天线插入式电极结构和图像显示装置的制作方法

天线插入式电极结构和图像显示装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年7月22日在韩国知识产权局(kipo)提交的韩国专利申请第10-2020-0090944号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及一种天线插入式电极结构和一种显示装置。更特别地，本发明涉及一种包括天线单元和感测电极的天线插入式电极结构以及一种包括该天线插入式电极结构的图像显示装置。


背景技术：

4.近来，能够通过人手或物体对图像显示装置上显示的指令进行选择来输入用户命令的电子装置通过图像显示装置和触摸传感器的组合而被实现为各种形状，例如智能手机、平板电脑等。
5.此外，图像显示装置与诸如智能电话的通信装置相结合。例如，可以将用于实现高频或超高频通信的天线应用于图像显示装置。
6.在触摸传感器中，大量的感测电极被设置在图像显示装置的显示区域中。此外，薄膜晶体管(tft)电路和各种布线也分布在图像显示装置中包括的显示面板上。当从图像显示装置的外部施加强电压或电流时，感测电极、电路和布线可能被损坏或可能发生短路。天线电极也可能被外部电压或电流损坏。
7.此外，当通过向图像显示装置施加预定电流而针对触摸传感器的产品可靠性执行静电放电(esd)测试时，天线电极可能被施加的电流损坏。近来，为了实现高频段或超高频段的通信而减小了天线电极的尺寸，因此即使很小的esd电流也可能导致天线电极发生损坏、短路、信号干扰等。
8.例如，如在韩国公开专利申请第2014-0092366号中所公开的那样，最近开发了一种触摸屏面板，其中触摸传感器与各种图像显示装置结合。韩国专利公开第2013-0095451号公开了一种集成到显示面板中的天线。


技术实现要素：

9.根据本发明的一个方面，提供了一种具有提高的电气和机械可靠性的天线集成式电极结构。
10.根据本发明的一个方面，提供了一种图像显示装置，其包括具有提高的电气和机械可靠性的天线集成式电极结构。
11.本发明的上述方面将通过以下特征或构造中的一个或多个来实现：
12.(1)一种天线插入式电极结构，其包括：基板层；设置在基板层上的天线单元；以及从基板层上的天线单元的外周伸出的静电放电线。
13.(2)根据上述(1)的天线插入式电极结构，其中天线单元包括在基板层上彼此间隔
开的多个天线单元，并且静电放电线包括从多个天线单元中的最外侧的天线单元的外周伸出的多条静电放电线。
14.(3)根据上述(2)的天线插入式电极结构，其还包括设置在多个天线单元中的彼此相邻的天线单元之间的静电放电图案。
15.(4)根据上述(3)的天线插入式电极结构，其还包括将静电放电图案和静电放电线电连接的静电放电桥接部。
16.(5)根据上述(2)的天线插入式电极结构，其还包括将多条静电放电线电连接的静电放电桥接部。
17.(6)根据上述(5)的天线插入式电极结构，其中在平面图中静电放电桥接部避开多个天线单元延伸。
18.(7)根据上述(5)的天线插入式电极结构，其中在平面图中静电放电桥接部跨过多个天线单元延伸。
19.(8)根据上述(5)的天线插入式电极结构，其还包括：覆盖基板层上的多个天线单元的绝缘层；以及静电放电触头，其穿过绝缘层形成，以将多条静电放电线和静电放电桥接部彼此连接。
20.(9)根据上述(8)的天线插入式电极结构，其中静电放电桥接部包括设置在绝缘层上的第一静电放电桥接部和设置在基板层下方的第二静电放电桥接部，其中静电放电触头包括穿透绝缘层被连接至第一静电放电桥接部的第一静电放电触头以及穿透基板层被连接至第二静电放电桥接部的第二静电放电触头。
21.(10)根据上述(1)的天线插入式电极结构，其还包括设置在基板层上的感测电极，其中基板层具有设置有感测电极的有效区域以及位于有效区域外部的外周区域。
22.(11)根据上述(10)的天线插入式电极结构，其中静电放电线沿着有效区域的外周在外周区域上延伸。
23.(12)根据上述(11)的天线插入式电极结构，其还包括在基板层的外周区域上延伸的保护线。
24.(13)根据上述(12)的天线插入式电极结构，其中保护线与静电放电线电气地分离并且比静电放电线更靠近有效区域。
25.(14)根据上述(13)的天线插入式电极结构，其还包括：从感测电极分支并在外周区域上延伸的迹线；包括与迹线的端部连接的感测垫的感测垫横排；与静电放电线的端部连接的静电放电垫；以及与保护线的端部连接的保护垫。
