CN111033893B - 薄膜天线和包括薄膜天线的显示装置 - Google Patents

薄膜天线和包括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：第一电极层；布置在第一电极层上的介电层，该介电层具有50μm至1000μm的厚度以及2至10的介电常数；以及布置在介电层上的第二电极层。调节介电层的介电常数和厚度以改善薄膜天线的高频驱动特性。

Description

薄膜天线和包括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薄膜天线的显示装置。
背景技术
随着信息社会的发展，诸如Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术与例如智能电话形式的显示装置结合。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3G以上的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(诸如透明显示装置、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，在使用透明导电氧化物电极(诸如ITO电极)以将天线结构应用于在显示装置的情况下，虽然可以改善透射率，但是由于电阻增加而可能引起信号损失。在调节介电层的介电常数以接收高频带信号的情况下，用于插入天线结构的区域的厚度可能过度增加，可能难以独立于天线电极和/或显示装置来调节介电层的厚度。
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，并且在这种情况下，电极灵敏度和电阻可能劣化。
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的天线。
例如，韩国专利申请公开第2003-0095557号公开了一种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特性和光学特性并且在高频带中可驱动的薄膜天线。
本发明的一个目的是提供一种包括薄膜天线的显示装置，该薄膜天线具有改善的电学特性和光学特性并且在高频带中可驱动。
用于解决问题的方案
(1)一种薄膜天线，包括：第一电极层；布置在所述第一电极层上的介电层，该介电层具有50μm至1000μm的厚度以及2至10的介电常数；布置在所述介电层上的第二电极层。
(2)根据上述(1)所述的薄膜天线，其中所述第一电极层包括接地层。
(3)根据上述(1)所述的薄膜天线，其中所述介电层具有多层结构。
(4)根据上述(3)所述的薄膜天线，其中所述介电层包括从所述第一电极层顺序堆叠的粘合剂层和基板层。
(5)根据上述(4)所述的薄膜天线，其中所述基板层包括选自由下列项组成的组中的至少一个：玻璃、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)、聚烯丙基酯、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)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
(6)根据上述(4)所述的薄膜天线，其中所述粘合剂层包括光学透明粘合剂(OCA)材料或压敏粘合剂(PSA)材料。
(7)根据上述(1)所述的薄膜天线，其中所述第二电极层包括网格图案结构。
(8)根据上述(7)所述的薄膜天线，其中所述第二电极层还包括虚设网格层。
(9)根据上述(1)所述的薄膜天线，其中所述第二电极层包括天线阵列电极、传输线和焊盘电极。
(10)根据上述(9)所述的薄膜天线，其中所述天线阵列电极和所述焊盘电极被布置在不同的层或不同的水平面上。
(11)根据上述(10)所述的薄膜天线，还包括：通孔结构，该通孔结构将所述天线阵列电极和所述焊盘电极彼此电连接。
(12)根据上述(10)所述的薄膜天线，还包括：连接接地层，该连接接地层将所述焊盘电极和所述第一电极层彼此电连接。
(13)根据上述(12)所述的薄膜天线，其中所述连接接地层围绕介电层的一个侧表面，并分别与所述焊盘电极的侧表面和所述第一电极层的侧表面连接。
(14)根据上述(1)所述的薄膜天线，其中薄膜天线具有25GHz至35GHz的驱动频率。
(15)一种显示装置，其包括根据上述(1)至(14)中任一项所述的薄膜天线。
(16)根据权利要求15所述的显示装置，包括显示面板，该显示面板包括面板基板、像素结构、布线结构和电极结构。
所述显示面板的布线结构或电极结构作为所述薄膜天线的第一电极层。
发明效果
根据本发明的示例性实施例的薄膜天线可以包括插入在第一电极层和第二电极层之间的介电层。可以独立于第一电极层和/或第二电极层将所述介电层的厚度和介电常数调节到预定范围，从而可以实现在期望高频带中可驱动的天线结构。
根据示例性实施例，所述第一电极层可以作为接地层，并且所述介电层可以具有包括基板层和粘合剂层的多层结构。可以通过调节所述基板层和粘合剂层中的每个的厚度来设计期望的高频频带的介电常数。
根据示例性实施例，所述第二电极层可以包括天线阵列电极和焊盘电极，并且可以调节电极的厚度、形状、材料和/或透射率以在显示装置的应用薄膜天线的区域中被优化。
