WO2020256367A1 - 안테나 결합 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

안테나 결합 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들의 안테나 결합 모듈은 복수의 센싱 전극들을 포함하는 터치 센서층, 터치 센서층 상에 독립된 층으로 적층되며 안테나 패턴들을 포함하는 안테나 층, 및 안테나 층 상에 적층된 편광층을 포함한다. 안테나 패턴의 배열에 따라 터치 센싱 신뢰성, 안테나 방사 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

안테나 결합 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
본 발명은 안테나 결합 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안테나 패턴 및 센서 전극들을 포함하는 안테나 결합 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 고주파 혹은 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 예를 들면, 상호 신호 간섭에 의해 안테나의 바람직한 게인 특성이 저하될 수 있으며, 원하는 주파수 수신을 위한 임피던스 특성이 교란될 수 있다. 또한, 예를 들면 모바일 폰 형태로 디스플레이 장치가 구현되는 경우, 안테나가 실장될 수 있는 공간이 감소되며 터치 센서의 전극들과 중첩되는 경우 사용자에게 전극이 시인되는 현상이 심화될 수 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2003-0095557호는 휴대용 단말기에 내장되는 안테나 구조를 개시하고 있으나, 터치 센서와 같은 다른 전기 소자와의 정합성을 고려하지 못하고 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 송수신 신뢰성 및 광학적 특성을 갖는 안테나 결합 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 송수신 신뢰성 및 광학적 특성을 갖는 안테나 결합 모듈을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 복수의 센싱 전극들을 포함하는 터치 센서층; 상기 터치 센서층 상에 독립된 층으로 적층되며 안테나 패턴들을 포함하는 안테나 층; 및 상기 안테나 층 상에 적층된 편광층을 포함하는, 안테나 결합 모듈.
2. 위 1에 있어서, 상기 터치 센서층은 상기 센싱 전극들이 배열되는 활성 영역 및 상기 활성 영역 주위의 주변 영역을 포함하고, 상기 안테나 패턴들은 상기 주변 영역 중 적어도 일 영역과 평면 방향에서 겹치도록 배열되는, 안테나 결합 모듈.
3. 위 2에 있어서, 상기 안테나 패턴들은 평면 방향에서 상기 센싱 전극들과 중첩되지 않도록 배열되는, 안테나 결합 모듈.
4. 위 3에 있어서, 상기 안테나 패턴들은 평면 방향에서 상기 활성 영역 및 상기 주변 영역에 걸쳐 배치되는, 안테나 결합 모듈.
5. 위 3에 있어서, 상기 터치 센서층은 상기 활성 영역의 말단 영역에서 이웃하는 상기 센싱 전극들 사이에 배치된 더미 전극을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
6. 위 5에 있어서, 상기 안테나 패턴은 상기 더미 전극과 평면 방향에서 적어도 부분적으로 중첩되도록 배열되는, 안테나 결합 모듈.
7. 위 2에 있어서, 상기 터치 센서층은 상기 센싱 전극들로부터 분기되어 상기 주변 영역으로 연장하는 트레이스들을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
8. 위 7에 있어서, 상기 트레이스들과 전기적으로 연결되는 터치 센싱 집적 회로(IC) 칩을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
9. 위 8에 있어서, 상기 안테나 패턴들과 전기적으로 연결되며, 상기 주변 영역 중 상기 터치 센싱 IC 칩이 배치된 영역과 다른 영역에 배치되는 안테나 구동 IC 칩을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
10. 위 9에 있어서, 상기 터치 센싱 IC 칩 및 상기 안테나 구동 IC 칩은 상기 안테나 결합 모듈의 길이 방향으로의 양 단부들에 각각 배치되는, 안테나 결합 모듈.
11. 위 9에 있어서, 상기 터치 센싱 IC 칩은 상기 안테나 결합 모듈의 길이 방향으로의 일 단부에 배치되고, 상기 안테나 구동 IC 칩은 상기 안테나 결합 모듈의 너비 방향으로의 양 측부들 중 적어도 일 측부에 배치되는, 안테나 결합 모듈.
12. 위 1에 있어서, 상기 안테나 패턴은 방사 패턴, 패드, 및 상기 방사 패턴 및 상기 패드를 전기적으로 연결시키는 전송 선로를 포함하는, 안테나 결합 모듈.
