CN215184526U - 天线堆叠结构和包括所述天线堆叠结构的显示装置 - Google Patents

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Abstract

根据本实用新型的一些实施例，提供了天线堆叠结构和包括所述天线堆叠结构的显示装置。一种天线堆叠结构，其包括：下介电层；天线电极层，所述天线电极层形成在所述下介电层上；以及上介电层，所述上介电层设置在所述天线电极层上，所述上介电层的介电常数为1以上且小于7，并且所述上介电层的厚度在100μm至1,300μm的范围内。使用所述上介电层来精细地控制频率和带宽，同时抑制过度增益减小和频移。

Description

天线堆叠结构和包括所述天线堆叠结构的显示装置
相关申请的交叉引用和优先权
本申请要求于2020年3月31日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请号10-2020-0038807的优先权，其公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本实用新型涉及一种天线堆叠结构和一种包括该天线堆叠结构的显示装置。更具体地，本实用新型涉及一种包括天线图案和绝缘结构的天线堆叠结构和一种包括该天线堆叠结构的显示装置。
背景技术
随着信息技术的发展，将诸如Wi-Fi、蓝牙等的无线通信技术与例如智能电话形式中的显示装置相结合。在这种情况下，天线可与显示装置相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，随着配备有天线的显示装置变得更薄且重量更轻，用于天线的空间也可能减少。因此，可需要可插入到显示装置中并可具有减小的尺寸的天线。
当天线与显示装置相结合时，天线的辐射和阻抗性质可能会被包括在显示装置中的结构干扰。例如，可被设置为期望的频率和阻抗的天线的辐射性质可被堆叠在天线上的介电结构改变，并且天线的增益也可被减小。
另外，当多个介电层或绝缘层堆叠在天线上时，可更容易地引起辐射性质的干扰和失配。
因此，需要能够摆脱显示装置的结构的影响并在期望的高频带中提供辐射的天线设计。例如，韩国专利申请公布号10-2013-0095451公开了一种与显示面板集成的天线，但未充分地考虑到与如上所述的显示装置的兼容性。
实用新型内容
根据本实用新型的一个方面，提供了一种具有改善的信号传递效率和辐射性质的天线堆叠结构。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种显示装置，其包括具有改善的信号传递效率和辐射性质的天线堆叠结构。
(1)一种天线堆叠结构，其包括：下介电层；天线电极层，所述天线电极层形成在所述下介电层上；以及上介电层，所述上介电层设置在所述天线电极层上，其中所述上介电层的介电常数为1以上且小于7，并且所述上介电层的厚度在100μm至1，300μm的范围内。
(2)根据上面(1)所述的天线堆叠结构，其中所述上介电层的所述介电常数为1至5.5。
(3)根据上面(1)所述的天线堆叠结构，其中所述上介电层包括玻璃、树脂层或粘合剂层。
(4)根据上面(1)所述的天线堆叠结构，其中所述上介电层包括多个介电层。
(5)根据上面(4)所述的天线堆叠结构，其中所述多个介电层被堆叠以使得介电常数从所述天线电极层起顺序地增大。
(6)根据上面(4)所述的天线堆叠结构，其中所述上介电层包括从所述天线电极层起顺序地堆叠的第一上介电层和第二上介电层，并且所述第一上介电层和所述第二上介电层具有彼此不同的介电常数。
(7)根据上面(6)所述的天线堆叠结构，其中所述第一上介电层的介电常数小于所述第二上介电层的介电常数。
(8)根据上面(1)所述的天线堆叠结构，其还包括接地层，所述接地层设置在所述下介电层下方，以与所述天线电极层相面对。
(9)根据上面(8)所述的天线堆叠结构，其还包括基板层，所述基板层设置在所述接地层与所述下介电层之间。
(10)根据上面(9)所述的天线堆叠结构，其还包括粘合剂层，所述粘合剂层设置在所述基板层与所述接地层之间。
(11)根据上面(1)所述的天线堆叠结构，其中所述天线电极层包括辐射图案、从所述辐射图案延伸的传输线和连接到所述传输线的一个端部的信号焊盘。
(12)根据上面(11)所述的天线堆叠结构，其中所述辐射图案包括网格结构，并且所述天线电极层还包括形成在所述辐射图案周围的虚设网格图案。
(13)根据上面(12)所述的天线堆叠结构，其中所述信号焊盘具有实心图案结构。
(14)一种显示装置，其包括：显示面板；以及根据如上所述的实施例所述的天线堆叠结构，所述天线堆叠结构堆叠在所述显示面板上。
(15)根据上面(14)所述的显示装置，其还包括触摸传感器层，所述触摸传感器层插置在所述显示面板与所述天线堆叠结构之间。
