KR102532773B1 - 터치 센서-안테나 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

터치 센서-안테나 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR102532773B1
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박동필
이원희
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들의 터치 센서-안테나 모듈은 기재층, 센싱 전극들, 브릿지 전극 및 안테나 패턴을 포함한다. 센싱 전극들은 기재층 상에 배열되며, 기재층 상면에 평행한 제1 방향을 따라 배열되는 제1 센싱 전극들 및 기재층 상면에 평행하고 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 제2 센싱 전극들을 포함한다. 브릿지 전극은 제1 방향으로 이웃하는 제1 센싱 전극들을 연결시킨다. 안테나 패턴은 브릿지 전극과 동일 층에 배치되며, 센싱 전극들과 평면 방향에서 중첩되는 방사 전극을 포함한다.

Description

터치 센서-안테나 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{TOUCH SENSOR-ANTENNA MODULE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 터치 센서-안테나 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안테나 패턴 및 터치 센서층을 포함하는 터치 센서-안테나 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 와이 파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신 기술이 디스플레이 장치와 결합되어, 예를 들면 스마트폰 형태로 구현되고 있다. 이 경우, 안테나가 상기 디스플레이 장치에 결합되어 통신 기능이 수행될 수 있다.
최근 이동통신 기술이 진화하면서, 예를 들면, 3G 내지 5G에 해당하는 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 상기 디스플레이 장치에 결합될 필요가 있다.
한편, 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치인 터치 패널 또는 터치 센서가 디스플레이 장치와 결합되어 화상 표시 기능 및 정보 입력 기능이 함께 구현된 전자 기기들이 개발되고 있다. 예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있다.
하나의 디스플레이 장치 내에 안테나 및 터치 센서가 함께 공존함에 따라 안테나 실장을 위한 추가 공간이 필요하며, 이에 따라 최근의 박형화, 경량화 디자인에 따른 디스플레이 장치의 개발에 제약이 될 수 있다. 또한, 안테나 및 터치 센싱 전극 간의 상호 신호 간섭에 의해 동작 신뢰성이 저하될 수도 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2003-0095557호는 휴대용 단말기에 내장되는 안테나 구조를 개시하고 있으나, 터치 센서와 같은 다른 전기 소자와의 정합성을 고려하지 못하고 있다.
한국 공개특허 제2014-0092366호 한국 공개특허 제2003-0095557호
본 발명의 일 과제는 향상된 공간 효율성 및 동작 신뢰성을 갖는 터치 센서-안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 공간 효율성 및 동작 신뢰성을 갖는 터치 센서-안테나 모듈을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 기재층; 상기 기재층 상에 배열되며, 상기 기재층 상면에 평행한 제1 방향을 따라 배열되는 제1 센싱 전극들 및 상기 기재층 상면에 평행하고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 제2 센싱 전극들을 포함하는 복수의 센싱 전극들; 상기 제1 방향으로 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 연결시키는 브릿지 전극; 및 상기 브릿지 전극과 동일 층에 배치되며, 상기 센싱 전극들과 평면 방향에서 중첩되는 방사 전극을 포함하는 안테나 패턴을 포함하는, 터치 센서-안테나 모듈.
2. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극들을 덮는 절연층을 더 포함하며, 상기 브릿지 전극 및 상기 안테나 패턴은 상기 절연층 상에 배치되는, 터치 센서-안테나 모듈.
3. 위 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 센싱 전극들 아래에 배치되는, 터치 센서-안테나 모듈.
4. 위 3에 있어서, 상기 기재층 상에서 상기 브릿지 전극을 덮는 절연층을 더 포함하며, 상기 센싱 전극들은 상기 절연층 상에 배치되는, 터치 센서-안테나 모듈.
5. 위 1에 있어서, 상기 방사 전극의 코너부들은 상기 방사 전극의 중앙부와 중첩되는 센싱 전극 주변의 4개의 센싱 전극들과 각각 평면 방향에서 중첩되는, 터치 센서-안테나 모듈.
6. 위 1에 있어서, 상기 제2 센싱 전극들은 상기 제2 방향을 따라 연장하며 상기 제2 센싱 전극들과 일체로 연결된 연결부에 의해 서로 전기적으로 연결되며, 상기 방사 전극은 상기 브릿지 전극 및 상기 연결부가 평면 방향에서 교차하는 교차 영역과 중첩되는, 터치 센서-안테나 모듈.