13. 위 12에 있어서, 상기 패드는 상기 전송 선로와 연결되는 신호 패드, 및 상기 신호 패드와 이격되며 상기 전송 선로와 전기적으로 분리된 그라운드 패드를 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
14. 위 1에 있어서, 상기 안테나 층은 상기 안테나 패턴들 및 상기 터치 센서층 사이에 배치되는 유전층을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
15. 위 1에 있어서, 상기 안테나 층 및 상기 터치 센서층 사이에 형성된 점접착층을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
16. 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 적층된 상술한 실시예들의 안테나 결합 모듈을 포함하는, 디스플레이 장치.
17. 위 16에 있어서, 상기 안테나 결합 모듈의 상기 터치 센서 층이 상기 디스플레이 패널을 향해 적층되며, 상기 편광층이 사용자의 시인측을 향해 배치되는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈은 터치 센서층 및 편광층 사이에 독립된 층으로 형성된 안테나 패턴들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 안테나 패턴들의 배치 자유도를 증가시킬 수 있으며, 터치 센서층에 포함된 센싱 전극들, 트레이스들을 회피하여 배열시킬 수 있다. 그러므로, 상기 센싱 전극에서의 전기적 신호 생성을 교란시키지 않고 상기 안테나 패턴의 방사 특성 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
상기 안테나 패턴들은 상기 편광층 아래에 배치되므로, 광 반사에 따른 전극 시인 현상을 효과적으로 억제할 수 있으며, 디스플레이 장치의 이미지 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 안테나 패턴층의 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 안테나 패턴층의 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 터치 센서 전극층 및 안테나 패턴의 상호 배치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 터치 센서 전극층 및 안테나 패턴의 상호 배치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 터치 센서 전극층 및 안테나 패턴의 상호 배치를 나타내는 개략적인 부분 확대 평면도이다.
도 7 및 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도들이다.
본 발명의 실시예들은 터치 센서층, 안테나 층 및 편광층이 순차적으로 적층되며, 안테나 패턴 및 터치 센서 전극들의 시인이 방지되고, 상호 동작 신뢰성이 향상된 안테나 결합 모듈을 제공한다. 또한, 상기 안테나 결합 모듈을 통해 신호/센싱 신뢰성 및 이미지 품질이 향상된 디스플레이 장치가 제공된다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 안테나 결합 모듈은 터치 센서층(120), 안테나 층(150) 및 편광층(180)을 포함한다.
터치 센서층(120)은 센서 기재층(100) 및 센서 기재층(100) 상에 배치된 터치 센서 전극층(110)을 포함할 수 있다.
센서 기재층(100)은 터치 센서 전극층(110)에 포함되는 전극들의 형성을 위한 지지층 또는 전극들의 보호를 위한 필름 타입 부재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 센서 기재층(100)은 터치 센서에 통상적으로 사용되는 필름 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
예를 들면, 센서 기재층(100)은 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) 등과 같은 수지 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센서 기재층(100) 상에 터치 센서 전극층(110)을 덮는 보호층 혹은 인캡슐레이션 층이 더 형성될 수도 있다. 터치 센서 전극층(110)의 구성 및 구조에 대해서는 도 4를 참조로 보다 상세히 후술한다.
터치 센서 전극층(110) 상에는 안테나 층(150)이 배치된다. 예시적인 실시예들에 따르면, 안테나 층(150)은 터치 센서층(120)과는 분리 또는 독립된 별개의 층 또는 별개의 필름으로 터치 센서 전극층(110) 상에 적층될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 안테나 층(150)은 제1 점접착층(80)을 통해 터치 센서층(120)과 결합 또는 접합될 수 있다.
안테나 층(150)은 유전층(130) 및 유전층(130) 상에 배치된 안테나 패턴층(140)을 포함할 수 있다.
유전층(130)은 예를 들면, 투명 수지 물질을 포함할 수 있다. 상기 투명 수지 물질의 비제한적인 예들은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지; 우레탄계 또는 아크릴우레탄계 수지; 실리콘계 수지 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(130)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 글래스 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
유전층(130)은 실질적으로 단일 층으로 제공될 수 있으며, 유전층(130)은 적어도 2층 이상의 복층 구조를 포함할 수도 있다.
