CN111801846B - 天线装置和包括该天线装置的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式的天线元件包括：介电层；以及天线图案，其设置在介电层的上表面上并包括网状结构，该网状结构中组合有由多条电极线限定的单位单元。单位单元的相对两个侧边之间的最短距离为20‑225μm，并且电极线的线宽度为0.5‑5μm。通过单位单元结构可以抑制电极可见性并且可以提高信号灵敏度。

Description

天线装置和包括该天线装置的显示装置

技术领域

本发明涉及一种天线装置和一种包括该天线装置的显示装置。更具体地，本发明涉及一种包括电极图案的天线装置和一种包括该天线装置的显示装置。

背景技术

随着信息技术的发展，诸如Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术与诸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来提供通信功能。

随着移动通信技术的迅速发展，在显示装置中需要有能够操作超高频通信的天线。此外，随着近来对诸如透明显示器、柔性显示器等具有高透明度和高分辨率的薄层显示装置的开发，可能还需要开发具有提高的透明度和柔性的天线。

在最近的具有大尺寸屏幕的显示装置中，用于边框部分或遮光部分的空间或面积减小。在这种情况下，天线的空间或面积也受到限制，因此天线中包括的用于信号发送和接收的辐射电极可能与显示装置的显示区域重叠。因此，来自显示装置的图像可能被天线的辐射电极遮挡，或者辐射电极可能被使用者识别从而降低图像质量。

例如，韩国公开的专利申请第2013-0095451号公开了一种集成到显示面板中的天线，但是没有考虑天线导致的显示装置的图像劣化。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种具有提高的视觉特性和信号效率的天线装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种显示装置，其包括具有提高的视觉特性和信号效率的天线装置。

(1)一种天线装置，其包括：介电层；设置在介电层的顶表面上的天线图案，该天线图案包括网状结构，在该网状结构中组合有由多条电极线限定的单位单元，其中单位单元中彼此面对的相对两个侧边之间的最小距离为20μm至225μm，并且电极线的线宽度为0.5μm至5μm。

(2)根据上述(1)所述的天线装置，其中单位单元中彼此面对的相对两个侧边之间的最小距离为50μm至196μm。

(3)根据上述(1)所述的天线装置，其中网状结构包括彼此相交的第一电极线和第二电极线。

(4)根据上述(3)所述的天线装置，其中单位单元具有菱形形状。

(5)根据上述(1)所述的天线装置，其还包括设置在天线图案周围的虚设电极。

(6)根据上述(5)所述的天线装置，其中虚设电极包括与天线图案相同的网状结构。

(7)根据上述(6)所述的天线装置，其中天线图案和虚设电极包括相同的金属，并且天线图案和虚设电极包括从银(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)及它们的合金组成的组合中选择的至少一种。

(8)根据上述(1)所述的天线装置，其中天线图案包括辐射电极、连接至辐射电极的传输线以及连接至传输线的端部的衬垫电极。

(9)根据上述(8)所述的天线装置，其中，辐射电极包括网状结构，并且衬垫电极具有实心结构。

(10)根据上述(9)所述的天线装置，其中衬垫电极被设置在辐射电极和传输线的上层，并且天线装置还包括将衬垫电极和传输线电连接的触头。

(11)一种显示装置，其包括根据上述(1)至(10)中任一项所述的天线装置。

根据本发明的实施方式的天线装置可以包括具有网状结构的辐射电极，在该网状结构中组合有例如斜方形或菱形形状的单位单元。可以调节辐射电极中单位单元的相对两个侧边之间的最小距离，以抑制辐射电极中所包括的电极线的可见性。另外，可以通过调节电极线的线宽度来控制电阻和透光度。

该天线装置可以被插入或安装在显示装置的前部中，并且可以防止辐射电极被显示装置的使用者看到。此外，可以调节电极线的线宽度以提高透光度并增加信号灵敏度，从而将显示装置的图像质量的劣化减至最小。

该天线装置可以包括使柔性得以提高的金属网状结构，并且可以有效地应用于柔性显示装置。

附图说明

图1和图2分别是示出根据示例性实施方式的天线装置的示意性剖视图和示意性俯视平面图。

图3和图4分别是示出根据示例性实施方式的天线装置的网状结构和单位单元的示意性俯视平面图。

图5是示出根据一些示例性实施方式的天线装置的单位单元的示意性俯视平面图。

图6和图7分别是示出根据示例性实施方式的天线装置的示意性剖视图和示意性俯视平面图。

图8是示出根据示例性实施方式的显示装置的示意性俯视平面图。

图9是示出电阻和信号损失水平(S21)之间的关系的模拟结果的示例性曲线图。

具体实施方式

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种天线装置，其包括具有网状结构的辐射电极并提供了提高的透光度和信号灵敏度，同时减少了电极的视觉识别性。

