JP7030969B2 - フィルムアンテナ及びそれを含むディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、フィルムアンテナ及びそれを含むディスプレイ装置に関する。より詳細には、電極および誘電層を含むフィルムアンテナ、並びに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、アンテナが前記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。
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、前記アンテナもまた、限られた厚さ内で向上した送受信感度を持つように開発される必要がある。
しかしながら、アンテナが搭載されるディスプレイ装置がより薄型、軽量化されることによって、前記アンテナが占めるスペースも減少し得る。このため、広帯域で様々な種類の信号に感度を持つようにアンテナを設計することが困難になることがある。
また、アンテナが前記ディスプレイ装置の前面に配置される場合には、画像品質に影響を与えないように高透明度を持つ必要がある。
例えば、韓国公開特許第２００３－００９５５５７号は、携帯用端末に内蔵されるアンテナ構造を開示しているが、前述のようなディスプレイ装置の最近の開発動向に適用するには限界がある。
本発明の課題は、向上した放射特性および光学的特性を有するフィルムアンテナを提供することである。
本発明の課題は、向上した放射特性および光学的特性を有するフィルムアンテナを含むディスプレイ装置を提供することである。
１．互いに異なる周波数領域帯の複数の放射パターンと、
前記放射パターンのそれぞれから分岐される伝送線路と、
前記伝送線路に共に接続される駆動回路部とを含む、フィルムアンテナ。
前記放射パターンのそれぞれから分岐される伝送線路と、
前記伝送線路に共に接続される駆動回路部とを含む、フィルムアンテナ。
２．前記項目１において、前記放射パターンは、前記駆動回路部から順次配列される第１の放射パターン、第２の放射パターン及び第３の放射パターンを含む、フィルムアンテナ。
３．前記項目２において、前記第１の放射パターン、前記第２の放射パターン及び前記第３の放射パターンに行くほど共振周波数が減少する、フィルムアンテナ。
４．前記項目２において、前記第１の放射パターン、前記第２の放射パターン及び前記第３の放射パターンは、前記駆動回路部により独立して制御される、フィルムアンテナ。
５．前記項目２において、前記第１の放射パターン、前記第２の放射パターン及び前記第３の放射パターンは、それぞれループ状を呈し、
前記第２の放射パターン内の空間に前記第１の放射パターンが配置され、前記第３の放射パターン内の空間に前記第２の放射パターンが配置される、フィルムアンテナ。
前記第２の放射パターン内の空間に前記第１の放射パターンが配置され、前記第３の放射パターン内の空間に前記第２の放射パターンが配置される、フィルムアンテナ。
６．前記項目５において、前記放射パターンの間または前記放射パターン内の空間には、ダミーメッシュパターンが形成される、フィルムアンテナ。
７．前記項目６において、前記ダミーメッシュパターンは、分節部を含む、フィルムアンテナ。
８．前記項目１において、前記放射パターンは、メッシュパターン構造を含む、フィルムアンテナ。
９．前記項目１において、前記駆動回路部は、複数形成され、前記駆動回路部ごとに互いに異なる前記周波数領域帯の前記複数の放射パターンが集積される、フィルムアンテナ。
１０．前記項目１において、前記放射パターンは、同一平面上に配置される、フィルムアンテナ。
１１．前記項目１０において、前記放射パターンが形成された誘電層と、
前記誘電層の下に配置されたグランド層とをさらに含む、フィルムアンテナ。
前記誘電層の下に配置されたグランド層とをさらに含む、フィルムアンテナ。
１２．前記項目１～１１のいずれかのフィルムアンテナを含む、画像表示装置。
１３．前記項目１２において、前記フィルムアンテナは、前記画像表示装置の前面部に配置される、画像表示装置。
１４．前記項目１３において、前記放射パターンは、前記画像表示装置の表示領域上に配置される、画像表示装置。
本発明の実施形態に係るフィルムアンテナは、同一平面内で互いに順次配列される互いに異なる周波数帯域の放射パターンを含む。これにより、限られたスペース内で複数の異なる種類の周波数に感度を持つ広帯域アンテナを実現できる。