26.(15)根据上述(14)的天线插入式电极结构，其中保护垫设置在感测垫横排与静电放电垫之间。
27.(16)一种图像显示装置，其包括根据上述实施方式的天线插入式电极结构。
28.在根据本发明的示例性实施方式的天线插入式电极结构中，可以在设置有触摸传感器的感测电极的有效区域周围靠近天线单元形成静电放电(esd)线。因此，在静电放电(esd)测试期间施加的电流可以通过esd线被释放，因而可以防止该电流引起天线单元的损坏和短路。
29.在一些实施方式中，还可以在有效区域周围形成触摸传感器保护线。因此，可以进一步阻止触摸传感器产生的电流或电容引起的天线单元的辐射干扰和电场干扰。
30.在一些实施方式中，可以在天线单元之间添加esd图案，或者可以添加连接esd线的esd桥接部。因此，可以更有效地实现天线单元周围的静电和外部电流的释放。
附图说明
31.图1是示出根据示例性实施方式的天线插入式电极结构的示意性俯视平面图。
32.图2和图3分别是示出根据示例性实施方式的天线插入式电极结构中的感测电极的构造的示意性俯视平面图和示意性剖视图。
33.图4是示出根据示例性实施方式的天线插入式电极结构中的垫连接区域的局部放大的俯视平面图。
34.图5至图8是示出根据示例性实施方式的天线插入式电极结构的示意性俯视平面图。
35.图9是示出根据示例性实施方式的天线插入式电极结构的示意性剖视图。
36.图10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
37.根据本发明的示例性实施方式，提供了一种包括天线单元、感测电极和静电放电线的天线插入式电极结构。此外，提供了一种包括该天线插入式电极结构的图像显示装置。
38.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，提供参照附图描述的这些实施方式是为了进一步理解本发明的精神，并非是对详细说明和所附权利要求中公开的要保护的主题进行限制。
39.本文使用的术语“纵列方向”和“横排方向”并不表示绝对方向，而是用于相对地表示两个不同的方向。
40.图1是示出根据示例性实施方式的天线插入式电极结构的示意性俯视平面图。图2和图3分别是示出根据示例性实施方式的天线插入式电极结构中的感测电极的构造的示意性俯视平面图和示意性剖视图。
41.具体地，图2是示出有效区域ar中的感测电极的布置的局部放大的俯视平面图。图3是在厚度方向上沿着图2的线i-i’截取的剖视图。例如，图3是图1所示的感测电极横排与感测电极纵列的交叉区域c处的剖视图。
42.参照图1至图3，天线插入式电极结构可以包括基板层100，感测电极和天线图案设置在其上。
43.基板层100或天线插入式电极结构可以包括有效区域ar和外周区域pr。
44.有效区域ar可以包括基板层100的中心部分并且可以基本上用作触摸传感器的基本上用于感测用户的触摸输入的区域。在示例性实施方式中，有效区域ar可以基本上对应于图像显示装置的显示区域。
45.在一些实施方式中，可以通过有效区域ar执行天线辐射。如图1所示，天线单元50可以设置在有效区域ar的一个侧向部分或一个端部上。例如，用于实现高频或超高频通信(例如，3g、4g、5g通信或更高)的天线单元50可以与感测电极110和120一起设置在有效区域ar的一个侧向部分或一个端部处。
46.外周区域pr可以包括基板层100的上表面的外周部分。外周区域pr可以沿着有效
区域ar的外周限定。
47.基板层100可以包括用于形成感测电极和天线单元的支撑层或薄膜型基板。例如，基板层100可以包括通常用于触摸传感器的薄膜材料而没有特定的限制，并且可以包括例如玻璃、聚合物和/或无机绝缘材料。
48.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)、醋酸丙酸纤维素(cap)、聚醚砜(pes)、三醋酸纤维素(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可以包括氧化硅、氮化硅，氮氧化硅、金属氧化物等。
49.在一些实施方式中，图像显示装置的应用有天线插入式电极结构的层或薄膜构件可以用作基板层100。例如，显示面板中包括的封装层或钝化层可以用作基板层100。
50.感测电极可以被设置为可以互电容类型操作。感测电极可以包括第一感测电极110和第二感测电极120。
51.第一感测电极110可以沿着横排方向设置，并且各自可以具有独立的岛状图案形状。沿着横排方向彼此相邻的第一感测电极110可以经由桥接电极115彼此电连接。
