CN113661609B - 天线装置和包括其的显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种根据本发明的实施方案的天线元件，包括：介电层；天线图案，其设置在所述介电层的顶部表面上并且包括辐射电极和连接至所述辐射电极的传输线；虚设电极，其与所述介电层的所述顶部表面上的所述天线图案分离并且至少部分地包围所述天线图案；以及阻挡图案，其在所述天线图案的附近布置在所述虚设电极内。通过所述阻挡图案可防止所述虚设电极的辐射干扰，从而改善辐射可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及天线装置和包括其的显示装置。更具体地，本发明涉及包括电极图案的天线装置以及包括其的显示装置。
背景技术
随着信息技术的发展，无线通信技术诸如Wi-Fi、蓝牙等与显示装置(例如以智能电话形式)结合。在这种情况下，天线可与显示装置结合以提供通信功能。
随着移动通信技术的迅速发展，在显示装置中需要能够进行高频或超高频通信的天线。此外，随着近来具有高透明度和高分辨率的薄型显示装置(诸如透明显示器和柔性显示器)的发展，天线还发展成以例如膜或包括薄膜电极的贴片的形式。
天线包括辐射电极，并且辐射电极可被形成例如网格形状以改善天线的透明度。在这种情况下，辐射电极包括彼此交叉的电极线，并且电极线可在视觉上被图像显示装置的使用者识别出。
当将类似于网格图案的电极围绕辐射电极布置以防止电极线在视觉上被识别出时，通过辐射电极的功率和辐射可能受到干扰或被降低。
例如，韩国公开专利申请号2013-0095451公开了集成到显示面板中的天线，但未考虑被包括在天线中的电极的视觉识别和辐射效率。
发明内容
技术目标
根据本发明的一个方面，提供了天线装置，其具有改善的视觉特性和辐射可靠性。
根据本发明的一个方面，提供了显示装置，其包括具有改善的视觉特性和辐射可靠性的天线装置。
技术手段
(1)一种天线装置，其包括：介电层；天线图案，其设置在介电层的顶部表面上，天线图案包括辐射电极和连接至辐射电极的传输线；虚设电极，其与介电层的顶部表面上的天线图案分离，虚设电极至少部分地包围天线图案；以及阻挡图案，其围绕天线图案布置在虚设电极中。
(2)如以上(1)所述的天线装置，其中天线图案和虚设电极中的每一者包括网格结构。
(3)如以上(2)所述的天线装置，其中阻挡图案包括与包括在虚设电极中的网格结构相同的网格结构。
(4)如以上(1)所述的天线装置，其中阻挡图案具有在虚设电极中分离的岛形状。
(5)如以上(4)所述的天线装置，其中多个阻挡图案沿天线图案的周边布置。
(6)如以上(1)所述的天线装置，其中多个辐射电极布置在介电层的顶部表面上。
(7)如以上(6)所述的天线装置，还包括针对辐射电极中的每一者独立提供的焊盘电极。
(8)如以上(6)所述的天线装置，其中辐射电极包括彼此相邻的第一辐射电极和第二辐射电极，并且第一辐射电极和第二辐射电极通过传输线联接以形成辐射电极组。
(9)如以上(8)所述的天线装置，其中阻挡图案设置在第一辐射电极与第二辐射电极之间。
(10)如以上(8)所述的天线装置，其中多个辐射电极组布置在所述介电层的顶部表面上。
(11)如以上(10)所述的天线装置，还包括针对辐射电极组中的每一者独立提供的焊盘电极。
(12)如以上(1)所述的天线装置，还包括设置在介电层的底部表面上的接地层。
(13)如以上(1)所述的天线装置，其中阻挡图案的面积相对于辐射电极的面积的比例为0.4至0.85。
(14)如以上(1)所述的天线装置，其中辐射电极与虚设电极之间的间隔距离为2μm至10μm。
(15)如以上(1)所述的天线装置，其中天线图案、虚设电极和阻挡图案包括选自由以下组成的组中的至少一种：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)、钼(Mo)、钙(Ca)及其合金。
(16)一种显示装置，其包括根据如上所述的实施方案的天线装置。
本发明的效果
根据本发明的实施方案所述的天线装置可包含包括网格结构的辐射电极和围绕辐射电极的包括网格结构的虚设电极。辐射电极和虚设电极可形成为类似的图案以改善电极图案的均匀性，从而防止电极被使用者识别。
在示例性实施方案中，岛形阻挡图案可被包括在虚设电极中。虚设电极中的辐射吸收和边缘场的产生可被阻挡图案阻挡。因此，可在保持天线装置的增益和方向性的同时实现增强的光学特性。