7. 위 6에 있어서, 상기 방사 전극은 상기 교차 영역 주변의 4개의 센싱 전극들과 함께 중첩되는, 터치 센서-안테나 모듈.
8. 위 6에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 방사 전극 내에 포함되는, 터치 센서-안테나 모듈.
9. 위 8에 있어서, 상기 방사 전극은 서로 교차하는 전극 라인들에 의해 정의되는 메쉬 구조를 가지며, 상기 메쉬 구조는 상기 전극 라인들 중 일부의 영역이 절단된 분리 영역을 포함하는, 터치 센서-안테나 모듈.
10. 위 9에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 전극 라인들 사이의 공간 및 상기 분리 영역 내에서 연장하는, 터치 센서-안테나 모듈.
11. 위 1에 있어서, 상기 방사 전극은 메쉬 구조를 포함하며, 상기 센싱 전극들은 속이 찬(solid) 구조를 갖는, 터치 센서-안테나 모듈.
12. 위 1에 있어서, 상기 안테나 패턴은 상기 방사 전극으로부터 연장하는 전송 선로, 및 상기 전송 선로의 일단에 연결된 신호 패드를 더 포함하는, 터치 센서-안테나 모듈.
13. 위 12에 있어서, 상기 안테나 패턴은 상기 신호 패드 주변에서 상기 전송 선로 및 상기 신호 패드와 분리되도록 배치된 그라운드 패드를 더 포함하는, 터치 센서-안테나 모듈.
14. 위 12에 있어서, 상기 기재층의 상면은 센싱 영역 및 배선 영역을 포함하며, 상기 센싱 전극들은 상기 센싱 영역 상에 배열되는, 터치 센서-안테나 모듈.
15. 위 14에 있어서, 상기 센싱 전극들과 전기적으로 연결되며 상기 배선 영역 상에 배치되는 터치 센싱 패드들을 더 포함하며, 상기 안테나 패턴의 상기 신호 패드는 상기 배선 영역 상에 배치되는, 터치 센서-안테나 모듈.
16. 위 1 내지 15 중 어느 한 항의 터치 센서-안테나 모듈을 포함하는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따르면, 안테나 패턴의 방사 전극을 터치 센서층의 브릿지 전극과 동일 층에 형성하여 터치 센서층 형성 공정을 통해 안테나 패턴을 함께 도입할 수 있다. 따라서, 안테나 패턴 실장을 위한 별도 공간 및 공정을 생략하고, 실질적으로 터치 센서층과 일체화된 안테나 패턴을 구현할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방사 전극의 위치를 조절하여 터치 센서층의 센싱 전극 및 상기 방사 전극 사이에 발생되는 기생 커패시턴스를 분산시킬 수 있다. 따라서, 상기 센싱 전극 및 방사 전극의 중첩에 따른 상호 간섭을 감소시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에 포함된 터치 센서층의 개략적인 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에 포함된 터치 센서층의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에 포함된 터치 센서층의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에 포함된 안테나 패턴의 개략적인 구조를 나타내는 평면도이다.
도 5 및 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에서의 터치 센서층 및 안테나 패턴의 배열을 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서층의 교차 영역에서의 터치 센서층 및 안테나 패턴의 배열을 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
본 발명의 실시예들은 복수의 센싱 전극들 및 브릿지 전극을 포함하는 터치 센서층 및 상기 터치 센서층과 중첩되도록 배치된 안테나 패턴을 포함하는 터치 센서-안테나 모듈을 제공한다. 또한, 상기 터치 센서-안테나 모듈을 통해 공간 효율성 및 동작 신뢰성이 향상된 디스플레이 장치가 제공된다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에 포함된 터치 센서층의 개략적인 구조를 나타내는 평면도이다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에 포함된 터치 센서층의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이다. 예를 들면, 도 2는 브릿지 전극(120)이 센싱 전극들(110, 130) 위로 배치되는 탑-브릿지(Top-Bridge) 구조의 터치 센서 구조를 도시하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 터치 센서층(100)은 기재층(105) 및 기재층(105) 상에 배열된 센싱 전극들(110, 130)을 포함할 수 있다.
기재층(105)은 센싱 전극(110, 130) 형성을 위해 베이스 층으로 사용되는 필름 타입 기재, 또는 센싱 전극(110, 130)이 형성되는 대상체를 포괄하는 의미로 사용된다. 일부 실시예들에 있어서, 기재층(105)은 센싱 전극(110, 130)이 적층되는 표시 패널의 인캡슐레이션 층을 지칭할 수도 있다.