前記放射パターンは、伝送線路を介して一つの駆動回路部に接続することができる。これにより、異なる周波数帯域の各放射パターンを一括して制御し、より集積化して前記フィルムアンテナに組み込むことができる。また、前記放射パターンを用いて、所望の周波数を選択的に送受信し、信号感度および放射効率を向上させることができる。
例示的な実施形態によると、前記放射パターンの間には、メッシュパターン構造のダミーパターンが形成される。これにより、アンテナの透過率が向上し、電極の視認を防止できる。
例示的な実施形態によると、前記フィルムアンテナは、ディスプレイ装置の前面上に配置され、高透過率および広帯域通信が可能なディスプレイ装置を実現できる。
本発明の実施形態は、互いに異なる周波数領域帯の複数の放射パターンと、前記放射パターンのそれぞれから分岐される伝送線路と、前記伝送線路に共に接続される駆動回路部とを含むフィルムアンテナを提供する。また、本発明の実施形態は、前記フィルムアンテナを含み、広帯域通信機能が実現可能なディスプレイ装置を提供する。
前記フィルムアンテナは、例えば、透明フィルムの形で製作されるマイクロストリップパッチアンテナ（microstrip patch antenna）であってもよい。前記フィルムアンテナは、例えば、３Ｇ～５Ｇ移動通信のための通信機器に適用できる。例えば、前記フィルムアンテナは、約１ＧＨｚ以上、一実施形態では約２０～６０ＧＨｚの範囲の高周波数帯域で駆動可能である。また、前記フィルムアンテナは、例えば１ＧＨｚ以下の周波数帯域でも共に駆動できる。
また、本発明の実施形態は、前記フィルムアンテナを含むディスプレイ装置を提供するものである。
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。ただし、本明細書に添付される図面は、本発明の好適な実施形態を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解する一助となる役割を果たすものであるため、本発明は図面に記載された事項のみに限定されて解釈されるものではない。
図１及び図２は、それぞれ例示的な実施形態に係るフィルムアンテナを示す概略の平面図および断面図である。
図１及び図２を参照すると、前記フィルムアンテナは、誘電層１００と、該誘電層１００上に形成された電極層１１５とを含むことができる。電極層１１５は、放射パターン１１０と、伝送線路１２０とを含むことができる。
誘電層１００は、所定の誘電率を有する絶縁物質を含むことができる。誘電層１００は、例えば、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、イミド系の樹脂などの有機絶縁物質を含むことができる。誘電層１００は、放射パターン１１０および伝送線路１２０が形成されるフィルムアンテナのフィルム基材として機能することができる。
一部の実施形態では、誘電層１００の誘電率は、約１～２０の範囲に調節することができる。前記誘電率が約２０を超えると、駆動周波数が減少しすぎて、所望の、例えば２５ＧＨｚ～３５ＧＨｚの範囲の高周波帯域（例えば５Ｇ帯域）での駆動を実現できないことがある。
例示的な実施形態によると、放射パターン１１０は、互いに異なる共振周波数を有する複数の放射パターンを含むことができる。一部の実施形態では、放射パターン１１０は、それぞれ異なる共振周波数を有する第１の放射パターン１１２、第２の放射パターン１１４及び第３の放射パターン１１６を含むことができる。
図１に示すように、第１の放射パターン１１２、第２の放射パターン１１４及び第３の放射パターン１１６は、誘電層１００の一側から順次配列することができる。一部の実施形態では、第１の放射パターン１１２、第２の放射パターン１１４及び第３の放射パターン１１６は、ループ（loop）状を有することができる。図１では、各放射パターン１１０の形状が四角形で示されているが、これに限定されるものではなく、前記フィルムアンテナの面積、周波数などを考慮して適宜変更することができる。
例えば、第１の放射パターン１１２は第２の放射パターン１１４の内部に含まれ、第２の放射パターン１１４は第３の放射パターン１１６の内部に含まれる形状に配列されてもよい。これにより、幅または長さが増加し、複数の放射パターン１１０が順次拡張されて配列され得る。
