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8月11日在韩国知识产权局(kipo)提交的韩国专利申请第10-2020-0100222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图像显示装置。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.如上所述，当将触摸传感器和天线包含在一个图像显示装置中时，需要一种在有限的空间内插入多个电极的设计构造。此外，在将电极设置在图像显示装置的显示区域中时，可能会引起透光率的下降和图像质量的降低。
7.高频或超高频天线可能容易产生信号损失，并且如果使用与触摸传感器的感测电极相同的设计和材料来形成天线，则可能无法实现足够的天线辐射特性。
8.因此，需要一种在考虑改进显示区域中的图像特性的同时改进触摸灵敏度和辐射特性的电极构造。
9.例如，如韩国公开专利申请第2014-0092366号中所公开的那样，最近已经开发出一种将触摸传感器与各种图像显示装置相结合的触摸屏幕面板。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。但是，没有公开将天线和触摸传感器有效地设置在一起的图像显示装置。


技术实现要素：

10.根据本发明的一个方面，提供了一种具有改进的电气和光学特性的天线集成式电极结构。
11.根据本发明的一个方面，提供了一种包括具有改进的电气和光学特性的天线集成式电极结构的图像显示装置。
12.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：
13.(1)一种天线插入式电极结构，其包括：具有触摸感测区域和天线-触摸感测区域的基板层；设置在基板层的触摸感测区域上的第一感测电极；设置在基板层的天线-触摸感测区域上的第二感测电极；以及在基板层的天线-触摸感测区域上与第二感测电极间隔开
的天线单元，其中天线单元和第二感测电极包括电阻低于第一感测电极的导电材料。
14.(2)根据上述(1)的天线插入式电极结构，其中第一感测电极包括透明导电氧化物。
15.(3)根据上述(2)的天线插入式电极结构，其中第二感测电极和天线单元具有由金属或合金形成的网状结构。
16.(4)根据上述(3)的天线插入式电极结构，其还包括虚设网状电极，该虚设网状电极设置在第二感测电极和天线单元之间，从而与第二感测电极和天线单元间隔开。
17.(5)根据上述(2)的天线插入式电极结构，其中第二感测电极和天线单元包括金属纳米线或导电聚合物。
18.(6)根据上述(2)的天线插入式电极结构，其中第二感测电极和天线单元具有透明导电氧化物层和金属层的多层式结构。
19.(7)根据上述(1)的天线插入式电极结构，其中第一感测电极包括第一横排感测电极和第一纵列感测电极，并且第二感测电极包括第二横排感测电极和第二纵列感测电极。
20.(8)根据上述(7)的天线插入式电极结构，其还包括：第一桥接电极，其在触摸感测区域上对第一横排感测电极中的在横排方向上相邻的第一横排感测电极进行电连接；以及第一连接器，其在触摸感测区域上对第一纵列感测电极中的在纵列方向上相邻的第一纵列感测电极进行连接。
21.(9)根据上述(8)的天线插入式电极结构，其还包括：中间电极，其在天线-触摸感测区域上设置在天线单元的周围，以对第二横排感测电极中的在横排方向上相邻的第二横排感测电极进行电连接；以及第二连接器，其在天线-触摸感测区域上设置在天线单元的周围，以对第二纵列感测电极中的在纵列方向上相邻的第二纵列感测电极进行连接。
22.(10)根据上述(9)的天线插入式电极结构，其还包括第二桥接电极，该第二桥接电极在天线-触摸感测区域上将中间电极和在横排方向上相邻的第二横排感测电极相连接，其中中间电极被设置为与第二横排感测电极间隔开。
23.(11)根据上述(9)的天线插入式电极结构，其中第二连接器具有与第一连接器不同的形状。
24.(12)根据上述(7)的天线插入式电极结构，其中第一横排感测电极在横排方向上彼此连接，以在触摸感测区域上形成沿着纵列方向彼此间隔开的第一感测电极横排，并且第二横排感测电极在横排方向上彼此连接，以在天线-触摸感测区域上形成第二感测电极横排。
25.(13)根据上述(12)的天线插入式电极结构，其中天线单元与第二感测电极横排在相同的平面上在横排方向上重叠。
26.(14)根据上述(12)的天线插入式电极结构，其中第一纵列感测电极在纵列方向上彼此连接，以在触摸感测区域上形成沿着横排方向彼此间隔开的第一感测电极纵列，并且第二纵列感测电极连接至第一感测电极纵列。
27.(15)根据上述(1)的天线插入式电极结构，其中天线单元和第二感测电极包括相同的导电材料。
28.(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。
29.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，设置在触摸感测区域
中的第一感测电极和设置在天线-触摸感测区域中的电极(天线单元和第二感测电极)可以由不同的导电材料形成。例如，天线单元和第二感测电极可以由电阻比第一感测电极更低的导电材料形成，并且第一感测电极可以由具有相对较高的透光率的导电材料形成。
