CN112748824A - 天线结构和图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天线结构和图像显示装置。根据本发明的实施方式的天线结构包括：基板层，其包括触摸感测区域和触摸感测‑天线区域；设置在基板层上的多个感测电极，该多个感测电极分布在整个触摸感测区域和触摸感测‑天线区域中；以及设置在基板层的触摸感测‑天线区域上的天线图案，该天线图案包括在平面图中插入在多个感测电极之间或设置在多个感测电极中的一个感测电极中的辐射图案。

Description

天线结构和图像显示装置
相关申请的交叉引用和优先权要求
本申请要求于2019年10月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0135155号的权益，其公开内容以其整体通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及天线结构和包括该天线结构的图像显示装置。更具体地，本发明涉及与触摸传感器结构相结合的天线结构以及包括该天线结构的图像显示装置。
背景技术
近来，以诸如平板电脑等各种形式开发了能够通过将触摸传感器与图像显示装置相结合来利用人的手或物品选择显示在图像显示装置上的指示而输入用户的方向的电子装置。
另外，图像显示装置与诸如智能电话等通信装置相结合。因此，可以将用于实现高频或超高频带通信的天线应用于图像显示装置。
如上所述，当触摸传感器和天线包括在一个图像显示装置中时，需要在有限的空间中插入多个电极的设计构造。此外，电极可能造成对图像显示装置的显示面板和由其产生的图像的光学干扰。另外，通过触摸传感器的感测电极和天线的电流或信号可能相互碰撞或相互干扰。
例如，在韩国专利公开申请第2014-0092366号中公开，近来已经开发了其中触摸传感器联接至各种图像显示装置的触摸屏面板。韩国专利公开申请第2013-0095451号公开了一种集成到显示面板中的天线。然而，没有提供其中天线和触摸传感器有效地布置在一起的图像显示装置。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种具有改善的电学和光学特性及空间效率的天线结构。
根据本发明的一方面，提供了一种包括具有改善的电学和光学特性及空间效率的天线结构的图像显示装置。
(1)一种天线结构，其包括：基板层，其包括触摸感测区域和触摸感测-天线区域；设置在所述基板层上的多个感测电极，所述多个感测电极分布在整个触摸感测区域和触摸感测-天线区域中；以及设置在所述基板层的所述触摸感测-天线区域上的天线图案，所述天线图案包括在平面图中插入在所述多个感测电极之间或设置在所述多个感测电极中的一个感测电极中的辐射图案。
(2)根据上述(1)所述的天线结构，其中，所述辐射图案的面积小于所述感测电极的面积。
(3)根据上述(2)所述的天线结构，其中，在其中包括所述辐射图案的所述感测电极的形状不同于所述触摸感测区域中的所述感测电极的形状。
(4)根据上述(2)所述的天线结构，其中，所述辐射图案周围的所述感测电极的面积小于所述触摸感测区域中的所述感测电极的面积。
(5)根据上述(1)所述的天线结构，其还包括插入在所述辐射图案与所述感测电极之间的虚设图案。
(6)根据上述(5)所述的天线结构，其中，所述多个感测电极、所述辐射图案和所述虚设图案中的每一个都包括网状结构。
(7)根据上述(1)所述的天线结构，其中，所述天线图案还包括从所述辐射图案分支并延伸的传输线以及电连接至所述传输线的末端的信号焊盘。
(8)根据上述(7)所述的天线结构，其中，所述传输线与所述辐射图案一起设置在所述感测电极中。
(9)根据上述(7)所述的天线结构，其中，所述传输线与所述辐射图案一起插入在所述多个感测电极中的彼此相邻的一对感测电极之间。
(10)根据上述(1)所述的天线结构，其中，所述感测电极包括：多个第一感测电极，其沿着平行于所述基板层的顶表面的第一方向布置；以及多个第二感测电极，其沿着平行于所述基板层的顶表面并且与所述第一方向交叉的第二方向布置。
