化物薄膜层以及在所述导电金属氧化物薄膜层的整个范围内均匀埋植分布的导电体，所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的尺寸小于所述导电金属氧化物薄膜层的厚度，并且任意相邻两个导电体之间的距离使得两者之间的能量间隙大于2.5eV；

其中所述触屏传感器的迹线的末端通过无源低通滤波器与触屏IC单元相连使得所述触屏传感器与触屏IC单元之间的信号传输经由所述无源低通滤波器。

2.根据权利要求1所述的显示器触屏构件，其中所述触屏传感器的每条迹线的末端对应配备一个无源低通滤波器。

3.根据权利要求1所述的显示器触屏构件，其中所述无源低通滤波器布置在触屏IC单元中并与通过所述触屏IC单元的输入输出引脚与触屏传感器的每条迹线的末端相连。

4.根据权利要求1-3之一所述的显示器触屏构件，其中所述透明天线的馈源中布置有高通滤波器。

5.如权利要求1所述的显示器触屏构件，其中所述导电体在垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的厚度方向的高度尺寸为1000-2000nm，所述导电金属氧化物薄膜层的厚度比所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的高度尺寸大5-10nm，并且所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面的最大尺寸在200-500nm之间。

6.如权利要求1所述的显示器触屏构件，其中所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面形状为方形、圆形或椭圆形。

7.如权利要求1所述的显示器触屏构件，其中所述导电体沿着垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的延展方向呈网格状架构或条纹状架构。

8.如权利要求1所述的显示器触屏构件，其中所述导电体为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层的材料为氧化铟锡。

9.如权利要求1所述的显示器触屏构件，其中所述导电体为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层的材料为石墨烯。

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