52.因此，设置在横排方向上的第一感测电极110可以进行连接来形成在横排方向上延伸的感测电极横排，并且多个感测电极横排可以沿着纵列方向设置。
53.第二感测电极120可以沿着纵列方向设置。第二感测电极120可以通过连接部125彼此连接。第二感测电极120和连接部125可以彼此一体地连接并且可以被设置为基本上单一的构件。
54.例如，第二感测电极120可以通过连接部125彼此连接，从而可以限定在纵列方向上延伸的感测电极纵列。多个感测电极纵列可以沿着横排方向设置。
55.在示例性实施方式中，感测电极110和120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)、镉锡氧化物(cto)等。因此，可以防止有效区域ar中透光度降低。
56.在一些实施方式中，感测电极110和120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)、锡(sn)、钙(ca)或包含其中至少一种金属的合金(例如，银-钯-铜(apc))或者铜(cu)或铜合金(例如，铜-钙(cuca))。它们可以单独使用或组合使用。在这种情况下，感测电极110和120可以形成为网状结构，以提高透光度。
57.在一个实施方式中，感测电极110和120可以具有包括金属的多层结构。例如，感测电极110和120可以包括透明导电氧化物层-金属层的多层结构，或第一透明导电氧化物层-金属层-第二透明导电氧化物层的多层结构。
58.在这种情况下，可以通过金属层来提高柔性，并且还可以通过金属层来降低电阻以提高信号传输速度。可以通过透明导电氧化物层来提高耐腐蚀性和透明度。
59.横排迹线180和纵列迹线190可以分别从上述的感测电极横排和感测电极纵列的终端部分伸出。迹线180和190可以在外周区域pr上延伸到分配在基板层100的对向端部上的触摸传感器电路连接区域cr(在下文中，也缩写为电路连接区域)。
60.例如，迹线180和190的终端部分可以组装在电路连接区域cr上，以电连接至触摸
传感器驱动ic芯片(未被示出)。例如，为了描述的方便，在图1中省略了迹线180和190的详细延伸形状以及电路连接区域cr中的布置/连接结构的图示。
61.迹线180和190可以包括如上所述的金属或合金。
62.天线单元50可以包括辐射图案52和传输线54。辐射图案52可以具有例如多边形图案形状，例如菱形。传输线54可以从辐射图案52的一个端部伸出。在一些实施方式中，辐射图案52和传输线54可以是彼此基本上一体地连接的单一构件。
63.天线单元50还可包括天线垫。例如，信号垫56可以连接至传输线54的端部。接地垫58可以设置在信号垫56周围。例如，一对接地垫58可以在信号垫56插在它们之间的情况下设置为彼此面对。接地垫58可以与传输线54和信号垫56电气地和物理地分离。
64.在一个实施方式中，如图1所示，多个天线单元50可以沿着横排方向在基板层100的一个端部处设置成阵列形式。在一个实施方式中，多个天线单元50可以沿着纵列方向在基板层100的一个侧向部分处设置成阵列形式。
65.天线单元50可以包括低电阻金属或合金，以在高频段或超高频段下获得足够的增益和辐射。
66.例如，天线单元50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)、锡(sn)、钙(ca)或包含其中至少一种金属的合金。它们可以单独使用或组合使用。
67.在一个实施方式中，天线单元50可以包括银或包含银的合金(例如，银-钯-铜(apc))或者铜或包含铜的合金(例如，铜-钙(cuca))，以实现低电阻和细线宽。
68.在一个实施方式中，天线单元50可以具有包括金属层的多层结构。例如，天线单元50可以具有透明导电氧化物层-金属层的多层结构，或第一透明导电氧化物层-金属层-第二透明导电氧化物层的多层结构。
69.如图1所示，辐射图案52可以设置在有效区域ar中。传输线54的至少一部分也可以与辐射图案52一起设置在有效区域ar中。在这种情况下，辐射图案52和传输线54可以形成为网状结构，以防止在显示区域上看到天线单元50。
70.信号垫56和接地垫58可以设置在外周区域pr上。例如，基板层100的设置有信号垫56和接地垫58的一个端部可以用作天线接合区域，以实现天线驱动集成电路(ic)芯片(未被示出)与天线单元50之间的电连接。
71.例如，诸如各向异性导电膜(acf)的导电接合结构可以附接在信号垫56和接地垫58上，并且信号垫56和柔性印刷电路板(fpcb)可以经由该导电接合结构彼此电连接或接合。
