WO2021085963A1 - 안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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WO2021085963A1
WO2021085963A1 PCT/KR2020/014655 KR2020014655W WO2021085963A1 WO 2021085963 A1 WO2021085963 A1 WO 2021085963A1 KR 2020014655 W KR2020014655 W KR 2020014655W WO 2021085963 A1 WO2021085963 A1 WO 2021085963A1
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sensing
antenna
sensing electrode
antenna structure
area
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PCT/KR2020/014655
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맹창준
김종민
허윤호
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동우화인켐 주식회사
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles

Definitions

  • the present invention relates to an antenna structure and an image display device including the same. More specifically, it relates to an antenna structure coupled to a touch sensor structure and an image display device including the same.
  • the image display device is being combined with a communication device such as a smart phone. Accordingly, an antenna for implementing high-frequency or ultra-high frequency communication can be applied to the image display device.
  • a design design is required to insert a plurality of electrodes in a limited space. Further, optical interference with the display panel of the image display device and an image generated therefrom may be caused by the electrodes. Additionally, each current or signal through the sensing electrode and the antenna of the touch sensor may collide or interfere with each other.
  • Korean Patent Publication No. 2014-0092366 a touch screen panel in which a touch sensor is coupled to various image display devices has been recently developed.
  • Korean Patent Publication No. 2013-0095451 discloses an antenna integrated into a display panel. However, it does not disclose an image display device in which an antenna and a touch sensor are efficiently disposed together.
  • An object of the present invention is to provide an antenna structure having improved electrical and optical properties and space efficiency.
  • An object of the present invention is to provide an image display device including an antenna structure having improved electrical and optical properties and space efficiency.
  • a base layer including a touch sensing area and a touch sensing-antenna area; First sensing electrodes and second sensing electrodes disposed on the touch sensing area of the base layer and arranged in a direction crossing each other; A third sensing electrode disposed on the touch sensing-antenna area of the base layer and formed as a single electrode; And an antenna pattern disposed on the touch sensing-antenna region of the base layer and including a radiation pattern inserted into the third sensing electrode when viewed in a planar direction.
  • a plurality of first sensing electrode rows are defined by the first sensing electrodes electrically connected to each other by the bridge electrode, and a plurality of first sensing electrode rows are defined by the second sensing electrodes connected to each other by the connection part.
  • the second sensing electrode rows of are defined, the antenna structure.
  • the dummy pattern includes a mesh structure having the same shape as the mesh structure of the third sensing electrode and the radiation pattern.
  • the antenna pattern further comprises a transmission line branching and extending from the radiation pattern, and a signal pad electrically connected to an end of the transmission line.
  • the touch sensing area includes a central part of the base layer, and the touch sensing-antenna area is allocated to one end of the base layer.
  • the base layer further includes a circuit connection area allocated to the other end of the base layer.
  • An image display device comprising the antenna structure of the above-described embodiments.
  • the antenna structure according to embodiments of the present invention may include the sensing electrode and the radiation pattern of the antenna pattern in the same area or at the same level. Accordingly, a separate space and process for forming the antenna pattern may be omitted, and an antenna pattern substantially integrated with the touch sensor layer may be implemented.
  • the sensing electrode adjacent to the antenna pattern may be formed as a single electrode. Accordingly, touch sensing and a predetermined sensitivity may be maintained through the sensing electrode formed around the antenna pattern.
  • the sensing electrode and the antenna pattern may include, for example, a mesh structure having the same structure, and it is possible to suppress the visibility of the electrode to the user through pattern uniformity.
  • FIG. 1 is a schematic plan view illustrating an area and a structure of an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • FIGS. 2 and 3 are plan and cross-sectional views, respectively, illustrating an arrangement of sensing electrodes in a touch sensing area of an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • FIG. 4 is a schematic plan view illustrating an arrangement of sensing electrodes and antenna patterns of an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • 5 and 6 are schematic plan views illustrating an arrangement of sensing electrodes and antenna patterns of an antenna structure according to some exemplary embodiments.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an image display device according to exemplary embodiments.
  • Embodiments of the present invention provide an antenna structure including a sensing electrode and an antenna pattern in the same area.
  • the antenna structure may be a touch sensor-antenna structure combined or integrated with a touch sensor.
  • an image display device including the antenna structure is provided.
  • FIG. 1 is a schematic plan view illustrating an area and a structure of an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • sensing electrodes and antenna patterns are omitted in FIG. 1, and will be described later in more detail with reference to FIGS. 2 to 6.
  • the antenna structure may include a base layer 100 on which a sensing electrode and an antenna pattern are arranged.
  • the base layer 100 or the antenna structure may include a touch sensing area TR and a touch sensing-antenna area TAR.
  • the touch sensing area TR includes a central portion of the base layer 100 and may be provided as an active area of a practical touch sensor through which a user's touch input is sensed.
  • the touch sensing-antenna area TAR may be, for example, an area in which an antenna pattern for realizing high-frequency or ultra-high frequency communication of 3G, 4G, 5G or higher is formed. According to example embodiments, some sensing electrodes of the touch sensor may be distributed together with the antenna pattern in the touch sensing-antenna area TAR.
  • the touch sensing-antenna area TAR may be allocated to one end of the base layer 100 to be adjacent to the touch sensing area TR.
  • the antenna structure may further include an integrated circuit (IC) chip for driving and controlling the touch sensor and the antenna pattern.
  • the antenna driving IC chip 260 may be disposed adjacent to the touch sensing-antenna area TAR to be electrically connected to the antenna pattern.
  • the touch sensor driving IC chip 250 may be disposed adjacent to the touch sensing area TR at the other end of the base layer 100 to be electrically connected to distal ends of the traces branching from the sensing electrodes.
  • a circuit connection area BR may be allocated to the base layer 100 or the other end of the antenna structure adjacent to the touch sensing area TR. For example, traces extending from sensing electrodes of the touch sensor may be collected in the circuit connection area BR. Electrical connection between the touch sensor driving IC chip 250 and the sensing electrodes may be implemented through distal ends of the traces.
  • a flexible printed circuit board may be disposed between the antenna driving IC chip 260 and the antenna pattern, and between the touch sensor driving IC chip 250 and the distal end of the trace, respectively.
  • FIGS. 2 and 3 are plan and cross-sectional views, respectively, illustrating an arrangement of sensing electrodes in a touch sensing area of an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • 4 is a schematic plan view illustrating an arrangement of sensing electrodes and antenna patterns of an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II′ shown in FIG. 4 in the thickness direction.
  • 4 is a plan view illustrating an arrangement of electrodes in a touch sensing-antenna area TAR and a touch sensing area TR adjacent to the touch sensing-antenna area TAR.
