CN112838359A - 天线装置和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天线装置和显示装置。天线装置包括：介电层、设置在介电层的顶表面上的辐射图案、连接至介电层上的辐射图案的一侧的传输线、连接至介电层的端部的信号焊盘、围绕信号焊盘设置的接地焊盘以及从接地焊盘平行于传输线延伸的辅助辐射图案。显示装置包括所述的天线装置。

Description

天线装置和显示装置
相关申请的交叉引用和优先权要求
本申请要求于2019年11月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0152628号的权益，其公开内容以其整体通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及天线装置和包括该天线装置的显示装置。更具体地，本发明涉及包括电极和介质层的天线装置以及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高频或超高频通信的天线。
此外，随着配备有天线的显示装置变得更薄、更轻，用于天线的空间也可能减小。因此，在有限的空间中可能不容易实现高频和宽带信号的发送和接收。
例如，在最近的5G高频带通信中，随着波长变短，可能会阻碍信号的发送和接收。因此，可能需要多频带信令。
此外，当在显示装置中使用薄膜或贴片型天线时，即使从薄层天线构造，也可能需要高频或超高频通信中的辐射可靠性。
例如，韩国公开专利申请第2010-0114091号公开了一种双贴片天线模块，该双贴片天线模块可能不适合应用于薄而紧凑的装置。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种具有改善的增益和信令效率的天线装置。
根据本发明的一方面，提供了一种显示装置，其包括具有改善的增益和信令效率的天线装置。
(1)一种天线装置，包括：介电层；设置在介电层的顶表面上的辐射图案；与介电层上的辐射图案的一侧连接的传输线；与传输线的端部连接的信号焊盘；围绕信号焊盘设置的接地焊盘；以及从接地焊盘平行于传输线延伸的辅助辐射图案。
(2)根据上述(1)所述的天线装置，其中，天线装置满足下式1：
[式1]
0.3<D2/D1<0.99
其中，在式1中，D1是传输线的长度，D2是辅助辐射图案的长度。
(3)根据上述(1)所述的天线装置，其中，辅助辐射图案与辐射图案和传输线电分离和物理分离。
(4)根据上述(1)所述的天线装置，其中，接地焊盘包括彼此面对的一对接地焊盘，信号焊盘介于所述一对接地焊盘之间。
(5)根据上述(4)所述的天线装置，其中，辅助辐射图案从所述一对接地焊盘中的每一个延伸。
(6)根据上述(1)所述的天线装置，其中，辅助辐射图案是一体地连接至接地焊盘的单个构件。
(7)根据上述(6)所述的天线装置，其中，辅助辐射图案具有与接地焊盘相同的形状，并且具有与接地焊盘不同的内部结构。
(8)根据上述(7)所述的天线装置，其中，辅助辐射图案的面积大于接地焊盘的面积。
(9)根据上述(7)所述的天线装置，其中，辅助辐射图案具有网状结构，并且接地焊盘具有实心图案结构。
(10)根据上述(9)所述的天线装置，其还包括围绕辐射图案和辅助辐射图案设置的介电层上的虚设网状图案。
(11)根据上述(1)所述的天线装置，其中，辅助辐射图案的宽度小于接地焊盘的宽度。
(12)根据上述(1)所述的天线装置，其中，辐射图案和辅助辐射图案设置在同一层。
(13)根据上述(1)所述的天线装置，其还包括形成在介电层的底表面上的接地层。
(14)根据上述(13)所述的天线装置，其中，接地层在平面视图中覆盖辅助辐射图案和辐射图案，介电层介于接地层与辅助辐射图案和辐射图案之间。
(15)上述(11)的天线装置元件，其中，辅助辐射图案的共振频率大于辐射图案的共振频率。
(16)一种显示装置，其包括根据上述实施方式的天线装置。
根据本发明的示例性实施方式，天线装置可以包括辐射图案和从介电层的顶表面上的接地焊盘平行于传输线延伸的辅助辐射图案。因此，可以调节天线装置的操作频率，并且可以实现能够在有限的空间中发送和接收高频或超高频和宽带信号的天线装置。
在一些实施方式中，辅助辐射图可以与辐射图案形成在同一层。因此，可以防止由于寄生电容引起的干扰和信号扰乱，并且可以实现形成为单个天线图案层结构的薄型双频带天线装置。
另外，辐射图案和辅助辐射图案可以包括网状结构。因此，可以提高天线装置的透射率，并且当将天线装置应用于显示装置时，可以防止天线装置对用户的视觉识别。
