CN113206371A - 天线装置和包括该天线装置的显示装置 - Google Patents

Abstract

根据一种实施方式的天线装置可以包括介电层、设置在介电层的上表面上并形成为网状结构的辐射图案和传输线。传输线的网格线宽度可以大于辐射图案的网格线宽度。

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。

背景技术

近来，随着信息化社会的发展，诸如Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术例如通过与显示装置结合被实现为智能电话的形式。在这种情况下，天线可以耦合至显示装置以执行通信功能。

近来，随着移动通信技术变得更先进，需要将在超高频段中执行通信的天线耦合至显示装置。另外，随着近年来开发出诸如透明显示器和柔性显示器的薄型、高透明度和高分辨率的显示装置，还需要开发具有提升的透明度和柔性的天线。

随着显示装置的屏幕变得更大，目前的趋势是减小边框部分或遮光部分的空间或面积。在这种情况下，可安装天线的空间或面积也受到限制，从而使用于发送和接收信号的天线中所包括的辐射图案可能与显示装置的显示区域重叠。因此，显示装置的图像可能被天线的辐射图案遮住或者辐射图案可能被用户看见，从而可能使图像质量变差。

因此，需要一种用于在有限的空间内实现具有期望的天线增益的高频通信而不会被用户看见的天线设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种天线装置和一种包括该天线装置的显示装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

1.一种天线装置，其包括：介电层；以及辐射图案和传输线，它们设置在介电层的上表面上并形成为网状结构，其中传输线的网格线宽度大于辐射图案的网格线宽度。

2.根据方案1所述的天线装置，其中传输线的网格线宽度小于将辐射图案的网格线宽度乘以2.6获得的值。

3.根据方案1所述的天线装置，其中传输线的网格线宽度小于将辐射图案的网格线宽度乘以2.2获得的值。

4.根据方案1所述的天线装置，其中传输线的面积等于或小于将参考面积乘以0.1而得到的值，其中通过将辐射图案的长度和传输线的长度之和乘以辐射图案的宽度来计算参考面积。

5.根据方案1所述的天线装置，其还包括设置在介电层的下表面上的接地层。

6.根据方案1所述的天线装置，其还包括连接至传输线的端部的信号垫。

7.根据方案6所述的天线装置，其还包括在信号垫周围设置成与信号垫分离的接地垫。

8.根据方案7所述的天线装置，其中信号垫或接地垫具有实心结构。

9.根据方案1所述的天线装置，其还包括设置在介电层的上表面上的虚设图案。

10.根据方案9所述的天线装置，其中虚设图案设置在辐射图案和传输线周围。

11.根据方案9所述的天线装置，其中虚设图案形成为网状结构。

12.根据方案11所述的天线装置，其中虚设图案的网格线宽度与辐射图案的网格线宽度相同。

13.根据方案9所述的天线装置，其中虚设图案与辐射图案和传输线电气隔离。

14.一种显示装置，其包括根据方案1所述的天线装置。

由于与包括辐射图案的整个面积相比传输线占据的面积非常小，因此即使将传输线的网格线宽度在特定的范围内形成为较大，也不会产生电极可视性所涉及的问题。因此，可以通过使传输线的网格线宽度形成为大于辐射图案的网格线宽度来提高天线增益。

附图说明

通过以下结合附图做出的详细说明将更清楚地理解本发明的上述及其他目的、特征和其他优点，在附图中：

图1是示出根据一个实施方式的天线装置的示意性剖视图；

图2是示出根据一个实施方式的天线装置的示意性平面图；

图3是用于描述辐射图案的网格线宽度的视图；

图4是用于描述传输线的网格线宽度的视图；

图5是示出根据另一个实施方式的天线装置的示意性平面图；并且

图6是示出根据一个实施方式的显示装置的示意性平面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述实施方式。在用附图标记指代各个附图的构成元件时，应当注意，相同的元件尽管在不同的附图中被示出但是也由相同的附图标记表示。

在本发明的优选实施方式的说明中，将不会详细描述认为是能够不必要地使本发明的意图模糊的公知的功能和构造。此外，以下描述的词语是考虑到本发明的功能而定义的，并且可以根据用户或操作者或顾客的意图而有所不同。因此，这样的词语应当基于整个说明书的内容来定义。