附图说明
图1和图2分别是示出根据示例性实施方案的天线装置的示意性剖视图和顶部平面视图。
图3是用于说明根据比较示例的天线装置中的辐射特性的示意性顶部平面视图。
图4是示出根据一些示例性实施方案的天线装置的示意性顶部平面视图。
图5是示出根据一些示例性实施方案的天线装置的示意性顶部平面视图。
图6是示出根据示例性实施方案的显示装置的示意性顶部平面视图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施方案，提供了包括辐射电极和虚设电极的天线装置，其通过使用在虚设电极中形成的阻挡图案而具有改善的辐射可靠性。
天线装置可以是例如以透明膜形式制造的微带贴片天线。天线装置可应用于用于高频带或超高频带(例如3G、4G、5G或更高)的移动通信的通信装置。
根据本发明的示例性实施方案，还提供了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各种对象或结构，诸如车辆、家用电器、建筑等。
在下文中，将参考附图详细地描述本发明。然而，本领域技术人员将了解，提供参考附图描述的此类实施方案是为了进一步理解本发明的精神，而不是如在具体实施方式和所附权利要求中所公开的那样限制要保护的主题。
图1和图2分别是示出根据示例性实施方案的天线装置的示意性剖视图和顶部平面视图。
参考图1和图2，根据示例性实施方案的天线装置可包括介电层100、设置在介电层100的顶部表面上的第一电极层110和设置在介电层100的底部表面上的第二电极层90。
介电层100可包括具有预先确定的介电常数的绝缘材料。介电层100可包括例如无机绝缘材料(诸如玻璃、氧化硅、氮化硅或金属氧化物)或者有机绝缘材料(诸如环氧树脂、丙烯酸树脂或酰亚胺基树脂)。介电层100可用作其上形成有第一电极层110的天线装置的膜基板。
例如，透明膜可以用作介电层90。例如，透明膜可包括聚酯基树脂，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯；纤维素基树脂，诸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，诸如聚(甲基)丙烯酸甲酯和聚(甲基)丙烯酸乙酯；苯乙烯基树脂，诸如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物；聚烯烃基树脂，诸如聚乙烯、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，诸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；烯丙酸盐基树脂；聚甲醛基树脂；环氧基树脂；氨基甲酸乙酯或丙烯酸氨基甲酸酯基树脂；硅树脂等。这些可单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
在一些实施方案中，粘合剂膜(诸如透明光学胶(OCA)、光学透明树脂(OCR)等)可包括在介电层100中。
在一些实施方案中，介电层100的介电常数可以在大约1.5至大约12的范围内进行调整。当介电常数超过约12时，驱动频率可能过度降低，并且可能无法实现期望的高频带中的驱动。
如图2所示，第一电极层110可包括天线图案，所述天线图案包括辐射电极112和传输线114。
在一些实施方案中，第一电极层110可以进一步包括布置在天线图案周围的虚设电极130。
在一些示例性实施方案中，第一电极层110可包括银(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)、钼(Mo)、钙(Ca)或其合金。这些可以单独使用或组合使用。
在实施方案中，第一电极层110可包括银(Ag)或银合金以实现低阻抗，并且可包括例如银钯铜(APC)合金。
在实施方案中，第一电极层110可包括铜(Cu)或铜合金以实现低阻抗和细小线宽图案。例如，第一电极层110可包括铜钙(Cu-Ca)合金。
在一些实施方案中，第一电极层110可包括透明导电性氧化物，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。
例如，第一电极层110可具有包括至少一个金属层或合金层以及透明金属氧化物层的多层结构。