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截面图。
图2是示出根据一些示例性实施例的薄膜天线的示意性截面图。
图3和图4分别是示出根据一些示例性实施例的薄膜天线的平面图和截面图。
图5是示出根据一些示例性实施例的薄膜天线的平面图。
图6是示出根据一些示例性实施例的薄膜天线的截面图。
图7是示出根据示例性实施例的显示装置的示意性平面图。
图8是示出根据介电层的介电常数的变化的驱动频率的曲线图。
图9是示出根据介电层的厚度的变化的传输线的信号传输系数(S21)特性的曲线图。
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，其包括第一电极层、布置在所述第一电极层上的介电层和布置在所述介电层上的第二电极层。所述介电层可以具有在预定的介电常数范围内感测和接收高频带的信号的厚度。
所述薄膜天线可以是例如以透明薄膜形式制造的微带贴片天线。薄膜天线可以应用于例如用于3G至5G移动通信的通信装置。例如，薄膜天线可以在约10GHz的高频带(在一实施例中，从约25GHz至35GHz的范围)中驱动。
此外，发明的实施例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截面图。
参考图1，所述薄膜天线可以包括第一电极层110、介电层120、第二电极层130和钝化层150。
根据示例性实施例，第一电极层110可以作为薄膜天线的接地层。例如，第一电极层110可以包括导电材料，诸如金属、合金或透明金属氧化物。
在一些实施例中，可以将应用了薄膜天线的通信装置、显示装置的各种导电构件用作第一电极层110。例如，所述显示装置可以是液晶显示器(LCD)装置或有机电致发光显示(OLED)装置，并且所述显示装置的包括栅电极、数据线、扫描线、驱动线等的导电构件可以用作第一电极层110。
介电层120可以包括绝缘材料以具有预定范围的介电常数。介电层120可以包括无机绝缘材料(诸如氧化硅、金属氧化物等)或者陶瓷介电材料。介电层120可以包括有机绝缘材料，诸如丙烯酸树脂、酰亚胺基树脂、环氧树脂等。
可以通过介电层120在第一电极层110和第二电极层130之间形成电容或电感，从而可以调节可由所述薄膜天线驱动或感测的频带。
在示例性实施例中，介电层120的介电常数可以调节到约2至10的范围。如果介电常数小于约2，则驱动频率可能过度增加，并且可能无法实现期望频带的天线性能。如果介电常数超过约10，则驱动频率可能过度降低，从而可能无法实现期望高频带(例如5G频带)中的天线驱动。
在示例性实施例中，介电层120的厚度可以调节到约50μm至1000μm的范围。如果介电层120的厚度小于约50μm，则可能无法实质上实现所述薄膜天线的高频驱动。如果介电层120的厚度超过约1000μm，则信号传输系数可能过度降低，从而劣化传输线的性能。
第二电极层130可以包括薄膜天线的信号电极、天线阵列电极和/或辐射电极。在一些实施例中，第二电极层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)、锡(Sn)或其合金。这些可以单独使用或两种以上组合使用。例如，第二电极层130可以包括银(Ag)或银合金以实现低电阻。例如，第二电极层130可以包括银-钯-铜(APC)合金。
在一些实施例中，第二电极层130可以包括透明金属氧化物，诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)、锌氧化物(ZnOx)等。
在一些实施例中，第二电极层130可以包括网格图案结构以改善透射率。
在一些实施例中，第一电极层110可以包括诸如ITO的透明金属氧化物，以在将所述薄膜天线安装在显示装置中时提高透射率。第二电极层130可以包括低电阻金属或合金(诸如银(Ag)或银合金)以实现低电阻和高频驱动。在实施例中，第二电极层130可以不包括诸如ITO的透明金属氧化物。
例如，第二电极层130可以具有包括至少一层的金属或合金层和透明金属氧化物层的多层结构。
钝化层150可以形成在介电层120上以覆盖第二电极层130。钝化层150可以实质上作为所述薄膜天线的保护层。钝化层150可以包括如上所述的无机绝缘材料和/或有机绝缘材料。
图2是示出根据一些示例实施例的薄膜天线的示意性截面图。参考图2，所述薄膜天线的介电层120可以具有至少两层的多层结构。
在一些实施例中，介电层120可以包括粘合剂层122和基板层124。
粘合剂层122可以布置在第一电极层110上。粘合剂层122可以由例如包括树脂(诸如丙烯酸类树脂、硅类树脂、环氧类树脂、聚氨酯类树脂等)的光学透明粘合剂(OCA)或压敏粘合剂(PSA)材料形成。
基板层124可以作为用于形成第二电极层130的基板或支撑层。基板层124可以包括例如玻璃、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)、聚烯丙基酯、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)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。这些可以单独使用或组合使用。