该天线装置例如可以是以透明薄膜的形式制造的微带贴片天线。该天线装置可以应用于例如3G至5G移动通信的通信装置。

根据本发明的示例性实施方式，还提供了一种包括上述天线装置的显示装置。

在下文中，将参照附图详细说明本发明。然而，本领域技术人员将理解的是，提供参照附图所描述的这些实施方式是用于进一步理解本发明的精神，而并非是将要保护的主题限制于详细说明和所附权利要求中公开的内容。

图1和图2分别是示出根据示例性实施方式的天线装置的示意性剖视图和示意性俯视平面图。

参照图1和图2，根据示例性实施方式的天线装置可以包括介电层100和设置在介电层100上的第一电极层110。在一些实施方式中，在介电层100的底表面上还可以包括第二电极层90。

介电层100可以包括具有预定介电常数的绝缘材料。介电层100例如可以包括诸如玻璃、氧化硅、氮化硅、金属氧化物等无机绝缘材料，或者诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、酰亚胺基树脂等有机绝缘材料。介电层100可以用作可以将第一导电层110形成在其上的、天线装置的薄膜基板。

例如，透明薄膜可以用作介电层100。例如，透明薄膜可以包括热塑性树脂，其可以包括聚酯基树脂，例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯；纤维素基树脂，例如二乙酰纤维素和三乙酰纤维素；聚碳酸酯基树脂；丙烯酸树脂，例如聚(甲基)丙烯酸甲酯和聚(甲基)丙烯酸乙酯；苯乙烯基树脂，例如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物；聚烯烃基树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、环烯烃或具有降冰片烯结构的聚烯烃和乙烯-丙烯共聚物；氯乙烯基树脂；酰胺基树脂，例如尼龙和芳族聚酰胺；酰亚胺基树脂；聚醚砜基树脂；砜基树脂；聚醚醚酮基树脂；聚苯硫醚树脂；乙烯醇基树脂；偏二氯乙烯基树脂；乙烯醇缩丁醛基树脂；烯丙基树脂；聚甲醛基树脂；环氧基树脂。它们可以单独使用或以它们中的两种以上的组合使用。另外，可以使用由热固性树脂或UV固化树脂形成的透明薄膜作为介电层100，可以包括(甲基)丙烯酸基树脂、聚氨酯基树脂、丙烯酸聚氨酯基树脂、环氧基树脂或硅氧烷基树脂。

在一些实施方式中，可以在约1.5至约12的范围内调节介电层100的介电常数。如果介电常数超过约12，驱动频率可能被过度降低，并且可能无法实现所需高频带下的天线驱动。

如图2所示，第一电极层110可以包括具有辐射电极112和传输线114的天线图案。该天线图案或第一电极层110还可以包括连接至传输线114的端部的衬垫电极116。

在一些实施方式中，第一电极层110还可以包括设置在天线图案周围的虚设电极118。

第一电极层110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)或它们的合金。它们可以单独使用或组合使用。例如，辐射电极112可以包括银(Ag)或银合金以实现低电阻，并且例如可以包括银-钯-铜(APC)合金。

在一些实施方式中，第一电极层110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)、铟锌锡氧化物(ITZO)或锌氧化物(ZnOx)。

例如，第一电极层110可以具有包括至少一个金属或合金层以及透明金属氧化物层的多层结构。

在示例性实施方式中，天线图案的辐射电极112可以包括网状结构。因此，可以增加辐射电极112的透光度，并且可以提高天线装置的柔性。因此，天线装置可以有效地应用于柔性显示装置。

在一些实施方式中，虚设电极118也可以包括网状结构，并且在虚设电极118中可以包括与在辐射电极112所包括的网状结构基本相同的网状结构。在一些实施方式中，虚设电极118和辐射电极112可以包括相同的金属。

传输线114可以从辐射电极112的一个端部伸出并且可以电连接至衬垫电极116。例如，传输线114可以从形成在辐射电极112的中央部分中的突出部伸出。

在一个实施方式中，传输线114可以包括与辐射电极112基本相同的导电材料，并且可以通过基本相同的蚀刻工艺形成。在这种情况下，传输线114可以用作与辐射电极112连接为一体的基本单一的构件。

