JP2023535899A - アンテナ素子及びそれを含むディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
アンテナ素子及びそれを含むディスプレイ装置に関し、一態様によるアンテナ素子は誘電層と、前記誘電層上に形成された放射体と、前記誘電層上で前記放射体と接続され、複数の導電ラインによって定義される単位セルの集合であるメッシュ構造で形成される伝送線路とを含み、前記伝送線路の幅は、前記単位セルの幅の整数倍であって、許容誤差範囲内にあってもよい。【選択図】図２
Description
アンテナ素子及びそれを含むディスプレイ装置に関する。
近年、情報化社会が進展するにつれて、ワイファイ（Ｗｉ－Ｆｉ）、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）などの無線通信技術がディスプレイ装置と結合され、例えばスマートフォンの形で実現されている。この場合には、アンテナがディスプレイ装置に結合され、通信機能を実行することができる。
最近では、移動通信技術が進化するにつれて、高周波または超高周波帯域の通信を行うためのアンテナをディスプレイ装置に結合する必要がある。また、最近では、透明ディスプレイ、フレキシブル・ディスプレイなどの薄型、高透明、高解像度のディスプレイ装置が開発され、アンテナもまた向上した透明性、柔軟性を有するように開発される必要がある。
ディスプレイ装置の画面が大面積化することにより、ベゼル部や遮光部の空間または面積は減少している傾向にある。この場合、アンテナを内蔵できる空間または面積も制限され、これにより、アンテナに含まれる信号送受信のための放射体がディスプレイ装置の表示領域と重畳することがある。そのため、ディスプレイ装置の画像がアンテナの放射体によって隠されたり、放射体がユーザに視認されて画像品質が低下することがある。
そこで、ユーザには視認されず、限られた空間内で所望のアンテナ利得の高周波通信を実現するためのアンテナの設計が必要である。
アンテナ素子及びそれを含むディスプレイ装置を提供することを目的とする。
１．誘電層と、前記誘電層上に形成された放射体と、前記誘電層上で前記放射体と接続され、複数の導電ラインによって定義される単位セルの集合であるメッシュ構造で形成される伝送線路とを含み、前記伝送線路の幅は、前記単位セルの幅の整数倍であって、許容誤差範囲内にある、アンテナ素子。
２．前記項目１において、前記伝送線路の前記幅は下記数学式を満たす、アンテナ素子。
［数学式］
ここで、ｎは整数、ｂは前記単位セルの前記幅、ａは前記伝送線路の前記幅である。
［数学式］
ここで、ｎは整数、ｂは前記単位セルの前記幅、ａは前記伝送線路の前記幅である。
３．前記項目１において、前記伝送線路の末端に接続される信号パッドと、前記信号パッドの周辺に前記信号パッドとは分離されるように配置されたグランドパッドとをさらに含む、アンテナ素子。
４．前記項目３において、前記信号パッドまたは前記グランドパッドは、中身が詰まった（solid）構造で形成される、アンテナ素子。
５．前記項目３において、前記グランドパッドは、前記信号パッドを挟んで互いに対向する一対のグランドパッドを含む、アンテナ素子。
６．前記項目１において、前記誘電層上で前記放射体および前記伝送線路の周辺に電気的に分離されて配置されるダミーパターンをさらに含む、アンテナ素子。
７．前記項目６において、前記放射体および前記ダミーパターンは、メッシュ構造で形成される、アンテナ素子。
８．前記項目１において、前記誘電層の底面に形成されたグランド層をさらに含む、アンテナ素子。
９．前述の実施形態によるアンテナ素子を含む、ディスプレイ装置。
伝送線路の幅を、メッシュ構造を形成する単位セルの幅を考慮して決定することにより、給電時の電流の流れが集中する伝送線路における信号損失を防止し、これによってアンテナ利得を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態をより具体的に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一の符号を付すようにしていることに留意すべきである。
本発明を説明するにあたり、関連する公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする虞があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であり、使用者、運用者の意図または慣例などによって異なり得る。従って、その定義は、本明細書全般に亘る内容に基づいて行われるべきである。
