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28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0134917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；多个第一感测电极和多个第二感测电极，它们设置在所述基板层的所述触摸感测区域上并且布置在彼此交叉的方向上；第三感测电极，其设置在所述基板层的所述触摸感测-天线区域上并且形成为单个电极；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到所述第三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，所述辐射图案包括插入在所述第三感测电极中的多个辐射图案。

(3)根据上述(1)所述的天线结构，其还包括桥接电极，所述桥接电极在平行于所述基板层的顶表面的第一方向上将彼此相邻的所述第一感测电极电连接。

(4)根据上述(3)所述的天线结构，其还包括连接部分，所述连接部分用于在平行于所述基板层的顶表面并且垂直于所述第一方向的第二方向上将彼此相邻的所述第二感测电极电连接，其中所述连接部分与所述第二感测电极一体地连接。

(5)根据上述(4)所述的天线结构，其中，由通过所述桥接电极彼此电连接的所述多个第一感测电极限定多个第一感测电极行，并且由通过所述连接部分彼此连接的所述多个第二感测电极限定多个第二感测电极列。

(6)根据上述(5)所述的天线结构，其还包括从每个所述第一感测电极行延伸的第一迹线以及从每个所述第二感测电极列延伸的第二迹线。

(7)根据上述(6)所述的天线结构，其还包括从所述第三感测电极延伸的第三迹线。

(8)根据上述(1)所述的天线结构，其中，所述辐射图案与所述第一感测电极、所述第二感测电极和所述第三感测电极位于同一层或同一水平。

(9)根据上述(1)所述的天线结构，其中，所述辐射图案和所述第三感测电极包括形状相同的网状结构。

(10)根据上述(9)所述的天线结构，其还包括形成在所述第三感测电极与所述辐射图案之间的虚设图案。

(11)根据上述(10)所述的天线结构，其中，所述虚设图案包括与所述第三感测电极和所述辐射图案形状相同的网状结构。

(12)根据上述(1)所述的天线结构，其中，在所述触摸感测区域的邻近所述触摸感测-天线区域的外周设置的所述多个第一感测电极中的第一感测电极或所述多个第二感测电极中的第二感测电极包括延伸到所述触摸感测-天线区域的延伸部分。

(13)根据上述(12)所述的天线结构，其中，所述延伸部分在平面图中至少部分地插入到所述第三感测电极中。

(14)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。

(15)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-天线区域定位在所述基板层的一个端部部分。

(16)根据上述(15)所述的天线结构，其中，所述基板层还包括定位在所述基板层的另一个端部部分的电路连接区域。

(17)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。

在示例性实施方式中，邻近天线图案的感测电极可以形成为单个电极。因此，可以通过在天线图案周围形成的感测电极保持具有预定灵敏度的触摸感测。

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分别是示出感测电极在根据示例性实施方式的天线结构的触摸感测区域中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和图6是示出根据一些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260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250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。

如图1所示，可以向基板层100的另一个端部部分或邻近触摸感测区域TR的天线结构分配电路连接区域BR。例如，从触摸传感器的感测电极延伸的迹线可以聚集在电路连接区域BR中。可以通过迹线的末端实现触摸传感器驱动IC芯片250与感测电极之间的电连接。

在一些实施方式中，柔性印刷电路板(FPCB)可以分别设置在天线驱动IC芯片260与天线图案之间以及触摸传感器驱动IC芯片250与迹线的端部部分之间。

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260与天线图案之间以及触摸传感器驱动IC芯片250与迹线的末端之间。

图2和图3分别是示出感测电极在根据示例性实施方式的天线结构的触摸感测区域中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。

例如，图3是沿着图4的I-I'线在厚度方向上截取的剖视图。图4是示出电极在触摸感测-天线区域TAR和邻近触摸感测-天线区域TAR的触摸感测区域TR中的布置的俯视平面图。

参照图2和图3，第一感测电极110和第二感测电极130可以彼此交叉地布置在参照图1所述的基板层100的触摸感测区域TR上的。在示例性实施方式中，可以通过在第一感测电极110与第二感测电极130之间形成的互电容在触摸感测区域TR上实现触摸感测。

在附图中，平行于基板层100的顶表面的彼此交叉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。

天线结构可以包括布置在基板层100的触摸感测区域TR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类型构件。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，其中插入了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。

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。例如，第一迹线140可以从每个第一感测电极行分支并延伸。第二迹线145可以从每个第二感测电极列分支并延伸。

第一迹线140和145可以沿着例如基板层100的外周部分延伸，并且可以集中在图1所示的电路连接区域BR中。因此，如上所述，可以通过第一迹线140和第二迹线145的末端来实现与触摸传感器驱动IC芯片50的粘接。