30.因此，可以在提高触摸感测区域中的透光率的同时防止摩尔纹现象，并且可以在天线-触摸感测区域中实现高频段或超高频段下的足够的天线辐射特性。
31.在一些实施方式中，设置在天线-触摸感测区域中的第二感测电极可以通过中间电极或沿着天线单元的外周形成的连接器彼此连接。因此，即使在插入天线图案时，也可以在保持通道连续性的同时保持期望的触摸灵敏度。
附图说明
32.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。
33.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。
34.图4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。
35.图5是示出根据一些示例性实施方式的天线插入式电极结构中的电极和图案的布置的局部放大的俯视平面图。
36.图6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，提供了一种天线插入式电极结构，其包括可以设置在相同的平面上并且可以包括不同的材料的天线单元和感测电极。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，本领域技术人员应理解，提供参照附图描述的这些实施方式是用于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.这里使用的术语“纵列方向”和“横排方向”不是指绝对方向，而是用于相对地指代两个不同的方向。
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是示出触摸感测区域tr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中所示的横排感测电极与纵列感测电极的相交区域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，感测电极和天线单元设置在其上。
43.基板层100或天线插入式电极结构可以包括触摸感测区域tr和天线-触摸感测区域ar。
44.触摸感测区域tr可以包括基板层100的中心部分，并且可以基本上用作基本上用
于感测用户的触摸输入的触摸传感器的有效区域。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。天线-触摸感测区域ar可以邻近触摸感测区域tr的一个端部设置。
45.天线-触摸感测区域tr例如可以是设置有用于实现高频或超高频(例如，3g、4g、5g或更高)移动通信的天线单元50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单元50一起分布在天线-触摸感测区域ar中。
46.在一个实施方式中，如图5所示，天线单元50和感测电极(第二感测电极)可以分布在整个天线-触摸感测区域ar中。在一个实施方式中，天线-触摸感测区域ar中的设置有天线单元50的区域和设置有第二感测电极的区域可以在纵列方向或横排方向上进行划分。
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可以在没有特定限制的情况下包括通常用于触摸传感器的薄膜材料，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可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属氧化物等。
49.在一些实施方式中，应用了天线插入式电极结构的图像显示装置的层或薄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。
50.感测电极可以被设置为能以互电容类型操作。感测电极可以包括设置在触摸感测区域tr上的第一横排感测电极110和第一纵列感测电极120。感测电极还可包括设置在天线-触摸感测区域ar上的第二横排感测电极130和第二纵列感测电极140。
51.天线单元50可以被设置为与天线-触摸感测区域ar上的第二横排感测电极130和第二纵列感测电极140电气和物理地隔离或分离开。例如，多个天线单元50可以设置在第二横排感测电极130与第二纵列感测电极140之间的空间中。
52.第一横排感测电极110和第二横排感测电极130可以沿着横排方向设置，并且可以各自具有独立的岛状图案形状。在横排方向上彼此相邻的第一横排感测电极110可以通过第一桥接电极115彼此电连接。在横排方向上彼此相邻的第二横排感测电极130可以通过第二桥接电极135彼此电连接(见图5)。
53.因此，设置在横排方向上的横排感测电极可以进行连接，以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。
54.在示例性实施方式中，多个感测电极横排中的至少一个感测电极横排可以与天线单元50一起设置在天线-触摸感测区域ar上。因此，天线单元50可以与至少一个感测电极横排在横排方向上在相同的平面上重叠。
55.在一些实施方式中，感测电极横排中的在平面图中(在图1的视图中)设置在底部处的感测电极横排可以与天线单元50一起设置在天线-触摸感测区域ar上。.