第１、第２などの用語は多用な構成要素を説明するのに使用されるが、一つの構造要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味にならない限り、複数の表現を含む。「含む」または「有する」などの用語は明細書の上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではない。
また、「一側」、「他側」、「上部」、「下部」などの方向性の用語は、開示された図面の配向に関連して使用される。本発明の実施形態の構成要素は、様々な配向に位置設定できるため、方向性の用語は、例示を目的として使用されるものであり、それを制限するものではない。
さらに、本明細書における構成部の区分は、各構成部が担当する主機能別に区分したことに過ぎない。すなわち、二つ以上の構成部が一つの構成部に合わせられるか、または一つの構成部がさらに細分化した機能別に二つ以上に分化して備えられてもよい。そして、構成部それぞれは、自分の担当する主機能以外にも他の構成部が担当する機能のうち一部または全部の機能をさらに行ってもよく、構成部それぞれが担当する主機能のうち一部の機能が他の構成部によって担当されて行われてもよい。
本明細書で説明するアンテナ素子は、透明フィルムの形で製作されるパッチアンテナ（patch antenna）またはマイクロストリップアンテナ（microstrip antenna）であってもよい。アンテナ素子は、例えば、高周波または超高周波（例えば、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、またはそれ以上）の移動通信、ワイファイ、ブルートゥース、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＧＰＳ（Global Positioning System）などのための電子装置に適用できるが、これらに限定されるものではない。また、アンテナ素子は、車両、建築物などの様々な対象体または構造物に適用できる。ここで、電子装置は携帯電話、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、ＰＭＰ（Portable Multimedia Player）、ナビゲーション装置、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイスなどを含むことができ、ウェアラブルデバイスは、腕時計型、リストバンド型、指輪型、ベルト型、ネックレス型、アンクルバンド型、太ももバンド型、前腕バンド型などを含むことができる。しかし、電子装置は前記の例に限定されず、ウェアラブルデバイスもまた前記の例に限定されない。
以下の図では、誘電層の上面に平行で、互いに垂直に交差する２つの方向をｘ方向およびｙ方向と定義し、誘電層の上面に対して垂直な方向をｚ方向と定義する。例えば、ｘ方向はアンテナ素子の幅方向、ｙ方向はアンテナ素子の長手方向、ｚ方向はアンテナ素子の厚さ方向に相当し得る。
図１は一実施形態によるアンテナ素子を示す概略断面図であり、図２は一実施形態によるアンテナ素子を示す概略平面図である。
図１及び図２を参照すると、アンテナ素子は誘電層１１０と、アンテナ導電層１２０とを含むことができる。
誘電層１１０は、所定の誘電率を有する絶縁物質を含むことができる。一実施形態によると、誘電層１１０は、ガラス、シリコン酸化物、シリコン窒化物、金属酸化物などの無機絶縁物質、またはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド系樹脂などの有機絶縁物質を含むことができる。誘電層１１０は、アンテナ導電層１２０が形成されるアンテナ素子のフィルム基材として機能することができる。
一実施形態によると、透明フィルムを誘電層１１０で提供することができる。ここで、透明フィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂；ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリエチル（メタ）アクリレートなどのアクリル系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル－スチレン共重合体などのスチレン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系またはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン－プロピレン共重合体などのポリオレフィン系樹脂；塩化ビニル系樹脂；ナイロン、芳香族ポリアミドなどのアミド系樹脂；イミド系樹脂；ポリエーテルスルホン系樹脂；スルホン系樹脂；ポリエーテルエーテルケトン系樹脂；硫化ポリフェニレン系樹脂；ビニルアルコール系樹脂；塩化ビニリデン系樹脂；ビニルブチラル系樹脂；アリレート系樹脂；ポリオキシメチレン系樹脂；エポキシ系樹脂などの熱可塑性樹脂などを含むことができる。