예를 들면, 기재층(105)은 터치 센서에 통상적으로 사용되는 기판, 또는 필름 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 유리, 고분자 및/또는 무기 절연 물질을 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. 상기 무기 절연 물질의 예로서, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속 산화물 등을 들 수 있다.
센싱 전극들(110, 130)은 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)을 포함할 수 있다.
제1 센싱 전극들(110)은 예를 들면, 기재층(105) 상면에 평행한 제1 방향(예를 들면, X 방향)을 따라 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 센싱 전극들(110)은 각각 섬(island) 타입의 단위 전극들로 물리적으로 이격될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 방향으로 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)은 브릿지 전극(120)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 복수의 제1 센싱 전극들(110) 및 브릿지 전극(120)에 의해 상기 제1 방향으로 연장하는 제1 센싱 전극 행이 형성될 수 있다. 또한, 복수의 상기 제1 센싱 전극 행들이 기재층(105)의 상기 상면에 평행하며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 수직하게 교차할 수 있다.
제2 센싱 전극들(130)은 예를 들면, 제2 방향(예를 들면, Y 방향)을 따라 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 방향으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(130)은 연결부(140)에 의해 서로 물리적 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 연결부(140)는 제2 센싱 전극들(130)과 동일 레벨에서 일체로 형성될 수 있다.
이에 따라, 제2 센싱 전극들(130)이 연결부(140)에 의해 서로 연결되어 상기 제2 방향으로 연장하는 제2 센싱 전극 열이 형성될 수 있다. 상기 제1 방향을 따라 복수의 상기 제2 센싱 전극 열들이 배열될 수 있다.
예를 들면, 센싱 전극들(110, 130) 및 브릿지 전극(120)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), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC)) 을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(120)은 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 130) 및 브릿지 전극(120)은 투명도전성 산화물 및 금속의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130) 및/또는 브릿지 전극(120)은 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 상기 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 절연층(150)은 기재층(105) 상에서 센싱 전극들(110, 130)을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 절연층(150)은 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130)의 교차 영역(C)에 형성되어, 제2 센싱 전극(130)의 연결부(140)를 덮을 수 있다. 브릿지 전극(120)은 절연층(150) 상에 형성되어 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)과 연결될 수 있다.
절연층(150)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지, 실록산계 수지와 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터치 센서(100)는 센싱 영역(A) 및 배선 영역(B)을 포함할 수 있다. 센싱 전극들(110, 130) 및 브릿지 전극(120)은 센싱 영역(A)의 기재층(105) 상에 배치될 수 있다. 배선 영역(B)의 기재층(105) 상에는 터치 센싱 패드(170)가 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제1 센싱 전극 행 및 제2 센싱 전극 열 각각으로부터 분기되는 트레이스가 배선 영역(B)으로 연장되며 터치 센싱 패드(170)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 터치 센서(100)에 입력되는 물리적 터치 정보가 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130)에 의해 정전 용량 차이에 의한 전기적 신호로 변환되며, 상기 전기적 신호가 터치 센싱 패드(170)를 통해 예를 들면, 터치 센싱 구동 IC에 전달되어 터치 센싱이 구현될 수 있다. 상기 터치 센싱 구동 IC는 예를 들면, 연성 인쇄회로기판(FPCB)을 통해 터치 센싱 패드(170)와 접합될 수 있다.
패시베이션 층(160)은 센싱 영역(A) 상에서 센싱 전극들(110, 130) 및 브릿지 전극(120)을 보호하며, 배선 영역(B) 상으로 연장될 수 있다. 패시베이션 층(160)은 예를 들면, 터치 센싱 패드(170)를 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다.
패시베이션 층(160)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 아크릴계 수지, 실록산계 수지와 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130) 각각은 소정의 형상으로 패터닝될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130)의 테두리 혹은 경계부는 물결(wavy) 형상으로 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 터치 센서층(100) 아래에 배치되는 표시 패널에 포함되는 전극 또는 배선들(데이터 배선, 게이트 배선 등)과의 중첩에 따른 모아레 현상을 감소시킬 수 있다.
이와는 달리, 제1 센싱 전극(110) 및 제2 센싱 전극(130)은 마름모 형상, 육각형 형상과 같은 다각형 패턴 형상을 가질 수도 있다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에 포함된 터치 센서층의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 터치 센서층(100)에 포함된 전극들은 바텀-브릿지(Bottom-Bridge) 구조에 따라 배열될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 기재층(105) 상에 브릿지 전극(120)이 배치되고, 기재층(105) 상에 브릿지 전극(120)을 덮는 절연층(150)이 형성될 수 있다.
