CN111033892A - 薄膜天线和包含该薄膜天线的显示装置 - Google Patents

薄膜天线和包含该薄膜天线的显示装置 Download PDF

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Abstract

根据本发明实施例的薄膜天线包括：介电层；第一电极，该第一电极布置在介电层上；绝缘层，该绝缘层覆盖第一电极；第二电极，该第二电极布置在绝缘层上，以与第一电极电连接，第二电极的厚度与第一电极的厚度不同，并且第二电极的透射率低于第一电极的透射率。可以通过第一电极和第二电极的结构设计来实现具有高透射率并且能够高频操作的薄膜天线。

Description

薄膜天线和包含该薄膜天线的显示装置
技术领域
本发明涉及薄膜天线和包括该薄膜天线的显示装置。更具体地，本发明涉及包括电极和介电层的薄膜天线以及包括该膜天线的显示装置。
背景技术
随着信息社会的发展，诸如Wi-Fi、蓝牙等的无线通信技术与例如智能电话形式的显示装置相结合。在这种情况下，天线可以与显示装置结合以执行通信功能。
随着近来移动通信技术的发展，需要将用于执行超高频带的通信的天线结合到显示装置中。此外，随着近来已经开发了薄型、高透明度、高分辨率的显示装置(例如透明显示装置、柔性显示装置等)，还需要开发具有改善的透明度和柔性的天线。
例如，在使用诸如ITO电极之类的透明导电氧化物电极以将天线结构应用于在显示装置的情况下，虽然可以提高透射率，但是由于电阻增加可能引起信号损失。在天线结构应用于柔性显示装置的情况下，在折叠或弯曲时可能会发生电极损坏。另外，随着显示装置变得越来越轻和薄，天线结构的厚度和体积也减小，在这种情况下，电极灵敏度和电阻可能会劣化。
因此，需要开发一种在保持低电阻和高灵敏度特性的同时不影响显示装置的显示品质和机械特性的天线。
例如，韩国专利申请公开第2003-0095557号公开了嵌入在便携式终端中的天线结构。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种具有改善的电学和光学特性的薄膜天线。
本发明的一个目的是提供一种包括具有改善的电学和光学特性的薄膜天线的显示装置。
用于解决问题的方案
(1)一种薄膜天线，包括：介电层；第一电极，该第一电极布置在所述介电层上；绝缘层，该绝缘层覆盖所述第一电极；以及第二电极，该第二电极布置在所述绝缘层上，以与所述第一电极电连接，所述第二电极的厚度与所述第一电极的厚度不同，并且所述第二电极的透射率低于所述第一电极的透射率。
根据上述(1)所述的薄膜天线，其中，所述第一电极和所述第二电极由银(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)或其合金形成。
(3)根据上述(2)所述的薄膜天线，其中，所述第一电极和所述第二电极由银或银-钯-铜(APC)合金形成。
(4)根据上述(2)所述的薄膜天线，其中，所述第一电极和所述第二电极具有实心图案结构，其中，所述第一电极的厚度在
Figure BDA0002386291190000025
至
Figure BDA0002386291190000026
的范围内，并且第一电极的透射率为70％或更高，其中第二电极的厚度为
Figure BDA0002386291190000028
至
Figure BDA0002386291190000027
并且第二电极的透射率为10％或更低。
(5)根据上述(2)所述的薄膜天线，其中，所述第一电极具有网格型结构，并且所述第二电极具有实心图案结构。
(6)根据上述(5)所述的薄膜天线，其中，所述第一电极的厚度为
Figure BDA0002386291190000021
至
Figure BDA0002386291190000022
并且所述第一电极的透射率为70％或更高，其中所述第二电极的厚度为
Figure BDA0002386291190000023
至
Figure BDA0002386291190000024
并且第二电极的透射率为10％或更低。
(7)根据上述(5)的薄膜天线，还包括：虚设网格层，该虚设网格层形成在第一电极周围。
(8)根据上述(1)的薄膜天线，还包括：通孔结构，该通孔结构形成在所述绝缘层中以电连接所述第一电极和所述第二电极。
(9)根据上述(1)所述的薄膜天线，其中，所述第一电极布置在显示装置的显示区域中，并且所述第二电极布置在所述显示装置的外围区域中。
(10)根据上述(1)所述的薄膜天线，其中，所述第一电极包括天线阵列电极和传输线。
(11)根据上述(10)所述的薄膜天线，其中，所述第二电极包括驱动电极或焊盘电极。
(12)根据上述(11)所述的薄膜天线，其中，所述第二电极与包括在所述第一电极中的传输线电连接。
(13)根据上述(1)所述的薄膜天线，其中，所述第二电极的透射率为0(零)。
(14)一种显示装置，其包括上述(1)至(13)中任一项所述的薄膜天线。
发明效果
根据本发明的示例性实施例的薄膜天线可包括具有彼此不同的厚度、透射率和/或图案形状的第一电极和第二电极。因此，可以根据电极布置的位置选择性地实现期望的电学和光学特性。
在示例性实施例中，所述第一电极可以布置在显示装置的显示区域中，并且可以具有高透射率和柔性特性。所述第二电极可以布置在显示装置的外围区域中，并且可以具有低电阻和高灵敏度以抑制通过所述薄膜天线的信号损失。