例示的な実施形態によると、第１の放射パターン１１２、第２の放射パターン１１４及び第３の放射パターン１１６に行くほど、送受信可能な共振周波数が減少し得る。
一部の実施形態では、第１の放射パターン１１２は、５Ｇ通信（例えば、約２８～３０ＧＨｚ）、第２の放射パターン１１４は、ワイファイ（Ｗｉ－Ｆｉ、例えば、約２．５ ～５ＧＨｚ）、また第３の放射パターン１１６は、４Ｇ通信（例えば、約１．７～２ＧＨｚ）に該当する共振周波数を持つことができる。
放射パターン１１０のそれぞれの共振周波数は、前記フィルムアンテナが搭載される電子機器の用途、構造によって、適宜変更または追加することができる。例えば、近距離無線通信（ＮＦＣ）用の放射パターンを第３の放射パターン１１６の外部に配置することもできる。
放射パターン１１０は、伝送線路１２０を介して駆動回路部ＤＣに電気的に接続することができる。例示的な実施形態によると、前述した複数の放射パターン１１０が伝送線路１２０を介して、一つの駆動回路部ＤＣによって集積または一体化できる。駆動回路部ＤＣは、例えば、集積回路ＩＣチップを含むことができる。
第１の放射パターン１１２、第２の放射パターン１１４及び第３の放射パターン１１６は、それぞれ、第１の伝送線路１２２、第２の伝送線路１２４及び第３の伝送線路１２６を介して駆動回路部ＤＣに接続することができる。
駆動回路部ＤＣは、各放射パターン１１０を独立して駆動させることができる。例えば、第１の放射パターン１１２、第２の放射パターン１１４及び第３の放射パターン１１６は、駆動回路部ＤＣによりそれぞれ独立してオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）することができる。
一実現形態では、駆動回路部ＤＣにより、第１の放射パターン１１２、第２の放射パターン１１４または第３の放射パターン１１６のいずれか一つの放射パターンを選択して駆動することができる。一実現形態では、駆動回路部ＤＣにより、第１の放射パターン１１２、第２の放射パターン１１４または第３の放射パターン１１６のうちの２以上の放射パターンを選択して駆動することができる。
例示的な実施形態によると、放射パターン１１０は、誘電層１００の上面上で、いずれも同一平面または同一レベル上に配置することができる。伝送線路１２０もまた、放射パターン１１０と共に同一平面上に配置することができる。これにより、複数の共振周波数に対応する放射パターンを、前述のループ状を用いて、単一のフィルムの限られたスペース内に収容することができる。これにより、前記フィルムアンテナによって、複数の共振周波数の選択的あるいは同時送受信を実現できる。
また、誘電層１００の誘電率を考慮して、受信可能な周波数によって各放射パターン１１０の幅または長さを調節することができる。
放射パターン１１０及び／又は伝送線路１２０は、それぞれ銀（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）、またはこれらの合金を含むことができる。これらは、単独であるいは２以上を組み合わせて使用することができる。例えば、放射パターン１１０及び／又は伝送線路１２０は、低抵抗の実現のために、銀（Ａｇ）または銀合金を含むことができ、例えば、銀－パラジウム－銅（ＡＰＣ）合金を含むことができる。
一部の実施形態では、放射パターン１１０及び／又は伝送線路１２０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）などの透明金属酸化物を含むことができる。
一部の実施形態では、放射パターン１１０及び／又は伝送線路１２０は、透過率の向上のために、メッシュ（mesh）－パターン構造を含むこともできる。
一部の実施形態では、放射パターン１１０は、高透過率の金属薄膜構造を持つことができる。例えば、放射パターン１１０は、約５０～２００Åの厚さのソリッド金属薄膜構造を有することができる。例えば、放射パターン１１０の透過率は約７０％以上、好ましくは約８０％以上であってもよい。
一部の実施形態では、誘電層１００の底面上にグランド層９０を形成することができる。例えば、誘電層１００によって電極層１１５とグランド層９０との間で静電容量（capacitance）又はインダクタンス（inductance）が形成され、前記フィルムアンテナが駆動又はセンシングできる周波数帯域を調整することができる。例えば、前記フィルムアンテナは、垂直放射アンテナで提供することができる。