절연층(150) 내에는 브릿지 전극(120)의 상면을 노출시키는 콘택 홀들이 형성될 수 있다. 제2 센싱 전극들(130)은 절연층(150) 상에서 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 배열과 실질적으로 동일하거나 유사한 배열로 배치될 수 있다.
제1 센싱 전극들(110)은 절연층(150) 상에서 상기 콘택 홀들을 채우며 브릿지 전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 방향으로 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)은 연결부(140)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 브릿지 전극(120)은 절연층(150)을 사이에 두고 연결부(140)와 교차 영역(C)에서 두께 방향으로 서로 중첩될 수 있다.
패시베이션 층(160)은 절연층(150) 상에 형성되어 센싱 전극들(110, 130)을 덮을 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에 포함된 안테나 패턴의 개략적인 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 안테나 패턴(200)은 방사 전극(210), 전송 선로(220) 및 안테나 패드(250)를 포함할 수 있다. 안테나 패드(250)는 신호 패드(230) 및 그라운드 패드(240)를 포함할 수 있다.
방사 전극(210)은 예를 들면, 다각형 플레이트 형상을 가지며, 전송 선로(220)는 방사 전극(210)의 중앙부로부터 예를 들면, 상기 제2 방향으로 연장되어 신호 패드(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전송 선로(220)는 방사 전극(210)과 실질적으로 일체의 단일 부재로서 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 신호 패드(230)를 사이에 두고 한 쌍의 그라운드 패드들(240)이 배치될 수 있다. 그라운드 패드들(240)은 신호 패드(230) 및 전송 선로(220)와 전기적, 물리적으로 분리될 수 있다.
방사 전극(210), 전송 선로(220) 및/또는 안테나 패드(250)는 각각 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), 주석(Sn), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 방사 전극(210)은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금을 포함할 수 있으며, 예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금을 포함할 수 있다.
방사 전극(210), 전송 선로(220) 및/또는 안테나 패드(250)는 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 전극(210), 전송 선로(220) 및/또는 안테나 패드(250)는 투명도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방사 전극(210), 전송 선로(220) 및/또는 안테나 패드(250)는 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮출 수 있으며, 상기 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 방사 전극(210)은 메쉬 구조를 가질 수 있다. 따라서, 도 5 및 도 6을 참조로 후술하는 바와 같이, 센싱 전극(110, 130)과 중첩되는 경우에도 기생 커패시턴스의 발생을 감소시키며 투과성을 향상시킬 수 있다. 일부 실시예들에 있어서 터치 센서층(100)에 포함된 센싱 전극들(110, 130)은 센싱 감도 향상을 위해 속이 찬(solid) 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전송 선로(220) 역시 메쉬 구조를 가질 수 있다. 안테나 패드들(250)은 급전, 신호 전달 저항을 감소시키기 위해 속이 찬(solid) 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 방사 전극(210) 주변에는 더미 메쉬 패턴(미도시)이 배열될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 안테나 패턴(200)은 상술한 터치 센서층(100)의 브릿지 전극(120)과 동일 층 또는 동일 레벨에 배치될 수 있다. 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 브릿지 전극(120)이 절연층(150) 상에 배치되는 경우, 안테나 패턴(200)은 절연층(150) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 절연층(150)이 안테나 패턴(220)의 유전층으로 제공될 수 있다.
도 3을 참조로 설명한 바와 같이, 터치 센서층(100)이 바텀-브릿지 구조를 갖는 경우, 안테나 패턴(200)은 브릿지 전극(120)과 함께 기재층(105) 상에 배치될 수 있다.
도 5 및 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서-안테나 모듈에서의 터치 센서층 및 안테나 패턴의 배열을 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 5를 참조하면, 안테나 패턴들(200)에 포함된 방사 전극들(210)은 평면 방향에서 투영되었을 때, 센싱 전극들(110, 130)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 방사 전극(210)은 센싱 전극들(110, 130)과 함께 센싱 영역(A) 상에 배치되며, 안테나 패드들(250)은 배선 영역(B) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 센싱 영역(A)을 활용하여 안테나 패턴(200)을 실장시키면서, 구동 IC 칩과 접속이 구현되는 배선 영역(B)을 활용하여 안테나 패드들(250)을 안테나 구동 IC 칩과 연결시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 안테나 패턴(200)은 터치 센서층(100)의 브릿지 전극(120)과 동일 층에 배치될 수 있다. 따라서, 터치 센서층(100)의 브릿지 전극(120) 형성을 위한 패터닝 공정 또는 식각 공정을 활용하여 안테나 패턴(200)을 함께 형성할 수 있다.
