CN216980864U - 天线元件和显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线元件和一种显示装置。根据示例性实施方式的天线元件包括：介电层；以及天线图案，其以网状结构形成在介电层上并包括不规则形状的边缘。

Description

天线元件和显示装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年3月24日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请第10-2021-0037953号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本实用新型涉及一种天线元件和一种显示装置。

背景技术

近来，随着信息化社会的发展，诸如Wi-Fi、蓝牙等的无线通信技术通过与显示装置结合被实现为诸如智能手机的形式。在这种情况下，天线可以与显示装置耦合以执行通信功能。

近来，随着移动通信技术变得更加先进，需要将用于在高频段或超高频段下进行通信的天线与显示装置耦合。另外，随着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的发展，需要开发一种还具有提高的透明度和柔性的天线。

随着安装有天线的显示装置的屏幕尺寸增大，边框部分或遮光部分的空间或面积已经被减小。在这种情况下，可以嵌入天线的空间或面积也可能受到限制。

因此，需要设计一种能够在有限的空间内以高天线增益来辐射信号而不被用户看到的天线。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种天线元件和一种包括该天线元件的显示装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

1.一种天线元件，其包括：介电层；以及天线图案，其以网状结构形成在介电层上并包括不规则形状的边缘。

2.根据上述1的天线元件，其中边缘的形状取决于形成天线图案的最外部的单元格的位置和形状。

3.根据上述2的天线元件，其中最外部的单元格的尺寸和形状与除了最外部的单元格之外的其余单元格相同。

4.根据上述2的天线元件，其中最外部的单元格的尺寸和形状与除了最外部的单元格之外的其余单元格不同。

5.根据上述1的天线元件，其中天线图案包括：辐射体；以及从辐射体伸出的传输线。

6.根据上述5的天线元件，其还包括：信号垫，其与传输线的一个端部连接；以及接地垫，其设置在信号垫周围。

7.根据上述6的天线元件，其中信号垫和接地垫形成为实心结构。

8.根据上述1的天线元件，其还包括虚设图案，该虚设图案设置在天线图案周围，从而与天线图案电气且物理分离。

9.一种显示装置，其包括根据上述1的天线元件。

根据示例性实施方式的天线元件可以包括形成在天线图案的外周上的非平坦部分。该非平坦部分包括多个凹部和凸部，并且多个凹部和凸部可以不规则地或随机地形成在天线图案的外周上。由此，可以通过天线元件来保持天线性能并减少图案被用户看到(“图案可见度”)。

附图说明

通过下面结合附图做出的详细说明将更清楚地理解本实用新型的上述的和其他的目的、特征和其他的优点，在附图中：

图1是示出根据一个示例性实施方式的天线元件的示意性剖视图；

图2是示出根据一个示例性实施方式的天线元件的示意性平面图；

图3A和图3B是根据一个示例性实施方式的天线元件的图2中的部分“A”和“B”的放大图；

图3C和图3D是根据另一个示例性实施方式的天线元件的图2中的部分“A”和“B”的放大图；

图3E和图3F是根据另一个示例性实施方式的天线元件的图2中的部分“A”和“B”的放大图；

图3G至图3I是根据另一个示例性实施方式的天线元件的图2中的部分“A”的放大图；

图4是示出根据一个示例性实施方式的显示装置的示意性平面图；

图5A和图5B是根据一个比较例的天线元件的图2中的部分“A”和“B”的放大图；

图6和图7是示出实施例和比较例中准备的天线元件的天线性能评价结果的视图；以及

图8A和图8B是示出实施例和比较例中准备的天线元件的图案可见度的评价结果的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本实用新型的优选实施方式。然而，由于给出本实用新型的附图仅仅是为了容易地理解具有上述实用新型内容的本实用新型的技术精神而示出本实用新型的多个优选实施方式中的一个，因此不应被解释为受限于附图所示的描述内容。