グランド層９０は、金属、合金または透明導電性酸化物を含むことができる。一実施形態では、前記フィルムアンテナが実装されるディスプレイ装置の導電性部材をグランド層９０として提供することもできる。
図３は、一部の例示的な実施形態に係るフィルムアンテナを示す概略平面図である。
図３を参照すると、各放射パターン１１０は、伝送線路１２０と共にループを形成することができる。この場合、各放射パターン１１０は、図３に点線の丸に示されているような開放領域を含み、前記開放領域を介して伝送線路１２０に接続することができる。
図４は、一部の例示的な実施形態に係るフィルムアンテナを示す概略平面図である。
図４を参照すると、各放射パターン１１０の内部または放射パターン１１０の間の空間は、ダミー領域として定義することができる。例えば、第１の放射パターン１１２の内部には、第１のダミー領域が定義され、第２の放射パターン１１４と第１の放射パターン１１２との間には、第２のダミー領域が定義され、第３の放射パターン１１６と第２の放射パターン１１４との間には、第３のダミー領域が定義され得る。
例示的な実施形態によると、各ダミー領域内には、ダミーメッシュ（mesh）パターン１３０を形成することができる。前記第１のダミー領域内には第１のダミーメッシュパターン１３２を形成し、前記第２のダミー領域内には第２のダミーメッシュパターン１３４を形成し、前記第３のダミー領域内には第３のダミーメッシュパターン１３６を形成することができる。
一部の実施形態では、放射パターン１１０もまたメッシュパターン構造を含むことができる。これにより、前記フィルムアンテナの透過率を向上できる。また、ダミーメッシュパターン１３０を形成することにより、パターン形状の違いによる電極の視認を低減することができる。
各放射パターン１１０のプロファイルに沿って、分離領域１４０を形成することができる。分離領域１４０によって放射パターン１１０及びダミーメッシュパターン１３０を区分または絶縁することができる。
一部の実施形態では、第３の放射パターン１１６の外部領域にもダミーメッシュパターンを形成することができる。例えば、メッシュパターン層を実質的に誘電層１００の全面上に形成することができる。その後、前記メッシュパターン層をエッチングして分離領域１４０を形成することにより、放射パターン１１０及びダミーメッシュパターン１３０を定義することができる。
一部の実施形態では、伝送線路１２０もまた前記メッシュパターン構造を含み、放射パターン１１０と一体に形成することができる。
図５及び図６は、前記フィルムアンテナのダミーメッシュパターンの構造を示す部分拡大図である。
図５を参照すると、ダミーメッシュパターン１３０は、互いに交わるように延長する電極ライン１３５によって、例えば、複数の単位メッシュ・ユニットを含むことができる。前記単位メッシュ・ユニットは、図５に示すように菱形形状を有することができる。
一部の例示的な実施形態では、前記単位メッシュ・ユニットは、分節部Ｃ１を含むことができる。例えば、前記単位メッシュ・ユニットの各辺ごとに分節部Ｃ１を形成することができる。
ダミーメッシュパターン１３０が分節部Ｃ１を含むことにより、ダミーメッシュパターン１３０は、実質的に絶縁体で提供することができる。これにより、隣接する放射パターン１１０に対する信号干渉を抑制しつつ、前記フィルムアンテナの光学的特性を向上させることができる。
分節部の位置は、図５に示される例に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
図６を参照すると、一部の実施形態では、分節部Ｃ２は、ダミーメッシュパターン１３０に含まれた電極ライン１３５の交差領域（図５の「Ｉ」）に形成することもできる。
例えば、図６に示すように、交差領域Ｉで少なくとも一部の電極ライン１３５が互いに断絶され、分節部Ｃ２を定義することができる。
図７は、例示的な実施形態に係るディスプレイ装置に適用されるフィルムアンテナを示す概略平面図である。
図７を参照すると、前記フィルムアンテナは、複数の駆動回路部ＤＣを含むことができる。例えば、駆動回路部ＤＣは、前記フィルムアンテナの両側部に分布することができる。
前述のように、各駆動回路部によって互いに異なる周波数を有する放射パターン１１０が伝送線路１２０を介して集積または一体化することができる。
また、駆動回路部ＤＣをフィルムアンテナの周辺領域に沿って均等に分布させることにより、信号感度を向上させ、信号損失又は信号遮断を防止することができる。