これらは、単独でまたは２以上を組み合わせて用いることができる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコン系などの熱硬化性樹脂または紫外線硬化型樹脂からなる透明フィルムを誘電層１１０として活用することができる。
一実施形態によると、光学透明粘着剤（Optically clear Adhesive：OCA）、光学透明樹脂（Optically Clear Resin：OCR）などの粘接着フィルムが誘電層１１０に含まれ得る。
一実施形態によると、誘電層１１０は実質的に単一層で形成されてもよく、少なくとも２層以上の複層構造で形成されてもよい。
誘電層１１０によって静電容量（capacitance）又はインダクタンス（inductance）が形成され、アンテナ素子が駆動又はセンシングできる周波数帯域を調節することができる。誘電層１１０の誘電率が約１２を超えると、駆動周波数が低下しすぎて、所望の高周波帯域での駆動を実現できないことがある。したがって、一実施形態によると、誘電層１１０の誘電率は約１．５～１２の範囲、好ましくは約２～１２の範囲に調整することができる。
一実施形態によると、アンテナ素子が実装されるディスプレイ装置内部の絶縁層（例えば、ディスプレイパネルのエンキャプセレーション層、パッシベーション層など）を誘電層１１０として提供することもできる。
アンテナ導電層１２０は誘電層１１０上に形成され、放射体２１０および伝送線路２２０を含むアンテナパターン２００と、パッド電極２３０とを含むことができる。
アンテナパターン２００は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）などの低抵抗の金属、又はこれらの少なくとも一つを含有する合金を含むことができる。これらは単独でまたは２以上を組み合わせて用いることができる。例えば、アンテナパターン２００は、低抵抗を実現するために、銀（Ａｇ）または銀合金（例えば、銀－パラジウム－銅（ＡＰＣ）合金）を含むことができる。他の例としては、アンテナパターン２００は、低抵抗および微細線幅のパターニングを考慮して、銅（Ｃｕ）または銅合金（例えば、銅－カルシウム（ＣｕＣａ）合金）を含むことができる。
一実施形態によると、アンテナパターン２００は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム亜鉛スズ酸化物（ＩＴＺＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯｘ）、酸化銅（ＣｕＯ）のような透明金属酸化物を含むことができる。
一実施形態によると、アンテナパターン２００は、金属層の単層構造で形成されてもよく、透明導電性酸化物層および金属層の積層構造で形成されてもよい。例えば、アンテナパターン２００は、透明導電性酸化物層－金属層の２層構造、または透明導電性酸化物層－金属層－透明導電性酸化物層の３層構造を有することもできる。この場合、金属層によってフレキシブル特性が向上しつつ、抵抗を下げて信号伝送速度を向上させることができ、透明導電性酸化物層によって耐食性、透明性を向上させることができる。
例示的な実施形態によると、アンテナパターン２００は黒化処理部を含むことができる。これにより、アンテナパターン２００の表面での反射率を減少させ、光反射によるパターンの視認を低減することができる。
一実施形態によると、アンテナパターン２００に含まれる金属層の表面を金属酸化物または金属硫化物に変換して黒化層を形成することができる。一実施形態によると、アンテナパターン２００または金属層上に黒色材料コーティング層、またはメッキ層のような黒化層を形成することができる。ここで、黒色材料またはめっき層は、ケイ素、炭素、銅、モリブデン、スズ、クロム、モリブデン、ニッケル、コバルトまたはこれらの少なくとも１つを含有する酸化物、硫化物、合金などを含むことができる。
黒化層の組成および厚さは、反射率の低減効果、アンテナの放射特性を考慮して調整することができる。