本实用新型中描述的天线元件可以是制成透明薄膜形式的微带贴片天线。例如，该天线元件可以应用于用于高频或超高频(例如，3G、4G、5G或更高的)移动通信、Wi-Fi、蓝牙、近场通信(NFC)、全球定位系统(GPS)等的电子设备，但不限于此。这里，电子设备可以包括手机、智能手机、平板电脑、膝上型电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航装置、MP3播放器、数码相机、可穿戴设备等。可穿戴设备可以包括手表型、腕带型、戒指型、腰带型、项链型、踝带型、大腿带型、前臂带型的可穿戴设备等。然而，电子设备不限于上述例子，可穿戴设备也不限于上述例子。另外，天线元件可以应用于各种物体或结构，例如车辆和建筑物。

在以下附图中，平行于介电层的上表面且彼此垂直相交的两个方向被定义为x方向和y方向，并且垂直于介电层的上表面的方向被定义为z方向。例如，x方向可以对应于天线元件的宽度方向，y方向可以对应于天线元件的长度方向，并且z方向可以对应于天线元件的厚度方向。

图1是示出根据一个示例性实施方式的天线元件的示意性剖视图。

参照图1，根据一个示例性实施方式的天线元件100可以包括介电层110和天线图案层120。

介电层110可以包括具有预定的介电常数的绝缘材料。根据一个实施方式，介电层110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110可以用作天线元件100的将天线图案层120形成在其上的薄膜基板。

根据一个实施方式，可以将透明薄膜设置为介电层110。在这种情况下，该透明薄膜可以包括：聚酯树脂，诸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，诸如二乙酰纤维素、三乙酰纤维素等；聚碳酸酯树脂；丙烯酸树脂，诸如聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯等；苯乙烯树脂，诸如聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物等；聚烯烃树脂，诸如聚乙烯、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，诸如尼龙、芳族聚酰胺；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；烯丙基化物树脂；聚甲醛树脂；热塑性树脂，诸如环氧树脂等。这些化合物可以单独使用或两种以上组合使用。另外，由诸如(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯、丙烯酸氨基甲酸酯、环氧树脂、有机硅等热固性树脂或紫外光固化树脂制成的透明薄膜可以用作介电层110。

根据一个实施方式，在介电层110中也可以包括诸如光学透明粘合剂(OCA)、光学透明树脂(OCR)等的粘合膜。

根据一个实施方式，介电层110可以形成为基本单层，也可以形成为两个以上的层的多层结构。

可以通过介电层110产生电容或电感，从而调整天线元件100可驱动或感测的频段。当介电层110的介电常数超过大约12时，驱动频率被过度降低，从而可能无法实现期望的高频段下的天线驱动。因此，根据一个实施方式，可以将介电层110的介电常数调整到大约1.5至12并优选大约2至12的范围内。此外，根据一个实施方式，介电层110可以形成为具有4μm至1000μm的厚度，使得天线元件100可以在期望的高频段下进行驱动。然而，这不限于此，并且介电层110的介电常数和厚度可以根据期望的频段进行各种改变。

根据一个实施方式，安装有天线元件100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)可以设置为介电层110。

天线图案层120可以设置在介电层110的上表面上。

天线图案层120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)、锌(Zn)、锡(Sn)、钼(Mo)、钙(Ca)或包括其中至少一种的合金。它们可以单独使用或两种以上组合使用。例如，天线图案层120可以包括银(Ag)或银合金(例如，银-钯-铜(APC)合金)来实现低电阻。作为另一个例子，考虑到低电阻和精细线宽图案，天线图案层120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，天线图案层120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(IZTO)、锌氧化物(ZnOx)或铜氧化物(CuO)。

根据一个实施方式，例如，天线图案层120可以包括透明导电氧化物层和金属层的层叠结构，并且可以具有透明导电氧化物层-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。在这种情况下，可以通过金属层来减小电阻以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来提高耐腐蚀性和透明度。

根据一个实施方式，可以对天线图案层120进行黑化处理。例如，天线图案层120的表面可以进行热氧化，从而降低反射率。因此，可以减少由于天线图案层120表面上的光反射而造成图案被看到。