(11)根据上述(10)所述的天线结构，其还包括电连接所述多个第一感测电极中的相邻的第一感测电极的桥接电极。
(12)根据上述(11)所述的天线结构，其中，所述桥接电极在所述辐射图案的中心线上延伸。
(13)根据上述(11)所述的天线结构，其中，所述桥接电极不与所述辐射图案重叠，并且流过所述多个第一感测电极和所述桥接电极的电流绕过所述辐射图案。
(14)根据上述(1)所述的天线结构，其中，所述触摸感测区域包括所述基板层的中心部分，并且所述触摸感测-天线区域位于所述基板层的一个端部部分。
(15)根据上述(14)所述的天线结构，其还包括：天线驱动集成电路芯片，其电连接至所述触摸感测-天线区域上的所述天线图案；以及触摸传感器驱动集成电路芯片，其电连接至所述基板层的另一个端部部分上的所述感测电极。
(16)一种图像显示装置，其包括根据上述实施方式的天线结构。
根据本发明的实施方式的天线结构可以在同一区域或同一水平包括感测电极和天线图案的辐射图案。因此，可以省略用于形成天线图案的额外的单独空间和工艺，并且可以提供与触摸传感器层基本集成的天线图案。
在一些实施方式中，天线图案可以设置在感测电极之间或包括在感测电极中。因此，即使在采用天线图案的区域中，也可以在保持触摸感测功能的同时实现天线辐射。
在一些实施方式中，感测电极和天线图案可以包括网状结构，该网状结构具有例如相同的结构，并且可以通过增强图案均匀性来降低电极对于使用者的可见性。
附图说明
图1是示出根据示例性实施方式的天线结构的区域和结构的示意性俯视平面图。
图2和图3分别是示出根据示例性实施方式的天线结构的感测电极的布置的示意性俯视平面图和示意性剖视图。
图4是示出根据示例性实施方式的天线结构的感测电极和天线图案的布置的示意性俯视平面图。
图5是示出根据示例性实施方式的天线结构的感测电极和天线图案的布置的示意性俯视平面图。
图6是示出根据示例性实施方式的天线结构的感测电极和天线图案的布置的示意性俯视平面图。
图7是示出根据示例性实施方式的图像显示装置的示意性俯视平面图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种在同一区域中包括感测电极和天线图案的天线结构。天线结构可以是与触摸传感器相结合或集成的触摸传感器-天线结构。
此外，还提供了一种包括天线结构的图像显示装置。
在下文中，将参照附图详细描述本发明。然而，本领域技术人员将理解，参照附图描述的这样的实施方式被提供用来进一步理解本发明的精神，并不限制在具体实施方式和所附权利要求中公开的要保护的主题。
图1是示出根据示例性实施方式的天线结构的区域和结构的示意性俯视平面图。
为了便于描述，在图1中省略了感测电极和天线图案的图示，而其将稍后参照图2至图6更详细地描述。
参照图1，天线结构可以包括其上布置有感测电极和天线图案的基板层100。
基板层100或天线结构可以包括触摸感测区域TR和触摸感测-天线区域TAR。
触摸感测区域TR可以包括基板层100的中心部分，并且可以用作在其上可以感测到用户的触摸输入的触摸传感器的基本有效区域。
触摸感测-天线区域TAR可以例如是形成用于实施高频或超高频通信对应的3G、4G、5G以上通信的天线图案的区域。在示例性实施方式中，触摸传感器的一些感测电极可以与天线图案一起分布在触摸感测-天线区域TAR中。
如图1所示，触摸感测-天线区域TAR可以被分配到基板层100的一个端部部分以邻近触摸感测区域TR。
天线结构还可以包括用于驱动和控制触摸传感器和天线图案的集成电路(IC)芯片。例如，天线驱动IC芯片250可以邻近触摸感测-天线区域TAR设置，并且电连接至天线图案。触摸传感器驱动IC芯片200可以在基板层100的另一个端部部分处邻近触摸感测区域TR设置，以电连接至从感测电极分支的迹线的末端。
在一些实施方式中，柔性印刷电路板(FPCB)可以各自设置在天线驱动IC芯片250与天线图案之间以及触摸传感器驱动IC芯片200与迹线的末端之间。
图2和图3分别是示出根据示例性实施方式的天线结构的感测电极的布置的示意性俯视平面图和示意性剖视图。图3是沿着图2的I-I’线在厚度方向上截取的剖视图。
例如，图2和图3示出了触摸感测区域TR上的感测电极的布置和构造。