유전층(130) 내에서 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 안테나 패턴층(140)에 포함된 안테나 패턴이 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 유전층(130)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위로 조절될 수 있다. 상기 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 혹은 초고주파 대역(예를 들면, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상)에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다. 바람직하게는 유전층(130)의 유전율은 약 2 내지 12 범위일 수 있다.
안테나 패턴층(140)은 예를 들면, 유전층(130)의 상면 상에 형성될 수 있다. 안테나 패턴층(140) 구성 및 구조에 대해서는 도 2를 참조로 보다 상세히 후술한다.
안테나 패턴층(140) 및 유전층(130)에 의해 예를 들면, 안테나 소자가 정의될 수 있다. 상기 안테나 소자는 예를 들면, 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 안테나 소자는 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파(3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동통신을 위한 통신 기기 또는 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(130)의 저면 상에는 그라운드 층(미도시)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 안테나 소자가 포함되는 디스플레이 장치의 도전성 부재가 상기 그라운드 층으로 제공될 수도 있다. 상기 도전성 부재는 예를 들면, 디스플레이 패널에 포함된 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극, 스캔 라인 또는 데이터 라인과 같은 각종 배선, 또는 화소 전극, 공통 전극과 같은 각종 전극 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 예를 들면 상기 디스플레이 패널 아래에 배치된 도전성 물질을 포함하는 각종 구조물들이 상기 그라운드 층으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 금속 플레이트(예를 들면, SUS 플레이트와 같은 스테인리스 스틸 플레이트), 압력 센서, 지문 센서, 전자파 차폐층, 방열 시트, 디지타이저(digitizer) 등이 상기 그라운드 층으로 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 패턴층(140) 및 상기 그라운드 층 사이의 거리(예를 들면, 유전층(130)의 두께)는 약 40 내지 1000㎛ 범위로 조절될 수 있다. 이 경우, 상술한 고주파 혹은 초고주파 통신이 효율적으로 구현될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 층(150) 및 터치 센서층(120) 사이에 배치된 제1 점접착층(80)이 안테나 패턴층(140)의 유전층으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 별도의 유전층(130)은 생략될 수도 있다.
안테나 패턴층(140) 상에는 안테나 패턴층(140)에 포함된 안테나 패턴들을 보호하기 위한 절연성 보호층(미도시)이 형성될 수도 있다.
안테나 층(150) 상에는 편광층(180)이 배치될 수 있다. 편광층(180)은 코팅형 편광자 또는 편광판을 포함할 수 있다. 상기 코팅형 편광자는 중합성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정 코팅층을 포함할 수 있다. 이 경우, 편광층(180)은 상기 액정 코팅층에 배향성을 부여하기 위한 배향막을 더 포함할 수 있다
예를 들면, 상기 편광판은 폴리비닐알코올계 편광자 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 적어도 일면에 부착된 보호필름을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 편광층(180) 및 안테나 층(150)은 제2 점접착층(90)을 통해 서로 결합 또는 접합될 수 있다.
제1 및 제2 점접착층들(80, 90)은 예를 들면, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지 등을 포함하는 감압성 점착제(PSA) 또는 광학 투명 점착제(OCA)를 사용하여 형성될 수 있다.
상술한 안테나 결합 모듈은 예를 들면, 액정 표시(LCD) 장치 또는 유기 발광 다이오드(OLED) 표시 장치에 포함되는 디스플레이 패널 상에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 터치 센서층(120)이 상기 디스플레이 패널을 향해 배치되며, 편광층(180)은 사용자의 시인 측으로 향하도록 배치될 수 있다. 안테나 층(150)은 터치 센서층(120)과 분리된 독립된 필름 또는 층으로 포함되므로, 안테나 패턴들이 배치될 수 있는 공간 또는 면적이 증가될 수 있다.
또한, 터치 센서 전극층(110)위에 안테나 패턴층(140)이 배치되므로 상기 안테나 패턴의 방사 특성, 임피던스 특성이 터치 센서 전극층(110)으로부터 간섭 또는 교란되지 않을 수 있다.