56.感测电极行横排以包括设置在触摸感测区域tr上的第一感测电极横排sr1和设置在天线-触摸感测区域ar上的第二感测电极横排sr2。
57.第一纵列感测电极120和第二纵列感测电极140可以沿着纵列方向设置。第一纵列
感测电极120可以通过第一连接器125彼此连接。第一纵列感测电极120和第一连接器125可以彼此一体地连接，从而被设置为基本上单一的构件。第二纵列感测电极140可以通过第二连接器145彼此连接(见图5)。第二纵列感测电极140和第二连接器145可以彼此一体地连接，从而被设置为基本上单一的构件。
58.例如，第一纵列感测电极120和第二纵列感测电极140可以通过第一连接器125和第二连接器145在纵列方向上连接在一起。因此，可以限定在整个触摸感测区域tr和天线-触摸感测区域ar上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。
59.上述的感测电极和天线单元50可以位于相同的层或相同的水平处。
60.如图3所示，覆盖天线单元和感测电极的绝缘层150可以形成在基板层100的顶表面上。桥接电极115和135可以形成在绝缘层150上。桥接电极115和135可以穿过绝缘层150形成，以将相邻的横排感测电极110和130彼此电连接。
61.保护层160可以形成在绝缘层150上以覆盖桥接电极115和135。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。
62.如图1和图2所示，每个感测电极都可以具有菱形形状或钻石形形状。然而，考虑到光学特性，可以适当地改变感测电极的形状以防止摩尔纹和电极的视觉识别。例如，感测电极的边界可以具有波浪形状。
63.在示例性实施方式中，设置在触摸感测区域tr中的第一横排感测电极110和第一纵列感测电极120可以包括与设置在天线-触摸感测区域ar中的天线单元50不同的导电材料。
64.在示例性实施方式中，第一横排感测电极110和第一纵列感测电极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。
65.在一些实施方式中，第一横排感测电极110和第一纵列感测电极120可以是由透明导电氧化物形成的实心图案。因此，在使用与金属或合金相比具有相对较高的电阻的透明导电氧化物时，可以提供足够的电荷流动面积。
66.此外，可以在基本上与显示区域完全重叠的触摸感测区域tr上获得足够的透光率，并且可以抑制显示面板中包括的电路结构产生的摩尔纹现象。
67.在一个实施方式中，第一横排感测电极110和第一纵列感测电极120可以基本上由透明导电氧化物组成，并且可以不包括其他导电材料。在一个实施方式中，第一横排感测电极110和第一纵列感测电极120可以具有由透明导电氧化物形成的单层式结构。
68.天线单元50可以包括具有比第一横排感测电极110和第一纵列感测电极120更低的电阻(例如，薄层电阻)的材料。因此，可以实现足够的辐射特性，同时减少形成在基板层100的一个端部处的相对较小的面积中的天线单元50的信号电阻。
69.在一些实施方式中，天线单元50可以具有由金属或合金形成的网状结构。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)、锡(sn)、钼(mo)、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两种以上组合使用。
70.在一个实施方式中，天线单元50可以包括银或含银合金(例如，银-钯-铜(apc))或者铜或含铜合金(例如，铜-钙(cuca))，以实现低电阻和细线宽。
71.在一个实施方式中，天线单元50可以包括金属纳米线(例如，银纳米线)。
72.在一个实施方式中，天线单元50可以包括电阻比透明导电氧化物更低的导电聚合物。例如，天线单元50可以包括pedot:pss(聚(3，4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐))。
73.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式结构。例如，天线单元50可以具有透明导电氧化物层-金属层的多层式结构，或依次层叠的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式结构。
74.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抗腐蚀性和透明度。
75.设置在天线-触摸感测区域ar中的第二横排感测电极130和第二纵列感测电极140可以包括与如上所述的天线单元50相同的导电材料。例如，第二横排感测电极130和第二纵列感测电极140可以包括金属/合金、金属纳米线、低电阻导电聚合物的多层式结构或者金属层/透明导电氧化物层。
76.因此，第二横排感测电极130和第二纵列感测电极140可以通过与天线单元50相同的成膜工艺和蚀刻工艺形成。此外，例如，可以有效地提高图像显示装置的具有相对较小的面积的端部区域中的触摸感测灵敏度。
77.如上所述，用户的触摸输入可以容易地在触摸感测区域tr中的较大的面积上传输，从而即使在可能使用相对较高的薄层电阻的材料时也可以实现足够的触摸感测。因此，在触摸感测区域tr中，可以使用具有相对较高的透光率的透明导电氧化物形成电极，从而可以在图像显示装置中提供足够的透光率。
78.在面积相对较小的天线-触摸感测区域ar中，可以设置由上述的低电阻材料形成的电极，以实现足够的天线增益、辐射特性和触摸感测。此外，考虑到天线-触摸感测区域ar中的透光率，可以设置具有网状结构的电极。
79.再次参照图1，横排迹线180和纵列迹线185可以分别从上述的感测电极横排和感测电极纵列的末端部分伸出。迹线180和185可以在触摸感测区域tr的外周区域上延伸到分配在基板层100的对向端部上的触摸传感器接合区域(例如，图1所示的触摸传感器驱动集成电路(ic)芯片190下方的区域)。