可以对天线图案层120的金属层的表面部分进行黑化处理以形成其中金属层的一部分由金属氧化物或金属硫化物制成的黑化层。此外，可以在金属层上形成黑化层，例如黑色材料的覆膜、诸如镍和铬的金属的镀层等。

黑化层用于通过降低金属层的反射率来改进金属层的透明度和可见度，并且例如可以包括氧化硅、金属氧化物、铜、钼、碳、锡、铬、镍和钴中的至少一种。

黑化层的组成和厚度可以根据期望的黑化程度进行各种调整。

下面将参照图2和图3描述天线图案层120的具体细节。

根据一个实施方式，天线元件100还可以包括接地层130。由于天线元件100包括接地层130，因此可以实现垂直辐射特性。

接地层130可以设置在介电层110的下表面上。接地层130可以在中间隔着介电层110的情况下与天线图案层120重叠。例如，接地层130可以与天线图案层120的辐射体(参见图2的211)完全重叠。

根据一个实施方式，安装有天线元件100的显示装置或显示面板的导电构件可以被设置为接地层130。例如，该导电构件可以包括电极或布线，例如显示面板中包含的薄膜晶体管(TFT)的栅电极、源/漏电极、像素电极、公共电极、数据线、扫描线等；以及显示装置的不锈钢(SUS)板、散热片、数字转换器、电磁波屏蔽层、压力传感器、指纹传感器等。

图2是示出根据一个示例性实施方式的天线元件的示意性平面图，图3A和图3B是根据一个示例性实施方式的天线元件的图2中的部分“A”和“B”的放大图；图3C和图3D是根据另一个示例性实施方式的天线元件的图2中的部分“A”和“B”的放大图；图3E和图3F是根据另一个示例性实施方式的天线元件的图2中的部分“A”和“B”的放大图；并且图3G至图3I是根据另一个示例性实施方式的天线元件的图2中的部分“A”的放大图。

参照图2和图3，根据一个示例性实施方式的天线元件100包括设置在介电层110上的天线图案层120，并且天线图案层120可以包括天线图案210。

天线图案210可以包括上述的金属或合金，并且可以形成为网状结构。网状结构可以包括由多条导线311限定的多个单元格310。单元格310可以包括最外部的单元格310b和除了最外部的单元格310b之外的其余的单元格310a。由于天线图案210形成为网状结构，因此可以增加天线图案210的透光率，并且可以提高天线元件100的柔性。因此，天线元件100可以有效地应用于柔性显示装置。

天线图案210可以包括不规则形状的边缘320。例如，边缘320可以沿着天线图案210的最外部的单元格310b的边缘形成。因此，边缘320的形状可以取决于天线图案210的最外部的单元格310b的位置和形状。在这种情况下，最外部的单元格310b的尺寸和形状与除了它们之外的其余的单元格310a相同(参见图3A至图3F)，或者尺寸和/或形状与除了它们之外的其余的单元格310a不同(图3G至图3I)。

例如，如图3A和图3B所示，单元格310可以具有菱形形状。在这种情况下，最外部的单元格310b和其余的单元格310a可以具有彼此相同的尺寸和形状。

在另一个例子中，如图3C和图3D所示，单元格310可以具有C形或倒C形。在这种情况下，最外部的单元格310b和其余的单元格310a可以具有彼此相同的尺寸和形状。这里，C形或倒C形可以是上边和下边形成为彼此平行的直线并且左边和右边形成为彼此平行的曲线的形状。

在另一个例子中，如图3E和图3F所示，单元格310可以具有矩形形状。在这种情况下，最外部的单元格310b和其余的单元格310a可以具有彼此相同的尺寸和形状。

在另一个例子中，如图3G所示，单元格310可以具有菱形形状。在这种情况下，最外部的单元格310b和其余的单元格310a可以具有彼此不同的尺寸和形状。例如，最外部的单元格310b和其余的单元格310a的间距可以彼此不同。