  • a direction in which the first sensing electrodes 110 and the second sensing electrodes 130 cross each other on the touch sensing area TR of the base layer 100 described with reference to FIG. 1. Can be arranged along.
  • touch sensing may be implemented on the touch sensing area TR through mutual capacitance between the first and second sensing electrodes 110 and 130.
  • first direction and second direction two directions that are parallel to the top surface of the base layer 100 and cross each other are defined as a first direction and a second direction.
  • first direction and the second direction may cross each other perpendicularly.
  • the antenna structure may include sensing electrodes 110 and 130, a bridge electrode 115, and a connection part 135 arranged on a portion of the touch sensing area TR of the base layer 100.
  • the base layer 100 is used to include the sensing electrodes 110 and 130 and a support layer or a film-type base material for forming an antenna pattern to be described later.
  • the base layer 100 may include a film material commonly used for a touch sensor without particular limitation, and may include, for example, glass, a polymer, and/or an inorganic insulating material.
  • polymer examples include cyclic olefin polymer (COP), polyethylene terephthalate (PET), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), poly Allylate, polyimide (PI), cellulose acetate propionate (CAP), polyethersulfone (PES), cellulose triacetate (TAC), polycarbonate (PC), cyclic olefin copolymer (COC), poly And methyl methacrylate (PMMA).
  • COP cyclic olefin polymer
  • PET polyethylene terephthalate
  • PAR polyacrylate
  • PEI polyetherimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PPS poly Allylate, polyimide (PI), cellulose acetate propionate (CAP), polyethersulfone (PES), cellulose triacetate (TAC), polycarbonate (PC
  • the layer or film member of the image display device into which the antenna structure is inserted may be provided as the base layer 100.
  • an encapsulation layer or a passivation layer included in the display panel may be provided as the base layer 100.
  • the first sensing electrodes 110 may be arranged along the first direction. Each of the first sensing electrodes 110 may have an independent island pattern shape, and the first sensing electrodes 110 adjacent in the first direction may be electrically connected to each other by a bridge electrode 115. have.
  • first sensing electrode rows extending in the first direction are defined, and a plurality of first sensing electrode rows may be arranged along the second direction.
  • the second sensing electrodes 130 may be arranged along the second direction.
  • the second sensing electrodes 130 adjacent in the second direction may be connected to each other by a connection part 135.
  • the second sensing electrodes 130 and the connection part 135 may be integrally connected to each other to be substantially provided as a single member.
  • the second sensing electrodes 130 and the connection part 135 are formed by patterning together from the same conductive layer, and may be positioned on the same layer or on the same level.
  • a second sensing electrode row extending in the second direction is defined, and a plurality of the second sensing electrode rows may be arranged along the first direction.
  • Traces may be branched and extended from each of the first sensing electrode rows and the second sensing electrode columns.
  • the first trace 140 may branch and extend from each of the first sensing electrode rows.
  • the second traces 145 may be branched and extended from each of the second sensing electrode rows.
  • the first and second traces 140 and 145 may extend along the periphery of the base layer 100 and may be collected in the circuit connection area BR shown in FIG. 1. Accordingly, as described above, bonding with the touch sensor driving IC chip 250 may be implemented through the distal ends of the first and second traces 140 and 145.
  • an insulating layer 120 may be formed on the base layer 100 to at least partially cover the first sensing electrodes 110 and the connection part 135.
  • the bridge electrode 115 may be disposed on the insulating layer 120 to electrically connect the neighboring first sensing electrodes 110 to each other through, for example, a contact hole formed in the insulating layer 120.
  • a passivation layer 150 for protecting the touch sensor may be formed on the insulating layer 120 and the bridge electrode 115.
  • the touch sensor included in the antenna structure may have a bottom-bridge structure in which a bridge electrode 115 including metal is disposed under the sensing electrodes 110 and 130. have.
  • a bridge electrode 115 including metal is disposed under the sensing electrodes 110 and 130. have.
  • the insulating layer 120 and the passivation layer 150 may include an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, and/or an organic insulating material such as an acrylic resin or a siloxane resin.
  • the sensing electrodes 110 and 130, the bridge electrode 115 and/or the traces 140 and 145 are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), Palladium (Pd), chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), Metals such as nickel (Ni), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), or an alloy containing at least one of them (e.g., silver-palladium-copper (APC) or copper-calcium (CuCa) )). These may be used alone or in combination of two or more.
  • APC silver-palladium-copper
  • CuCa copper-calcium
  • the sensing electrodes 110 and 130, the bridge electrode 115 and/or the traces 140 and 145 are, for example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), indium It may also contain a transparent conductive oxide such as zinc tin oxide (IZTO), cadmium tin oxide (CTO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • ITO indium tin oxide
  • IZTO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • CTO cadmium tin oxide
  • the sensing electrodes 110 and 130, the bridge electrode 115 and/or the traces 140 and 145 may include a stacked structure of a transparent conductive oxide layer and a metal layer.
  • the sensing electrodes 110 and 130, the bridge electrode 115 and/or the traces 140 and 145 may have a three-layer structure of a transparent conductive oxide layer-metal layer-transparent conductive oxide layer.
  • the signal transmission speed may be improved by lowering the resistance, and corrosion resistance and transparency may be improved by the transparent conductive oxide layer.
  • the sensing electrodes 110 and 130 may include a mesh structure including a plurality of electrode lines intersecting each other therein.
  • the first sensing electrodes 110 and the second sensing electrodes 130 are mutually electrostatically charged. It can be arranged according to the capacity driving method.
  • the third sensing electrode 160 and the antenna pattern 200 may be arranged together on the touch sensing-antenna area TAR of the base layer 100.
  • the antenna pattern 200 may include a radiation pattern 210, a transmission line 220, and a signal pad 230.
  • the radiation pattern 210 may have, for example, a polygonal plate shape, and the transmission line 220 may be branched from the radiation pattern 210 to extend.
  • the signal pad 230 may be electrically connected to an end of the transmission line 220.
  • the antenna pattern 200 may include a conductive material that is substantially the same as or similar to the sensing electrodes 110 and 130.
  • the antenna pattern 200 may include the above-described metal or alloy, or a transparent conductive oxide, and may have a multilayer structure of a metal layer and a transparent conductive oxide layer.
  • the radiation pattern 210 and the transmission line 220 may have a mesh structure including a plurality of electrode lines intersecting each other therein. In one embodiment, the radiation pattern 210 and the transmission line 220 may be formed of a substantially single member including the mesh structure.
  • the signal pad 230 may be formed in, for example, a solid pattern including the above-described metal or alloy in order to reduce power supply resistance.
  • the antenna driving IC chip 260 illustrated in FIG. 1 may be electrically connected to the signal pad 230 of the antenna pattern 200 through, for example, an FPCB.