또한, 편광층(180)이 안테나 층(150)위에 배치되므로, 안테나 패턴층(140)에 의한 광반사를 감소시켜 상기 안테나 패턴이 사용자에게 시인되어 디스플레이 장치의 이미지 품질이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 안테나 패턴층의 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2를 참조하면, 복수의 안테나 패턴들이 유전층(130) 상에 배열될 수 있다. 각 안테나 패턴은 방사 패턴(142), 전송 선로(144) 및 패드(145)를 포함할 수 있다. 패드(145)는 신호 패드(146) 및 그라운드 패드(148)를 포함할 수 있다.
방사 패턴(142)은 예를 들면, 다각형 플레이트 형상을 가지며, 전송 선로(144)는 방사 패턴(142)의 중앙부로부터 연장되어 신호 패드(146)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전송 선로(144)는 방사 패턴(142)과 실질적으로 일체의 단일 부재로서 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 신호 패드(146)를 사이에 두고 한 쌍의 그라운드 패드들(148)이 배치될 수 있다. 그라운드 패드들(148)은 신호 패드(146) 및 전송 선로(144)와 전기적으로 분리될 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 패턴에 의해 수평 방사가 실질적으로 구현될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 유전층(130) 저면 상에 그라운드 층이 형성된 경우, 상기 안테나 패턴에 의해 수직 방사도 함께 실질적으로 구현될 수 있다.
방사 패턴(142), 전송 선로(144) 및/또는 패드(145)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 패턴(142)은 저저항 구현, 미세 선폭 패터닝 등을 고려하여 은(Ag) 또는 은 합금을 (예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슙(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
방사 패턴(142), 전송 선로(144) 및/또는 패드(145)는 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 패턴(142), 전송 선로(144) 및/또는 패드(145)는 투명도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(142), 전송 선로(144) 및/또는 패드(145)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.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 안테나 패턴층의 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 메쉬 구조의 더미 패턴(147)이 방사 패턴(142) 주변에 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방사 패턴(142) 역시 더미 패턴(147)과 실질적으로 동일하거나 유사한 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(142)의 테두리를 따라 형성된 분리 영역(143)에 의해 방사 패턴(142) 및 더미 패턴(147)이 서로 분리 및 절연될 수 있다.
방사 패턴(142) 및 더미 패턴(147)을 실질적으로 동일하거나 유사한 메쉬 구조를 포함하도록 형성함으로써, 상기 필름 안테나의 투과율을 향상시키면서 패턴 형상의 차이에 따른 방사 패턴(142)의 시인을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 패턴(142)으로부터 분기되는 전송 선로(144) 역시 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 패드(145)는 신호 속도 향상 및 저항 감소를 위해 속이 찬(solid) 패턴 구조를 가질 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 터치 센서 전극층 및 안테나 패턴의 상호 배치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 안테나 결합 모듈은 터치 센서 전극층(110) 위에 배치된 안테나 패턴층(140)을 포함하며(도 1 참조), 안테나 패턴층(140)은 복수의 안테나 패턴들(141)을 포함할 수 있다
터치 센서 전극층(110)은 센싱 전극들(103, 105) 및 트레이스들(117, 119)을 포함할 수 있다. 센싱 전극들(103, 105)은 제1 센싱 전극들(103) 및 제2 센싱 전극들(105)을 포함할 수 있다. 트레이스들(117, 119)은 제1 트레이스들(117) 및 제2 트레이스들(119)을 포함할 수 있다.
센서 기재층(100)은 활성 영역 및 주변 영역을 포함할 수 있다. 상기 활성 영역은 터치 입력이 검출되어 실질적으로 터치 센싱이 구현되는 영역일 수 있다. 센싱 전극들(103, 105)은 상기 활성 영역 상에 배치되고, 트레이스들(117, 119)은 상기 주변 영역 상에 배치될 수 있다.