在附图中，彼此交叉的平行于基板层100的顶表面的两个方向被定义为第一方向和第二方向。例如，第一方向和第二方向可以彼此垂直。
参照图2和图3，天线结构可以包括布置在基板层100上的感测电极110和130、桥接电极115和连接部分135。
基板层100可以广泛地包括用于形成感测电极110和130以及稍后将描述的天线图案的支撑层或膜型构件。例如，基板层100可以包括通常用于触摸传感器的膜材料，并且可以包括例如玻璃、聚合物和/或无机绝缘材料。聚合物的例子可以包括环烯烃聚合物(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)、聚烯丙基化物、聚酰亚胺(PI)、乙酸-丙酸纤维素(CAP)、聚醚砜(PES)、三乙酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。无机绝缘材料的例子包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属氧化物等。
在一些实施方式中，其中插入天线结构的图像显示装置的层或膜构件可以用作基板层100。例如，包括在显示面板中的封装层或钝化层可以用作基板层100。
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。例如，感测电极可以被布置为实现互电容类型的操作。
第一感测电极110可以沿着第一方向布置。每个第一感测电极110可以具有独立的岛图案形状，并且在第一方向上相邻的第一感测电极110可以通过桥接电极115彼此电连接。
因此，可以限定在第一方向上延伸的第一感测电极行，并且可以沿着第二方向布置多个第一感测电极行。
第二感测电极130可以沿着第二方向布置。在第二方向上彼此相邻的第二感测电极130可以通过连接部分135彼此连接。第二感测电极130和连接部分135可以彼此一体地连接以用作基本单个构件。在这种情况下，第二感测电极130和连接部分135可以从同一导电层一起构图，并且可以定位在同一层或同一水平。
因此，可以限定在第二方向上延伸的第二感测电极列，并且可以沿着第一方向布置多个第二感测电极列。
迹线可以从第一感测电极行和第二感测电极列中的每一个分支并延伸。迹线的末端可以集中在触摸感测区域TR的一个端部部分。如图1所示，迹线的末端可以电连接至触摸传感器驱动IC芯片200。
如图3所示，可以在基板层100上形成绝缘层120以至少部分地覆盖第一感测电极110和连接部分135。桥接电极115可以设置在绝缘层120上以穿过例如形成在绝缘层120中的触头孔而将相邻的第一感测电极110彼此电连接。
可以在绝缘层120和桥接电极115上形成用于保护触摸传感器的钝化层150。
感测电极110和130和/或桥接电极115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)或包含上述至少一种金属的合金(例如，银-钯-铜(APC)或铜-钙(CuCa))。它们可以单独使用或以其两种以上的组合使用。
感测电极110和130和/或桥接电极115可以包括透明导电氧化物，例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌氧化物(ZnO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、锡镉氧化物(CTO)等。
在一些实施方式中，感测电极110和130和/或桥接电极115可以包括透明导电氧化物层和金属层的堆叠结构。例如，感测电极110和130和/或桥接电极115可以具有透明导电氧化物层-金属层-透明导电氧化物层的三层结构。在这种情况下，通过金属层可以改善柔性和信号传输速度，而通过透明导电氧化物层可以改善耐腐蚀性和透明性。
在示例性实施方式中，如图4所示，感测电极110和130可以包括网状结构，该网状结构包括其中彼此交叉的多条电极线。
绝缘层120和钝化层150可以包括诸如氧化硅、氮化硅等无机绝缘材料，或者诸如丙烯酸树脂、硅氧烷树脂等有机绝缘材料。