  • At least a portion of the transmission line 220 may also be formed in a solid pattern.
  • the third sensing electrode 160 may have a single electrode shape. In an embodiment, one third sensing electrode 160 may be provided continuously extending over the touch sensing-antenna area TAR.
  • the third sensing electrode 160 may be provided as an independent single sensing domain.
  • the third sensing electrode 160 may be provided as a self-capacitance sensing electrode.
  • the third sensing electrode 160 may generate a touch sensing signal by mutual capacitance with the adjacent first sensing electrode 110 or the second sensing electrode 130.
  • the antenna pattern 200 may be disposed so as not to overlap with the third sensing electrode 160 in a plane direction. As shown in FIG. 4, when observed in a planar direction, at least a part of the antenna pattern 200 may be inserted into the third sensing electrode 160 while maintaining electrical and physical separation.
  • the radiation pattern 210 is disposed inside the third sensing electrode 160, and at least a portion of the transmission line 220 may extend into the third sensing electrode 160.
  • a plurality of antenna patterns 200 or radiation patterns 210 may be included in the third sensing electrode 160 in an array form in a planar direction.
  • one third sensing electrode 160 may surround the plurality of antenna patterns 200 or radiation patterns 210 and continuously extend on the touch sensing-antenna area TAR.
  • the third sensing electrode 160 may be physically and electrically separated from the antenna pattern 200. For example, when observed in a planar direction as shown in FIG. 4, the third sensing electrode 160 and the antenna pattern 200 may be separated from each other through the dummy region DR. Accordingly, it is possible to prevent mutual electrical signal interference between touch sensing and antenna driving.
  • the dummy region DR extends along the circumference of the radiation pattern 210 and the transmission line 220, for example, and may separate the third sensing electrode 160 and the antenna pattern 200 from each other.
  • the third trace 170 may be branched and extended from the third sensing electrode 160.
  • the third trace 170 may be aggregated into the circuit connection area BR shown in FIG. 1 along the periphery of the base layer 100, for example.
  • one third trace 170 may extend from the third sensing electrode 160 provided as a single electrode.
  • the distal end of the third trace 170 may be electrically connected to the touch sensor driving IC chip 250. Accordingly, the touch sensing operation in the touch sensing area TR and the touch sensing-antenna area TAR may be controlled together through the touch sensor driving IC chip 250.
  • the third sensing electrode 160 may include a conductive material that is substantially the same as or similar to the first and second sensing electrodes 110 and 130.
  • the third sensing electrode 160 may include the above-described metal, alloy, and/or transparent conductive oxide.
  • the third sensing electrode 160 may include a mesh structure.
  • the third sensing electrode 160 may include a mesh structure that is substantially the same as or similar to the radiation pattern 210 of the antenna pattern 200. Accordingly, it is possible to reduce or prevent electrode visibility due to variations in the shape of the conductive pattern in the touch sensing-antenna area TAR.
  • all of the first and second sensing electrodes 110 and 130, the third sensing electrode 160, and the radiation pattern 210 may have substantially the same or similar mesh structure.
  • the third sensing electrode 160 may be positioned on the same layer or at the same level as the first and second sensing electrodes 110 and 130.
  • the third sensing electrode 160 may be disposed on the base layer 100 together with the first and second sensing electrodes 110 and 130.
  • the radiation pattern 210 of the antenna pattern 200 may be located on the same layer or at the same level as the third sensing electrode 160.
  • the radiation pattern 210 may be disposed on the base layer 100 together with the third sensing electrode 160. In this case, as shown in FIG. 4, the radiation pattern 210 may be inserted or embedded in the third sensing electrode 160.
  • the radiation pattern 210 of the antenna pattern 200 may be located on a different layer from the third sensing electrode 160, for example, located at an upper level of the third sensing electrode 160 can do.
  • the antenna pattern 200 may be disposed on the insulating layer 120 (see FIG. 3) together with the bridge electrode 115. In this case, referring again to FIG. 4, the antenna pattern 200 may be disposed so as not to overlap with the third sensing electrode 160 in the planar direction.
  • the antenna pattern 200 or the radiation pattern 210 may be formed together at the same layer or at the same level as the sensing electrodes 110 and 130 or the bridge electrode 115 included in the touch sensing area TR. I can. Accordingly, it is possible to implement a structure in which the touch sensor and the antenna are integrated into one product or unit while securing the independence of driving the antenna through the radiation pattern 210.
  • the third sensing electrode 160 in the form of a single electrode around the antenna pattern 200, a touch sensing function may be provided even in a region adjacent to the antenna pattern 200.
  • First and second sensing electrodes 110 and 130 are arranged in a mutually capacitive manner in the touch sensing area TR to form first and second traces 140 and 145 for each sensing electrode row and sensing electrode column can do. Accordingly, it is possible to relatively reduce the number of traces and increase the density of sensing electrodes.
  • high-sensitivity and high-resolution touch sensing is implemented through the first and second sensing electrodes 110 and 130, and the antenna is driven in a region adjacent to the antenna pattern 200 and, for example, a groove Touch sensing requiring a predetermined sensing sensitivity such as button and key button operation can be implemented.
  • FIG. 5 is a schematic plan view illustrating an arrangement of sensing electrodes and antenna patterns of an antenna structure according to some exemplary embodiments. Detailed descriptions of structures and configurations that are substantially the same as or similar to those described with reference to FIG. 4 will be omitted.
  • the first sensing electrode 110 and/or the second sensing electrode 130 disposed at the periphery of the touch sensing region TR adjacent to the touch sensing-antenna region TAR is a touch sensing-antenna region. It may include an extension 165 extending to (TAR).
  • an extension part 165 may be formed from one end of the second sensing electrode column extending in the second direction to extend onto the touch sensing-antenna area TAR.
  • an extension part 165 may be formed from one end of the row of the first sensing electrodes extending in the first direction to extend onto the touch sensing-antenna area TAR.
  • the extension part 165 may have a shape inserted into the third sensing electrode in a planar direction.
  • the plurality of extensions 165 protrude into the touch sensing-antenna area (TAR), and the third sensing electrode 160 is spaced apart from the extensions 165 and follows the profile of the extensions 165. It may have a shape that at least partially surrounds the extensions 165.
  • the extension part 165 may extend from the sensing electrodes 110 and 130 to be disposed adjacent to the third sensing electrode 160. Accordingly, mutual capacitance between the third sensing electrode 160 and the extended portion 165 is additionally generated, so that the touch sensing sensitivity in the touch sensing-antenna area TAR may be increased.
  • FIG. 6 is a schematic plan view illustrating an arrangement of sensing electrodes and antenna patterns of an antenna structure according to some exemplary embodiments.