제1 센싱 전극들(103)은 예를 들면, 센서 기재층(100) 상면에 평행한 행 방향(예를 들면, X축 방향)을 따라 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 행 방향으로 이웃하는 제1 센싱 전극들(103)은 이음부(113) 에 의해 서로 물리적 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 이음부(113)는 제1 센싱 전극들(103)과 동일 레벨에서 실질적으로 일체의 단일 부재로서 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 센싱 전극들(103) 및 이음부(113)에 의해 상기 행 방향으로 연장하는 제1 센싱 전극 행이 형성될 수 있다. 또한, 복수의 상기 제1 센싱 전극 행들이 열 방향(예를 들면, Y축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극들(105)은 예를 들면, 기재층(100) 상면에 평행한 상기 열 방향을 따라 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제2 센싱 전극들(105)은 각각 섬(island) 타입의 단위 전극들로 물리적으로 이격될 수 있다. 이 경우, 상기 열 방향으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(105)은 브릿지 전극(115) 에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 복수의 제2 센싱 전극들(105) 및 브릿지 전극(115)에 의해 상기 열 방향으로 연장하는 제2 센싱 전극 열이 형성될 수 있다. 또한, 복수의 상기 제2 센싱 전극 열들이 상기 행 방향을 따라 배열될 수 있다.
예를 들면, 이음부(113)를 적어도 부분적으로 덮는 절연 패턴(미도시)이 형성되며, 브릿지 전극(115)은 상기 절연 패턴 상에 형성되어 상기 열 방향으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(105)과 접촉 또는 전기적으로 연결될 수 있다.
센싱 전극들(103, 105) 각각은 도 4에 도시된 바와 같이 마름모 형상을 가질 수 있다. 그러나, 센싱 전극들(103, 105)의 형상은 전극 밀도, 회로 설계, 센싱 감도 등을 고려하여 적절히 변경될 수 있다.
예를 들면, 센싱 전극들(103, 105) 및/또는 브릿지 전극(115)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), 주석(Sn), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC) 또는 구리-칼슘(CuCa)) 을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
센싱 전극들(103, 105) 및/또는 브릿지 전극(115)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(103, 105) 및/또는 브릿지 전극(115)은 투명도전성 산화물 및 금속의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(103, 105) 및/또는 브릿지 전극(115)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.
제1 트레이스들(117)은 상기 제1 센싱 전극 행들 각각으로부터 분기될 수 있다. 예를 들면, 제1 트레이스들(117)은 기재층(100)의 상기 행 방향으로의 양 측부 상에서 분산되어 연장될 수 있다. 제2 트레이스들(119)은 상기 제2 센싱 전극 열들 각각으로부터 분기되어 연장할 수 있다.
제1 및 제2 트레이스들(117, 119)은 예를 들면, 터치 센서 전극층(110)의 패드 영역으로 집합되어 터치 센싱 집적 회로(IC) 칩(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC 칩(210)을 통해 센싱 전극들(103, 105)에 의해 감지된 물리적 신호가 전기적 신호로 변환되어 터치 센싱이 구현될 수 있다.
안테나 패턴(141)은 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 방사 패턴(142), 전송 선로(144) 및 패드(145)를 포함할 수 있다. 복수의 안테나 패턴들(141)이 터치 센서 전극층(110) 위에 배치될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 4에서는 안테나 패턴(141) 및 터치 센서 전극층(110)의 구조물들을 동일 평면 상에 함께 도시하였다.
예시적인 실시예들에 따르면, 안테나 패턴들(141)은 평면 방향에서 터치 센서 전극층(110)의 센싱 전극들(103, 105) 및 트레이스들(117, 119)과 중첩되지 않도록 배열될 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴들(141)은 상기 평면 방향에서 센싱 전극들(103, 105) 및 트레이스들(117, 119)과 오프셋(offset) 되거나 어긋나도록(staggered) 배치될 수 있다.
예를 들면, 안테나 패턴(141)은 평면 방향에서 상기 활성 영역 및 상기 주변 영역에 걸쳐 배치되며, 상기 활성 영역의 말단 영역에서 상기 센싱 전극들과 겹치지 않도록 이웃하는 상기 센싱 전극들 사이에 배치될 수 있다.
터치 센싱의 신호들이 생성 및 전송되는 센싱 전극들(103, 105) 및 트레이스들(117, 119)이 안테나 패턴(141)과 겹치지 않도록 배열됨에 따라, 터치 센싱 신호 경로가 안테나 패턴(141)에 의해 방해되지 않을 수 있다. 따라서, 터치 센싱 감도를 향상시키면서 안테나 패턴(141)에 의한 신호 교란을 억제할 수 있다.