在示例性实施例中，可以将包括粘合剂层122和基板层124的介电层120的总厚度和介电常数调节到上述范围。粘合剂层122和基板层124的厚度之和可以在约50μm至1,000μm的范围内，并且包括粘合剂层122和基板层124的介电层120的介电常数可以调节到在约2至10的范围。
在一些实施例中，第二电极层130可以形成在基板层124上，并且然后基板层124和第一电极层110可以通过粘合剂层122彼此结合。在这种情况下，如上所述的介电层120的厚度和介电常数可以通过调节粘合剂层122的厚度来获得。另外，即使当显示装置的导电构件用作第一电极层110时，也可以通过粘合剂层122独立于第二电极层130和/或第一电极层110来调节介电层120的厚度和介电常数。
图3和图4分别是示出根据一些示例实施例的薄膜天线的平面图和截面图。相同的附图标记用于表示与参考图1描述的元件基本上相同的元件，并且将省略对这些元件的详细描述。
参考图3和图4，所述薄膜天线可以包括第一区域I和第二区域II。在示例性实施例中，当将所述薄膜天线应用于显示装置时，第一区域I可以对应于所述显示装置的显示区域，并且第二区域II可以对应于所述显示装置的外围区域(例如，遮光部分或边框部分)。
在一些实施例中，参考图1描述的第二电极层130可以包括天线阵列电极132、传输线134和焊盘电极136。
天线阵列电极132可以作为例如所述薄膜天线的辐射电极。天线阵列电极132可以与传输线134电连接，并且可以布置在介电层120的第一区域I中的部分上。在实施例中，天线阵列电极132可以部分地延伸到第二区域II上。
在一些实施例中，绝缘层140可以形成在介电层120上以覆盖天线阵列电极132。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。
焊盘电极136可以布置在绝缘层140的上表面上。例如，焊盘电极136可以作为所述薄膜天线的驱动电极。
根据示例性实施例，焊盘电极136可以选择性地布置在第二区域II上。在实施例中，焊盘电极136的端部可以部分地延伸到第一区域(I)上。
如图4所示，可以通过绝缘层140将焊盘电极136和天线阵列电极132布置在不同的层或不同的水平面上。在这种情况下，焊盘电极136和天线阵列电极132可以通过通孔结构133彼此电连接。例如，传输线134的端部和焊盘电极136可以通过通孔结构133彼此电连接。
根据示例性实施例，可以在绝缘层140中形成接触孔以部分地暴露传输线134的顶表面。随后，可以通过形成用于填充所述接触孔的金属层或合金层并图案化该金属层或合金层来形成通孔结构133。在一些实施例中，通孔结构133和焊盘电极136可以形成为基本上一体连接的单个构件，并且在这种情况下，通孔结构133和焊盘电极136可以通过对金属或合金薄膜的相同图案化工艺来形成。
钝化层150可以形成在绝缘层140上以覆盖焊盘电极136。
由于天线阵列电极132可以布置在第一区域I上，因此天线阵列电极132可以形成为具有比焊盘电极136更高的透射率，以防止在显示区域中可见。在一些实施例中，天线阵列电极132可以具有比焊盘电极136的厚度更小的厚度，或者可以形成为网格图案结构以增加透射率。
在一些实施例中，天线阵列电极132、传输线134和焊盘电极136可以形成在同一层或同一水平面上。例如，天线阵列电极132、传输线134和焊盘电极136可以布置在介电层120上以经由传输线134电连接。在这种情况下，可以省略通孔结构133。
图5是示出根据一些示例实施例的薄膜天线的平面图。
参考图5，如果薄膜天线的第二电极层130(例如，天线阵列电极132)包括网格图案结构，则可以在天线阵列电极132周围形成虚设网格层137。在示例性实施例中，虚设网格层137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物理分离和电分离。
虚设网格层137可以包括与天线阵列电极132基本上相同或相似的网格图案。由于包括虚设网格层137，因此可以标准化或减小每个区域的图案形状偏差，以防止例如显示装置的用户识别到第一电极132。
在示例性实施例中，虚设网格层137可以共同形成在图4中所示的第一区域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分离并间隔开。
图6是示出根据一些示例性实施例的薄膜天线的截面图。
参考图6，连接接地层115可以将例如第二电极层130和第一电极层110彼此电连接。在示例性实施例中，连接接地层115可以将焊盘电极136和第一电极层110彼此电连接。
连接接地层115可以围绕介电层120的一个侧表面，并分别与焊盘电极136和第一电极层110连接。在一些实施例中，连接接地层115可以延伸以同时围绕绝缘层140的一个侧表面。
连接接地层115可以与焊盘电极136的侧表面和第一电极层110的侧表面接触或连接。接地可以通过连接接地层115穿过薄膜天线的上部、侧部和下部而形成。
在一些实施例中，连接接地层115可以包括与第一电极层110的材料基本上相同的材料，并且可以与第一电极层110形成为一体的单个整体构件。
图7是示出根据示例性实施例的显示装置的示意性平面图。例如，图7示出了包括显示装置的窗口的外形。