天线装置可以应用于包括能够发送和接收3G、4G、5G或更高的高频/超高频带的移动通信装置的显示装置，从而改善诸如透射率的光学特性和辐射特性。
附图说明
图1是示出根据示例性实施方式的天线装置的示意性截面图。
图2是示出根据一些示例性实施方式的天线装置的示意性俯视平面图。
图3至图5是示出根据一些示例性实施方式的天线装置的示意性俯视平面图。
图6是示出根据一些示例性实施方式的显示装置的示意性俯视平面图。
图7是示出根据示例性实施方式的根据天线装置的辅助辐射图案的长度的变化的增益量的变化的曲线图。
图8是示出根据示例性实施方式的根据天线装置的辅助辐射图案的长度的变化的S参数变化的曲线图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种包括介电层和天线图案层的天线装置，该天线图案层包括辐射图案和辅助辐射图案。
天线装置可以是例如以透明膜的形式制造的微带贴片天线。天线装置可以应用于用于与例如3G、4G、5G或更高的移动通信对应的高频或超高频带的移动通信的通信装置。
根据本发明的示例性实施方式，还提供了一种包括天线装置的显示装置。天线装置的应用不限于显示装置，并且天线装置可以应用于诸如车辆、家用电器、建筑等各种物体或结构。
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，参照附图描述的这样的实施方式被提供用来进一步理解本发明的精神，而不限制在具体实施方式和所附权利要求中公开的要保护的主题。
在附图中，将平行于介电层90的顶表面并且彼此交叉的两个方向定义为第一方向和第二方向。例如，第一方向和第二方向可以彼此垂直。垂直于介电层90的顶表面的方向被定义为第三方向。例如，第一方向可以对应于天线装置的长度方向，第二方向可以对应于天线装置的宽度方向，并且第三方向可以对应于天线装置的厚度方向。
图1是示出根据示例性实施方式的天线装置的示意性截面图。
参照图1，天线装置可以包括介电层90和设置在介电层90上的天线图案层100。
介电层90可以包括例如透明树脂材料。例如，介电层90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；氨基甲酸酯或丙烯酸氨基甲酸酯基树脂；硅氧烷基树脂等。它们可以单独使用或以其两种以上的组合使用。
在一些实施方式中，在介电层90中可以包括诸如光学透明粘合剂(OCA)、光学透明树脂(OCR)等粘合剂膜。
在一些实施方式中，介电层90可以包括诸如玻璃、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等无机绝缘材料。
在一些实施方式中，介电层90可以被设置为基本上单层。在一个实施方式中，介电层90可以包括具有至少两层的多层结构。
可以通过介电层90在天线图案层100与接地层80之间形成电容或电感，从而可以调节可以驱动或操作天线装置的频带。在一些实施方式中，可以在大约1.5至大约12的范围内调节介电层90的介电常数。当介电常数超过大约12时，驱动频率可能被过度降低，使得可能无法实现在所需的高频带中的驱动。
天线图案层100可以设置在介电层90的顶表面上。天线图案层100可以包括天线装置的天线图案。天线图案可以包括辐射图案120、传输线130、焊盘电极145和辅助辐射图案150。稍后将参照图2描述包括天线图案的天线图案层100的详细构造。
在示例性实施方式中，天线图案层100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)或包含至少一种上述金属的合金。它们可以单独使用或组合使用。
例如，辐射图案120可以包括银(Ag)或银合金(例如，银-钯-铜(APC))或铜(Cu)或铜合金(例如，铜钙(CuCa))来实现低电阻和精细的线宽图案。
在一些实施方式中，天线图案层100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)、铟锌锡氧化物(ITZO)、锌氧化物(ZnOx)等。例如，天线图案层100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。
天线装置还可以包括在天线图案层100上的上介电层110。
上介电层110可以包括具有预定介电常数的绝缘材料。例如，上介电层110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。在一些实施方式中，介电层90和上介电层110可以包括基本相同的材料。
在一些实施方式中，可以在介电层90的底表面上形成接地层80。在平面图中，接地层80可以被设置为完全覆盖辐射图案120和辅助辐射图案150。因此，可以从天线装置实现垂直辐射特性。