또한, 안테나 패턴(141)을 터치 센서 전극층(110)과 이격되도록 터치 센서 전극층(110) 위로 배치함에 따라, 방사 효율 및 게인 특성이 증진될 수 있다. 또한, 미리 세팅된 안테나 패턴(141)의 임피던스 값이 터치 센서 전극층(110)에서의 전기 신호에 의해 교란되어 임피던스 미스매칭이 초래되는 것을 방지할 수 있다.
안테나 패턴(141)에 포함된 패드들(145)은 안테나 구동 집적회로(IC) 칩(220)과 전기적으로 연결되어 급전 및 신호 전달이 수행될 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴들(141)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)(미도시)을 통해 안테나 구동 IC 칩(220)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 안테나 패턴층(140)을 통한 직진성, 방사 세기 향상을 위해 복수의 안테나 패턴들(141)이 어레이(array) 형태로 배열될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나 패턴들(141)이 행 방향을 따라 센싱 전극(103, 105) 및 트레이스들(117, 119)이 배열되지 않은 상기 안테나 결합 모듈의 주변 영역에만 선택적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 안테나 패턴들(141)은 하나 혹은 복수의 안테나 구동 IC 칩(220)을 통해 독립적으로, 개별적으로 제어, 구동될 수 있다.
상술한 바와 같이, 안테나 패턴(141)의 방사 패턴(142) 주변에는 메쉬 구조를 포함하는 더미 패턴(147)(도 3 참조)이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 더미 패턴(147)은 평면 방향에서 터치 센서 전극층(110)의 센싱 전극들(103, 105) 혹은 더미 전극들 (107)(도 6 참조)과 실질적으로 중첩될 수 있다.
터치 센싱 IC 칩(210) 및 안테나 구동 IC 칩(220)은 센서 기재층(100) 또는 안테나 결합 모듈의 주변 영역에 분리되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 터치 센싱 IC 칩(210) 및 안테나 구동 IC 칩(220)은 상기 주변 영역 중 상기 열 방향으로의 양 단부들에 각각 배치될 수 있다. 이 경우, 터치 센싱 IC 칩(210) 및 안테나 구동 IC 칩(220)의 분리 거리 또는 이격 거리가 증가되어 상호 센싱/구동 교란, 간섭을 억제할 수 있다.
또한, 안테나 패턴들(141)이 트레이스들(117, 19)이 집합되는 터치 센서 전극층(110)의 상기 패드 영역과 반대 영역에 배치됨에 따라 터치 센서 전극층(110)에서의 신호 동작과의 상호 독립성이 효율적으로 확보될 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 터치 센서 전극층 및 안테나 패턴의 상호 배치를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 5를 참조하면, 안테나 패턴들(141) 및 안테나 구동 IC 칩(220)은 상기 주변 영역 중 상기 행 방향으로의 측부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 주변 영역 중 상기 행 방향의 제1 측부 및 제2 측부 중 적어도 일 측부에 안테나 패턴들(141) 및 안테나 구동 IC 칩(220)이 배치될 수 있다.
도 5에서는 상기 행 방향의 제1 측부 및 제2 측부 중 하나의 측부(예를 들면, 제1 측부)에 안테나 패턴들(141) 및 안테나 구동 IC 칩(220)이 배치되는 것으로 도시되었으나, 상기 제1 및 제2 측부들에 복수의 안테나 패턴들(141)이 분산 배치될 수 있다.
이 경우, 안테나 구동 IC칩(220)은 상기 제1 측부 상에 배치된 안테나 패턴들(141)과 연결되는 제1 안테나 구동 IC칩 및 상기 제2 측부 상에 배치된 안테나 패턴들(141)과 연결되는 제2 안테나 구동 IC칩을 포함할 수도 있다.
또한, 트레이스들(117, 119)은 안테나 패턴들(141)과 평면 방향에서 중첩되지 않도록 상기 행 방향으로의 양 측부(제1 측부 및 제2 측부)에 분산 배치될 수 있다.
도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 결합 모듈에서의 터치 센서 전극층 및 안테나 패턴의 상호 배치를 나타내는 개략적인 부분 확대 평면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 활성 영역의 외곽부에서 터치 센서 전극층(110)은 더미 전극(107)을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 더미 전극(107)은 상기 활성 영역의 외곽부에서 이웃하는 센싱 전극들(103, 105) 사이에 배치될 수 있다.