根据本实用新型的实施例的天线堆叠可包括上介电层，所述上介电层形成在天线电极层上并具有在预定范围内的介电常数和厚度范围。可控制上介电层的介电常数/厚度以在维持来自天线电极层的高频或超高频辐射性质的同时可实现足够的天线增益性质。
在一些实施例中，上介电层可具有多层结构。与天线电极层相邻的第一上介电层的介电常数可小于与天线电极层相对间隔开的第二上介电层的介电常数。因此，可更有效地防止天线的信号损失，同时抑制过度频移。
附图说明
图1是示出根据示例性实施例的天线堆叠结构的示意性截面图。
图2是示出根据示例性实施例的天线电极层中包括的天线图案的构造的示意性顶平面图。
图3是示出根据一些示例性实施例的天线电极层中包括的天线图案的构造的示意性顶平面图。
图4、图5和图6是示出根据一些示例性实施例的天线堆叠结构的示意性截面图。
图7是示出根据示例性实施例的显示装置的示意性截面图。
具体实施方式
根据本实用新型的示例性实施例，提供了一种天线堆叠结构，所述天线堆叠结构包括下介电层、天线电极层和上介电层。
天线堆叠结构中包括的天线电极层可为例如以透明膜形式制造的微带贴片天线。天线堆叠结构可应用于用于与例如3G、4G、5G或更高的移动通信相对应的高频带或超高频带移动通信的通信装置以提供改善的信号传递效率。
根据本实用新型的示例性实施例，还提供了一种包括天线堆叠结构的显示装置。天线堆叠结构的应用不限于显示装置，并且天线装置可应用于多种对象或结构，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实用新型。然而，本领域技术人员将理解，提供参考附图描述的此类实施例是为了进一步理解本实用新型的精神，而不是限制在具体实施方式和所附权利要求中所公开的那样的要保护的主题。
图1是示出根据示例性实施例的天线堆叠结构的示意性截面图。
参考图1，天线堆叠结构可包括下介电层100、天线电极层110和上介电层130。在一些实施例中，接地层50可设置在下介电层100下方。
下介电层100可用作天线堆叠结构的基础介电层或用于形成天线电极层110的基板层。
例如，可由下介电层100在天线电极层110与接地层50之间形成电容或电感，使得可调整可驱动或操作天线堆叠结构的频带。
在示例性实施例中，下介电层100的介电常数可在约1.5至约12的范围内进行调整。如果介电常数超过约12，则驱动频率可过度减小，并且可能无法实现期望的高频带中的驱动。优选地，下介电层100的介电常数可在约2至约10的范围内进行调整。
下介电层100可包括介电常数在上述范围内的绝缘材料。下介电层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)。
下介电层100可包括例如透明树脂膜。例如，介电层100可包括聚酯基树脂，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、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；乙烯基丁缩醛基树脂；烯丙基化基树脂；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乙酯基树脂；硅基树脂等。这些可单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
例如，下介电层100的厚度可在约50μm至约1，000μm的范围内进行调整。在上述范围内，可容易地获得天线堆叠结构的高频驱动，同时抑制过度信号损失。
天线电极层110可形成在下介电层100的顶表面上。
在示例性实施例中，天线电极层110可包括银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(A1)、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)或包含这些金属中至少一种的合金。这些可单独使用或以其组合使用。
在一个实施例中，天线电极层110可包括银(Ag)或银合金(例如，银-钯-铜(APC))，或铜(Cu)或铜合金(例如，铜-钙(CuCa))以实现低电阻和精细线宽图案。
在一些实施例中，天线电极层110可包括透明导电氧化物，诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌(ZnOx)、铟锌锡氧化物(IZTO)、锡氧化物(SnOx)等。
例如，天线电极层110可包括透明导电氧化物层和金属层的多层结构。例如，天线电极层110可包括透明导电氧化物层-金属层的双层结构或透明导电氧化物层-金属层-透明导电氧化物层的三层结构。