在示例性实施方案中，天线图案或辐射电极112可包括网格结构(第一网格结构)。因此，可以增加辐射电极112的透射率，并且可改善天线装置的柔性。因此，天线装置可有效地应用于柔性显示装置。
虚设电极130还可包括网格结构(第二网格结构)。在一些实施方案中，第一网格结构和第二网格结构可具有相同的结构。例如，包括在第一网格结构和第二网格结构中的电极线的线宽度和间距(节距)可基本上相同。
在实施方案中，第一网格结构和第二网格结构可彼此不同。
传输线114可从辐射电极112的一个端部部分延伸出。例如，传输线114可从辐射电极112的中心部分突起并且延伸出。
在实施方案中，传输线114可包括与辐射电极112基本相同的导电材料，并且可通过基本相同的蚀刻工艺形成。在这种情况下，传输线114可一体地连接至辐射电极112以作为基本上单个的构件来提供。
在一些实施方案中，传输线114和辐射电极112可包括基本相同的网格结构(第一网格结构)。包括第二网格结构的虚设电极130可与辐射电极112和传输线114以预先确定的距离间隔开，并且可沿辐射电极112和传输线114的周边形成。
在实施方案中，包括上述金属、合金和/或透明导电氧化物的导电层可形成于介电层100上，并且随后导电层可被蚀刻以形成网格层。在形成网格层时，可沿辐射电极112和传输线114的轮廓蚀刻导电层以形成第一分离区域120a。包括辐射电极112和传输线114的天线图案与虚设电极130可通过第一分离区域120a从网格层分离。
在一些实施方案中，天线图案与虚设电极130之间的间隔距离(例如，第一分离区域120a的宽度)可以是大约2μm至10μm。在以上范围中，在防止视觉上识别出电极的同时，可降低由虚设电极130引起的信号干扰。
在实施方案中，形成网格结构的包括在天线图案和虚设电极130中的电极线可具有大约2μm至10μm的线宽和大约至/>的厚度。在以上范围中，在降低天线图案的阻抗的同时，可改善天线装置的透射率。
在示例性实施方案中，虚设电极130可包括阻挡图案135。阻挡图案135可共享被包括在虚设电极130中的第二网格结构。
阻挡图案135可具有在虚设电极130中被隔离的岛形状。例如，可通过沿阻挡图案135的轮廓、蚀刻被包括在虚设电极130中的网格层的一部分而形成第二分离区域120b。岛形阻挡图案135可由第二分离区域120b限定。
在示例性实施方案中，可沿辐射电极112的周边布置多个阻挡图案135。在一些实施方案中，如图2所示，阻挡图案135还可围绕传输线114设置。
阻挡图案135可以阻挡由从辐射电极112指向虚设电极130的边缘场引起的、在虚设电极130中产生的感应电流和自辐射。例如，阻挡图案135可用作带通滤波器或LC元件以阻挡虚设电极130中的辐射吸收和感应电流。
因此，可增加辐射电极112处的辐射浓度，并且还可改善天线装置的增益和方向性。
在一些实施方案中，每个阻挡图案135的面积相对于辐射电极112的面积的比例可在大约0.4至0.85的范围内。在以上范围内，在通过阻挡图案135提供过滤的同时，可基本上实现对应于例如3G、4G、5G或更高频带的高频或超高频通信特性。
可在天线装置的一个端部部分处设置焊盘电极116。在一些实施方案中，焊盘电极116可包括信号焊盘116a和接地焊盘116b。信号焊盘116a可通过传输线114电连接至辐射电极112，并且可将驱动电路单元(例如，IC芯片)电连接至辐射电极112。
例如，诸如柔性电路板(FPCB)的电路板可粘结到信号焊盘116a，并且驱动电路单元可设置在柔性电路板上。因此，可在天线图案与驱动电路单元之间实现信号发射/接收。在实施方案中，驱动电路单元可直接安装在柔性电路板的表面上。
在一些实施方案中，一对接地焊盘116b可设置为彼此面对，同时与信号焊盘116a电气地且物理地间隔，其中信号焊盘116a插置在接地焊盘116b之间。因此，通过天线装置，水平辐射可连同垂直辐射一起实现。
焊盘电极116可具有包括上述金属或合金的实心结构以减小信号阻抗。焊盘电极116可位于与天线图案的层相同的层处(例如在介电层100的顶部表面上)。
或者，焊盘电极116可位于与天线图案的层不同的层处。例如，可形成覆盖天线图案的绝缘层，并且焊盘电极116可形成在绝缘层上。在这种情况下，信号焊盘116a可通过穿透绝缘层的触点电连接到传输线114。