따라서, 터치 센서층(100)의 공간 및 공정을 함께 활용하여 안테나 패턴(200)을 형성함으로써, 공간 자유도 및 소자 집적도를 증진할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 패턴(200)의 방사 전극(210)은 제1 센싱 전극(110) 또는 제2 센싱 전극(130) 각각과 평면 방향에서 중첩될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방사 전극(210)의 코너부들은 방사 전극(210)의 중앙부와 중첩되는 센싱 전극(110, 130) 주변의 4개의 센싱 전극들(110, 130)과 각각 중첩될 수 있다.
이 경우, 방사 전극(210)의 상기 중앙부 및 센싱 전극(110, 130) 사이에 발생하는 기생 커패시턴스를 상기 코너부를 통해 인접한 센싱 전극들(110, 130)의 주변부로 분산시킬 수 있다. 따라서, 방사 전극(210)의 상기 중앙부와 중첩되는 센싱 전극(110, 130)에서의 지나친 센싱 감도 저하를 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 안테나 패턴(200)의 방사 전극(210)은 터치 센서층(100)의 브릿지 전극(120)이 위치하는 교차 영역(C)과 평면 방향에서 중첩될 수 있다. 이 경우, 방사 전극(210)은 교차 영역(C) 주변의 4개의 센싱 전극들(110, 130)과 중첩될 수 있다.
방사 전극(210)이 교차 영역(C)과 중첩됨에 따라, 방사 전극(210) 및 센싱 전극(110, 130) 사이의 기생 커패시턴스를 제1 센싱 전극 행 및 제2 센싱 전극 열 방향으로 균일하게 분산시킬 수 있다. 따라서, 행 방향 또는 열 방향 중 어느 한 방향으로 기생 커패시턴스가 증가하여 터치 센싱 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 5 및 도 6에서는 설명의 편의를 위해, 안테나 패턴(200)이 센싱 전극(110, 130) 위에 배치되는 것으로 도시되었으나, 안테나 패턴(200)은 센싱 전극(110, 130) 아래에 배치될 수도 있다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서층의 교차 영역에서의 터치 센서층 및 안테나 패턴의 배열을 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 7을 참조하면, 도 6을 참조로 설명한 바와 같이, 방사 전극(210)이 터치 센서층(100)의 교차 영역(C)과 중첩되는 경우, 방사 전극(210) 내에 브릿지 전극(120)이 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이, 방사 전극(210)은 메쉬 구조를 가질 수 있으며, 이 경우, 복수의 교차 하는 전극 라인들이 방사 전극(210)에 포함될 수 있다.
브릿지 전극(120)은 방사 전극(210)의 상기 메쉬 구조 내에 포함되어, 연결부(140)와 교차하며, 예를 들면 인접한 제1 센싱 전극들(110)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
상기 메쉬 구조 내에는 상기 전극 라인들이 부분적으로 절단된 분리 영역(S)이 형성될 수 있다. 브릿지 전극(120)은 상기 전극 라인들 사이의 공간 및/또는 분리 영역(S) 내에서 연장할 수 있다. 따라서, 브릿지 전극(120)이 방사 전극(210)의 상기 메쉬 구조와 접촉 또는 전기적으로 연결되어, 센싱 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 8은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치(300)는 표시 영역(310) 및 주변 영역(320)을 포함할 수 있다. 주변 영역(320)은 예를 들면, 표시 영역(310)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치될 수 있다. 주변 영역(320)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다.
상술한 터치 센서-안테나 모듈은 디스플레이 장치(300)의 표시 영역(310) 및 주변 영역(320)에 걸쳐 배치되며, 터치 센서 전극층(100)의 센싱 전극들(110, 130)은 표시 영역(310) 내에 배열될 수 있다. 또한, 안테나 패턴(200)의 방사 전극(210) 역시 표시 영역(310) 내에 배열될 수 있다. 상술한 바와 같이, 메쉬 구조를 활용하여 방사 전극들(210)이 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 2에 도시된 터치 센서층(100)의 터치 센싱 패드들(170) 및 도 4에 도시된 안테나 패턴(200)의 안테나 패드들(250)은 주변 영역(320) 내에 배치될 수 있다.