  • a dummy pattern 240 may be formed in a dummy region DR separating between the third sensing electrode 160 and the antenna pattern 200.
  • the dummy pattern 240 may be formed in a mesh structure in which a plurality of electrode lines including the above-described metal, alloy, or transparent conductive oxide cross.
  • the dummy pattern 240 may have a mesh structure that is substantially the same as or similar to the third sensing electrode 160 and the radiation pattern 210.
  • the dummy pattern 240 may be patterned to be electrically and physically separated from the third sensing electrode 160 and the antenna pattern 200, respectively. As the dummy pattern 240 is inserted, the shape and arrangement uniformity of the conductive pattern in the touch sensing-antenna area TAR is more improved, and thus electrode visibility can be effectively prevented.
  • noise between the third sensing electrode 160 and the antenna pattern 200 may be shielded or absorbed by the dummy pattern 240. Accordingly, the independence and reliability of the antenna feeding/radiation through the touch sensing through the third sensing electrode 160 and the antenna pattern 200 may be further improved.
  • the dummy pattern 240 may include segmented regions in which the electrode lines are cut. In this case, self-electrical interference caused by the dummy pattern 240 may be prevented, and operation reliability of the third sensing electrode 160 and the antenna pattern 200 may be further improved.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an image display device according to exemplary embodiments.
  • Fig. 7 shows an external shape including a window of an image display device.
  • the image display device 300 may include a display area 310 and a peripheral area 320.
  • the peripheral area 320 may be disposed on both sides and/or both ends of the display area 310, for example.
  • the peripheral area 320 may correspond to, for example, a light blocking portion or a bezel portion of an image display device.
  • the above-described antenna structure is disposed over the display area 310 and the peripheral area 320 of the image display device 300, and the first and second sensing electrodes 110 and 130 of the touch sensing area TR are displayed. It may be arranged within the region 310.
  • the touch sensing-antenna area TAR may be positioned over the display area 310 and the peripheral area 320.
  • the radiation pattern 210 of the antenna pattern 200 and the third sensing electrodes 160 around the radiation pattern 210 may also be at least partially arranged in the display area 310. As described above, it is possible to prevent the radiation patterns 210 and the third sensing electrode 160 from being visually recognized by the user by using the mesh structure.
  • the antenna pattern 200 and the third sensing electrode 160 may also be distributed in the peripheral area 320.
  • a touch sensing sensitivity of a recognition level of a Home button or a key button in the peripheral area 320 may be provided through the third sensing electrode 160.
  • the signal pad 230 of the antenna pattern 200 illustrated in FIG. 4 may be disposed in the peripheral area 320.
  • the touch sensor driving IC chip 250 and the antenna driving IC chip 260 are disposed in the peripheral area 320, and the pads connected to the sensing electrodes 110, 130, 160 and signals of the antenna pattern 200 Each of the pads 230 may be electrically connected.

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Abstract

본 발명의 실시예들의 터치 센서-안테나 구조체는 터치 센싱 영역 및 터치 센싱-안테나 영역을 포함하는 기재층, 기재층의 터치 센싱 영역 상에 배치되며 서로 교차하는 방향으로 배열된 제1 센싱 전극들 및 제2 센싱 전극들, 기재층의 터치 센싱-안테나 영역 상에 배치되며 단일 전극으로 형성된 제3 센싱 전극, 및 기재층의 터치 센싱-안테나 영역 상에 배치되며 평면 방향에서 관찰할 때 제3 센싱 전극들 사이에 배치된 방사 패턴을 포함하는 안테나 패턴을 포함한다.

Description

안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
본 발명은 안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 터치 센서 구조와 결합된 안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 화상 표시 장치와 함께 터치 센서가 결합되어 화상 표시 장치 위에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력가능한 전자 기기들이 예를 들면 태블릿 PC 형태와 같은 다양한 형태로 개발되고 있다.
또한, 상기 화상 표시 장치가 스마트 폰과 같은 통신 기기와 결합되고 있다. 따라서, 고주파 또는 초고주파 통신 구현을 위한 안테나가 상기 화상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 터치 센서 및 안테나가 하나의 화상 표시 장치 내에 포함되는 경우, 제한된 공간 내에 다수의 전극들을 삽입하기 위한 디자인 설계가 필요하다. 또한, 상기 전극들에 의해 화상 표시 장치의 디스플레이 패널 및 이로부터 생성되는 이미지와 광학적 간섭이 초래될 수도 있다. 추가적으로, 터치 센서의 센싱 전극 및 안테나를 통한 각각의 전류 또는 신호가 서로 충돌 또는 간섭될 수 있다,
예를 들면, 한국공개특허 제2014-0092366호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있다. 한국공개특허 제2013-0095451호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있다. 그러나, 안테나 및 터치 센서를 함께 효율적으로 배치시킨 화상 표시 장치를 개시하고 있지 않다.
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적, 광학적 특성 및 공간 효율성을 갖는 안테나 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적, 광학적 특성 및 공간 효율성을 갖는 안테나 구조체를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 터치 센싱 영역 및 터치 센싱-안테나 영역을 포함하는 기재층; 상기 기재층의 상기 터치 센싱 영역 상에 배치되며, 서로 교차하는 방향으로 배열된 제1 센싱 전극들 및 제2 센싱 전극들; 상기 기재층의 상기 터치 센싱-안테나 영역 상에 배치되며, 단일 전극으로 형성된 제3 센싱 전극; 및 상기 기재층의 상기 터치 센싱-안테나 영역 상에 배치되며 평면 방향에서 관찰할 때 상기 제3 센싱 전극 내에 삽입된 방사 패턴을 포함하는 안테나 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
2. 위 1에 있어서, 상기 제3 센싱 전극 내에 복수의 상기 방사 패턴들이 삽입되는, 안테나 구조체.
3. 위 1에 있어서, 상기 기재층의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 서로 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극들을 더 포함하는, 안테나 구조체.
4. 위 3에 있어서, 상기 기재층의 상기 상면에 평행하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이웃하는 상기 제2 센싱 전극들을 서로 전기적으로 연결시키는 연결부들을 더 포함하며, 상기 연결부들은 상기 제2 센싱 전극들과 일체로 연결된, 안테나 구조체.
5. 위 4에 있어서, 상기 브릿지 전극에 의해 서로 전기적으로 연결된 상기 제1 센싱 전극들에 의해 복수의 제1 센싱 전극 행들이 정의되며, 상기 연결부에 의해 서로 연결된 상기 제2 센싱 전극들에 의해 복수의 제2 센싱 전극 열들이 정의되는, 안테나 구조체.
6. 위 5에 있어서, 각각의 상기 제1 센싱 전극 행으로부터 연장되는 제1 트레이스들 및 각각의 상기 제2 센싱 전극 열로부터 연장되는 제2 트레이스들을 더 포함하는, 안테나 구조체.