天线电极层110可包括天线图案，该天线图案包括辐射图案、传输线和信号焊盘。稍后将参考图2更详细地描述天线电极层110的结构和元件。
接地层50可设置在下介电层100的底表面上。在示例性实施例中，可穿过接地层50从天线电极层110的辐射图案感应出在天线堆叠结构的厚度方向上的垂直辐射。接地层50可用作天线堆层结构的噪声吸收或屏蔽电极。接地层50可包括上述金属或合金。
上介电层130可形成在天线电极层110上。例如，上介电层130可形成在下介电层100上以覆盖天线电极层110。
上介电层130可用作例如天线电极层110的保护层，并且可用作从天线电极层110实现的谐振频率的精细控制层。
例如，穿过天线堆叠结构的主谐振频率可由下介电层100设置。此后，可通过调整上介电层130的厚度和介电常数来根据期望的谐振频率使频率在预定范围(例如，23GHz或更大，或者23Ghz至35GHz)内精细地移动。
在示例性实施例中，上介电层130的厚度可为约100μm至约1，300μm。上介电层130的介电常数可被调整为1以上且小于7。
在厚度和介电常数的上述范围内，可实现频率或带宽的精细调整，同时防止谐振频率过度偏移。另外，还可防止由上介电层130引起的天线堆叠结构的过度增益减小。
例如，当上介电层130的厚度超过约1，300μm或上介电层130的介电常数为7以上时，天线堆叠结构的增益量可能被过度减小(例如，小于-0.1dBi)。
上介电层130的厚度可被设置为100μm或更大，并且考虑到处理便利性和对天线电极层110的保护，上介电层130的介电常数可被设置为1或更大。
在一个优选的实施例中，上介电层130的介电常数可在约1至约6.5的范围内，更优选地在约1至约5.5的范围内进行调整。
上介电层130可使用与上述下介电层100中的绝缘材料基本上相同或相似的绝缘材料形成。例如，上介电层130可包括玻璃、无机绝缘材料或树脂材料。
在一个实施例中，上介电层130可包括诸如OCA(光学透明粘合剂)层或PSA(压敏粘合剂)层的粘合剂层。
图2是示出根据示例性实施例的天线电极层中包括的天线图案的构造的示意性顶平面图。
参考图2，天线电极层110可包括设置在下介电层100上的天线图案。例如，多个天线图案可以阵列形式布置在下介电层100上。
每个天线图案可包括辐射图案112、传输线114和焊盘115。
辐射图案112可具有例如多边形板形状，并且传输线114可从辐射图案112的一侧延伸以电连接到信号焊盘116。传输线114可形成为基本上与辐射图案112成一体的单个构件。
在一些实施例中，焊盘115包括信号焊盘116，并且还可包括接地焊盘118。例如，一对接地焊盘118可设置为在它们之间插入信号焊盘116。接地焊盘118可与信号焊盘116和传输线114电分离。
在一个实施例中，可省略接地焊盘118。此外，信号焊盘116可作为整体构件提供在传输线114的端部部分处。
焊盘115可经由诸如柔性印刷电路板的导电中间电路结构电连接到天线驱动集成电路(IC)芯片。因此，可通过天线驱动IC芯片来执行对天线图案的馈电和驱动控制。
在一个实施例中，天线驱动IC芯片可直接安装在柔性印刷电路板的表面上。在一个实施例中，天线驱动IC芯片可安装在刚性印刷电路板上，并且刚性印刷电路板可与柔性印刷电路板相结合。
图3是示出根据示例性实施例的天线电极层中包括的天线图案的构造的示意性顶平面图。
参考图3，辐射图案112可具有网状结构。在一些实施例中，连接到辐射图案112的传输线114也可具有网状结构。
辐射图案112可包括网状结构，使得即使当辐射图案112设置在显示装置的显示区域中时也可提高透射率，从而防止电极被目视到并防止图像质量的下降。
虚设网状图案117可围绕辐射图案112和传输线114设置。虚设网状图案117可通过分离区域119与辐射图案112和传输线114电分离和物理分离。
例如，如上所述，可在下介电层100上形成导电层。之后，在通过蚀刻导电层形成网状结构的同时，可沿着辐射图案112和传输线114的轮廓部分地蚀刻导电层，以形成分离区域119。因此，导电层的一部分可转换成虚设网状图案117。
在一些实施例中，焊盘115可形成为实心结构以减小馈电阻力。例如，焊盘115可设置在显示装置的非显示区域或光屏蔽区域中，以便粘合或连接到柔性电路板和/或天线驱动IC芯片。因此，焊盘115可设置在用户的观看区域的外部处。
图4至图6是示出根据一些示例性实施例的天线堆叠结构的示意性截面图。
参考图4，上介电层130可具有多层结构。例如，上介电层130可包括第一上介电层132和第二上介电层134。
第一上介电层132和第二上介电层134可从天线电极层110起顺序地堆叠。例如，第一上介电层132可与天线电极层110直接接触，并且第二上介电层134可形成在第一上介电层132上以与天线电极层110在厚度方向上间隔开。