应理解的是，尽管本文可能使用术语第一、第二等来描述各种元件、组件或部分，但是这些元件、组件或部分不应受这些术语的限制。在本文的使用中，单数形式“一”和“所述”也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还应理解的是，术语“包括”、“包含”在本文中使用时表明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

此外，与所公开的附图的取向相关地使用诸如“一侧”、“另一侧”、“上”、“下”等方向性术语。由于本发明的实施方式的组件可以定位为各种取向，因此这些方向性术语用于说明性目的，而不是意图将本发明限制于此。

另外，本公开中的构造单元的划分用于方便描述并且仅通过针对每个构造单元设定的主要功能来区分。即，要在下文中描述的两个以上的构造单元可以被组合成单个构造单元，或者可以通过两种以上的功能划分被形成为不止一个构造单元。此外，除负责主要功能以外，要在下文中描述的每个构造单元还可以额外地执行针对其他构造单元所设定的功能中的一部分或全部功能，并且可以排他地采用针对每个构造单元设定的主要功能中的一部分功能，当然也可以由其他构造单元执行。

本公开中描述的天线装置可以是制造为透明薄膜形式的贴片天线或微带天线。该天线装置可以应用于例如用于实现高频或超高频(例如3G、4G、5G或更高的)移动通信、Wi-Fi、蓝牙、NFC、GPS等的通信装置。

在以下附图中，将平行于介电层的上表面且彼此垂直相交的两个方向定义为x方向和y方向，并且将垂直于介电层的上表面的方向定义为z方向。例如，x方向、y方向和z方向可以分别对应于天线装置的宽度方向、长度方向和厚度方向。

图1是示出根据一个实施方式的天线装置的示意性剖视图，图2是示出根据一个实施方式的天线装置的示意性平面图，图3是用于描述辐射图案的网格线宽度的视图，图4是用于描述传输线的网格线宽度的视图。

参照图1至图4，天线装置可以包括介电层100和天线图案层120。

介电层100可以包括具有预定介电常数的绝缘材料。根据一个实施方式，介电层100可以包括诸如玻璃、氧化硅、氮化硅或金属氧化物的无机绝缘材料，或者诸如环氧树脂、丙烯酸树脂或酰亚胺树脂的有机绝缘材料。介电层100可以用作为形成有天线图案层120的天线装置的薄膜基材。

根据一个实施方式，可以提供透明薄膜作为介电层100。此时，该透明薄膜可以包括聚酯树脂，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、聚对苯二甲酸丁二酯等；纤维素树脂，例如二乙酰纤维素、三乙酰纤维素等；聚碳酸酯树脂；丙烯酸树脂，例如聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯等；苯乙烯树脂，例如聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物等；聚烯烃树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、环状聚烯烃或具有降冰片烯结构的聚烯烃、乙烯-丙烯共聚物等；氯乙烯树脂；酰胺树脂，例如尼龙、芳族聚酰胺等；酰亚胺树脂；聚醚磺酸树脂；磺酸树脂；聚醚醚酮树脂；聚苯硫醚树脂；乙烯醇树脂；偏二氯乙烯树脂；乙烯醇缩丁醛树脂；烯丙基树脂；聚甲醛树脂；热塑性树脂，例如环氧树脂等。这些化合物可以单独使用或以它们中的两种以上的组合使用。另外，由例如(甲基)丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸聚氨酯树脂、环氧树脂、硅树脂等的热固性树脂或紫外线固化树脂制成的透明薄膜可以用作介电层100。

根据一个实施方式，诸如光学透明粘合剂(OCA)或光学透明树脂(OCR)的胶粘薄膜可以被包含在介电层100中。

根据一个实施方式，介电层100可以基本上形成为单层，或者可以形成为至少两个或更多个层的多层结构。

介电层100形成电容或电感，使得可以调整能够驱动或感应天线装置的频段。当介电层100的介电常数超过大约12时，驱动频率被过度降低，从而可能无法实现天线在期望的高频段下的驱动。因此，根据一个实施方式，可以将介电层100的介电常数调整到大约1.5至12并且优选大约2至12的范围内。