第二电极层90可用作接地电极或天线图案的接地层。例如，可通过介电层100在辐射电极112与第二电极层90之间、在天线装置的厚度方向中形成电容和电感，使得可调整可驱动的天线图案处的频带。例如，通过第二电极层90，天线装置可被设置为垂直辐射天线。
第二电极层90可包括与第一电极层110的金属基本相同或类似的金属。在实施方案中，其中天线装置安装在其上的显示装置的导电构件可用作第二电极层90。
导电构件可包括：被包括显示面板中的例如各种线路(诸如薄膜晶体管(TFT)的栅极电极、扫描线或数据线)，或各种电极(诸如像素电极和公共电极)。
如上所述，通过形成包括第一网格结构的天线图案可改善天线装置的透射率。另外，可围绕天线图案布置在其中包括第二网格结构和阻挡图案135的虚设电极130。因此，在通过虚设电极130阻挡自辐射和感应电流的同时，可防止由于位置电极布置偏差而在视觉上识别天线图案。
图3是用于说明根据比较示例的天线装置中的辐射特性的示意性顶部平面视图。
参考图3，在比较示例中，虚设电极137可围绕辐射电极112形成，其中根据本发明的实施方案的用作滤波器的构件(诸如阻挡图案135)被省略。
在这种情况下，边缘场可从辐射电极112到虚设电极137而产生，如黑色粗箭头所示。因此，如虚线箭头所示，可在虚设电极137中产生由边缘场引起的感应电流。
通过感应电流，虚设电极137中可发生自辐射，并且辐射电极112中可发生辐射干扰，从而致使增益和方向性劣化、阻抗失配等。
然而，根据上述示例性实施方案，阻挡图案135可阻挡或过滤指向虚设电极130的边缘场。因此，可改善辐射电极112与第二电极层90之间的场浓度，并且可改善辐射可靠性和增益特性。
图4是示出根据一些示例性实施方案的天线装置的示意性顶部平面视图。
参考图4，可以阵列形式布置多个包括辐射电极112和传输线114的天线图案。例如，天线图案可在行方向上规则地布置。可为每个天线图案提供焊盘电极116，并且可通过信号焊盘116a为每个天线图案独立进行馈电和天线驱动控制。
可沿每个天线图案的周边布置阻挡图案135。在一些实施方案中，阻挡图案135可基本上分布在虚设电极130的整个面积上。因此，即使在距离辐射电极112相对较远的区域中，也可阻挡虚设电极130的自辐射，从而改善辐射电极112的辐射可靠性和效率。
图5是示出根据一些示例性实施方案的天线装置的示意性顶部平面视图。
参考图5，邻近的辐射电极可联接以形成辐射电极组113。
例如，彼此相邻的第一辐射电极112a和第二辐射电极112b可通过传输线114联接以形成辐射电极组113。可为每个辐射电极组113提供焊盘电极116，从而可进行独立的馈电和控制。
因此，多个辐射电极可以形成组，从而可在通过辐射电极放大增益量的同时，为每个辐射电极组113实现独立的天线驱动。
阻挡图案135可沿着辐射电极组113的周边布置。此外，阻挡图案135可设置在被包括在辐射电极组113中的第一辐射电极112a与第二辐射电极112b之间。因此，可阻挡在第一辐射电极112a与第二辐射电极112b之间的虚设电极130的一部分中产生的感应电流和自辐射。
图6是示出根据示例性实施方案的显示装置的示意性顶部平面视图。例如，图6示出了包括显示装置的窗口的外部形状。
参考图6，显示装置200可以包括显示区域210和周边区域220。周边区域220可设置在显示区域210的两个侧向部分和/或两个端部部分处。
在一些实施方案中，上述天线装置可以贴片或膜的形式插入显示装置200的周边区域220。在一些实施方案中，上述膜天线的辐射电极112设置为至少部分对应于显示装置200的显示区域210，并且显示装置200的焊盘电极116可设置为对应于周边区域220。
周边区域220可对应于例如图像显示装置的遮光部分或边框部分。另外，显示装置200和/或天线装置的驱动电路单元(诸如IC芯片)可设置在周边区域220中。
天线装置的焊盘电极116可与驱动电路邻近，使得可缩短信号传输/接收路径并且抑制信号损失。
在一些实施方案中，天线装置的虚设电极130可设置在显示区域210中。天线装置的第二电极层90也可设置在显示区域210中。可添加虚设电极130，使得防止包括在天线图案中的电极线在视觉上被识别出，并且阻挡图案135可在虚设电极130内分布以抑制由虚设电极130引起的辐射干扰。另外，还可通过抑制虚设电极130中的感应电流来改善显示装置200中包括的显示面板内的操作可靠性。