前述のように、放射パターン１１０及び伝送線路１２０を除いた誘電層１００上の領域は、実質的にダミーメッシュパターンで充填することができる。
図８は、例示的な実施形態に係るディスプレイ装置を示す概略平面図である。例えば、図８は、ディスプレイ装置のウインドウを含む外部形状を示している。
図８を参照すると、ディスプレイ装置２００は、表示領域２１０及び周辺領域２２０を含むことができる。周辺領域２２０は、例えば、表示領域２１０の両側部及び／又は両端部に配置することができる。
一部の実施形態では、前述のフィルムアンテナは、ディスプレイ装置２００の前面に配置することができる。この場合、フィルムアンテナの放射パターン１１０及びダミーメッシュパターン１３０は、ディスプレイ装置２００の表示領域２１０上に配置できる。前述のように、メッシュパターンを用いて透過率を向上させ、電極の視認を抑制することができる。
フィルムアンテナの駆動回路部ＤＣは、ディスプレイ装置２００の周辺領域２２０に対応するように配置できる。周辺領域２２０は、例えば、ディスプレイ装置の遮光部またはベゼル部に相当し得る。
例示的な実施形態によると、複数の駆動回路部ＤＣおよび異なる共振周波数の放射パターン１１０により、高周波帯域及び低周波帯域を共に包括し、信号感度が向上した通信機能をディスプレイ装置２００に実現することができる。
Claims (14)
- 誘電層と、
前記誘電層の上面上に配列された、互いに異なる周波数領域帯の複数の放射パターンと、
前記放射パターンのそれぞれから分岐され、前記誘電層の前記上面上で前記放射パターンのそれぞれと一体に形成され、前記放射パターンと同一層に配置される伝送線路と、
前記伝送線路に共に接続される駆動回路部とを含み、
前記複数の放射パターンは、それぞれ単一のループ状を呈し、互いに電気的、物理的に分離され、いずれかの放射パターン内の空間に他の放射パターンが配置され、
２０～６０ＧＨｚの範囲の高周波数帯域で駆動可能なことを特徴とするフィルムアンテナ。 - 前記放射パターンは、前記駆動回路部から順次配列される第１の放射パターン、第２の放射パターン及び第３の放射パターンを含む、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
- 前記第１の放射パターン、前記第２の放射パターン及び前記第３の放射パターンに行くほど共振周波数が減少する、請求項２に記載のフィルムアンテナ。
- 前記第１の放射パターン、前記第２の放射パターン及び前記第３の放射パターンは、前記駆動回路部により独立して制御される、請求項２に記載のフィルムアンテナ。
- 前記第１の放射パターン、前記第２の放射パターン及び前記第３の放射パターンは、それぞれ単一のループ状を呈し、
前記第２の放射パターン内の空間に前記第１の放射パターンが配置され、前記第３の放射パターン内の空間に前記第２の放射パターンが配置される、請求項２に記載のフィルムアンテナ。 - 前記放射パターンの間または前記放射パターン内の空間には、ダミーメッシュパターンが形成される、請求項５に記載のフィルムアンテナ。
- 前記ダミーメッシュパターンは、分節部を含む、請求項６に記載のフィルムアンテナ。
- 前記放射パターンは、メッシュパターン構造を含む、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
- 前記駆動回路部は、複数形成され、前記駆動回路部ごとに互いに異なる前記周波数領域帯の前記複数の放射パターンが集積される、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
- 前記放射パターンは、同一平面上に配置される、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
- 前記放射パターンが形成された前記誘電層と、
前記誘電層の下に配置されたグランド層とをさらに含む、請求項１０に記載のフィルムアンテナ。 - 請求項１～１１のいずれか一項に記載のフィルムアンテナを含む、画像表示装置。
- 前記フィルムアンテナは、前記画像表示装置の前面部に配置される、請求項１２に記載の画像表示装置。
- 前記放射パターンは、前記画像表示装置の表示領域上に配置される、請求項１３に記載の画像表示装置。
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