72.天线驱动ic芯片可以安装在柔性印刷电路板上。在一个实施方式中，可以在柔性印刷电路板与天线驱动ic芯片之间设置刚性印刷电路板。在一个实施方式中，天线驱动ic芯片可以直接安装在柔性印刷电路板上。
73.信号垫56和接地垫58可以形成为包含如上所述的用于降低电路连接电阻的低电阻金属或合金的实心图案。在一个实施方式中，传输线54的至少一部分也可以具有实心结构。
74.在示例性实施方式中，可以在基板层100的外周区域pr上靠近天线单元50形成静电放电(esd)线70。例如，esd线70可以靠近天线单元50的垫(例如，接地垫58)，并且可以与
天线单元50物理地间隔开预定距离。
75.esd线70可以在外周区域pr上沿着有效区域ar的周长延伸。例如，esd线70可以从基板层100的设置有天线单元50的一个端部开始弯曲，并且可以经由基板层100的侧向部分延伸至基板层100的对向端部。
76.在一些实施方式中，可以沿着有效区域ar的外周在外周区域pr上形成保护线80。保护线80可以设置为比esd线70更靠近有效区域ar。
77.保护线80可以用作针对有效区域ar中产生的触摸感测信号和电流的阻挡线。因此，可以阻止外部电流和与被包括在显示面板中的电路间的相互干扰以及噪声传输，并且可以提高有效区域ar中的触摸感测可靠性。
78.根据如上所述的本发明的示例性实施方式，静电放电(esd)线可以在设置有触摸传感器的感测电极110和120的有效区域ar周围靠近天线单元50形成。因此，在用于确认触摸传感器的可靠性的静电放电(esd)测试期间施加的电流或从外部输入的静电产生的侧电流可以通过esd线释放，以防止天线单元50损坏和短路。
79.例如，随着天线单元50的频段移动到高频段或超高频段，信号损失会变得更大并且辐射特性可能很容易受到外部电流的干扰。在示例性实施方式中，靠近天线单元50的垫并且沿着外周区域ar连续延伸的esd线70可以设置成使得静电可以有效地向天线插入式电极结构的外部释放。
80.另外，可以在感测电极110和120与esd线70之间添加保护线80，从而可以防止有效区域ar中的触摸感测受到释放的静电的干扰。
81.在一些实施方式中，esd线70可以通过柔性印刷电路板(fpcb)电连接至ic芯片(例如，触摸传感器驱动ic芯片)的接地布线。该接地布线可以电连接至电子装置(例如，智能电话)的接地电路。因此，还可以促进通过esd线70来释放噪声/静电。
82.如图3所示，可以在基板层100的上表面上形成对天线单元50、感测电极110和120、esd线70以及保护线80共同进行覆盖的绝缘层150。可以在绝缘层150上形成桥接电极115。桥接电极115可以穿过绝缘层150形成，以电连接彼此相邻的第一感测电极110。
83.可以在绝缘层150上形成覆盖桥接电极115的保护层160。绝缘层150和保护层160可以包括诸如氧化硅或氮化硅的无机绝缘材料，或者诸如丙烯酸树脂或硅氧烷类树脂的有机绝缘材料。
84.图4是示出根据示例性实施方式的天线插入式电极结构中的垫连接区域的局部放大的俯视平面图。例如，图4示意性示出了图1所示的电路连接区域cr中的布线/垫结构。
85.参照图4，esd线70、保护线80、横排迹线180以及纵列迹线190的端部可以组装在电路连接区域cr上。esd垫75可以连接至esd线70的端部。保护垫85可以连接至保护线80的端部。第一感测垫185和第二感测垫195可以分别连接至横排迹线180和纵列迹线190的端部。
86.诸如各向异性导电膜的导电接合结构可以附接在垫上并且可以接合至fpcb。第一感测垫185和第二感测垫195可以经由fpcb电连接至触摸传感器驱动ic芯片。
87.在一些实施方式中，esd垫75和保护垫85可以连接至fpcb的接地层或接地垫，以促进静电和噪声的释放。
88.在示例性实施方式中，可以在电路连接区域cr上设置包括上述垫的垫横排，并且esd垫75可以分别设置在垫横排的两侧或两端处。
89.在一些实施方式中，保护垫85可以设置在esd垫75与包括感测垫185和195的感测垫横排之间。例如，保护垫85可以设置在彼此相邻的esd垫75与第一感测垫185之间。因此，从esd垫75传输到第一感测垫185的电干扰可以被保护垫85阻止。
90.此外，从触摸传感器或天线插入式电极结构的侧部或边缘部分、图像显示装置的边框部分等传递的静电可以被esd垫75吸收，然后额外地被保护垫85吸收。因此，可以有效地减少传递到感测垫185和195的静电量。