根据一个实施方式，可以将安装有天线装置的显示装置内部的绝缘层(例如，显示面板的封装层、钝化层等)设置为介电层100。

天线图案层120可以设置在介电层100的上表面上。

天线图案层120可以具有包括辐射图案122和传输线124的天线图案以及衬垫电极125。

天线图案122和124可以包括低电阻金属，例如银(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)、锡(Sn)、锌(Zn)、钼(Mo)、钙(Ca)或它们的合金。这些金属可以单独使用或以它们中的两种以上的组合使用。例如，天线图案122和124可以包括银(Ag)或银合金(例如，银-钯-铜(APC)合金)以实现低电阻。作为另一个例子，考虑到低电阻和细线宽图案，天线图案122和124可以包括铜(Cu)或铜合金(例如，铜-钙(CuCa)合金)。

根据一个实施方式，天线图案122和124可以包括透明金属氧化物，例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、锌氧化物(ZnOx)、铜氧化物(CuO)等。

根据一个实施方式，天线图案122和124可以包括透明导电氧化物层和金属层的层叠结构，例如可以具有透明导电氧化物层-金属层-透明导电氧化物层的三层结构。在这种情况下，可以通过金属层经由减小电阻而提高信号传输速度并同时提高柔性，并且可以通过透明导电氧化物层提高耐腐蚀性和透明度。

辐射图案122可以形成为网状结构。由此，可以增加辐射图案122的透射率，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。

根据一个实施方式，辐射图案122可以被实现为矩形形状，如图2所示。但是，这仅是示例，并且辐射图案122的形状没有特别限制。即，辐射图案122可以实现为各种形状，例如菱形、圆形等。

传输线124设置在辐射图案122与衬垫电极125的信号垫121之间，并且可以将辐射图案122与信号垫121电连接。

传输线124可以从辐射图案122的中心部分分支，然后连接至信号垫121。

根据一个实施方式，传输线124可以包括与辐射图案122基本相同的导电材料。另外，传输线124可以与辐射图案122一体地连接从而被设置为基本单一的构件，或者可以被设置为与辐射图案122分开的构件。

传输线124可以形成为网状结构。此时，如图3和图4所示，传输线124的网格线宽度LW2可以不同于辐射图案122的网格线宽度LW1。

由于传输线124是将信号从衬垫电极125的信号垫121传输到辐射图案122的部分，因此传输线124的电气特性是天线设计中的重要因素。但是，由于作为决定传输线124的电气特性的因素之一的传输线124的面积与天线装置的谐振频率和阻抗有关，因此难以自由地改变该面积。在此，如图2所示，传输线124的面积可以是由传输线124的轮廓形成的面积A2。传输线124的面积A2可以通过将传输线124的长度乘以传输线124的宽度来计算。

根据一个实施方式，考虑辐射图案122的谐振频率上的影响和阻抗，可以在满足下面的公式1的范围内确定传输线124的面积。

[公式1]

0<A2/A1≤0.1

其中，A1可以是通过将辐射图案122的长度和传输线124的长度之和乘以辐射图案122的宽度而计算出的区域面积，并且A2可以是传输线124的面积。

另外，传输线124的面积A2等于或小于将参考面积乘以0.1而得到的值。在此，该参考面积通过将辐射图案122的长度和传输线124的长度之和乘以辐射图案122的宽度来计算。

通过调整传输线124的面积，可以提高天线增益。然而，如上所述，由于传输线124的面积与天线装置的谐振频率和阻抗有关，因此难以自由地改变该面积。因此，根据一个实施方式，通过调整传输线124的网格线宽度LW2可以提高天线增益。

根据一个实施方式，在下面的表1中示出了传输线124的网格线宽度LW2与辐射图案122的网格线宽度LW1的比率、天线增益及其可见度的实验例。

[表1]