在一些实施方式中，传输线114和辐射电极112可以包括基本相同的网状结构。

衬垫电极116可以通过传输线114电连接至辐射电极112，并且可以将驱动电路单元(例如，IC芯片)和辐射电极112彼此电连接。

例如，诸如柔性电路板(FPCB)的电路板可以被粘合在衬垫电极116上，并且驱动电路单元可以设置在该柔性电路板上。因此，可以在天线图案和驱动电路单元之间实现信号发送和接收。

在一些实施方式中，衬垫电极116可以设置在与辐射电极112相同的层或相同的水平处。在这种情况下，衬垫电极116还可以包括与辐射电极112基本相同的网状结构。

如上所述，虚设电极118可以包括与辐射电极112基本相同的网状结构，并且可以与天线图案和衬垫电极116电隔离或物理隔离。

例如，可以沿着天线图案的边线或轮廓形成分离区域115，以将虚设电极118与天线图案彼此分离。

如上所述，天线图案可以形成为包括网状结构，从而可以提高天线装置的透光度。在一个实施方式中，在利用网状结构的同时，网状结构中包括的电极线可以由诸如铜、银或APC合金的低电阻金属形成，从而抑制电阻增加。因此，可以有效地实现具有低电阻和高灵敏度的透明薄膜天线。

此外，可以在天线图案周围设置具有相同网状结构的虚设电极118，使得可以防止电极布置的局部差异所导致的天线图案被显示装置的使用者识别。

为了便于描述，在图2中仅示出了一个天线图案，但是可以在介电层100上以阵列形式设置多个天线图案。

在一些实施方式中，第二电极层90可以用作天线装置的接地层。例如，可以通过介电层100在天线装置的厚度方向上在辐射电极112与第二电极层90之间形成电容或电感，使得可以调节用于天线感应或天线驱动的频带。例如，天线装置可以用作垂直辐射天线。

第二电极层90可以包括与第一电极层110基本上相同或相似的金属。在一个实施方式中，安装有天线元件的显示装置的导电构件可以用作第二电极层90。

该导电构件例如可以包括被包含在显示面板中的薄膜晶体管(TFT)的栅电极、诸如扫描线或数据线的各种布线或诸如像素电极和共用电极的各种电极。

图3和图4分别是示出根据示例性实施方式的天线装置的网状结构和单位单元的示意性俯视平面图。例如，图3示出了天线装置中包括的天线图案内部的网状结构。

参照图3，天线图案中包括的网状结构可以由彼此相交的电极线限定。

该网状结构可以包括基于延伸方向划分的第一电极线120a和第二电极线120b。第一电极线120a和第二电极线120b可以在彼此相交的方向上延伸，并且多条第一电极线120a和多条第二电极线120b可以彼此交叉以限定可以将单位单元125组合在其中的网状结构。

单位单元125可以由彼此相交的两条相邻的第一电极线120a和两条相邻的第二电极线120b限定，并且可以具有斜方形或菱形形状。

参照图4，单位单元125可以具有菱形形状，并且可以包括彼此面对的一对第一侧边121a和彼此面对的一对第二侧边121b。第一侧边121a可以源自第一电极线120a，而第二侧边121b可以源自第二电极线120b。

彼此面对的相对两条侧边之间的最小距离可以被定义为第一侧边121a之间的距离D1或第二侧边121b之间的距离D2。在一个实施方式中，第一侧边121a之间的距离D1和第二侧边121b之间的距离D2可以相同。

在示例性实施方式中，彼此面对的相对两条侧边之间的最小距离可以为约225μm以下。在这种情况下，可以减少从单位单元125的每一条侧边产生的衍射峰的重叠或干扰，从而可以防止使用者看到网状结构或电极线。

如果彼此面对的相对两条侧边之间的最小距离被过度减小，则可能减小单位单元125中的内部空间，从而导致天线装置的透光度整体降低。

考虑到电极的透光度和对视觉识别的抑制，相对两条侧边之间的最小距离可以为约20至约225μm，并且优选为约50至约196μm。

在示例性实施方式中，单位单元125的每一条侧边或电极线的线宽度Lw可以为约0.5至约5μm。如果电极线的线宽度Lw小于约0.5μm，则天线装置的信号损失率可能过度增加，并且可能无法获得天线装置的有效驱动特性。如果电极线的线宽度Lw超过约5μm，则可能降低天线装置的透光度。