在另一个例子中，如图3H所示，单元格310可以具有C形或倒C形。在这种情况下，最外部的单元格310b和其余的单元格310a可以具有彼此不同的尺寸和形状。例如，最外部的单元格310b和其余的单元格310a的间距可以彼此不同。

在另一个例子中，如图3I所示，单元格310可以具有矩形形状。在这种情况下，最外部的单元格310b和其余的单元格310a可以具有彼此不同的尺寸和形状。例如，最外部的单元格310b和其余的单元格310a的间距可以彼此不同。

根据一个示例性实施方式，由于天线图案210的边缘320形成为不规则形状，因此在天线图案210设置在显示装置的显示区域(例如，显示视觉信息的区域)中时可以显著减少或抑制图案被用户看到。

天线图案210可以包括辐射体211和传输线212。

辐射体211可以接收来自传输线212的电信号，将其转换为电磁波信号，并且辐射转换后的电磁波信号。

辐射体211的形状和尺寸可根据所需的谐振频率、辐射电阻和增益来确定。根据一个示例性实施方式，辐射体211可以具有多边形平板形状。

传输线212可以形成为从辐射体211伸出。例如，传输线212可以形成为具有0.5mm至7.0mm的长度，从而可以在期望的高频段下驱动天线元件100。然而，不限于此，传输线212的长度可以根据期望的频段进行各种改变。

根据一个示例性实施方式，传输线212可以与辐射体211一体地连接以形成基本上单一的构件，或者可以形成为与辐射体211分离的构件。

根据一个示例性实施方式，传输线212可以形成为具有与辐射体211基本相同的形状的网状结构(例如，具有相同的线宽、相同的单元格等)，但不限于此，还可以形成为具有与辐射体211基本不同的形状的网状结构。

天线图案层120还可以包括信号垫220。

信号垫220可以与传输线212的一个端部连接，从而通过传输线212与辐射体211电连接。根据一个示例性实施方式，信号垫220可以与传输线212一体地连接以形成基本单一的构件，也可形成为与传输线212分离的构件。例如，信号垫220可形成为与传输线212基本为一体的构件，并且传输线212的端部部分可以被设置为信号垫220。

根据一个示例性实施方式，信号垫220可以与驱动电路单元(例如，射频集成电路(RFIC)等)电连接。例如，柔性印刷电路板(FPCB)可以与信号垫220接合，并且FPCB的电路布线可以与信号垫220电连接。例如，可以使用各向异性导电膜(ACF)接合技术将信号垫220与FPCB电连接，该接合技术是一种使用各向异性导电膜(ACF)或使用同轴电缆实现上下导电而左右绝缘的接合方法，但不限于此。驱动电路单元可以安装在FPCB或单独的印刷电路板(PCB)上，以与FPCB的电路布线电连接。因此，信号垫220和驱动电路单元可以彼此电连接。

天线图案层120还可以包括接地垫230。

接地垫230可以设置在信号垫220周围。例如，一对接地垫230可以设置为在中间隔着信号垫220的情况下彼此面对。接地垫230可以在信号垫220周围与信号垫220和传输线212电气和物理地分离。

根据一个示例性实施方式，考虑到电源电阻的降低、噪声吸收效率等，信号垫220和接地垫230可以形成为由上述的金属或合金制成的实心结构。

天线图案层120还可以包括虚设图案240。

虚设图案240可以设置在天线图案210周围，以与天线图案210电气和物理分离。例如，分离区域可以沿着天线图案210的外部导线或非平坦部分320形成，以将虚设图案240与天线图案210分离。

根据一个示例性实施方式，虚设图案240可以包括与天线图案210相同的金属或合金，并且可以形成为具有与天线图案210基本相同形状的网状结构。根据一个实施方式，虚设图案240可以形成为网状结构，其中形成虚设图案240的导线的一部分被切断。

根据该示例性实施方式的天线元件100包括具有非平坦部分320的天线图案210和设置在天线图案210周围的虚设图案240，使得在天线元件100应用于显示装置时可以显著减少或抑制图案被用户看到。