在下文中，提出了优选的实施方案以更具体地描述本发明。然而，仅给出以下实施例用于说明本发明，并且相关领域的技术人员将明显地理解，在本发明的范围和精神内，各种改变和修改是可能的。此类改变和修改正式地包括在所附权利要求中。
示例
分别使用银(Ag)、钯(Pd)和铜(Cu)的合金(APC)在玻璃(0.7T)介电层的上部表面和下部表面上形成具有网格结构的第一电极层和第二电极层。包括在网格结构中的电极线的线宽为3μm，并电极厚度(或高度)为
蚀刻第一电极层以形成第一分离区域(宽度3μm)从而形成虚设电极和辐射电极。辐射电极的尺寸为1.86mm×2.17mm(4.03mm2)。
部分地蚀刻虚设电极以形成第二分离区域以围绕辐射电极形成阻挡图案。在改变每个阻挡图案的尺寸(面积)时，制备天线装置样本。
比较示例
通过与示例中相同的方法制备天线装置样本，不同的是省略了虚设电极中阻挡图案的形成。
实验示例
(1)天线驱动特性的评估
向示例和比较示例的每个天线装置样本提供馈电并且使用矢量网络分析仪(制造商：Anritsu，型号名称MS4644B)测量S参数(S21)和共振频率。具体地，将测量端口连接至辐射电极和阻挡图案(在比较示例中虚设电极)中的每一者，并且通过以下等式1计算被传输或吸收到阻挡图案(或虚设电极)中的供应至辐射电极的电流来评估比例。
[等式1]
S21(dB)＝-10log[(阻挡图案或虚设电极中的功率)/(辐射电极的功率输入)]
评估结果在下表1中示出。
[表1]
参考表1，当虚设电极中包括阻挡图案时，辐射损失显著减小。
在比较示例中，供应至辐射电极的电流被虚设电极过度吸收，并且辐射损失显著增加。
在示例3至示例5中，在虚设电极或阻挡图案中的辐射损失被抑制的驱动特性在例如5G频带(大约26GHz至35GHz)的频率范围内实现。
Claims (15)
1.一种天线装置，其包括：
介电层；
设置在所述介电层的顶部表面上的天线图案，所述天线图案包括辐射电极和连接至所述辐射电极的传输线；
虚设电极，其与所述介电层的所述顶部表面上的所述天线图案分离，所述虚设电极至少部分地包围所述天线图案；以及
阻挡图案，其围绕所述天线图案布置在所述虚设电极中，其中所述阻挡图案具有在所述虚设电极中分离的岛形状。
2.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述天线图案和所述虚设电极中的每一者包括网格结构。
3.如权利要求2所述的天线装置，其中，所述阻挡图案包括与所述虚设电极中包括的所述网格结构相同的网格结构。
4.如权利要求1所述的天线装置，其中，多个所述阻挡图案沿所述天线图案的周边布置。
5.如权利要求1所述的天线装置，其中，多个所述辐射电极布置在所述介电层的所述顶部表面上。
6.如权利要求5所述的天线装置，还包括针对所述辐射电极中的每一者独立提供的焊盘电极。
7.如权利要求5所述的天线装置，其中，所述辐射电极包括彼此邻近的第一辐射电极和第二辐射电极，并且
所述第一辐射电极和所述第二辐射电极通过所述传输线联接以形成辐射电极组。
8.如权利要求7所述的天线装置，其中，所述阻挡图案设置在所述第一辐射电极与所述第二辐射电极之间。
9.如权利要求7所述的天线装置，其中，多个所述辐射电极组布置在所述介电层的所述顶部表面上。
10.如权利要求9所述的天线装置，还包括针对所述辐射电极组中的每一者独立提供的焊盘电极。
11.如权利要求1所述的天线装置，还包括设置在所述介电层的底部表面上的接地层。
12.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述阻挡图案的面积相对于所述辐射电极的面积的比例为0.4至0.85。
13.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述辐射电极与所述虚设电极之间的间隔距离为2μm至10μm。
14.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述天线图案、所述虚设电极和所述阻挡图案包括选自由以下项组成的组中的至少一种：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)、钼(Mo)、钙(Ca)及其合金。
15.一种显示装置，其包括如权利要求1所述的天线装置。
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