可以如上所述那样调节单位单元125的相对两条侧边之间的最小距离和每条电极线的线宽度，可以在保持透光度的同时防止电极的视觉识别，并且可以实现天线装置的有效信号灵敏度。

如上所述，单位单元125可以具有例如菱形形状，并且可以具有诸如六边形形状的另一种凸多边形形状。

图5是示出根据一些示例性实施方式的天线装置的单位单元的示意性俯视平面图。

参照图5，单位单元127可以具有六边形形状。在这种情况下，单位单元127可包括通过在三个不同方向上延伸的电极线得到的第一侧边123a、第二侧边123b和第三侧边123c。例如，第一侧边123a和第二侧边123b可以在两个对角线方向上延伸，并且第三侧边123c可以在竖直方向上延伸。

相对两条侧边之间的最小距离可以包括彼此面对的一对第一侧边123a之间的距离Da、彼此面对的一对第二侧边123b之间的距离Db以及彼此面对的一对第三侧边123c之间的距离Dc。

在示例性实施方式中，第一侧边123a之间的距离Da、第二侧边123b之间的距离Db和第三侧边123c之间的距离Dc可以彼此相同或不同，并且可以各自为约225μm以下，优选为约20至约225μm，更优选为约50至约196μm。

图6和图7分别是示出根据示例性实施方式的天线装置的示意性剖视图和示意性俯视平面图。

参照图6和图7，天线装置的衬垫电极130可以具有实心结构而不是网状结构。因此，可以提高驱动IC芯片与辐射电极112之间的信号发送/接收效率，并且可以抑制信号损失。

如图6所示，在一些实施方式中，衬垫电极130可以位于与天线图案(例如，包括辐射电极112和传输线114的第一电极层110)不同的层或不同的水平处。

例如，衬垫电极130可以位于第一电极层110的上层，并且可以通过触头135电连接至第一电极层110。

在一个实施方式中，绝缘夹层140可以形成在介电层100上以覆盖第一电极层110。触头135可以穿过绝缘夹层140形成并且可以电连接至被包括在第一电极层110中的传输线114。

衬垫电极130可以设置在绝缘夹层140上以与触头135接触。还可以在绝缘夹层140上形成保护层150以覆盖衬垫电极130。

例如，可以在绝缘夹层140中形成接触孔，以部分地露出传输线114的上表面。随后，可以形成填充接触孔的金属层或合金层，并且使其形成图案以形成触头135。在一些实施方式中，可以将触头135和衬垫电极130设置为基本上彼此一体连接的单一构件。在这种情况下，可以通过用于金属膜或合金膜的相同的图案形成工艺来形成触头135和衬垫电极130。

绝缘夹层140和保护层150可以包括诸如氧化硅、氮化硅等无机绝缘材料，或诸如丙烯酸树脂、环氧基树脂、聚酰亚胺基树脂等有机绝缘材料。

衬垫电极130可以设置在诸如显示装置的遮光部分或边框部分的外周区域。因此，衬垫电极130可以不被使用者视觉识别，并且可以由实心金属形成以抑制信号损失。可以设置在显示装置的显示区域处的辐射电极112可以形成为包括上述网状结构，以提高透光度并防止电极可见。

图8是示出根据示例性实施方式的显示装置的示意性俯视平面图。例如，图8示出了包括显示装置的窗口的外形。

参照图8，显示装置200可以包括显示区域210和外周区域220。例如，外周区域220可以位于显示区域210的两个横向部分和/或两个端部部分上。

在一些实施方式中，上述天线装置可通过贴片或薄膜的形式插入到显示装置200的外周区域220中。在一些实施方式中，如上所述的天线装置的辐射电极112可以被设置为至少部分地对应于显示装置200的显示区域210，并且衬垫电极116和130可以被设置为对应于显示装置200的外周区域220。

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。显示装置和/或天线装置的诸如IC芯片的驱动电路可以设置在外周区域220中。

天线装置的衬垫电极116和130可以被设置为与驱动电路相邻，从而可以通过缩短信号发送/接收路径来抑制信号损失。

在一些实施方式中，天线装置的虚设电极118可以设置在显示区域210上。辐射电极112和虚设电极118可以形成为具有相同的网状结构，例如包括参照图3和图4所描述的单位单元，因此可以在抑制电极可见的同时有效地实现提高的透光度。