同时，图2示出了天线元件100包括一个天线图案210的例子，但不限于此。例如，天线元件100可以包括以阵列形式布置在介电层110上的多个天线图案。根据一个示例性实施方式，当天线元件100包括多个天线图案时，每个天线图案的辐射体的尺寸可以彼此不同。在这种情况下，天线元件100可以被设置为在多个谐振频段下操作的多频段天线。

图4是示出根据一个示例性实施方式的显示装置的示意性平面图。更具体地说，图4是示出了包含有显示装置的窗口的外形的视图。

参照图4，显示装置400可以包括显示区域410和外周区域420。

显示区域410可以表示显示视觉信息的区域，并且外周区域420可以表示设置在显示区域410的两侧和/或两端的不透明区域。例如，外周区域420可以对应于显示装置400的遮光部分或边框部分。

根据一个实施方式，上述的天线元件100可以安装在显示装置400上。例如，天线元件100的天线图案210可以设置为至少部分对应于显示区域410，并且信号垫220和接地垫230可以设置为至少部分对应于外周区域420。

FPCB或PCB可以与驱动电路单元(例如，RFIC)一起设置在外周区域420中。通过将天线元件100的信号垫220设置为靠近驱动电路单元，可以通过缩短用于发送和接收信号的路径来抑制信号损失。

天线元件100包括形成为网状结构的天线图案210和/或虚设图案240，从而可以提高透光率并显著减少或抑制图案被用户看到。因此，还可以提高显示区域410中的图像质量，同时保持或提高期望的通信可靠性。

试验例

形成图2所示的两个天线元件。在这种情况下，一个天线元件被形成为具有图3A和图3B所示的天线图案的边缘(实施例)，而另一个天线元件形成为具有图5A和图5B所示的天线图案的边缘(比较例)。

然后，进行用于评估实施例和比较例中准备的天线元件的天线性能的试验，并且可以得到图6和图7所示的评估结果。作为评估图案可见度的结果，可以得到图8所示的结果。

参照图6和图7，可以看出，在比较例和实施例的天线元件中电磁波的辐射图案和S11彼此相似。另外，参照图8，可以看出，在图8B所示的实施例的天线元件的情况下，与图8A所示的比较例的天线元件相比图案可见度被降低。

即，可以看出，根据实施例的天线元件在图案可见度方面优于根据比较例的天线元件，同时保持与根据比较例的天线元件相同的天线性能。

已经参照上述的优选实施方式描述了本实用新型，并且本领域技术人员将理解可以在不脱离本实用新型的基本特征的范围内进行各种修改。因此，应当理解，本实用新型的范围不限于上述的实施方式，并且与权利要求书记载的范围等同的范围内的各种实施方式也包含在本实用新型中。

Claims (9)

1.一种天线元件，其特征在于，其包括：

介电层；以及

天线图案，其以网状结构形成在所述介电层上并包括不规则形状的边缘。

2.根据权利要求1所述的天线元件，其特征在于，所述边缘的形状取决于形成所述天线图案的最外部的单元格的位置和形状。

3.根据权利要求2所述的天线元件，其特征在于，所述最外部的单元格的尺寸和形状与除了所述最外部的单元格之外的其余单元格相同。

4.根据权利要求2所述的天线元件，其特征在于，所述最外部的单元格的尺寸和形状与除了所述最外部的单元格之外的其余单元格不同。

5.根据权利要求1所述的天线元件，其特征在于，所述天线图案包括：

辐射体；以及

从所述辐射体伸出的传输线。

6.根据权利要求5所述的天线元件，其特征在于，其还包括：

信号垫，其与所述传输线的一个端部连接；以及

接地垫，其设置在所述信号垫周围。

7.根据权利要求6所述的天线元件，其特征在于，所述信号垫和所述接地垫形成为实心结构。

8.根据权利要求1所述的天线元件，其特征在于，其还包括虚设图案，所述虚设图案设置在所述天线图案周围，从而与所述天线图案电气且物理分离。

9.一种显示装置，其特征在于，其包括根据权利要求1所述的天线元件。

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