7. 위 6에 있어서, 상기 제3 센싱 전극으로부터 연장되는 제3 트레이스를 더 포함하는, 안테나 구조체.
8. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 상기 제1 센싱 전극, 상기 제2 센싱 전극 및 상기 제3 센싱 전극과 동일 층 또는 동일 레벨에 위치하는, 안테나 구조체.
9. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴 및 상기 제3 센싱 전극은 동일한 형상의 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
10. 위 1에 있어서, 상기 제3 센싱 전극 및 상기 방사 패턴 사이에 형성된 더미 패턴을 더 포함하는, 안테나 구조체.
11. 위 10에 있어서, 상기 더미 패턴은 상기 제3 센싱 전극 및 상기 방사 패턴의 상기 메쉬 구조와 동일한 형상의 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
12. 위 1에 있어서, 상기 터치 센싱-안테나 영역에 인접한 상기 터치 센싱 영역의 주변부에 배치된 상기 제1 센싱 전극 또는 상기 제2 센싱 전극은 상기 터치 센싱-안테나 영역으로 연장하는 확장부를 포함하는, 안테나 구조체.
13. 위 1에 있어서, 상기 확장부는 평면 방향에서 관찰할 때, 상기 제3 센싱 전극 내부로 적어도 일부가 삽입된, 안테나 구조체.
14. 위 1에 있어서, 상기 안테나 패턴은 상기 방사 패턴으로부터 분기되어 연장하는 전송 선로, 및 상기 전송 선로의 말단과 전기적으로 연결된 신호 패드를 더 포함하는, 안테나 구조체.
15. 위 1에 있어서, 상기 터치 센싱 영역은 상기 기재층의 중앙부를 포함하며, 상기 터치 센싱-안테나 영역은 상기 기재층의 일단부에 할당되는, 안테나 구조체.
16. 위 15에 있어서, 상기 기재층은 상기 기재층의 타단부에 할당된 회로 연결 영역을 더 포함하는, 안테나 구조체.
17. 상술한 실시예들의 안테나 구조체를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 안테나 구조체는 센싱 전극 및 안테나 패턴의 방사 패턴을 동일 영역 또는 동일 레벨에 함께 포함할 수 있다. 따라서, 안테나 패턴 형성을 위한 별도 공간 및 공정을 생략하고, 실질적으로 터치 센서층과 일체화된 안테나 패턴을 구현할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 안테나 패턴에 인접한 센싱 전극은 단일 전극으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 안테나 패턴 주변부에 형성된 센싱 전극을 통해 터치 센싱 및 소정의 감도를 유지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극 및 안테나 패턴은 예를 들면, 동일 구조의 메쉬 구조를 포함할 수 있으며, 패턴 균일화를 통해 사용자에게 전극이 시인되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 영역 및 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2 및 도 3은 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 터치 센싱 영역에서의 센싱 전극들의 배열을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 센싱 전극들 및 안테나 패턴들의 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5 및 도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 센싱 전극들 및 안테나 패턴들의 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
본 발명의 실시예들은 센싱 전극 및 안테나 패턴을 동일 영역 내에 함께 포함하는 안테나 구조체를 제공한다. 상기 안테나 구조체는 터치 센서와 결합 혹은 일체화된 터치 센서-안테나 구조체일 수 있다.
또한, 상기 안테나 구조체를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
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 구조체의 영역 및 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
설명의 편의를 위해 도 1에서는 센싱 전극들 및 안테나 패턴의 도시는 생략되었으며, 도 2 내지 도 6을 참조로 보다 상세히 후술한다.
도 1을 참조하면, 안테나 구조체는 센싱 전극 및 안테나 패턴이 배열되는 기재층(100)을 포함할 수 있다.
기재층(100) 또는 상기 안테나 구조체는 터치 센싱 영역(TR) 및 터치 센싱-안테나 영역(TAR)을 포함할 수 있다.
터치 센싱 영역(TR)은 기재층(100)의 중앙부를 포함하며, 사용자의 터치 입력이 센싱되는 실질적인 터치 센서의 활성 영역으로 제공될 수 있다.
터치 센싱-안테나 영역(TAR)은 예를 들면, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상의 고주파 혹은 초고주파 통신 구현을 위한 안테나 패턴이 형성되는 영역일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 터치 센싱-안테나 영역(TAR) 내에는 상기 안테나 패턴과 함께 터치 센서의 센싱 전극들 일부가 함께 분포할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 센싱-안테나 영역(TAR)은 기재층(100)의 일단부에 터치 센싱 영역(TR)과 인접하도록 할당될 수 있다.
상기 안테나 구조체는 터치 센서 및 안테나 패턴의 구동, 제어를 위한 집적 회로(IC) 칩을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 안테나 구동 IC 칩(260)은 터치 센싱-안테나 영역(TAR)과 인접하도록 배치되어 상기 안테나 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 터치 센서 구동 IC 칩(250)은 기재층(100)의 타단부에 터치 센싱 영역(TR)과 인접하도록 배치되어 센싱 전극들로부터 분기되는 트레이스의 말단부들과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기재층(100) 또는 상기 안테나 구조체의 타단부에는 터치 센싱 영역(TR)과 인접하여 회로 연결 영역(BR)이 할당될 수 있다. 예를 들면, 회로 연결 영역(BR)으로 터치 센서의 센싱 전극들로부터 연장되는 트레이스들이 집합될 수 있다. 상기 트레이스들의 말단부들을 통해 터치 센서 구동 IC 칩(250) 및 상기 센싱 전극들의 전기적 연결이 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 구동 IC 칩(260) 및 상기 안테나 패턴 사이, 및 터치 센서 구동 IC 칩(250) 및 상기 트레이스의 말단부 사이에는 각각 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)이 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3은 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 터치 센싱 영역에서의 센싱 전극들의 배열을 나타내는 평면도 및 단면도이다. 도 4는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 센싱 전극들 및 안테나 패턴들의 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
예를 들면, 도 3은 도 4에 도시된 I-I' 라인을 따라 두께 방향으로 절단한 단면도이다. 도 4는 터치 센싱-안테나 영역(TAR) 및 터치 센싱-안테나 영역(TAR)과 인접한 터치 센싱 영역(TR)에서의 전극 배열을 함께 도시한 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도 1을 참조로 설명한 기재층(100)의 터치 센싱 영역(TR) 상에는 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)이 서로 교차하는 방향을 따라 배열될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 터치 센싱 영역(TR) 상에는 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130) 사이의 상호 정전 용량(Mutual Capacitance)을 통해 터치 센싱이 구현될 수 있다.