第一上介电层132和第二上介电层134可具有不同的介电常数。在示例性实施例中，第一上介电层132的介电常数可低于第二上介电层134的介电常数。
与天线电极层110相邻的第一上介电层132的介电常数可被调整为相对低的，使得可避免或抑制例如对辐射图案112的辐射和增益性质的直接影响。与第一上介电层132的介电常数相比，第二上介电层134可具有增加的介电常数，并且可用作用于上述精细频率或带宽调整的层。
如上所述，可利用具有多层结构的上介电层130，使得可抑制天线电极层110上的谐振和辐射环境的急剧变化，并且可逐渐地调整频率/带宽，同时抑制辐射图案112的增益减小。
例如，第一上介电层132的介电常数可为1或更大且小于5，并且第二上介电层134的介电常数可为5以上且小于7。如上所述，包括第一上介电层132和第二上介电层134的上介电层130的总厚度可为约100μm至1，300μm。
在一些实施例中，上介电层130可包括具有三个或更多个介电层的多层结构。在这种情况下，可堆叠介电层，使得介电常数可从天线电极层110起顺序地增加。
参考图5，基板层80还可被包括在下介电层100与接地层50之间。
基板层80可包括例如环烯烃聚合物(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)、聚烯丙酸酯、聚酰亚胺(PI)、纤维素乙酸丙酸酯(CAP)、聚醚砜(PES)、三乙酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。基板层80可用作天线堆叠结构的柔性下基板。优选地，基板层80可包括COP。
参考图6，粘合剂层70还可被包括在参考图5描述的基板层80和接地层50之间。
例如，包括在采用天线堆叠结构的触摸面板或显示装置中的电极或布线可用作天线堆叠结构的接地层50。在这种情况下，天线堆叠结构可经由粘合剂层70附接到触摸面板或显示装置上。
在一个实施例中，设置在显示装置后部的金属构件(诸如SUS板)、传感器构件(诸如数字转换器、散热片等)可用作接地层50。
粘合剂层70和基板层80可与下介电层100一起用作天线堆叠结构的基础介电层。在一些实施例中，为了阻抗匹配，可重复地包括多个基板层80和粘合剂层70。
图7是示出根据示例性实施例的显示装置的示意性截面图。
参考图7，如上所述，包括下介电层100、天线电极层110和上介电层130的天线堆叠结构可堆叠在显示面板200上。因此，可提供应用了天线堆叠结构的显示装置。
显示面板200可包括设置在面板基板205上的像素电极210、像素限定层220、显示层230、相反电极240和封装层250。
可在面板基板205上形成包括薄膜晶体管(TFT)的像素电路，并且可形成覆盖像素电路的绝缘层。像素电极210可电连接到例如绝缘层上的TFT的漏电极。
像素定义层220可形成在绝缘层上，并且像素电极210可通过像素定义层220暴露以使得可定义像素区域。显示层230可形成在像素电极210上，并且显示层230可包括例如液晶层或有机发光层。
相反电极240可设置在像素限定层220和显示层230上。相反电极240可用作例如显示装置的公共电极或阴极。封装层250可设置在相反电极240上以保护显示面板200。
在一些实施例中，触摸传感器层150可堆叠在显示面板200上。触摸传感器层150可包括例如电容式感应电极。例如，列向感应电极和行向感应电极可布置成彼此交叉。
例如，包括在显示面板200中的像素电极210或相反电极240可用作天线堆叠结构的接地层。此外，包括在触摸传感器层150中的感测电极可用作接地层。
在一些实施例中，偏光层140可设置在天线堆叠结构与触摸传感器层150之间。
偏光层140可包括涂覆型偏光器或偏光板。涂覆型偏光器可包括液晶涂层，所述液晶涂层包括可聚合的液晶化合物和二色性染料。在这种情况下，偏光层140还可包括用于使液晶涂层有取向的对准层。
例如，偏光板可包括聚乙烯醇基偏光器和附接到聚乙烯醇基偏光器的至少一个表面的保护膜。
如图7所示，如果偏光层140设置在天线堆叠结构下方，则偏光层140可与下介电层100一起用作天线电极层110的基础介电层。
在一些实施例中，偏光层140可设置在天线堆叠结构上。在这种情况下，可将偏光层140提供为包括在上介电层130中的介电层。
在下文中，提出了优选的实施例以更具体地描述本实用新型。然而，给出以下实施例仅用于说明本实用新型，并且本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，而是在本实用新型的范围和精神内可进行各种改变和修改。此类改变和修改应被包括在所附权利要求中。
实验实施例1：根据上介电层的厚度评估天线增益
在COP介电层上形成由CuCa制成的厚度为
Figure BDA0002995439160000111