在示例性实施例中，所述第一电极和所述第二电极可以被布置在不同的水平面或不同的层，并且可以通过通孔结构彼此电连接。因此，可以区分并容易地实现期望的电学或光学特性，并且可以通过绝缘层获得期望的介电常数。
薄膜天线可以有效地改善柔性显示装置的光学、电学和机械特性。
附图说明
图1是示出根据示例性实施例的薄膜天线的示意性俯视图。
图2是示出根据示例性实施例的薄膜天线的示意性截面图。
图3是示出根据一些示例性实施例的薄膜天线的示意性俯视图。
图4是示出根据示例性实施例的显示装置的示意性俯视图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施例，提供了一种薄膜天线，其包括：在介电层上的第一电极；形成在所述第一电极上的绝缘层；以及形成在所述绝缘层上的第二电极，该第二电极与所述第一电极电连接，该第二电极可以具有与所述第一电极不同的厚度并且比所述第一电极的透射率低。
所述薄膜天线可以是例如被制造为透明薄膜的微带贴片天线。所述薄膜天线可以应用于例如用于3G到5G移动通信的通信设备。
此外，本发明的示例性实施例还提供了一种包括所述薄膜天线的显示装置。
在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的实施例。然而，本说明书的以下附图示出了本发明的优选实施例，并且与前述的发明内容一起用于进一步理解本发明的技术思想，因此不应将本发明解释为限于在这些附图中描述的内容。
图1是示出根据示例性实施例的薄膜天线的示意性俯视图。图2是示出根据示例性实施例的薄膜天线的示意性截面图。
参考图1和图2，根据示例性实施例的薄膜天线100可以包括介电层120、第一电极130和第二电极150。
介电层120可以包括具有预定介电常数的绝缘材料。介电层120可以包括例如无机绝缘材料(诸如氧化硅、氮化硅、金属氧化物等)或者有机绝缘材料(诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、酰亚胺基树脂等)。介电层120可以用作薄膜天线100的薄膜基板。
在一些实施例中，介电层120可以布置在接地层110上。接地层110可以包括诸如金属、合金、透明金属氧化物等的导电材料。在实施例中，可以将应用薄膜天线100的通信装置、显示装置的各种导电构件用作接地层110。
第一电极130可以形成在介电层120的上表面上。在示例性实施例中，第一电极130可以包括金属或合金。在一些实施例中，第一电极130可以不包括透明金属氧化物，例如，铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
例如，第一电极130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)或其合金。这些可以单独使用或组合使用。
在一些实施例中，第一电极130可以包括银或银合金以实现低电阻。例如，第一电极130可以包括银-钯-铜(APC)合金。
根据示例性实施例，第一电极130可以用作包括在薄膜天线100中的天线阵列电极或辐射电极。参考图2，薄膜天线100或介电层120可以被划分为第一区域I和第二区域II，并且第一电极130可以被布置在第一区域I的介电层120的一部分上。在一个实施例中，第一电极130可以部分地延伸到第二区域II上。
在薄膜天线100应用于显示装置的情况下，第一区域I可以对应于在显示装置中实现图像的显示区域。第二区域II可以对应于显示装置的外围区域(例如，边框区域)。
由于第一电极130可以布置在所述显示区域中，因此可以具有高透射率以防止被用户视觉识别。在示例性实施例中，第一电极130的透射率可以为约70％或更高。在一个实施例中，第一电极130的透射率可以为约85％或更高。
在比较实施例中，布置在所述显示区域中的天线阵列通常使用透明金属氧化物电极(诸如ITO电极)来提高透射率。然而，对于透明金属氧化物而言，由于其电阻比金属或合金的电阻高，因此在被用于例如3G或更高的高频带的天线时，难以实现足够的天线驱动或辐射特性。
然而，根据示例性实施例，由于第一电极130可以由诸如APC的合金或诸如银的低电阻金属形成，因此即使在与例如5G对应的高频带中，也可以实现足够的天线驱动性能。
在一些实施例中，第一电极130可以形成为薄膜电极(薄膜固体电极)以确保上述透射率。在这种情况下，第一电极130的厚度可以是约
Figure BDA0002386291190000051
至约
Figure BDA0002386291190000052
在一个实施例中，第一电极130的厚度可以形成为在约
Figure BDA0002386291190000053
到约
Figure BDA0002386291190000054
的范围，以进一步提高透射率。
在一些实施例中，可以相对地增加第一电极130的厚度以实现低电阻并改善信号传输，并且可以将其图案化为网格型电极以确保透射率。在这种情况下，第一电极130的厚度可以具有在约
Figure BDA0002386291190000061
到
Figure BDA0002386291190000062
范围内的厚度。考虑到低电阻和透射率(例如，确保约70％以上的透射率)，网格型电极的线宽可以为例如约1μm至10μm。
如图1所示，第一电极130可以包括天线阵列电极132和传输线134。天线阵列电极132和传输线134可以布置在同一层或同一水平面上。