이하 도면들에서, 기재층(100) 상면에 평행하며 서로 교차하는 두 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 정의한다. 예를 들면, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직하게 교차할 수 있다.
상기 안테나 구조체는 기재층(100)의 터치 센싱 영역(TR) 부분 상에 배열된 센싱 전극들(110, 130), 브릿지 전극(115) 및 연결부(135)를 포함할 수 있다.
기재층(100)은 센싱 전극들(110, 130) 및 후술하는 안테나 패턴 형성을 위한 지지층 또는 필름 타입 기재를 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 기재층(100)은 터치 센서에 통상적으로 사용되는 필름 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 글래스, 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.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 구조체가 삽입되는 화상 표시 장치의 층 또는 필름 부재가 기재층(100)으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널에 포함되는 인캡슐레이션 층 또는 패시베이션 층 등이 기재층(100)으로 제공될 수도 있다.
제1 센싱 전극들(110)은 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다. 제1 센싱 전극들(110)은 각각 독립된 섬(island) 패턴 형태를 가질 수 있으며, 상기 제1 방향으로 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)은 브릿지 전극(115)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 방향으로 연장하는 제1 센싱 전극 행이 정의되며, 복수의 상기 제1 센싱 전극 행들이 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
제2 센싱 전극들(130)은 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다. 상기 제2 방향으로 이웃하는 제2 센싱 전극들(130)은 연결부(135)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제2 센싱 전극들(130) 및 연결부(135)는 서로 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 센싱 전극들(130) 및 연결부(135)는 동일한 도전막으로부터 함께 패터닝되어 형성되며, 동일 층 혹은 동일 레벨 상에 위치할 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 방향으로 연장하는 제2 센싱 전극 열이 정의되며, 복수의 상기 제2 센싱 전극 열들이 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 제1 센싱 전극 행들 및 상기 제2 센싱 전극 열들 각각으로부터 트레이스들이 분기되어 연장될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 센싱 전극 행 각각으로부터 제1 트레이스(140)가 분기되어 연장할 수 있다. 상기 제2 센싱 전극 열 각각으로부터 제2 트레이스(145)가 분기되어 연장할 수 있다.
제1 및 제2 트레이스들(140, 145)은 예를 들면, 기재층(100)의 주변부를 따라 연장하여 도 1에 도시된 회로 연결 영역(BR)에서 집합될 수 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 트레이스들(140, 145)의 말단부들을 통해 터치 센서 구동 IC 칩(250)과의 본딩이 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기재층(100) 상에 제1 센싱 전극들(110) 및 연결부(135)를 적어도 부분적으로 덮는 절연층(120)이 형성될 수 있다. 브릿지 전극(115)은 절연층(120) 상에 배치되어, 예를 들면 절연층(120) 내에 형성된 콘택 홀을 통해 이웃하는 제1 센싱 전극들(110)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
절연층(120) 및 브릿지 전극(115) 상에는 상기 터치 센서 보호를 위한 패시베이션 층(150)이 형성될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 구조체에 포함된 터치 센서는 금속을 포함하는 브릿지 전극(115)이 센싱 전극들(110, 130)의 아래에 배치되는 바텀-브릿지(Bottom Bridge) 구조를 가질 수 있다. 저저항 금속을 포함하는 브릿지 전극(115)을 시인면(예를 들면, 패시베이션 층(150)의 상면)으로부터 멀리 배치함으로써, 광반사를 감소시키면서 채널 저항을 감소시킬 수 있다.
절연층(120) 및 패시베이션 층(150)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질, 및/또는 아크릴계 수지, 실록산계 수지와 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
센싱 전극들(110, 130), 브릿지 전극(115) 및/또는 트레이스들(140, 145)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) 등과 같은 금속 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 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(110, 130), 브릿지 전극(115) 및/또는 트레이스들(140, 145)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), 브릿지 전극(115) 및/또는 트레이스들(140, 145)은 투명도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극들(110, 130), 브릿지 전극(115) 및/또는 트레이스들(140, 145)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.
일부 실시예들에 있어서, 센싱 전극들(110, 130)은 내부에 서로 교차하는 복수의 전극 라인들을 포함하는 메쉬 구조를 포함할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 기재층(100)의 터치 센싱 영역(TR) 상에는 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 바와 같이 제1 센싱 전극들(110) 및 제2 센싱 전극들(130)이 상호 정전 용량 구동 방식에 따라 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기재층(100)의 터치 센싱-안테나 영역(TAR) 상에는 제3 센싱 전극(160) 및 안테나 패턴(200)이 함께 배열될 수 있다.
안테나 패턴(200)은 방사 패턴(210), 전송 선로(220) 및 신호 패드(230)를 포함할 수 있다. 방사 패턴(210)은 예를 들면, 다각형 플레이트 형상을 가지며 방사 패턴(210)으로부터 전송 선로(220)가 분기되어 연장될 수 있다. 신호 패드(230)는 전송 선로(220)의 말단과 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나 패턴(200)은 센싱 전극들(110, 130)과 실질적으로 동일하거나 유사한 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴(200)은 상술한, 금속 또는 합금, 또는 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있으며, 금속층 및 투명 도전성 산화물층의 복층 구조를 가질 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220)는 내부에 서로 교차하는 복수의 전극 라인들을 포함하는 메쉬 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220)는 상기 메쉬 구조를 포함하는 실질적으로 단일 부재로 형성될 수 있다.
신호 패드(230)는 예를 들면, 급전 저항 감소를 위해 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 패턴으로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 안테나 구동 IC 칩(260)은 예를 들면, FPCB를 통해 안테나 패턴(200)의 신호 패드(230)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전송 선로(220)의 적어도 일부 역시 속이 찬 패턴으로 형성될 수 있다.
제3 센싱 전극(160)은 단일 전극 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 터치 센싱-안테나 영역(TAR)에 걸쳐 연속적으로 연장하는 하나의 제3 센싱 전극(160)이 제공될 수 있다.
예를 들면, 제3 센싱 전극(160)은 독립된 단일 센싱 도메인으로 제공될 수 있다. 이 경우, 제3 센싱 전극(160)은 자기 정전용량(Self-Capacitance) 센싱 전극으로 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제3 센싱 전극(160)은 인접한 제1 센싱 전극(110) 또는 제2 센싱 전극(130)과의 상호 정전 용량에 의해 터치 센싱 신호를 생성할 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 안테나 패턴(200)은 평면 방향에서 제3 센싱 전극(160)과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 평면 방향에서 관찰할 때, 안테나 패턴(200)의 적어도 일부가 제3 센싱 전극(160) 내에 전기적, 물리적 이격이 유지되며 삽입될 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(210)은 제3 센싱 전극(160)의 내부에 배치되며, 전송 선로(220)의 적어도 일부가 제3 센싱 전극(160) 내로 연장할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 평면 방향에서 복수의 안테나 패턴들(200) 또는 방사 패턴들(210)이 제3 센싱 전극(160) 내에 어레이 형태로 포함될 수 있다.