图4是示出根据示例性实施方式的天线结构的感测电极和天线图案的布置的示意性俯视平面图。例如，图4是图1的触摸感测-天线区域TAR的局部放大俯视平面图。
参照图4，天线图案140可以包括辐射图案142、传输线144和信号焊盘146。辐射图案142可以具有例如多边形板形状，并且传输线144可以从辐射图案142分支并延伸。信号焊盘146可以电连接至传输线144的端部部分。
天线图案140可以包括与感测电极110和130基本相同或相似的导电材料。例如，天线图案140可以包括上述金属或合金或透明导电氧化物，并可以具有金属层和透明导电氧化物层的多层结构。
在一些实施方式中，辐射图案142和传输线144可以具有网状结构，该网状结构包括其中彼此交叉的多条电极线。在一个实施方式中，辐射图案142和传输线144可以形成为包括网状结构的基本单个构件。
信号焊盘146可以例如形成为包括上述金属或合金的实心图案，以减小馈电电阻。图1所示的天线驱动IC芯片250可以经由例如FPCB电连接至天线图案140的信号焊盘146。
在一个实施方式中，传输线144的至少一部分可以形成为实心图案。
在示例性实施方式中，天线图案140的辐射图案142可以与感测电极110和130形成在同一层或同一水平。在一些实施方式中，辐射图案142可以包括在感测电极110和130中任一个中。
例如，如图1所示，辐射图案142可以包括在一个第一感测电极110中。在下文中，其中包括辐射图案142的感测电极被称为公共电极110a。
公共电极110a可以具有与公共电极110a周围的第一感测电极110不同的形状。例如，公共电极110a的形状可以从第一感测电极110改变，以获得其中容纳辐射图案142的足够区域。
在一些实施方式中，如图4所示，第二感测电极130中的邻近公共电极110a的第二感测电极130的形状可以与其他第二感测电极130(例如，包括在触摸感测区域中的第二感测电极130)的形状不同。
在一个实施方式中，传输线144也可以包括在公共电极110a中。
虚设图案160还可以包括在公共电极110a中。虚设图案160可以设置在公共电极110a的触摸感测部分与辐射图案142之间。
如图4所示，虚设图案160可以包括网状结构，因此辐射图案142周围的图案形状和结构可以变得均匀以防止电极可见。在一个实施方式中，虚设图案160可以包括其中切割了网状结构的电极线的切割区域。在这种情况下，可以通过虚设图案160来抑制或减小公共电极110a与辐射图案142之间的相互干扰。
在一些实施方式中，虚设图案160可以沿着辐射图案142和传输线144的轮廓延伸，并且可以围绕辐射图案142和传输线144。
如上所述，感测电极110和130、辐射图案142、传输线144和虚设图案160都可以包括网状结构。例如，在基板层100上形成导电层之后，可以蚀刻导电层以形成网状结构，同时通过切割包括在网状结构中的电极线形成分离区域，从而可以在电极或图案之间形成边界。
例如，第一感测电极110和第二感测电极130可以通过第一分离区域170a彼此隔开。辐射图案142和传输线144可以通过第二分离区域170b隔开并限定在公共电极110a内。虚设图案160可以被限定在第三分离区域170c与第二分离区域170b之间。
如图4所示，电连接相邻的第一感测电极110(包括公共电极110a)的桥接电极115可以在辐射图案142的基本中心线上方延伸。当通过辐射图案142执行信号接收时，可以在辐射图142的中心线中形成电流或场基本变为零的区域。
当桥接电极115在中心线上方延伸时，流过第一感测电极110的电流可能基本上不会通过辐射图案142干扰或碰撞场。因此，即使天线图案140被包括在触摸传感器的感测电极110和130中，也可以保持触摸感测分辨率和灵敏度。
桥接电极115可以通过穿过图3所示的绝缘层120形成的触头117沿着第一方向连接包括公共电极110a的第一感测电极110。
图5是示出根据示例性实施方式的天线结构的感测电极和天线图案的布置的示意性俯视平面图。
参照图5，可以布置或设计电极，使得流过感测电极110和130的电流可以避开或绕过辐射图案142。