在一个实施方式中，可以将天线装置应用于其上的显示装置的导电构件可以用作接地层80。例如，该导电构件可以包括各种布线或电极，例如薄膜晶体管(TFT)阵列面板中包括的栅极、源极、漏极、像素电极、公共电极、数据线、扫描线等。
在一个实施方式中，设置在显示装置的后部的诸如SUS板的金属构件、诸如数字化器的传感器构件、散热片等可以用作接地层80。
图2是示出根据一些示例性实施方式的天线装置的示意性俯视平面图。
参照图2，天线装置可以包括形成在介电层90的顶表面上的天线图案层100，并且天线图案层100可以包括天线图案。
天线图案层100可以包括辐射图案120、传输线130、信号焊盘141和接地焊盘143，并且可以包括从接地焊盘43平行于传输线130延伸的辅助辐射图案150。
在示例性实施方式中，焊盘电极145可以包括电连接至辐射图案120的信号焊盘141以及围绕信号焊盘141设置以与信号焊盘141电分离和物理分离的接地焊盘143。例如，一对接地焊盘143可以被设置为在第二方向上彼此面对，信号焊盘141介于一对接地焊盘143之间。
焊盘电极145可以被附着或粘接到驱动电路单元上。例如，驱动电路单元可以包括柔性电路板(FPCB)，并且可以通过诸如各向异性导电膜(ACF)之类的导电中间结构电连接至焊盘电极145。因此，可以在天线图案和驱动电路单元之间实现信号发送/接收。
在一个实施方式中，焊盘电极145可以具有薄的透明金属层形式的实心结构。因此，可以减小焊盘电极145与驱动电路单元之间的接触电阻，并且可以进一步提高供馈送和供电效率。
在示例性实施方式中，辐射图案120可以具有多边形板的形状。图2的辐射图案120的形状可以仅仅是例子，并且可以考虑辐射效率而适当地改变。
传输线130可以从辐射图案120分支出来，以电连接至信号焊盘141。在这种情况下，传输线130可以形成为与辐射图案120基本为一体的单个构件。
辅助辐射图案150可以与辐射图案120和传输线130在物理上间隔开，并且可以与辐射图案120和传输线130设置在同一层。辅助辐射图案150可以分别从一对接地焊盘143延伸。
因此，接地焊盘143和辅助辐射图案150可以形成为彼此一体地连接的单个构件。在这种情况下，辅助辐射图案150的宽度可以等于接地焊盘143的宽度。辅助辐射图案150的宽度可以小于接地焊盘143的宽度。
辅助辐射图案150可以具有与接地焊盘143相同的形状。例如，当接地焊盘143具有正方形形状时，辅助辐射图案150也可以具有正方形形状。相同的形状意味着外形相同，而尺寸和面积可以不同或相同。
辅助辐射图案150可以具有与接地焊盘143不同的内部结构。例如，辅助辐射图案150可以具有网状图案的内部结构，并且接地焊盘143可以具有实心图案形状的内部结构。内部结构可以是指填充辐射图案120和辅助辐射图案150的外周的内部图案。
辅助辐射图案150和辐射图案120可以在介电层90的顶表面上形成在同一水平(在同一层)。因此，可以形成单层的天线图案层，使得可以减小天线装置的厚度。此外，可以实现能够应用于紧凑型装置并提供多频带信令的天线装置。
辅助辐射图案150和辐射图案120可以包括网状结构。因此，可以提高天线图案的透射率，并且可以在将天线图案应用于显示装置时防止天线图案对用户可视觉识别。
在这种情况下，辅助辐射图案150和辐射图案120可以包括具有基本相同的形状(例如，相同的线宽和相同的间距)的网状结构。因此，辅助辐射图案150和辐射图案120可以包括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。
在示例性实施方式中，天线装置可以满足下式1。
[式1]
0.3<D2/D1<0.99
在式1中，D1表示传输线的长度，D2表示辅助辐射图案的长度。
由于在辐射图案120与焊盘电极145之间产生的寄生电容，驱动或操作天线装置的频带可能受到扰动。在这种情况下，可以如式1所示调节辅助辐射图案150的长度，使得可以使用寄生电容分量来发送和接收与为辐射图案120设置的频带不同频带的信号。
例如，可以使用辅助辐射图案150发送和接收比辐射图案120更高频带的信号。因此，可以使用单层天线图案层来提供天线装置，该天线装置可以发送和接收多频带信号，同时防止由于噪声造成的信号扰动。
在一些实施方式中，天线装置可以满足下式2。
[式2]
0.5<D2/D1<0.95
在式2中，D1表示传输线的长度，D2表示辅助辐射图案的长度。
例如，辅助辐射图案150的长度可以是在第一方向上测量的长度。如果天线装置满足式2，则可以实现足够的辐射效率和天线增益特性。
传输线130在第一方向上的长度可以与辐射图案120和焊盘电极145之间的距离相同。