绝缘层140可以形成在介电层120上以覆盖第一电极130。绝缘层140可以共同形成在第一区域I和第二区域II上。绝缘层140可以包括上述无机绝缘材料和/或有机绝缘材料。
第二电极150可以布置在绝缘层140的上表面上。在示例性实施例中，第二电极150可以选择性地布置在第二区域II上。在一个实施例中，第二电极150的端部可以部分地延伸到第一区域I上。
第二电极150可以作为薄膜天线100的驱动电极或焊盘电极而提供。因此，第二电极150可被设计为具有比第一电极130更减小的电阻，以用于感测高频带或驱动天线。此外，第二电极150可以被布置在例如显示装置的外围区域或边框部分，因此可以被设计为具有基本上低的透射率。
因此，第二电极150可以由诸如银的低电阻金属或诸如APC的合金形成，并且可以具有例如约10％或更小的透射率。
在一些实施例中，第二电极150可以具有厚膜固体电极(非网格型)形状，并且可以具有约
Figure BDA0002386291190000063
至约
Figure BDA0002386291190000064
的厚度。如果第二电极150的厚度小于约
Figure BDA0002386291190000065
Figure BDA0002386291190000066
则可能无法确保期望的目标信号传输系数。如果第二电极150的厚度超过约
Figure BDA0002386291190000067
则基本上难以实现薄型天线装置并且可能引起工艺上的问题。另外，可能无法进一步增强由于厚度增加而引起的信号传输效果。
此外，第二电极150的透射率可以基本上为0(零)。
如图2所示，第一电极130和第二电极150可以布置在不同的层或不同的水平面上，并且可以通过通孔结构145彼此电连接。例如，第一电极130的传输线134的端部和第二电极150可以通过通孔结构145彼此电连接。
在示例性实施例中，可以在绝缘层140中形成接触孔以部分地暴露第一电极130的顶表面。可以形成填充接触孔的金属层或合金层，然后对其进行图案化以形成通孔结构145。在一些实施例中，通孔结构145和第二电极150可以被设置为基本上一体地彼此连接的单个构件。在这种情况下，可以通过金属层或合金层的相同的图案化工艺来形成通孔结构145和第二电极150。
如上所述，需要不同的电学特性和光学特性并且形成在不同区域的第一电极130和第二电极150可以通过通孔结构145电连接。因此，薄膜天线100可以应用于需要高透射率和高频带操作的显示装置。
钝化层160可以形成在绝缘层140上以覆盖第二电极150。钝化层160可以共同形成在第一区域I和第二区域II上。钝化层160可以包括如上所述的无机绝缘材料和/或有机绝缘材料。
图3是示出根据一些示例性实施例的薄膜天线的示意性俯视图。
参考图3，在薄膜天线101的天线阵列电极132形成为网格型电极的情况下，可以在天线阵列电极132的周围形成虚设网格层136。在示例性实施例中，虚设网格层136可以形成在介电层120上，并且可以与天线阵列电极132和传输线134物理地和电气地分离。
虚设网格层136可以包括与天线阵列电极132的网格图案基本上相同或相似的网格图案。由于包括虚设网格层136，因此可以标准化或减小每个区域的图案形状偏差，以防止天线阵列电极132被例如显示装置的用户识别。
在示例性实施例中，虚设网格层136可以共同形成在图2所示的第一区域I和第二区域II上，并且可以被图案化以与天线阵列电极132和传输线134分离和间隔开。
图4是示出根据示例性实施例的显示装置的示意性俯视图。例如，图4示出了包括显示装置的窗口的外部形状。
参考图4，显示装置200可以包括显示区域210和外围区域220。
根据示例性实施例，薄膜天线100的第一区域I和第二区域II可以分别对应于显示装置200的显示区域210和外围区域220。外围区域220可以对应于例如显示装置的遮光部分或边框部分。
因此，薄膜天线100的第一电极130可以布置在显示区域210上以实现高透射率，并且薄膜天线100的第二电极150可以布置在外围区域220上，从而可以实现低电阻和高信号传输效率。
在一个实施例中，显示装置200可以是具有柔性的柔性显示器。当第一电极130形成为薄层金属电极时，根据示例性实施例的薄膜天线100可以有效地应用于所述柔性显示器。
表1示出了取决于由APC合金形成的电极(具有实心图案结构)的厚度的信号传输系数S21和透射率值。
表1
Figure BDA0002386291190000081
参考表1，可以将用于高频通信的目标信号传输系数值设置为约-2dB，因此可以将用作驱动电极或输入电极的第二电极150的厚度设置为约
Figure BDA0002386291190000082
至
Figure BDA0002386291190000083
Figure BDA0002386291190000084
或更大。
当在显示区域中实现的最小透射率被设置为约70％时，第一电极130的厚度的上限可以被设置为约
Figure BDA0002386291190000091
当第一电极
Figure BDA0002386291190000092
的厚度减小到小于约
Figure BDA0002386291190000093
时，信号传输特性可能过度退化而使天线辐射特性劣化。
如上所述，可以将第一电极130和第二电极150中的每个电极的位置和厚度设置为适合于每个电极所需的透射率和信号传输特性，使得根据示例性实施例的薄膜天线可以有效地应用于具有高频和高透射率特性的显示装置。