放射体２１０は、信号を外部に送信するか、または外部からの信号を受信することができる。例えば、放射体２１０は共振周波数で信号を送受信することができる。放射体２１０のｙ方向の長さとｘ方向の幅は、所望の共振周波数、放射抵抗および利得によって決定することができる。
放射体２１０は、複数の導電ラインで定義されるメッシュ構造で形成することができる。これにより、放射体２１０の透過率を増加させることができ、アンテナ素子の柔軟性を向上させることができる。したがって、アンテナ素子をフレキシブルディスプレイ装置に効果的に適用することができる。
一実施形態によると、放射体２１０は、図２に示すように菱形で実現することができる。しかし、これは一実施形態に過ぎず、放射体２１０の形状は特に制限されない。すなわち、放射体２１０は、長方形、円などの様々な形状で実現することができる。
伝送線路２２０は、放射体２１０とパッド電極２３０の信号パッド２３１との間に配置され、放射体２１０と信号パッド２３１とを電気的に接続することができる。例えば、伝送線路２２０は、放射体２１０の中央部から分岐して信号パッド２３１に接続することができる。
伝送線路２２０は、複数の導電ラインで定義されるメッシュ構造で形成することができる。例えば、伝送線路２２０は、放射体２１０と実質的に同一の形状（例えば、同じ線幅、同じ間隔など）のメッシュ構造で形成することができる。
伝送線路２２０のｘ方向の幅は、メッシュ構造を形成する単位セルのｘ方向の幅を考慮して決定することができる。例えば、伝送線路２２０のｘ方向の幅は、メッシュ構造を形成する単位セルのｘ方向の幅の整数倍であり、許容誤差範囲内にあってもよい。より好ましくは、伝送線路２２０のｘ方向の幅は、単位セルのｘ方向の幅の整数倍であってもよい。
メッシュ構造の電極は、複数の導電ラインの交差点（例えば、図３及び図４の点線の円）が多いほど電気伝導度が高くなる。したがって、伝送線路２２０がこの交差点をできるだけ多く含むように、伝送線路２２０のｘ方向の幅を単位セルのｘ方向の幅の整数倍に形成することにより、伝送線路２２０における信号損失を防止することができる。
伝送線路２２０のｘ方向の幅の詳細については、図３及び図４を参照して後述することとする。
一実施形態によると、伝送線路２２０は放射体２１０と実質的に同一の導電物質を含むことができる。また、伝送線路２２０は、放射体２１０と一体に接続されて実質的に単一部材として提供されるか、または放射体３１０とは別の部材として提供され得る。
一方、放射体２１０および伝送線路２２０は、図２に示すように、放射体２１０および伝送線路２２０の枠部に形成された枠導電ライン２０１を含むことができるが、これに限定されるものではない。すなわち、放射体２１０及び／又は伝送線路２２０の枠部に枠導電ライン２０１を形成しなくてもよい。例えば、後述するように、放射体２１０および伝送線路２２０の周辺にはダミーパターンを配置することもでき、放射体２１０および伝送線路２２０をダミーパターンと分節することによって別の枠導電ライン２０１なしで枠を形成することもできる。
パッド電極２３０は、信号パッド２３１とグランドパッド２３２とを含むことができる。
信号パッド２３１は伝送線路２２０の末端に接続され、伝送線路２２０を介して放射体２１０と電気的に接続することができる。これにより、信号パッド２３１は、駆動回路部（例えば、ＩＣチップなど）と放射体２１０とを電気的に接続することができる。例えば、信号パッド２３１上にフレキシブルプリント回路基板（Flexible Printed Circuit Board、FPCB）のような回路基板が接合され、回路基板上に駆動回路部を実装することができる。これにより、放射体２１０と駆動回路部とを電気的に接続することができる。
グランドパッド２３２は、信号パッド２３１の周辺で信号パッド２３１と電気的、物理的に分離されるように配置できる。例えば、一対のグランドパッド２３２を、信号パッド２３１を挟んで互いに対向するように配置できる。
一実施形態によると、信号パッド２３１およびグランドパッド２３２は、信号抵抗を低減するために、前述の金属または合金を含む中身が詰まった（solid）構造で形成することができる。このとき、信号パッド２３１およびグランドパッド２３２は、前述の金属または合金層、および透明伝導性酸化物層を含む複層構造で形成することができる。
一実施形態によると、アンテナ素子はグランド層１０５をさらに含むことができる。アンテナ素子がグランド層１０５を含むことにより、垂直放射特性を実現することができる。
グランド層１０５は、誘電層１１０の底面上に形成することができる。グランド層１０５は、誘電層１１０を挟んでアンテナ導電層１２０と全体的または部分的に重畳するように配置できる。例えば、グランド層１０５は、アンテナ導電層１２０の放射体と重畳することができる。