또한, 주변 영역(320)에는 터치 센서 구동 IC 칩 및 안테나 구동 IC 칩이 함께 배치되어, 각각 터치 센서층(100)의 터치 센싱 패드들(170) 및 안테나 패턴(200)의 안테나 패드들(250)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 터치 센서-안테나 모듈의 안테나 패턴(200)을 터치 센서층(100)의 브릿지 전극(120) 레벨에서 일체화시킴으로써 디스플레이 장치의 공간 자유도를 증가시킬 수 있다.
100: 터치 센서층 105: 기재층
110: 제1 센싱 전극 120: 브릿지 전극
130: 제2 센싱 전극 140: 연결부
150: 절연층 170: 터치 센싱 패드
200: 안테나 패턴 210: 방사 전극
220: 전송 선로 230: 신호 패드
240: 그라운드 패드 250: 안테나 패드

Claims (15)

  1. 센싱 영역 및 배선 영역을 포함하는 기재층;
    상기 기재층의 상기 센싱 영역 상에 배열되며, 상기 기재층 상면에 평행한 제1 방향을 따라 배열되는 제1 센싱 전극들 및 상기 기재층 상면에 평행하고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 제2 센싱 전극들을 포함하는 복수의 센싱 전극들;
    상기 제1 방향으로 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 연결시키는 브릿지 전극; 및
    상기 브릿지 전극과 동일 층에 배치된 안테나 패턴을 포함하며, 상기 안테나 패턴은 상기 센싱 전극들과 평면 방향에서 중첩되는 방사 전극; 및 상기 센싱 전극들과 중첩되지 않도록 상기 배선 영역 상에 배치되며 상기 방사 전극과 전기적으로 연결되는 신호 패드를 포함하고,
    복수의 상기 안테나 패턴들이 상기 센싱 영역의 둘레를 따라 서로 독립적으로 분리되어 배열된, 터치 센서-안테나 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들을 덮는 절연층을 더 포함하며, 상기 브릿지 전극 및 상기 안테나 패턴은 상기 절연층 상에 배치되는, 터치 센서-안테나 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 센싱 전극들 아래에 배치되는, 터치 센서-안테나 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 기재층 상에서 상기 브릿지 전극을 덮는 절연층을 더 포함하며,
    상기 센싱 전극들은 상기 절연층 상에 배치되는, 터치 센서-안테나 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 전극의 코너부들은 상기 방사 전극의 중앙부와 중첩되는 센싱 전극 주변의 4개의 센싱 전극들과 각각 평면 방향에서 중첩되는, 터치 센서-안테나 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 센싱 전극들은 상기 제2 방향을 따라 연장하며 상기 제2 센싱 전극들과 일체로 연결된 연결부에 의해 서로 전기적으로 연결되며,
    상기 방사 전극은 상기 브릿지 전극 및 상기 연결부가 평면 방향에서 교차하는 교차 영역과 중첩되는, 터치 센서-안테나 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 방사 전극은 상기 교차 영역 주변의 4개의 센싱 전극들과 함께 중첩되는, 터치 센서-안테나 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 방사 전극 내에 포함되는, 터치 센서-안테나 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 방사 전극은 서로 교차하는 전극 라인들에 의해 정의되는 메쉬 구조를 포함하며,,
    상기 메쉬 구조는 상기 전극 라인들 중 일부의 영역이 절단된 분리 영역을 포함하는, 터치 센서-안테나 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 브릿지 전극은 상기 전극 라인들 사이의 공간 및 상기 분리 영역 내에서 연장하는, 터치 센서-안테나 모듈.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들은 속이 찬(solid) 구조를 갖는, 터치 센서-안테나 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 패턴은 상기 방사 전극 및 상기 신호 패드를 상호 연결시키는 전송 선로를 더 포함하는, 터치 센서-안테나 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 신호 패드 주변에서 상기 전송 선로 및 상기 신호 패드와 분리되도록 배치된 그라운드 패드를 더 포함하는, 터치 센서-안테나 모듈.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 센싱 전극들과 전기적으로 연결되며 상기 배선 영역 상에 배치되는 터치 센싱 패드들을 더 포함하는, 터치 센서-안테나 모듈.
  15. 청구항 1의 터치 센서-안테나 모듈을 포함하는, 디스플레이 장치.
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