在下文中，提出优选实施方式以更具体地描述本发明。然而，给出以下实施例仅用于说明本发明，并且相关领域的技术人员将清楚地理解这些实施例不限制所附权利要求，而是在本发明的范围和精神内可以做出各种替代和变型。这样的替代和变型被适当地包括在所附权利要求中。

试验例1：根据单位单元的相对两条侧边之间的最小距离评估电极可见性实施例和比较例

使用银(Ag)、钯(Pd)和铜(Cu)的合金(APC)在介电层上形成图3所示的网状结构。电极线被形成为具有3μm的线宽度并且电极厚度(或高度)为通过改变X轴方向上的对角线长度(在表1中以“X”表示)和Y轴方向上的对角线长度(在表1中以“Y”表示)来调节相对两条侧边之间的最小距离(在表1中以“A”表示)，以制备实施例和比较例的薄膜天线样品。如下所述评估样品的透光度和电极可见性。

(1)透光度的测量

使用分光光度计(CM-3600A，Konica Minolta)在550nm的波长下测量实施例和比较例制备的样品的透光度。

(2)电极可见性的评估

用肉眼观察实施例和比较例制备的样品，以确定是否在视觉上识别出电极线或网状结构。具体地，用肉眼观察10个面板的样品，并且如下所述通过确定电极图案清晰可见的面板的数量来评估电极可见性。

10个面板中0个面板

○：10个面板中1至3个面板

△：10个面板中4至5个面板

×：10个面板中6个以上的面板

结果显示在下面的表1中。

[表1]

参照表1，当相对两条侧边之间的最小距离超过225μm时，透光度增加但是电极可见性降低。当相对两条侧边之间的最小距离为约20μm以上时，基本上防止了电极的视觉识别。当相对两条侧边之间的最小距离在约50μm至约225μm(或196μm)的范围内时，实现了87％以上的透光度，同时基本上阻止了电极的视觉识别。

试验例2：根据电极线的线宽度评估电阻和信号损失

实施例和比较例

使用银(Ag)、钯(Pd)和铜(Cu)的合金(APC)在介电层上形成图3所示的网状结构。如试验例1的实施例1-6中那样，彼此面对的相对两条侧边之间的最小距离被固定为196μm，并且改变电极线的线宽度以制备实施例和比较例的样品。

测量实施例和比较例的每个样品的信号损失(S21(dB))、线电阻和透光度。

具体地，使用网络分析仪在28GHz下提取S参数以测量信号损失。线电阻通过电阻模拟(Q3D工具)方法测量。通过与试验例1相同的方法测量透光度。结果在下面的表2中示出。

[表2]

图9是示出电阻和信号损失水平(S21)之间的关系的模拟结果的示例性曲线图。参照图9，将表示效率(输出强度/输入强度)为50％以上的目标S21设定为-3dB，并且根据该目标S21的天线图案的电阻被测定为22.5Ω。

目标S21由下面的等式1确定。

[等式1]S21(dB)＝10*Log(输出强度/输入强度)

参照表2，具有目标信号效率的线宽度被测定为0.5μm，并且当电极线的线宽度变得小于0.5μm时没有获得目标信号效率。电极线的线宽度超过5μm时，天线装置的透光度不足90％。

Claims (10)

1.一种天线装置，其包括：

介电层；以及

设置在所述介电层的顶表面上的天线图案，所述天线图案包括网状结构，在所述网状结构中组合有由多条电极线限定的单位单元，

其中所述单位单元中彼此面对的相对两个侧边之间的最小距离为56μm至196μm，并且所述电极线的线宽度为0.5μm至5μm，

其中所述天线图案的透光度为87％以上，

其中彼此面对的相对两个侧边之间的所述最小距离为196μm时的所述天线图案的线电阻为22.5Ω以下，

其中所述天线图案包括银-钯-铜(APC)合金。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述网状结构包括彼此相交的第一电极线和第二电极线。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，所述单位单元具有菱形形状。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其还包括设置在所述天线图案周围的虚设电极。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其中，所述虚设电极包括与所述天线图案相同的所述网状结构。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其中，所述天线图案和所述虚设电极包括相同的金属。

7.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述天线图案包括辐射电极、连接至所述辐射电极的传输线以及连接至所述传输线的端部的衬垫电极。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其中，所述辐射电极包括所述网状结构，并且所述衬垫电极具有实心结构。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，所述衬垫电极设置在所述辐射电极和所述传输线的上层，并且所述天线装置还包括将所述衬垫电极和所述传输线电连接的触头。

10.一种显示装置，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的天线装置。