Claims (14)

1.一种薄膜天线，包括：
介电层；
第一电极，所述第一电极布置在所述介电层上；
绝缘层，所述绝缘层覆盖所述第一电极；以及
第二电极，所述第二电极布置在所述绝缘层上，以与所述第一电极电连接，所述第二电极的厚度与所述第一电极的厚度不同，并且所述第二电极的透射率低于所述第一电极的透射率。
2.根据权利要求1所述的薄膜天线，其中，所述第一电极和所述第二电极由银(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)或其合金形成。
3.根据权利要求2所述的薄膜天线，其中，所述第一电极和所述第二电极由银或银-钯-铜(APC)合金形成。
4.根据权利要求2所述的薄膜天线，其中，所述第一电极和所述第二电极具有实心图案结构，
其中，所述第一电极的厚度为
Figure FDA0002386291180000011
至
Figure FDA0002386291180000012
并且所述第一电极的透射率为70％或更高，
其中，所述第二电极的厚度为
Figure FDA0002386291180000013
至
Figure FDA0002386291180000014
并且所述第二电极的透射率为10％或更低。
5.根据权利要求2所述的薄膜天线，其中，所述第一电极具有网格型结构，并且所述第二电极具有实心图案结构。
6.根据权利要求5所述的薄膜天线，其中，所述第一电极的厚度为
Figure FDA0002386291180000015
至
Figure FDA0002386291180000016
并且所述第一电极的透射率为70％或更高。
其中，所述第二电极的厚度为
Figure FDA0002386291180000017
至
Figure FDA0002386291180000018
并且所述第二电极的透射率为10％或更低。
7.根据权利要求5所述的薄膜天线，还包括：形成在所述第一电极周围的虚设网格层。
8.根据权利要求1所述的薄膜天线，还包括：通孔结构，所述通孔结构形成在所述绝缘层中以电连接所述第一电极和所述第二电极。
9.根据权利要求1所述的薄膜天线，其中，所述第一电极被布置在显示装置的显示区域中，并且所述第二电极被布置在所述显示装置的外围区域中。
10.根据权利要求1所述的薄膜天线，其中，所述第一电极包括天线阵列电极和传输线。
11.根据权利要求10所述的薄膜天线，其中，所述第二电极包括驱动电极或焊盘电极。
12.根据权利要求11所述的薄膜天线，其中，所述第二电极与包含在所述第一电极中的所述传输线电连接。
13.根据权利要求1所述的薄膜天线，其中，所述第二电极的透射率为零。
14.一种显示装置，所述显示装置包括根据权利要求1至13中任一项所述的薄膜天线。
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