在一个实施方式中，辅助辐射图案150的共振频率可以大于辐射图案120的共振频率。例如，当辅助辐射图案150的共振频率超过大约30GHz时，辐射图案120的共振频率可以是大约20至30GHz。
图3至图5是示出根据一些示例性实施方式的天线装置的示意性俯视平面图。在此省略了与上面参照图1和图2所描述的基本相同或相似的结构和元件的详细描述。
参照图3，天线装置可以包括辐射图案120、传输线130、信号焊盘141和接地焊盘143，并且可以包括从接地焊盘14平行于传输线130延伸的辅助辐射图案150。
如参照图2所述，天线装置可以满足式1或式2。在这种情况下，可以在第二方向上测量辅助辐射图案150的宽度。辅助辐射图案150的宽度可以与接地焊盘143的宽度不同。
因此，可以调节在辐射图案120和辅助辐射图案150之间形成的电容，并且该电容可以用于期望频带的信号发送和接收。因此，可以防止由于噪声引起的信号干扰，并且可以在薄层结构中实现多频带发送和接收。
参照图4，天线装置可以包括阵列形式的多个天线图案。
例如，多个天线图案可以包括对不同频率具有灵敏度的天线图案，因此可以增加天线装置的频率覆盖范围和增益特性。
每个天线图案可以包括辐射图案120和辅助辐射图案150。可以调节每个天线图案的辐射图案120和辅助辐射图案150的尺寸，以实现期望频带的信号发送和接收。
参照图5，如果辐射图案120和辅助辐射图案150包括网状结构，可以围绕辐射图案120和辅助辐射图案150设置虚设网状图案160。如参照图2所述，辐射图案120可以包括网状结构，从而可以提高天线装置的透射率。
虚设网状图案160可以围绕辐射图案120和辅助辐射图案150设置，使得围绕辐射图案120和辅助辐射图案150的图案布置可以变得均匀。因此，可以防止显示装置的使用者在视觉上识别其中包括的网状结构或导电线。
例如，可以在介电层90上形成导电层，然后可以蚀刻导电层以形成网状结构，同时沿着预定的分离区域蚀刻导电层以形成与辐射图案120、传输线130和辅助辐射图案150电分离和物理分离的虚设网状图案160。因此，包括上述天线图案和虚设网状图案160的天线图案层100可以形成在介电层90的顶表面上。
虚设网状图案160可以与天线驱动集成电路芯片电分离，并且可以不提供明显的辐射驱动。
虚设网状图案160可以包括与辐射图案120和辅助辐射图案150的网状结构基本相同或相似的网状结构。因此，可以防止由于图案形状的偏差造成的天线装置的视觉识别，同时还提高了天线装置的透射率。
图6是示出根据一些示例性实施方式的显示装置的示意性俯视平面图。例如，图6示出了包括显示装置的窗口的外形。
参照图6，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可以定位在显示区域210的两个侧向部分和/或两个端部上。
在一些实施方式中，上述天线装置可以贴片或薄膜的形式插入显示装置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图案120和辅助辐射图案150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，并且焊盘电极145可以被设置为对应于显示装置200的外周区域220。
天线图案可以沿着显示装置的外部区域设置并且可以位于外周区域220中。例如，天线图案的焊盘电极145可以设置在显示装置的外周区域220中。
外周区域220可以对应于例如图像显示装置的遮光部分或边框部分。另外，可以在外周区域220中设置用于控制天线装置的驱动/辐射特性并提供馈送信号的驱动集成电路(IC)芯片。在这种情况下，天线装置的焊盘电极145可以与驱动集成电路芯片相邻，使得可以缩短信号发送/接收路径，从而抑制信号损失。
在一些实施方式中，包括在天线图案中的辐射图案120和辅助辐射图案150的一部分可以设置在显示区域210中。例如，如图5所示，可以通过使用网状结构来减小辐射图案120和辅助辐射图案150的可视性。
天线图案或辐射图案120和辅助辐射图案150可以包括网状结构，从而可以提高天线装置的整体透射率。此外，可以设置虚设网状图案以改善图案均匀性。因此，可以对用户防止由于图案偏差引起的天线图案的视觉识别。
根据上述示例性实施方式的天线装置可以应用于用于实现例如高频或超高频带通信的显示装置，并且可以提供多频带信号的发送和接收。天线装置可以应用于诸如显示装置和移动通信装置的各种装置或诸如汽车和建筑等结构。
在下文中，提出了优选实施方式以更具体地描述本发明。然而，给出以下例子仅用于说明本发明，并且相关领域的技术人员将清楚地理解，这些例子不限制所附权利要求，而是在本发明的范围和精神内可以进行各种改变和修改。这样的改变和修改被适当地包括在所附权利要求中。