一実施形態によると、アンテナ素子が実装されるディスプレイ装置またはディスプレイパネルの導電性部材をグランド層１０５として提供することができる。例えば、導電性部材は、ディスプレイパネルに含まれる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のゲート電極、ソース／ドレイン電極、画素電極、共通電極、データライン、スキャンラインなどの電極または配線、およびディスプレイ装置のＳＵＳ（Stainless steel）プレート、放熱シート、デジタイザ（digitizer）、電磁波遮蔽層、圧力センサ、指紋センサなどを含むことができる。
なお、説明の都合上、図２では１つのアンテナ素子のみを示しているが、複数のアンテナ素子を誘電層１１０上にアレイ状に配列してもよい。アンテナ素子の配列形態は、線形配列または非線形配列を含むことができる。
図３及び図４は、伝送線路のｘ方向の幅を説明するための図である。具体的には、図３は、単位セルのｙ方向に対する傾斜角度が０である場合を示し、図４は、単位セルのｙ方向に対する傾斜角度が０ではない場合を示す。
図２～図４を参照すると、放射体２１０および伝送線路２２０を形成するメッシュ構造は、互いに交差する複数の導電ライン３１０によって形成することができる。
メッシュ構造は、複数の導電ライン３１０が実質的にハニカム（honeycomb）形状に交差することによって定義される単位セル３３０を含み、複数の単位セル３３０が集合してメッシュ構造を定義することができる。
一実施形態によると、単位セル３３０は実質的に菱形を有することができる。
前述のように、伝送線路２２０のｘ方向の幅ａは、メッシュ構造を形成する単位セル３３０のｘ方向の幅ｂを考慮して決定することができる。例えば、伝送線路２２０のｘ方向の幅ａは、メッシュ構造を形成する単位セル３３０のｘ方向の幅ｂの整数倍であり、許容誤差範囲内にあってもよい。
より具体的には、伝送線路２２０のｘ方向の幅ａは、数学式１を満たす範囲で決定することができる。
[数学式１]
ここで、ｎは整数であり、ｂは単位セル３３０の幅であり、ａは伝送線路２２０の幅であってもよい。また、０．２は、工程誤差を考慮したものであり、許容誤差範囲を設定するための値であってもよい。
より好ましくは、伝送線路２２０のｘ方向の幅ａは、メッシュ構造を形成する単位セル３３０のｘ方向の幅ｂの整数倍であってもよい。
より具体的には、伝送線路２２０のｘ方向の幅ａは、数学式２を満たすように決定することができる。
[数学式２]
一実施形態によると、前述の数学式１、より好ましくは数学式２を満たすように伝送線路２２０のｘ方向の幅ａを決定することにより、給電時の電流の流れが集中する伝送線路２２０における信号損失を防ぎ、これにより、アンテナ利得を向上させることができる。
図５は、他の実施形態によるアンテナ素子を示す概略平面図である。
図１及び図５を参照すると、アンテナ素子は誘電層１１０上に形成されたアンテナ導電層１２０を含み、アンテナ導電層１２０は放射体２１０および伝送線路２２０を含むアンテナパターン２００と、パッド電極２３０と、ダミーパターン５１０とを含むことができる。ここで、放射体２１０、伝送線路２２０およびパッド電極２３０は、図１～図４で説明した通りであるので、その詳細な説明を省略する。
ダミーパターン５１０は、放射体２１０および伝送線路２２０を含むアンテナパターン２００の周辺に配列することができる。
ダミーパターン５１０は、放射体２１０または伝送線路２２０と実質的に同一の形状（例えば、同じ線幅及び同じ間隔など）のメッシュ構造で形成され、放射体２１０または伝送線路２２０と同一の金属を含むことができる。一実施形態によると、ダミーパターン５１０を形成する導電ラインの一部は分節することができる。
ダミーパターン５１０は、アンテナパターン２００およびパッド電極２３０と電気的、物理的に分離されるように配置できる。例えば、分離領域５１１がアンテナパターン２００の側面ラインまたは輪郭に沿って形成され、ダミーパターン５１０とアンテナパターン２００とを互いに分離することができる。すなわち、アンテナパターン２００の周辺にはダミーパターン５１０が配置され、アンテナパターン２００とダミーパターン５１０は互いに分節されて分離領域５１１を形成することができる。これにより、アンテナパターン２００は、別の枠導電ラインなしで枠を形成することができる。
前述のように、アンテナパターン２００の周辺に放射体２１０または伝送線路２２０と実質的に同一のメッシュ構造のダミーパターン５１０を配列することにより、位置別電極の配列差により、アンテナ素子が搭載されたディスプレイ装置のユーザにアンテナパターンが視認されることを防ぐことができる。