例如，连接相邻的第一感测电极110的桥接电极115可以被设置为在平面图中不与辐射图案142重叠。如图5所示，桥接电极115可以在第一方向上将彼此相邻的公共电极110a和第一感测电极110电连接，并且可以不在辐射图案142上方延伸。
因此，如图5中的虚线箭头所示，流过第一感测电极110的沟道电流可以在前进的同时避开辐射图案142。因此，可以抑制或减小触摸传感器的沟道电流与来自辐射图案142的场之间的相互干扰。
在一些实施方式中，包括辐射图案142和传输线144的天线图案140可以位于与感测电极110和130不同的层或不同的水平。在一些实施方式中，天线图案140可以与桥接电极115设置在同一层。
在这种情况下，在平面图中观察或投影时，天线图案140可以如图5所示设置。如上所述，辐射图案142可以设置在感测电极110和130中，例如，在公共电极110a中。
在一个实施方式中，感测电极110和130可以具有上述透明导电氧化物层-金属层-透明导电氧化物层的三层结构(例如，实心图案)，并且天线图案140或辐射图案142可以包括网状结构。
图6是示出根据示例性实施方式的天线结构的感测电极和天线图案的布置的示意性俯视平面图。
参照图6，辐射图案142和传输线144可以设置在相邻的感测电极110和130之间。
例如，辐射图案142可以设置于在第一方向上相邻的第一感测电极110之间。在一些实施方式中，虚设图案165可以设置在第一感测电极110与辐射图案142之间。
第一感测电极110和虚设图案165可以通过第三分离区域170c绝缘并且彼此隔开，并且天线图案140的辐射图案142和传输线144可以通过第二分离区域170b与虚设图案165绝缘并且隔开。
在示例性实施方式中，辐射图案142的面积可以小于感测电极110和130的面积。因此，即使在辐射图案142插入在感测电极110和130之间时，也可以在减小触摸感测被停用的面积的同时促进触摸感测-天线区域(TAR)中的触摸感测。
在一些实施方式中，辐射图案142周围的感测电极(例如，第一感测电极110)的面积可以小于触摸感测区域TR中的感测电极的面积。例如，辐射图案142周围的感测电极可以具有触摸感测区域TR中的感测电极的切割形状。
在这种情况下，辐射图案142的面积可以小于辐射图案142周围的切割形状的感测电极的面积。
在一些实施方式中，包括辐射图案142和传输线144的天线图案140可以位于与感测电极110和130不同的层或不同的水平。在一个实施方式中，天线图案140可以与桥接电极115设置在同一层。
在这种情况下，在平面图中观察或投影时，天线图案140可以如图6所示设置。如上所述，辐射图案142可以设置在相邻的感测电极110和130之间。
在一个实施方式中，感测电极110和130具有上述透明导电氧化物层-金属层-透明导电氧化物层的三层结构(例如，实心图案)，并且天线图案140或辐射图案142可以包括网状结构。
图1至图6示出了具有桥接电极115设置在感测电极110和130上的顶桥结构的触摸传感器，但是根据示例性实施方式的触摸传感器也可以具有桥接电极115设置在感测电极110和130下方的底桥结构。
在这种情况下，可以在基板层100上形成桥接电极115，然后可以在桥接电极115上形成绝缘层120。可以在绝缘层120上形成感测电极110和130，相邻的第一感测电极110可以通过形成在绝缘层120中的触头孔电连接至桥接电极115。
图7是示出根据示例性实施方式的图像显示装置的示意性俯视平面图。例如，图7示出了包括图像显示装置的窗口的外形。
参照图7，图像显示装置300可以包括显示区域310和外周区域320。例如，外周区域320可以设置在显示区域310的两个侧向部分和/或两个端部部分。外周区域320可以对应于例如图像显示装置的遮光部分或边框部分。
上述天线结构可以设置在图像显示装置300的显示区域310和外周区域320上，并且触摸感测区域TR的第一感测电极110和第二感测电极130可以布置在显示区域310中。
触摸感测-天线区域TAR可以位于显示区域310和外周区域320上。例如，天线图案140的辐射图案142以及辐射图案210周围的感测电极110和130也可以布置在显示区域310中。如上所述，辐射图案142可以使用网状结构形成，以防止被用户视觉识别出。