더미 전극(107)들이 센싱 전극들(103, 105) 사이의 공간에 배치됨에 따라 상기 활성 영역에서의 전체적인 반사율, 전극 분포가 균일화, 평준화될 수 있다. 따라서, 국소적인 반사율 차이, 전극 배열 차이에 따른 전극 시인 현상을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 안테나 패턴들(141)은 터치 센서 전극층(110)과 이격되도록 터치 센서 전극층(110) 위에 배치되며, 센싱 전극들(103, 105)과 평면 방향에서 겹치지 않도록 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에 있어서, 안테나 패턴(141)은 터치 센서층(120)의 더미 전극(107)과 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 패턴(141)의 일부(예를 들면, 방사 패턴(142))가 터치 센서층(120)의 더미 전극(107)과 평면 방향에서 겹칠 수 있다.
더미 전극(107)은 실질적으로 터치 센싱이 구현되지 않는 전극이므로, 안테나 패턴(141)과 평면 방향에서 중첩되는 경우에도 터치 센서 전극층(110)에서의 터치 센싱에 영향을 주지 않을 수 있다. 따라서, 안테나 패턴(141)들의 배치 공간을 추가적으로 확보하면서 안테나 및 터치 센서 동작의 상호 독립성을 유지할 수 있다.
또한, 터치 센서층(120)의 더미 전극(107)이 상기 평면 방향에서 방사 패턴(142)과 유전층(130)을 사이에 두고 중첩됨에 따라, 더미 전극(107)이 실질적으로 안테나 패턴(141)의 그라운드 전극으로 제공될 수도 있다. 이에 따라, 방사 패턴(142)으로부터의 노이즈가 터치 센서층(120)의 더미 전극(107)에 의해 흡수될 수도 있다.
도 7 및 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도들이다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 장치(400)는 상술한 안테나 결합 모듈 및 디스플레이 패널(300)을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(300)은 패널 기판(305) 상에 배치된 화소 전극(310), 화소 정의막(320), 표시층(330), 대향 전극(340) 및 인캡슐레이션 층(350)을 포함할 수 있다.
패널 기판(305) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로가 형성되며, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 화소 전극(310)은 상기 절연막 상에서 예를 들면 TFT의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 정의막(320)은 상기 절연막 상에 형성되어 화소 전극(310)을 노출시켜 화소 영역을 정의할 수 있다. 화소 전극(310) 상에는 표시층(330)이 형성되며, 표시층(330)은 예를 들면, 액정층 또는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
화소 정의막(320) 및 표시층(330) 상에는 대향 전극(340)이 배치될 수 있다. 대향 전극(340)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 공통 전극 또는 캐소드로 제공될 수 있다. 대향 전극(340) 상에 디스플레이 패널(300) 보호를 위한 인캡슐레이션 층(350)이 적층될 수 있다.
상기 안테나 결합 모듈은 상술한 바와 같이 순차적으로 적층된 터치 센서층(120), 안테나 층(150) 및 편광층(180)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 제3 점접착층(60)을 통해 터치 센서층(120)이 디스플레이 패널(300) 쪽으로 접합될 수 있다. 예를 들면, 제3 점접착층(60)의 두께는 제1 및 제2 점접착층(80, 90) 각각의 두께보다 클 수 있으며, -20 내지 80 oC에서의 점탄성이 약 0.2MPa 이하일 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(300)로부터의 노이즈를 차폐할 수 있고, 굴곡 시에 계면 응력을 완화할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 점탄성은 약 0.01 내지 0.15MPa일 수 있다.
편광층(180)은 디스플레이 장치(400)의 사용자의 시인 측으로 배치되고, 편광층(180) 상에는 윈도우 기판(260)이 적층될 수 있다. 예를 들면, 윈도우 기판(260)은 제4 점접착층(70)을 통해 편광층(180)과 접합될 수 있다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치(400)는 표시 영역(410) 및 주변 영역(420)을 포함할 수 있다. 주변 영역(420)은 예를 들면, 표시 영역(410)의 너비 방향으로의 측부 및/또는 길이 방향으로의 단부에 해당될 수 있다. 주변 영역(420)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다. 주변 영역(420)은 상술한 안테나 결합 모듈의 주변 영역과 실질적으로 일치 또는 대응될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 안테나 결합 모듈은 디스플레이 장치(400)의 표시 영역(410) 및 주변 영역(420)에 걸쳐 배치되며, 터치 센서 전극층(110)의 센싱 전극들(103, 105)은 표시 영역(410) 내에 배열될 수 있다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나 패턴들(141)은 상기 주변 영역(420)에 위치할 수 있다. 또한, 터치 센서 전극층(110)의 트레이스들(117, 119)이 주변 영역(420) 내에 배치될 수 있다.