如表1所示，可以看出，当将辐射图案122的网格线宽度LW1设定为2.5μm，并且以0.5μm为单位将传输线124的网格线宽度LW2从2.0μm增加到7.0μm时，也就是说，当增大传输线124的网格线宽度LW2与辐射图案122的网格线宽度LW1的比率时，天线增益也增加。另外，可以看出，当传输线124的网格线宽度LW2与辐射图案122的网格线宽度LW1的比率为第一级(在表1例子中为2.2)以上时，开始略微可见辐射图案122和/或传输线124，并且当传输线124的网格线宽度LW2与辐射图案122的网格线宽度LW1的比率超过第二级(在表1的例子中为2.6)时，开始明显可见辐射图122和/或传输线124。在本文中，表述“不可见”是指在视觉上观察时辐射图案122和/或传输线124的识别率小于第一阈值的情况，表述“略微可见”是指在视觉上观察时辐射图案122和/或传输线124的识别率在第一阈值以上且小于第二阈值的情况，表述“明显可见”是指在视觉上观察时辐射图案122和/或传输线124的识别率在第二阈值以上的情况。

根据一个实施方式，可以考虑天线增益和可见度来确定传输线124的网格线宽度LW2与辐射图案122的网格线宽度LW1的比率。

例如，考虑天线增益而不是可见度，可以在满足下面的公式2的范围内确定传输线124的网格线宽度LW2与辐射图案122的网格线宽度LW1的比率。

[公式2]

1<LW2/LW1

对于另一个例子，考虑可见度和天线增益二者，可以在满足下面的公式3的范围内确定传输线124的网格线宽度LW2与辐射图案122的网格线宽度LW1的比率。

[公式3]

1<LW2/LW1<2.6

从公式3可以看出，传输线124的网格线宽度LW2小于将辐射图案122的网格线宽度LW1乘以2.6而得到的值。

对于另一个例子，考虑可见度而不是天线增益，可以在满足下面的公式4的范围内确定传输线124的网格线宽度LW2与辐射图案122的网格线宽度LW1的比率。

[公式4]

1<LW2/LW1<2.2

从公式4可以看出，传输线124的网格线宽度LW2小于将辐射图案122的网格线宽度LW1乘以2.2而得到的值。

衬垫电极125可以包括信号垫121和接地垫123。

信号垫121可以连接至传输线124的端部并通过传输线124与辐射图案122电连接。由此，信号垫121可以将驱动电路单元(例如，IC芯片等)和辐射图案122电连接。例如，可以将诸如柔性印刷电路板(FPCB)的电路板粘接至信号垫121，并且可以将驱动电路单元安装在该柔性印刷电路板上。因此，辐射图案122和驱动电路单元可以彼此电连接。

接地垫123可以在信号垫121周围设置成与信号垫121电气地且物理地分离。例如，一对接地垫123可以设置为彼此面对，并且信号垫121介于它们之间。

根据一个实施方式，为了减小信号电阻，信号垫121和接地垫123可以形成为包括上述的金属或它们的合金的实心结构。在这种情况下，信号垫121和接地垫123可以形成为包括上述的金属或它们的合金的层以及透明导电氧化物层的多层结构。

根据一个实施方式，天线装置还可以包括接地层110。由于天线装置包括接地层110，因此可以实现垂直辐射特性。

接地层110可以形成在介电层100的下表面上。接地层110可以设置为在平面方向上整体与天线图案层120重叠。

根据一个实施方式，可以将安装有天线装置的显示装置或显示面板的导电构件设置为接地层110。例如，该导电构件可以包括电极或布线，例如显示面板中包括的薄膜晶体管(TFT)的栅电极、源/漏电极、像素电极、公共电极、数据线、扫描线等、不锈钢(SUS)板、散热片、数字转换器、电磁屏蔽层、压力传感器、指纹传感器等。

同时，为了便于描述，在图2中仅示出了一个天线图案，但是也可以在介电层100上设置阵列形式的多个天线图案。

如上所述，通过将天线图案122和124实现为网状结构，可以提高天线装置的透射率。另外，通过使用诸如铜、银或APC合金的低电阻金属形成包含在网状结构中的导线，可以抑制电阻的增加。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。

另外，通过形成比辐射图案122的网格线宽度更大的传输线124的网格线宽度，以及考虑电极可见度来调整传输线124的网格线宽度与辐射图案122的网格线宽度的比率，可以在不改变传输线124的面积的情况下提高天线装置的天线增益特性。