图4所示的天线图案140的信号焊盘146可以设置在外周区域320中。
另外，触摸传感器驱动IC芯片200和天线驱动IC芯片250可以设置在外周区域320中，以分别电连接至与感测电极110、130和160连接的焊盘以及天线图案140的信号焊盘146。
根据上述示例性实施方式，天线结构的天线图案140可以与触摸传感器的感测电极110、130和160集成在同一区域或同一部位，以使得可以增加图像显示装置的空间自由度。

Claims (16)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：
基板层，其包括触摸感测区域和触摸感测-天线区域；
设置在所述基板层上的多个感测电极，所述多个感测电极分布在整个触摸感测区域和触摸感测-天线区域中；以及
设置在所述基板层的所述触摸感测-天线区域上的天线图案，所述天线图案包括在平面图中插入在所述多个感测电极之间或设置在所述多个感测电极中的一个感测电极中的辐射图案。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述辐射图案的面积小于所述感测电极的面积。
3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，在其中包括所述辐射图案的所述感测电极的形状不同于所述触摸感测区域中的所述感测电极的形状。
4.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述辐射图案周围的所述感测电极的面积小于所述触摸感测区域中的所述感测电极的面积。
5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，还包括插入在所述辐射图案与所述感测电极之间的虚设图案。
6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述多个感测电极、所述辐射图案和所述虚设图案中的每一个都包括网状结构。
7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线图案还包括从所述辐射图案分支并延伸的传输线以及电连接至所述传输线的末端的信号焊盘。
8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述传输线与所述辐射图案一起设置在所述感测电极中。
9.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述传输线与所述辐射图案一起插入在所述多个感测电极中的彼此相邻的一对感测电极之间。
10.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述感测电极包括：
多个第一感测电极，其沿着平行于所述基板层的顶表面的第一方向布置；以及
多个第二感测电极，其沿着平行于所述基板层的顶表面并且与所述第一方向交叉的第二方向布置。
11.根据权利要求10所述的天线结构，其特征在于，还包括电连接所述多个第一感测电极中的相邻的第一感测电极的桥接电极。
12.根据权利要求11所述的天线结构，其特征在于，所述桥接电极在所述辐射图案的中心线上延伸。
13.根据权利要求11所述的天线结构，其特征在于，所述桥接电极不与所述辐射图案重叠，并且流过所述多个第一感测电极和所述桥接电极的电流绕过所述辐射图案。
14.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述触摸感测区域包括所述基板层的中心部分，并且所述触摸感测-天线区域位于所述基板层的一个端部部分。
15.根据权利要求14所述的天线结构，其特征在于，还包括：
天线驱动集成电路芯片，其电连接至所述触摸感测-天线区域上的所述天线图案；以及
触摸传感器驱动集成电路芯片，其电连接至所述基板层的另一个端部部分上的所述感测电极。
16.一种图像显示装置，其特征在于，包括根据权利要求1所述的天线结构。
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