91.保护垫85也可以设置在彼此相邻的第一感测垫185与第二感测垫195之间，从而增强感测电极横排与感测电极纵列之间的操作独立性。
92.可以在增加静电放电/噪声吸收效率的同时通过垫横排中的上述垫布置来提高触摸感测可靠性。此外，可以将esd垫75和esd线70相连接，以在包括天线插入式电极结构的装置的基本上整个区域中实现静电阻挡效果。
93.图5至图8是示出根据一些示例性实施方式的天线插入式电极结构的示意性俯视平面图。此处省略对与参照图1至图4描述的结构和元件基本相同或相似的结构和元件的详细描述。
94.参照图5，可以添加esd图案72。例如，esd图案72可以设置在相邻的esd线70的端部之间。
95.在一些实施方式中，esd图案72可以设置在彼此相邻的天线单元50之间。例如，esd图案72可以设置在相邻的不同天线单元50中包括的接地垫58之间。
96.可以通过esd线70从外周区域pr释放静电，并且esd图案72也可以将静电阻挡在天线单元50之间的空间中。因此，可以在更有效地保护天线单元50的同时提高每个天线单元50的辐射可靠性。
97.如图5所示，esd图案72可以具有条形，并且可以形成为各种形状，例如波浪形图案、弯曲条形图案等。
98.参照图6，可以添加将esd线70和esd图案72彼此连接的esd桥接部74。例如，esd桥接部74可以形成在绝缘层150上(见图3)，以经由esd触头90将彼此相邻的esd线70和esd图案72电连接。
99.在一些实施方式中，彼此靠近且中间插有天线单元50的esd线70和esd图案72可以经由esd触头90彼此连接。
100.包括esd线70、esd图案72和esd桥接部74的esd结构可以形成在天线接合区域周围，从而可以增强静电放电的连续性以更有效地对天线单元50进行电气保护。
101.如图6所示，在平面图中esd桥接部74可避开天线单元50(或信号垫56)延伸或不与天线单元50重叠。因此，可以抑制天线单元50中的辐射干扰和信号传输干扰。
102.在一个实施方式中，在平面图中esd桥接部74可以跨过天线单元50延伸。
103.参照图7，例如，可省略与天线单元50和esd线70形成在同一水平或同一层处的图5和图6的esd图案72，并且esd桥接部74可形成为使得相邻的esd线70的端部可被彼此电连接。
104.如上所述，esd桥接部74可以设置在绝缘层150上，以通过穿过绝缘层150形成的esd触头90将esd线70的端部彼此电连接。
105.如图7所示，在平面图中，esd桥接部74可以避开天线单元50或天线垫56和58延伸
或者不与其重叠。例如，esd桥接部74可以具有包括弯曲部分的锯齿线形状或波浪线形状。
106.参照图8，esd桥接部74可以跨过绝缘层150上的天线单元50或天线垫56和58延伸。在这种情况下，可以减小esd结构的长度，从而增加天线单元50周围的静电放电率。
107.图9是示出根据一些示例性实施方式的天线插入式电极结构的示意性剖视图。
108.参照图9，esd桥接部可以设置在天线单元50的上层和下层处。
109.在一些实施方式中，第一esd桥接部74a可以经由穿透绝缘层150的第一esd触头90a而连接至esd线70，并且第二esd桥接部74b例如可以设置在基板层100的底表面上。
110.例如，第二esd桥接部74b可以经由穿透基板层100的第二esd触头90b而连接至esd线70。
111.可以添加第二esd桥接部74b，使得也可以通过天线单元50下方的层来分布外部静电引起的侧电流。
112.图10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10示出了包括图像显示装置的窗口的外形。
113.参照图10，图像显示装置200可以包括显示区域210和外周区域220。外周区域220可以设置在显示区域210的侧向和/或端部部分处。外周区域220例如可以对应于图像显示装置的遮光部分或边框部分。
114.参照图1描述的天线插入式电极结构的感测电极110和120以及辐射图案52可以设置在显示区域210中。
115.在一个实施方式中，辐射图案52和/或感测电极110和120可以包括由低电阻金属或合金形成的网状结构，并且可以防止被用户看到。
116.上述的天线接合区域和触摸传感器电路连接区域cr可以被包括在外周区域220中。因此，可以通过上述垫实现与外周区域220中的天线驱动ic芯片和触摸传感器驱动ic芯片间的电连接。
117.根据示例性实施方式的esd结构和保护线80可以沿着外周区域220的边界设置，以有效地去除外部静电和信号噪声。