图5是示出根据另一个实施方式的天线装置的示意性平面图。

参照图1和图5，天线图案层120可以具有包括辐射图案122和传输线124的天线图案、衬垫电极125以及虚设图案126。在此，辐射图案122、传输线124和衬垫电极125与以上参考图1至图4所述的那些相同，因此将不进行详细描述。

虚设图案126可以设置在包括辐射图案122和传输线124的天线图案周围。

虚设图案126形成为网状结构，其具有与辐射图案122或传输线124基本相同的形状(例如，相同的线宽度、相同的间隔等)，并且可以包括与辐射图案122和/或传输线124相同的金属。优选地，虚设图案126的网格线宽度与辐射图案122的网格线宽度相同。根据一个实施方式，虚设图案126可以形成为某些导线断裂开的断裂网状结构。

可以将虚设图案126设置为与天线图案122和124以及衬垫电极125电气地且物理地分离。例如，可以沿着天线图案122和124的侧线或轮廓形成分离区域130，因此将虚设图案126与天线图案122和124彼此分开。

如上所述，通过在天线图案122和124周围设置具有与辐射图案122和/或传输线124相同的网状结构的虚设图案126，可以防止安装有天线装置的显示装置的天线图案根据每个位置的电极布置的不同而被用户看见。

同时，为了便于描述，在图5中仅示出了一个天线图案，但是也可以在介电层100上设置阵列形式的多个天线图案。

图6是示出根据一个实施方式的显示装置的示意性平面图。更具体地，图6是示出包括显示装置的窗口的外形的视图。

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可以设置在显示区域210的两侧和/或两端上。

根据一个实施方式，上述的天线装置可以通过薄膜或贴片的形式被插入到显示装置200中。例如，天线装置的辐射图案122和/或传输线124可以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125可以设置为对应于显示装置200的外周区域220。

例如，外周区域220可以对应于显示装置200的遮光部分或边框部分。另外，诸如显示装置200的IC芯片的驱动电路和/或天线装置可以设置在外周区域220中。

通过将天线装置的衬垫电极125设置成与驱动电路相邻，可以缩短信号发送/接收路径，从而抑制信号损失。

当天线装置包括虚设图案126时，虚设图案126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。

由于天线装置包括形成为网状结构的天线图案和/或虚设图案，因此可以提高透射率并且可以显著降低或抑制电极可见度。因此，在维持或提高期望的通信可靠性的同时，还可以提高显示区域210中的图像质量。

上面已经参照优选实施方式描述了本发明，并且本领域技术人员将理解可以在不脱离本发明的基本特征的范围内做出各种修改。因此，应当理解，本发明的范围不限于上述的实施方式，并且在与权利要求所述范围等同的范围内的其他各种实施方式也包括在本发明内。

Claims (14)

1.一种天线装置，其特征在于，其包括：

介电层；以及

辐射图案和传输线，它们设置在所述介电层的上表面上并形成为网状结构，

其中所述传输线的网格线宽度大于所述辐射图案的网格线宽度。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述传输线的网格线宽度小于将所述辐射图案的网格线宽度乘以2.6获得的值。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述传输线的网格线宽度小于将所述辐射图案的网格线宽度乘以2.2获得的值。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述传输线的面积等于或小于将参考面积乘以0.1而得到的值，

其中通过将所述辐射图案的长度和所述传输线的长度之和乘以所述辐射图案的宽度来计算所述参考面积。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其还包括设置在所述介电层的下表面上的接地层。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其还包括连接至所述传输线的端部的信号垫。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，其还包括在所述信号垫周围设置成与所述信号垫分离的接地垫。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述信号垫或所述接地垫具有实心结构。

9.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其还包括设置在所述介电层的上表面上的虚设图案。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述虚设图案设置在所述辐射图案和所述传输线周围。

11.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述虚设图案形成为网状结构。

12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，所述虚设图案的网格线宽度与所述辐射图案的网格线宽度相同。

13.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述虚设图案与所述辐射图案和所述传输线电气隔离。

14.一种显示装置，其特征在于，其包括根据权利要求1所述的天线装置。

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