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。

在一些实施方式中，包括在天线结构中的触摸传感器可以具有底桥结构，在该底桥结构中，包括金属的桥接电极15设置在感测电极110和130下方。包括低电阻金属的桥接电极115可以远离可视面部(例如，钝化层150的顶表面)设置，使得可以减少光反射和沟道电阻。

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，和/或诸如丙烯酸树脂、硅氧烷树脂等有机绝缘材料。

感测电极110和130、桥接电极115和/或迹线140和145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、桥接电极115和/或迹线140和145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、桥接电极115和/或迹线140和145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、桥接电极115和/或迹线140和145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。

在一些实施方式中，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。

参照图4，如参照图2和图3所述，第一感测电极110和第二感测电极130可以根据互电容操作类型的布置而布置在基板层100的触摸感测区域TR上。

在示例性实施方式中，第三感测电极160和天线图案200可以一起布置在基板层100的触摸感测-天线区域TAR上。

天线图案200可以包括辐射图案210、传输线220和信号焊盘230。辐射图案210可以具有例如多边形板形状，并且传输线220可以从辐射图案210分支并延伸。信号焊盘230可以电连接至传输线220的端部部分。

天线图案200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200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210和传输线220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210和传输线220可以形成为包括网状结构的基本单个构件。

信号焊盘230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260可以经由例如FPCB电连接至天线图案200的信号焊盘230。

在一个实施方式中，传输线220的至少一部分可以形成为实心图案。

第三感测电极160可以具有单个电极形状。在一个实施方式中，一个第三感测电极160可以在整个触摸感测-天线区域TAR上连续地延伸。

例如，第三感测电极160可以用作独立的单个感测域。在这种情况下，第三感测电极160可以用作自电容感测电极。

在一个实施方式中，第三感测电极160可以通过与相邻的第一感测电极110或第二感测电极130的互电容生成触摸感测信号。

在示例性实施方式中，天线图案200可以设置为在平面图中不与第三感测电极160重叠。如图4所示，天线图案200的至少一部分可以被插入到第三感测电极160中，同时在平面图中与第三电极物理隔离和电隔离。

例如，辐射图案210可以设置在第三感测电极160的内部，并且传输线220的至少一部分可以延伸到第三感测电极160中。

在一些实施方式中，多个天线图案200或辐射图案210可以在平面图中以阵列的形式包括在第三感测电极160中。

例如，一个第三感测电极160可以在触摸感测-天线区域TAR上连续延伸，以围绕多个天线图案200或辐射图案210。

第三感测电极160可以与天线图案200物理隔开和电隔开。例如，当在图4所示的平面图中观察时，第三感测电极160和天线图案200可以通过虚设区域DR彼此隔开。因此，可以防止触摸感测与天线驱动之间的相互电干扰和信号干扰。

例如，虚设区域DR可以沿着辐射图案210和传输线220的外周延伸，并且可以将第三感测电极160和天线图案200彼此隔开。

第三迹线170可以从第三感测电极160分支并延伸。例如，第三迹线170可以沿着基板层100的外周部分延伸到图1所示的电路连接区域BR。例如，一个第三迹线170可以从作为单个电极设置的第三感测电极160延伸。

例如，第三迹线170的末端可以电连接至触摸传感器驱动IC芯片250。因此，可以通过触摸传感器驱动IC芯片250控制触摸感测区域TR和触摸感测-天线区域TAR中的触摸感测操作。

第三感测电极160可以包括与第一感测电极110和第二感测电极130基本相同或相似的导电材料。例如，第三感测电极160可以包括上述金属、合金和/或透明导电氧化物。

在一些实施方式中，第三感测电极160可以包括网状结构。例如，第三感测电极160可以包括与天线图案200的辐射图案210基本相同或相似的网状结构。因此，可以减少或防止由于触摸感测-天线区域TAR中导电图案的形状变化而造成的电极可视。

在一个实施方式中，第一感测电极110、第二感测电极130、第三感测电极160和辐射图案210都可以具有基本相同或相似的网状结构。

第三感测电极160可以与第一感测电极110和第二感测电极130位于同一层或同一水平。例如，第三感测电极160可以与第一感测电极110和第二感测电极130一起设置在基板层100上。

在一些实施方式中，天线图案200的辐射图案210可以与第三感测电极160设置在同一层或同一水平。例如，辐射图案210可以与第三感测电极160一起设置在基板层100上。在这种情况下，如图4所示，辐射图案210可以插在或嵌在第三感测电极160中。