的天线电极层，并且使用介电常数为5.5的玻璃将上介电层层压在天线电极层上。
在改变上介电层的厚度时向天线电极层供电之后，使用Ansys高频结构模拟器(HFSS)测量天线增益。具体地，如以下表1所示，将20个样品的厚度从100μm顺序地增加到2，000μm，并且然后测量天线增益变化。
天线增益由以下等式1定义。
[等式1]
Figure BDA0002995439160000112
(Pin：输入功率(W)，U：辐射强度(W/单位立体角))
结果在以下表1中示出。
[表1]
Figure BDA0002995439160000113
Figure BDA0002995439160000121
参考表1，在上介电层的厚度超过1，300μm时，天线增益减小到小于-0.1dBi，并且在1，300μm或更小的厚度范围内维持稳定的天线增益。
实验实施例2：根据介电常数的变化评估频移和增益
在COP介电层上形成由CuCa形成的厚度为
Figure BDA0002995439160000122
的天线电极层，并且层压厚度为1，100μm的上介电层。模拟了频率和增益的根据介电常数(在1和9之间)的变化的变化。
具体地，使用网络分析仪绘制根据频率的S参数(S11)，并且测量观察到谐振峰的频率以评估频移。
结果在以下表2中示出。
Figure BDA0002995439160000123
参考表2，当上介电层的介电常数超过6.5时，未实现在实际高频范围(23GHz或更大)内的辐射性质。此外，当介电常数为5.5或更小时，实现了24GHz或更大的频率。当介电常数为7以上时，发生天线增益的急剧减小。
实验实施例3：根据上介电层的堆叠结构评估频移和增益
在COP介电层上形成由CuCa制成的厚度为
Figure BDA0002995439160000131
的天线电极层。如以下表3所列出，在改变上介电层的堆叠结构时，如实验实施例2中所述，测量频率和天线增益的变化，其中目标频率设定为27.5GHz。
[表3]
Figure BDA0002995439160000132
参考表3，可预测，当使用具有不同介电常数的上介电层的堆叠构造时，能够更有效地实现期望的高频通信，同时抑制天线增益损失/过度频移。
如样品3-3所示，当将第一上介电层的介电常数调整为低于第二上介电层的介电常数时，更有效地实现了频移抑制/增益增加。

Claims (15)

1.一种天线堆叠结构，其特征在于，所述天线堆叠结构包括：
下介电层；
天线电极层，所述天线电极层形成在所述下介电层上；以及
上介电层，所述上介电层设置在所述天线电极层上，
其中所述上介电层的介电常数为1以上且小于7，并且所述上介电层的厚度在100μm至1,300μm的范围内。
2.根据权利要求1所述的天线堆叠结构，其中所述上介电层的介电常数为1至5.5。
3.根据权利要求1所述的天线堆叠结构，其中所述上介电层包括玻璃、树脂层或粘合剂层。
4.根据权利要求1所述的天线堆叠结构，其中所述上介电层包括多个介电层。
5.根据权利要求4所述的天线堆叠结构，其中所述多个介电层被堆叠以使得介电常数从所述天线电极层起顺序地增大。
6.根据权利要求4所述的天线堆叠结构，其中所述上介电层包括从所述天线电极层起顺序地堆叠的第一上介电层和第二上介电层，并且
所述第一上介电层和所述第二上介电层具有彼此不同的介电常数。
7.根据权利要求6所述的天线堆叠结构，其中所述第一上介电层的介电常数小于所述第二上介电层的介电常数。
8.根据权利要求1所述的天线堆叠结构，其还包括接地层，所述接地层设置在所述下介电层下方，以与所述天线电极层相面对。
9.根据权利要求8所述的天线堆叠结构，其还包括基板层，所述基板层设置在所述接地层与所述下介电层之间。
10.根据权利要求9所述的天线堆叠结构，其还包括粘合剂层，所述粘合剂层设置在所述基板层与所述接地层之间。
11.根据权利要求1所述的天线堆叠结构，其中所述天线电极层包括辐射图案、从所述辐射图案延伸的传输线和连接到所述传输线的一个端部的信号焊盘。
12.根据权利要求11所述的天线堆叠结构，其中所述辐射图案包括网格结构，并且所述天线电极层还包括形成在所述辐射图案周围的虚设网格图案。
13.根据权利要求12所述的天线堆叠结构，其中所述信号焊盘具有实心图案结构。
14.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：
显示面板；以及
根据权利要求1所述的天线堆叠结构，所述天线堆叠结构堆叠在所述显示面板上。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其还包括触摸传感器层，所述触摸传感器层插置在所述显示面板与所述天线堆叠结构之间。
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