试验例1：在改变辅助辐射图案的长度的同时评估信令性能
在COP介电层上形成包括铜的天线图案。将天线图案中的辐射图案与焊盘电极之间的距离固定为1.6mm，并且在增加辅助辐射图案的长度的同时，测量天线图案的信号性能(dBi)。
参照图7，随着辅助辐射图案的长度增加，第二共振峰的增益量(在大约38GHz的频率处)增加。因此，信号发送/接收频带被扩展到第二共振频带以提供改善的信令效率。
试验例2：在改变辅助辐射图案的长度的同时评估S11
在COP介电层上形成包括铜的天线图案。天线图案中的辐射图案与焊盘电极之间的距离固定为1.6mm，并在增加辅助辐射图案的长度的同时使用网络分析仪以50Ω的阻抗以大约28.5GHz的频率提取S参数(S11)。获得如图8所示的曲线图的模拟结果。
参照图8，随着辅助辐射图案的长度增加，第一共振峰(在大约27GHz的频率处)和第二共振峰(在大约35GHz的频率处)的S11值减小。例如，当辅助辐射图案的长度为1.5mm时，清楚地观察到反射损失的减少和增益量的增加。

Claims (16)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：
介电层；
设置在所述介电层的顶表面上的辐射图案；
与所述介电层上的所述辐射图案的一侧连接的传输线；
与所述传输线的端部连接的信号焊盘；
围绕所述信号焊盘设置的接地焊盘；以及
从所述接地焊盘平行于所述传输线延伸的辅助辐射图案。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置满足下式1：
[式1]
0.3<D2/D1<0.99
其中，在式1中，D1是所述传输线的长度，D2是所述辅助辐射图案的长度。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辅助辐射图案与所述辐射图案和所述传输线电分离和物理分离。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述接地焊盘包括彼此面对的一对接地焊盘，所述信号焊盘介于所述一对接地焊盘之间。
5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述辅助辐射图案从所述一对接地焊盘中的每一个延伸。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辅助辐射图案是一体地连接至所述接地焊盘的单个构件。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述辅助辐射图案具有与所述接地焊盘相同的形状，并且具有与所述接地焊盘不同的内部结构。
8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述辅助辐射图案的面积大于所述接地焊盘的面积。
9.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述辅助辐射图案具有网状结构，并且所述接地焊盘具有实心图案结构。
10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，还包括围绕所述辐射图案和所述辅助辐射图案设置的所述介电层上的虚设网状图案。
11.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辅助辐射图案的宽度小于所述接地焊盘的宽度。
12.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射图案和所述辅助辐射图案设置在同一层。
13.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包括形成在所述介电层的底表面上的接地层。
14.根据权利要求13所述的天线装置，其特征在于，所述接地层在平面视图中覆盖所述辅助辐射图案和所述辐射图案，所述介电层介于所述接地层与所述辅助辐射图案和所述辐射图案之间。
15.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，所述辅助辐射图案的共振频率大于所述辐射图案的共振频率。
16.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括根据权利要求1所述的天线装置。
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