在一些实施方式中，天线图案200的辐射图案210可以与第三感测电极160位于不同层或不同水平。例如，辐射图案210可以设置在比第三感测电极160更高的水平。

例如，天线图案200可以与桥接电极115一起设置在绝缘层120(见图3)上。在这种情况下，再次参照图4，天线图案200可以设置为在平面图中不与第三感测电极160重叠。

因此，通过辐射图案210进行的信号接收和场形成可以被防止受到第三感测电极160的干扰或妨碍。

如上所述，天线图案200或辐射图案210可以一起与包括在触摸感测区域TR中的感测电极110和130或桥接电极115形成在同一层或同一水平。因此，在通过辐射图案210保持天线驱动的独立性的同时可以实现其中触摸传感器和天线可以集成到一个产品或单元中的结构。

另外，第三感测电极160可以以单个电极的形式布置在天线图案200周围，使得在邻近天线图案200的区域中也可以提供触摸感测功能。

第一感测电极110和第二感测电极130可以通过互电容的方式布置在触摸感测区域TR中以形成分别用于每个感测电极行和每个感测电极列的第一迹线140和第二迹线145。因此，可以相对减少迹线数量以增加感测电极的密度。

因此，在实际触摸有效区域中，通过第一感测电极110和第二感测电极130可以实现高灵敏度和高分辨率的触摸感测。此外，可以在邻近天线图案200的区域中与天线驱动一起实现需要预定灵敏度的触摸感测，例如主页按钮和键按钮的操作。

图5是示出根据一些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。在此省略与参照图4描述的基本相同或相似的元件和构造的详细描述。

参照图5，在触摸感测区域TR的邻近触摸感测-天线区域TAR的外周设置的第一感测电极110和/或第二感测电极130可以包括延伸到触摸感测-天线区域TAR的延伸部分165。

在一些实施方式中，延伸部分165可以由在第二方向上延伸以在触摸感测-天线区域TAR上延伸的第二感测电极列的一个端部形成。

替代地，延伸部分165可以由在第一方向上延伸以延伸到触摸感测-天线区域TAR上的第一感测电极行的一个端部形成。

如图5所示，延伸部分165可以具有在平面图中插入到第三感测电极中的形状。例如，多个延伸部分165可以突出到触摸感测-天线区域(TAR)，并且第三感测电极160可以与延伸部分165间隔开，并且可以沿着延伸部分165的轮廓至少部分地围绕延伸部分165。

如上所述，延伸部分165可以从感测电极110和130延伸，并且可以邻近第三感测电极160设置。因此，可以另外生成第三感测电极160与延伸部分165之间的互电容，使得可以增加触摸感测-天线区域TAR中的触摸感测灵敏度。

图6是示出根据一些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，可以在将第三感测电极160和天线图案200彼此隔开的虚设区域DR中形成虚设图案240。

在示例性实施方式中，虚设图案240可以形成为网状结构，其中包括上述金属、合金或透明导电氧化物的多个电极线可以彼此相交。在一个实施方式中，虚设图案240可以具有与第三感测电极160和辐射图案210基本相同或相似的网状结构。

可以将虚设图案240构图为与第三感测电极160和天线图案200电隔开和物理隔开。由于插入虚设图案240，可以更加提高触摸感测-天线区域TAR中的导电图案的形状和布置均匀性，并且因此可以有效地防止电极图案的可视识别。

此外，通过虚设图案240可以屏蔽或吸收第三感测电极160与天线图案200之间的噪声。因此，可以进一步提高通过第三感测电极160的触摸感测和通过天线图案200的天线馈送/辐射的独立性和可靠性。

在一些实施方式中，虚设图案240可以包括可以从其切割电极线的切割区域。在这种情况下，可以防止由虚设图案240引起的自电干扰，并且可以进一步提高第三感测电极160和天线图案200的操纵可靠性。

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示出了图像显示装置的包括窗口的外部形状。

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，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200的辐射图案210以及辐射图案210周围的第三感测电极160也可以至少部分地布置在显示区域310中。如上所述，辐射图案210和第三感测电极160可以使用网状结构形成，以防止被用户视觉识别出。

天线图案200和第三感测电极160也可以分布在外周区域320中。例如，可以通过第三感测电极160提供用于识别外周区域320中的主页按钮或键按钮的触摸感测灵敏度。

图4所示的天线图案200的信号焊盘230可以设置在外周区域320中。另外，触摸传感器驱动IC芯片250和天线驱动IC芯片260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200的信号焊盘230。

根据上述示例性实施方式，天线结构的天线图案200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。