예를 들면, 하나의 제3 센싱 전극(160)이 복수의 안테나 패턴들(200) 또는 방사 패턴들(210) 둘러싸며 터치 센싱-안테나 영역(TAR) 상에서 연속적으로 연장할 수 있다.
제3 센싱 전극(160)은 안테나 패턴(200)과 물리적, 전기적으로 분리될 수 있다. 예를 들면, 도 4에서와 같이 평면 방향에서 관찰할 때, 제3 센싱 전극(160) 및 안테나 패턴(200)은 더미 영역(DR)을 통해 서로 분리될 수 있다. 따라서, 터치 센싱 및 안테나 구동 사이의 상호 전기적 신호 간섭을 방지할 수 있다.
더미 영역(DR)은 예를 들면, 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220)의 둘레를 따라 연장되며, 제3 센싱 전극(160) 및 안테나 패턴(200)을 서로 이격시킬 수 있다.
제3 센싱 전극(160)으로부터 제3 트레이스(170)가 분기되어 연장될 수 있다. 제3 트레이스(170)는 예를 들면, 기재층(100)의 주변부를 따라 도 1에 도시된 회로 연결 영역(BR)으로 집합될 수 있다. 예를 들면, 단일 전극으로 제공되는 제3 센싱 전극(160)으로부터 하나의 제3 트레이스(170)가 연장될 수 있다.
예를 들면, 제3 트레이스(170)의 말단부는 터치 센서 구동 IC 칩(250)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 터치 센서 구동 IC 칩(250)을 통해 터치 센싱 영역(TR) 및 터치 센싱-안테나 영역(TAR)에서의 터치 센싱 동작이 함께 제어될 수 있다.
제3 센싱 전극(160)은 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)과 실질적으로 동일하거나 유사한 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3 센싱 전극(160)은 상술한 금속, 합금 및/또는 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제3 센싱 전극(160)은 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3 센싱 전극(160)은 안테나 패턴(200)의 방사 패턴(210)과 실질적으로 동일하거나 유사한 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 터치 센싱-안테나 영역(TAR)에서의 도전 패턴 형상 편차에 따른 전극 시인을 감소 또는 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130), 제3 센싱 전극(160) 및 방사 패턴(210)은 모두 실질적으로 동일하거나 유사한 메쉬 구조를 가질 수 있다.
제3 센싱 전극(160)은 제1 및 제2 센싱 전극(110, 130)과 동일 층 또는 동일 레벨에 위치할 수 있다. 예를 들면, 제3 센싱 전극(160)은 제1 및 제2 센싱 전극(110, 130)과 함께 기재층(100) 상에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴(200)의 방사 패턴(210)은 제3 센싱 전극(160)과 동일 층 또는 동일 레벨에 위치할 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(210)은 제3 센싱 전극(160)과 함께 기재층(100) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(210)은 제3 센싱 전극(160) 내에 삽입 또는 내장될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴(200)의 방사 패턴(210)은 제3 센싱 전극(160)과 다른 층에 위치할 수 있으며, 예를 들면 제3 센싱 전극(160)의 상층 레벨에 위치할 수 있다.
예를 들면, 안테나 패턴(200)은 브릿지 전극(115)과 함께 절연층(120)(도 3 참조) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 도 4를 다시 참조하면, 안테나 패턴(200)은 평면 방향에서 제3 센싱 전극(160)과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 방사 패턴(210)을 통한 신호 수신, 필드 형성이 제3 센싱 전극(160)에 의해 간섭, 교란되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 안테나 패턴(200) 또는 방사 패턴(210)을 터치 센싱 영역(TR)에 포함된 센싱 전극들(110, 130) 또는 브릿지 전극(115)과 동일 층 또는 동일 레벨에서 함께 형성할 수 있다. 이에 따라, 방사 패턴(210)을 통한 안테나 구동 독립성을 확보하면서 터치 센서 및 안테나가 하나의 제품 또는 단위로 일체화된 구조체를 구현할 수 있다.
또한, 안테나 패턴(200) 주변에 단일 전극 형태의 제3 센싱 전극(160)을 배열하여 안테나 패턴(200)과 인접한 영역에서도 터치 센싱 기능을 부여할 수 있다.
터치 센싱 영역(TR)에서 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)을 상호 정전 용량 방식으로 배열하여 제1 및 제2 트레이스들(140, 145)을 센싱 전극 행 및 센싱 전극 열마다 형성할 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 트레이스들의 개수를 감소시키며 센싱 전극들의 밀집도를 증가시킬 수 있다.
따라서, 실질적인 터치 활성 영역에서는 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)을 통해 고감도, 고해상도의 터치 센싱을 구현하며, 안테나 패턴(200)과 인접한 영역에서도 안테나 구동과 함께 예를 들면, 홈 버튼, 키 버튼 동작과 같은 소정의 센싱 감도가 요구되는 터치 센싱을 구현할 수 있다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 센싱 전극들 및 안테나 패턴들의 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 4를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구조, 구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 5를 참조하면, 터치 센싱-안테나 영역(TAR)과 인접한 터치 센싱 영역(TR)의 주변부에 배치된 제1 센싱 전극(110) 및/또는 제2 센싱 전극(130)은 터치 센싱-안테나 영역(TAR)으로 연장하는 확장부(165)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 방향으로 연장하는 상기 제2 센싱 전극 열의 일단으로부터 확장부(165)가 형성되어 터치 센싱-안테나 영역(TAR) 상으로 연장될 수 있다.
또는, 상기 제1 방향으로 연장하는 상기 제1 센싱 전극 행의 일단으로부터 확장부(165)가 형성되어 터치 센싱-안테나 영역(TAR) 상으로 연장될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 확장부(165)는 평면 방향에서 제3 센싱 전극 내부로 삽입된 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 복수의 확장부들(165)이 터치 센싱-안테나 영역(TAR)으로 돌출되며, 제3 센싱 전극(160)은 확장부들(165)과 이격되며, 확장부들(165)의 프로파일을 따라 확장부들(165)을 적어도 부분적으로 감싸는 형상을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 센싱 전극(110, 130)으로부터 확장부(165)가 연장하여 제3 센싱 전극(160)과 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 제3 센싱 전극(160)과 확장부(165) 사이의 상호 정전용량이 추가 생성되어 터치 센싱-안테나 영역(TAR)에서의 터치 센싱 감도가 증가될 수 있다.