なお、説明の都合上、図５では１つのアンテナパターンのみを示しているが、複数のアンテナパターンを誘電層１１０上にアレイ状に配列することができる。アンテナ素子の配列形態は、線形配列または非線形配列を含むことができる。
図６は、一実施形態によるディスプレイ装置を説明するための概略平面図である。より具体的には、図６は、ディスプレイ装置のウィンドウを含む外部形状を示す図である。
図６を参照すると、ディスプレイ装置６００は表示領域６１０と周辺領域６２０とを含むことができる。表示領域６１０とは視覚情報が表示される領域を示し、周辺領域６２０とは表示領域６１０の両側部及び／又は両端部に配置される不透明領域を示すことができる。例えば、周辺領域６２０は、ディスプレイ装置６００の遮光部またはベゼル部に相当し得る。
一実施形態によると、前述のアンテナ素子をディスプレイ装置６００に搭載することができる。例えば、アンテナ素子のアンテナパターン２００がディスプレイ装置６００の表示領域６１０に少なくとも部分的に対応するように配置し、パッド電極２３０がディスプレイ装置６００の周辺領域６２０に対応するように配置できる。このとき、アンテナパターン２００、特に伝送線路２２０の一部がディスプレイ装置６００の周辺領域６２０に対応するように配置してもよい。
周辺領域６２０には、ディスプレイ装置６００及び／又はアンテナ素子のＩＣチップのような駆動回路を配置することができる。
アンテナ素子のパッド電極２３０を駆動回路に隣接するように配置することにより、信号の送受信経路を短縮して信号損失を抑制することができる。
アンテナ素子がダミーパターン５１０を含む場合、ダミーパターン５１０は、ディスプレイ装置６００の表示領域６１０に少なくとも部分的に対応するように配置できる。
アンテナ素子は、メッシュ構造で形成されたアンテナパターン及び／又はダミーパターンを含むので、透過性が向上し、電極の視認を顕著に低減または抑制することができる。これにより、所望の通信信頼性を維持または向上しつつ、表示領域６１０における画像品質も共に向上させることができる。
以上では、本発明に対して好適な実施形態を中心に説明した。当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明が、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形した形態で具現可能であることを理解できるだろう。したがって、本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載する内容と同等な範囲内にある様々な実施形態を含むものと解釈しなければならないだろう。
［実験例１］
図２及び図７に示すデザインにより、単位セルの傾斜角度が０（ゼロ）のメッシュ構造で１Ｘ２アレイアンテナを形成した。具体的には、ガラス（０．７Ｔ）誘電層の上面上に銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）および銅（Ｃｕ）の合金（ＡＰＣ）を用いてメッシュ構造の電極層を形成し、誘電層の底面上にＡＰＣを蒸着してグランド層を形成した。メッシュ構造に含まれる導電ラインの線幅が３μｍ、電極の厚さ（または高さ）が２０００Åとなるように形成し、電極とグランド層の距離が３８０μｍとなるように形成した。単位セルの幅を１００μｍに固定し、伝送線路の幅をそれぞれ３００μｍ、２６０μｍおよび３４０μｍとして実施例１、比較例１及び比較例２を形成し、２８ＧＨｚにおけるアンテナ利得を測定した。その結果を表１に示す。
図２及び図７に示すデザインにより、単位セルの傾斜角度が０（ゼロ）のメッシュ構造で１Ｘ２アレイアンテナを形成した。具体的には、ガラス（０．７Ｔ）誘電層の上面上に銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）および銅（Ｃｕ）の合金（ＡＰＣ）を用いてメッシュ構造の電極層を形成し、誘電層の底面上にＡＰＣを蒸着してグランド層を形成した。メッシュ構造に含まれる導電ラインの線幅が３μｍ、電極の厚さ（または高さ）が２０００Åとなるように形成し、電極とグランド層の距離が３８０μｍとなるように形成した。単位セルの幅を１００μｍに固定し、伝送線路の幅をそれぞれ３００μｍ、２６０μｍおよび３４０μｍとして実施例１、比較例１及び比較例２を形成し、２８ＧＨｚにおけるアンテナ利得を測定した。その結果を表１に示す。