参考图7，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，图4中所示的薄膜天线的第一区域I和第二区域II可以布置为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，所述薄膜天线的天线阵列电极132可以布置在显示区域210上以实现高透射率，并且所述薄膜天线的焊盘电极136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。
诸如LCD面板或OLED面板的显示面板可以布置在所述显示装置的所述窗口下方。所述显示面板可以包括显示基板、像素结构、布线结构和电极结构。可以将被包括在所述显示面板中的各种布线结构(诸如TFT、扫描线、栅极线、数据线等)和电极结构提供为可以作为所述薄膜天线的接地层的第一电极层110。
在实施例中，显示装置200可以是具有柔性的柔性显示器。当第二电极层130形成为薄层金属电极时，根据示例性实施例的薄膜天线可以有效地应用于所述柔性显示器。
图8是示出根据介电层的介电常数的变化的驱动频率的曲线图。图9是示出根据介电层的厚度的变化的传输线的信号的传输系数(S21)特性的曲线图。
具体地，图8和图9是在改变介电层的介电常数或厚度的同时测量驱动频率和信号传输系数特性的曲线图，该介电层包括PET和/或OCA并且形成在各自具有
Figure BDA0002388043460000101
的厚度的第一电极层和第二电极层之间。
参考图8，将用于接收高频和高灵敏度的目标信号损耗(S11)水平设置为约-10dB，并且测量根据介电常数的驱动频率。当介电层的介电常数在2至10内时，满足所述目标信号损耗水平的同时，实现了在从约25GHz至约35GHz的高频带中的高频驱动/接收。图8所示的具体测量值在下表1中列出。
【表1】
介电常数 驱动频率
1 42.22
2 34.02
4 30.42
6 28.29
8 26.99
10 26.08
12 24.90
参考图9，将用于高频带中的信号传输的信号传输系数S21水平设置为约-5dB，并且测量根据介电层的厚度的特性。当厚度为约1000μm或更小时，实现了满足所述目标信号传输系数特性的传输线。图9所示的具体测量值在下表2中列出。
【表2】
Figure BDA0002388043460000102
Figure BDA0002388043460000111

Claims (12)

1.一种显示装置，包括：
薄膜天线，其包括：
第一电极层；布置在所述第一电极层上的介电层，所述介电层具有50μm至1000μm的厚度以及2至10的介电常数；以及布置在所述介电层上的第二电极层，所述第二电极层包括天线阵列电极、传输线和焊盘电极，和
显示面板，所述显示面板包括面板基板、像素结构、布线结构和电极结构，
其中所述显示面板的所述布线结构或所述电极结构作为所述薄膜天线的所述第一电极层，
其中所述薄膜天线具有25GHz至35GHz的驱动频率，
其中所述薄膜天线的信号传输系数S21为-5.27dB以上且小于-3.24dB。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第一电极层包括接地层。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述介电层具有多层结构。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中所述介电层包括从所述第一电极层顺序堆叠的粘合剂层和基板层。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述基板层包括选自由下列项组成的组中的至少一个：玻璃、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)、聚烯丙基酯、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)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
6.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述粘合剂层包括光学透明粘合剂(OCA)材料或压敏粘合剂(PSA)材料。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第二电极层包括网格图案结构。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述第二电极层还包括虚设网格层。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述天线阵列电极和所述焊盘电极被布置在不同的层或不同的水平面上。
10.根据权利要求9所述的显示装置，还包括：通孔结构，所述通孔结构将所述天线阵列电极和所述焊盘电极彼此电连接。
11.根据权利要求9所述的显示装置，还包括：连接接地层，所述连接接地层将所述焊盘电极和所述第一电极层彼此电连接。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中所述连接接地层围绕所述介电层的一个侧表面，并分别与所述焊盘电极的侧表面和所述第一电极层的侧表面连接。
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