도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 센싱 전극들 및 안테나 패턴들의 배열을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 제3 센싱 전극(160) 및 안테나 패턴(200) 사이를 분리하는 더미 영역(DR) 내에는 더미 패턴(240)이 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 더미 패턴(240)은 상술한 금속, 합금 또는 투명 도전성 산화물을 포함하는 복수의 전극 라인들이 교차하는 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 더미 패턴(240)은 제3 센싱 전극(160) 및 방사 패턴(210)과 실질적으로 동일하거나 유사한 메쉬 구조를 가질 수 있다.
더미 패턴(240)은 제3 센싱 전극(160) 및 안테나 패턴(200)과 각각 전기적, 물리적으로 분리되도록 패터닝될 수 있다. 더미 패턴(240)이 삽입됨에 따라, 터치 센싱-안테나 영역(TAR)에서의 도전 패턴의 형상, 배열 균일성이 보다 증진되어 전극 시인을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 더미 패턴(240)에 의해 제3 센싱 전극(160) 및 안테나 패턴(200) 사이에서의 노이즈가 차폐 또는 흡수될 수 있다. 따라서, 제3 센싱 전극(160)을 통한 터치 센싱 및 안테나 패턴(200)을 통한 안테나 급전/방사의 독립성, 신뢰성이 보다 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 더미 패턴(240)은 내부에 상기 전극 라인들이 절단된 분절 영역들을 포함할 수 있다. 이 경우, 더미 패턴(240)에 의한 자체 전기적 간섭을 방지하며, 제3 센싱 전극(160) 및 안테나 패턴(200)의 동작 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 도면이다. 예를 들면, 도 7은 화상 표시 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 7을 참조하면, 화상 표시 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 안테나 구조체는 화상 표시 장치(300)의 표시 영역(310) 및 주변 영역(320)에 걸쳐 배치되며, 터치 센싱 영역(TR)의 제1 및 제2 센싱 전극들(110, 130)은 표시 영역(310) 내에 배열될 수 있다.
또한, 터치 센싱-안테나 영역(TAR)은 표시 영역(310) 및 주변 영역(320)에 걸쳐 위치할 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴(200)의 방사 패턴(210) 및 방사 패턴(210) 주변의 제3 센싱 전극들(160) 역시 표시 영역(310) 내에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 상술한 바와 같이, 메쉬 구조를 활용하여 방사 패턴들(210) 및 제3 센싱 전극(160)이 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
안테나 패턴(200) 및 제3 센싱 전극(160)은 주변 영역(320)에도 분포할 수 있다. 예를 들면, 주변 영역(320)에서의 홈(Home) 버튼 또는 키(Key) 버튼 인식 레벨의 터치 센싱 감도를 제3 센싱 전극(160)을 통해 제공할 수 있다.
도 4에 도시된 안테나 패턴(200)의 신호 패드(230)는 주변 영역(320) 내에 배치될 수 있다. 또한, 주변 영역(320)에는 터치 센서 구동 IC 칩(250) 및 안테나 구동 IC 칩(260)이 배치되어, 센싱 전극들(110, 130, 160)과 연결된 패드들 및 안테나 패턴(200)의 신호 패드들(230)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 안테나 구조체의 안테나 패턴(200)을 터치 센서의 센싱 전극들(110, 130, 160)과 동일 영역 또는 동일 레벨에서 일체화시킴으로써 화상 표시 장치의 공간 자유도를 증가시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 터치 센싱 영역 및 터치 센싱-안테나 영역을 포함하는 기재층;
    상기 기재층의 상기 터치 센싱 영역 상에 배치되며, 서로 교차하는 방향으로 배열된 제1 센싱 전극들 및 제2 센싱 전극들;
    상기 기재층의 상기 터치 센싱-안테나 영역 상에 배치되며, 단일 전극으로 형성된 제3 센싱 전극; 및
    상기 기재층의 상기 터치 센싱-안테나 영역 상에 배치되며 평면 방향에서 관찰할 때 상기 제3 센싱 전극 내에 삽입된 방사 패턴을 포함하는 안테나 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제3 센싱 전극 내에 복수의 상기 방사 패턴들이 삽입되는, 안테나 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 기재층의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 이웃하는 상기 제1 센싱 전극들을 서로 전기적으로 연결시키는 브릿지 전극들을 더 포함하는, 안테나 구조체.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 기재층의 상기 상면에 평행하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이웃하는 상기 제2 센싱 전극들을 서로 전기적으로 연결시키는 연결부들을 더 포함하며, 상기 연결부들은 상기 제2 센싱 전극들과 일체로 연결된, 안테나 구조체.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 브릿지 전극에 의해 서로 전기적으로 연결된 상기 제1 센싱 전극들에 의해 복수의 제1 센싱 전극 행들이 정의되며,
    상기 연결부에 의해 서로 연결된 상기 제2 센싱 전극들에 의해 복수의 제2 센싱 전극 열들이 정의되는, 안테나 구조체.
  6. 청구항 5에 있어서, 각각의 상기 제1 센싱 전극 행으로부터 연장되는 제1 트레이스들 및 각각의 상기 제2 센싱 전극 열로부터 연장되는 제2 트레이스들을 더 포함하는, 안테나 구조체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제3 센싱 전극으로부터 연장되는 제3 트레이스를 더 포함하는, 안테나 구조체.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 상기 제1 센싱 전극, 상기 제2 센싱 전극 및 상기 제3 센싱 전극과 동일 층 또는 동일 레벨에 위치하는, 안테나 구조체.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴 및 상기 제3 센싱 전극은 동일한 형상의 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제3 센싱 전극 및 상기 방사 패턴 사이에 형성된 더미 패턴을 더 포함하는, 안테나 구조체.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 더미 패턴은 상기 제3 센싱 전극 및 상기 방사 패턴의 상기 메쉬 구조와 동일한 형상의 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센싱-안테나 영역에 인접한 상기 터치 센싱 영역의 주변부에 배치된 상기 제1 센싱 전극 또는 상기 제2 센싱 전극은 상기 터치 센싱-안테나 영역으로 연장하는 확장부를 포함하는, 안테나 구조체.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 확장부는 평면 방향에서 관찰할 때, 상기 제3 센싱 전극 내부로 적어도 일부가 삽입된, 안테나 구조체.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 패턴은 상기 방사 패턴으로부터 분기되어 연장하는 전송 선로, 및 상기 전송 선로의 말단과 전기적으로 연결된 신호 패드를 더 포함하는, 안테나 구조체.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센싱 영역은 상기 기재층의 중앙부를 포함하며, 상기 터치 센싱-안테나 영역은 상기 기재층의 일단부에 할당되는, 안테나 구조체.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 기재층은 상기 기재층의 타단부에 할당된 회로 연결 영역을 더 포함하는, 안테나 구조체.
  17. 청구항 1의 안테나 구조체를 포함하는, 화상 표시 장치.
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