図７及び表１から、単位セルの幅に対する伝送線路の幅の比が２．６である比較例１、及び３．４である比較例２の場合は、それぞれアンテナ利得が２．７１及び２．９２であるのに対し、単位セルの幅に対する伝送線路の幅の比が整数３である実施例１の場合は、アンテナ利得が３．１２であることがわかる。
また、実施例１と比較例２は、伝送線路に含まれる交差点（図７の点線部）の個数は同じであるが、比較例２は、実施例１に比べて伝送線路が占める面積が広く、アンテナ利得が低下することがわかる。
伝送線路の幅を単位セルの幅の整数倍に形成することにより、伝送線路における信号損失を防止し、アンテナ利得を向上できることを確認することができる。
［実験例２］
図２及び図８に示すデザインにより、単位セルの傾斜角度が４度のメッシュ構造で１Ｘ２アレイアンテナを形成した。具体的には、ガラス（０．７Ｔ）誘電層の上面上に銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）および銅（Ｃｕ）の合金（ＡＰＣ）を用いてメッシュ構造の電極層を形成し、誘電層の底面上にＡＰＣを蒸着してグランド層を形成した。メッシュ構造に含まれる導電ラインの線幅が３μｍ、電極の厚さ（または高さ）が２０００Åとなるように形成し、電極とグランド層の距離が３８０μｍとなるように形成した。単位セルの幅を１００μｍに固定し、伝送線路の幅をそれぞれ３００μｍ、２６０μｍおよび３４０μｍとして実施例２、比較例３及び比較例４を形成し、２８ＧＨｚにおけるアンテナ利得を測定した。その結果を表２に示す。
図２及び図８に示すデザインにより、単位セルの傾斜角度が４度のメッシュ構造で１Ｘ２アレイアンテナを形成した。具体的には、ガラス（０．７Ｔ）誘電層の上面上に銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）および銅（Ｃｕ）の合金（ＡＰＣ）を用いてメッシュ構造の電極層を形成し、誘電層の底面上にＡＰＣを蒸着してグランド層を形成した。メッシュ構造に含まれる導電ラインの線幅が３μｍ、電極の厚さ（または高さ）が２０００Åとなるように形成し、電極とグランド層の距離が３８０μｍとなるように形成した。単位セルの幅を１００μｍに固定し、伝送線路の幅をそれぞれ３００μｍ、２６０μｍおよび３４０μｍとして実施例２、比較例３及び比較例４を形成し、２８ＧＨｚにおけるアンテナ利得を測定した。その結果を表２に示す。
図８及び表２を参照すると、単位セルの幅に対する伝送線路の幅の比が２．６である比較例３、及び３．４である比較例４の場合は、それぞれアンテナ利得が２．２２及び２．５０であるのに対し、単位セルの幅に対する伝送線路の幅の比が整数３である実施例２の場合は、アンテナ利得が２．６７であることがわかる。
また、比較例4は、実施例２に比べて伝送線路に含まれる交差点（図７の点線部）の数が多いが、比較例4は、実施例２に比べて伝送線路が占める面積が広く、アンテナ利得に劣ることがわかる。
伝送線路の幅を単位セルの幅の整数倍に形成することにより、伝送線路における信号損失を防止し、アンテナ利得を向上できることを確認することができる。
Claims (9)
- 誘電層と、
前記誘電層上に形成された放射体と、
前記誘電層上で前記放射体と接続され、複数の導電ラインによって定義される単位セルの集合であるメッシュ構造で形成される伝送線路とを含み、
前記伝送線路の幅は、前記単位セルの幅の整数倍であって、許容誤差範囲内にある、アンテナ素子。 - 前記伝送線路の前記幅は、下記数学式を満たす、請求項１に記載のアンテナ素子。
［数学式］
（ここで、ｎは整数、ｂは前記単位セルの前記幅、ａは前記伝送線路の前記幅である。） - 前記伝送線路の末端に接続される信号パッドと、
前記信号パッドの周辺に前記信号パッドとは分離されるように配置されたグランドパッドとをさらに含む、請求項１に記載のアンテナ素子。 - 前記信号パッドまたは前記グランドパッドは、中身が詰まった（solid）構造で形成される、請求項３に記載のアンテナ素子。
- 前記グランドパッドは、
前記信号パッドを挟んで互いに対向する一対のグランドパッドを含む、請求項３に記載のアンテナ素子。 - 前記誘電層上で前記放射体および前記伝送線路の周辺に電気的に分離されて配置されるダミーパターンをさらに含む、請求項１に記載のアンテナ素子。
- 前記放射体および前記ダミーパターンはメッシュ構造で形成される、請求項６に記載のアンテナ素子。
- 前記誘電層の底面に形成されたグランド層をさらに含む、請求項１に記載のアンテナ素子。
- 請求項１に記載のアンテナ素子を含む、ディスプレイ装置。
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