80.例如，迹线180和185的端部可以组装在触摸传感器接合区域上，以电连接至触摸传感器驱动ic芯片190。为了便于描述，在图1中省略了迹线180和185的详细的延伸和连接结构。
81.基板层100的一个端部可用作天线接合区域abr(见图5)。天线驱动ic芯片195和天线单元50可以通过该天线接合区域电连接。
82.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195与天线单元50之间以及触摸传感器驱动ic芯片190与迹线180和185的端部之间。例如，天线驱动ic芯片195可以直接安装在柔性印刷电路板上。
83.在一个实施方式中，还可以在柔性印刷电路板与天线驱动ic芯片195之间设置附加的中间电路板(例如，刚性印刷电路板)。
84.图4是图示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。在此省略了与参照图1至图3描述的元件和结构基本相同或相似的元件和结构的详细描述。
85.参照图4，天线-触摸感测区域ar可以设置为邻近触摸感测区域tr的侧部。
86.在这种情况下，天线单元50可以与如上所述的通过在纵列方向上对纵列感测电极130和140进行连接而限定的感测电极纵列中的至少一个感测电极纵列重叠。
87.例如，第一感测电极纵列sc1可以设置在触摸感测区域tr中，并且第二感测电极纵列sc2可以设置在天线-触摸感测区域ar中。天线单元50可以与第二感测电极纵列sc2一起设置在天线-触摸感测区域ar中。
88.如上所述，设置在天线-触摸感测区域ar中的天线单元50、第二横排感测电极130和第二纵列感测电极140可以包括与第一横排感测电极110和第一纵列感测电极120中包括的导电材料不同的低电阻导电材料。
89.在一些实施方式中，天线-触摸感测区域ar可以被设置为邻近触摸感测区域tr的两个侧部。
90.图5是示出根据一些示例性实施方式的天线插入式电极结构中的电极和图案的布置的局部放大的俯视平面图。
91.参照图5，如上所述，天线单元50、第二横排感测电极130和第二纵列感测电极140可以一起设置在基板层100的天线-触摸感测区域ar上。
92.天线单元50可以包括辐射图案52和传输线54。辐射图案52例如可以具有多边形图案形状，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可以是彼此一体连接的基本上单一的构件。
93.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可以设置为在中间插有信号垫56的情况下彼此面对。接地垫58可以与传输线54和信号垫56电气和物理地分离。
94.信号垫56和接地垫58可以设置在分配给基板层100的邻近天线-触摸感测区域ar的一个端部的天线接合区域abr中。如上所述，信号垫56和天线驱动ic芯片195可以例如通过柔性印刷电路板在天线接合区域abr上彼此电连接。
95.在一些实施方式中，辐射图案52和传输线54可以包括网状结构，包括上述的低电阻金属或合金。信号垫56和接地垫58可以是包括如上所述的低电阻金属或合金的实心图案，以降低电路连接电阻。
96.在一些实施方式中，用于连接第二横排感测电极130的中间电极133可以形成在天线-触摸感测区域ar上。中间电极133可以例如沿着辐射图案52的外周形成在天线单元50周围。中间电极133可以经由第二桥接电极135电连接至相邻的第二横排感测电极130。
97.因此，即使在第二感测通道横排sr2在横排方向上与天线单元50重叠时，也可以通过中间电极133在天线-触摸感测区域ar上保持感测通道横排的电连续性。
98.在一些实施方式中，第二纵列感测电极140可以在天线-触摸感测区域ar中通过第二连接器145彼此连接。在一个实施方式中，第二纵列感测电极140可以通过第二连接器145与触摸感测区域tr中的感测电极纵列sc保持连接性或连续性。
99.例如，第二连接器145和中间电极133可以具有沿着辐射图案52的外周弯曲的形状。
100.在一些实施方式中，如图5所示，设置在触摸感测区域tr上的感测电极110和120的面积可以比天线-触摸感测区域ar上的感测电极130和140更大。
101.感测电极110和120的面积可以在触摸感测区域tr中增大，使得可以提高图案化工艺的便利性，并且即使在使用相对较高的电阻的导电材料时也可以降低感测通道的电阻。
102.为了便于描述，感测电极110、120、130和140在图5中被表示为具有菱形形状，但感测电极110、120、130和140的边界可以具有波浪形状。
103.图6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6示出了包括图像显示装置的窗口的外形。
104.参照图6，图像显示装置300可以包括显示区域310和外周区域320。外周区域320可以设置在显示区域310的两个侧部和/或端部处。外周区域320例如可以对应于图像显示装置的遮光部分或边框部分。
105.参照图1所述的天线插入式电极结构的触摸感测区域tr和天线-触摸感测区域ar可以被包括在显示区域310中。因此，感测电极110、120、130和140以及辐射图案52可以设置在显示区域310中。如上所述，包括在触摸感测区域tr中的第一横排感测电极110和第一纵列感测电极120可以包括透明导电氧化物，因此可以提高显示区域310中的透光率。
106.在一个实施方式中，包括在天线-触摸感测区域ar中的辐射图案52、第二横排感测电极130和第二纵列感测电极140可以由包括低电阻金属或合金的网状结构形成，以防止被用户视觉识别。
107.天线插入式电极结构的天线接合区域abr可以被包括在外周区域320中。因此，可以经由信号垫56实现与外周区域320中的天线驱动ic芯片195的电连接。
108.此外，迹线180和185的末端部可以电连接至外周区域320中的触摸传感器驱动ic芯片195。