또한, 주변 영역(420)에는 터치 센싱 IC 칩(210) 및 안테나 구동 IC칩(220)이 배치될 수 있다. 안테나 패턴(141)의 패드들(145)을 주변 영역(420) 내에서 안테나 구동 IC 칩(220)과 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다. 또한, 터치 센싱 IC 칩(210) 및 안테나 구동 IC칩(220)을 주변 영역(420) 내에서 서로 분리시켜 배치할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴(141)에 포함된 방사 패턴(142)의 적어도 일부는 표시 영역(410) 내에 배치될 수 있다. 이 경우, 방사 패턴(142)은 센싱 전극들(103, 105)과 어긋나게 배치되며, 터치 센서층(120)의 더미 전극(107)과는 겹치도록 배치될 수도 있다.

Claims (17)

  1. 복수의 센싱 전극들을 포함하는 터치 센서층;
    상기 터치 센서층 상에 독립된 층으로 적층되며 안테나 패턴들을 포함하는 안테나 층; 및
    상기 안테나 층 상에 적층된 편광층을 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센서층은 상기 센싱 전극들이 배열되는 활성 영역 및 상기 활성 영역 주위의 주변 영역을 포함하고,
    상기 안테나 패턴들은 상기 주변 영역 중 적어도 일 영역과 평면 방향에서 겹치도록 배열되는, 안테나 결합 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 안테나 패턴들은 평면 방향에서 상기 센싱 전극들과 중첩되지 않도록 배열되는, 안테나 결합 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 안테나 패턴들은 평면 방향에서 상기 활성 영역 및 상기 주변 영역에 걸쳐 배치되는, 안테나 결합 모듈.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 터치 센서층은 상기 활성 영역의 말단 영역에서 이웃하는 상기 센싱 전극들 사이에 배치된 더미 전극을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 안테나 패턴은 상기 더미 전극과 평면 방향에서 적어도 부분적으로 중첩되도록 배열되는, 안테나 결합 모듈.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 터치 센서층은 상기 센싱 전극들로부터 분기되어 상기 주변 영역으로 연장하는 트레이스들을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 트레이스들과 전기적으로 연결되는 터치 센싱 집적 회로(IC) 칩을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 안테나 패턴들과 전기적으로 연결되며, 상기 주변 영역 중 상기 터치 센싱 IC 칩이 배치된 영역과 다른 영역에 배치되는 안테나 구동 IC 칩을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 터치 센싱 IC 칩 및 상기 안테나 구동 IC 칩은 상기 안테나 결합 모듈의 길이 방향으로의 양 단부들에 각각 배치되는, 안테나 결합 모듈.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 터치 센싱 IC 칩은 상기 안테나 결합 모듈의 길이 방향으로의 일 단부에 배치되고,
    상기 안테나 구동 IC 칩은 상기 안테나 결합 모듈의 너비 방향으로의 양 측부들 중 적어도 일 측부에 배치되는, 안테나 결합 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 패턴은 방사 패턴, 패드, 및 상기 방사 패턴 및 상기 패드를 전기적으로 연결시키는 전송 선로를 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 패드는 상기 전송 선로와 연결되는 신호 패드, 및 상기 신호 패드와 이격되며 상기 전송 선로와 전기적으로 분리된 그라운드 패드를 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 층은 상기 안테나 패턴들 및 상기 터치 센서층 사이에 배치되는 유전층을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 층 및 상기 터치 센서층 사이에 형성된 점접착층을 더 포함하는, 안테나 결합 모듈.
  16. 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 적층된 청구항 1의 안테나 결합 모듈을 포함하는, 디스플레이 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 안테나 결합 모듈의 상기 터치 센서 층이 상기 디스플레이 패널을 향해 적층되며, 상기 편광층이 사용자의 시인측을 향해 배치되는, 디스플레이 장치.
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