KR102035689B1 - 필름형 안테나 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필름형 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기재; 및 상기 기재 상에 배치되며, 상기 기재의 단위 면적 1mm2 당 5000 내지 35000㎛3의 부피 범위를 갖는 전극 패턴을 포함함으로써, 시인율 및 신호 손실율이 낮은 필름형 안테나를 제공할 수 있다.

Description

필름형 안테나 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{FILM TYPE ANTENNA AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 필름형 안테나 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이동 통신 기능을 구비한 휴대용 단말기에 설치되는 안테나는 설치 위치에 따라 크게 외장형 안테나와 내장형 안테나로 구분할 수 있다.
외장형 안테나로는 주로 휩 형(Whip type), 헬리컬 형(Helical type) 안테나 등이 사용되고 휴대용 단말기의 측면 또는 상부에 고정적으로 설치되어 사용자에 의해 인입 및 인출이 가능한 구조를 가진다.
이러한 외장형 안테나는 휴대용 단말기의 외부에 설치되기 때문에 사용 및 보관이 불편하고 휴대용 단말기의 외관을 해치게 되는 단점이 있다. 또한, 휴대용 단말기의 외부에 외장형 안테나의 설치공간을 확보해야 하기 때문에 휴대용 단말기의 외관 설계에 제약이 있고 디자인을 해치게 되며 휴대용 단말기의 소형화 및 슬림화를 어렵게 한다는 단점이 있다.
상기와 같은 외장형 안테나의 단점을 보완하기 위해 안테나를 휴대용 단말기의 내부에 설치하는 내장형 안테나 방식이 주로 이용될 수 있다.
내장형 안테나(또는, 인테나)는 주로 모노폴(monopole) 타입, 루프(Loop) 타입 또는 평판형 역-에프 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)가 사용되고, 휴대용 단말기의 내부에 설치되기 때문에 휴대용 단말기의 내부에는 내장형 안테나가 설치될 수 있는 공간이 마련되어야 하고, 휴대용 단말기가 슬림화되거나 소형화될수록 내장형 안테나의 설치 공간도 줄어들게 된다.
또한, 휴대용 단말기가 소형화 슬림화되면서 휴대용 단말기의 견고성과 미려한 디자인을 위해 외부 케이스를 금속 재질로 구성한 휴대용 단말기가 증가하고 있다.
한국공개특허 제2003-0095557호는 휴대용 단말기의 내장형 안테나에 관한 기술을 개시하고 있다.
한국공개특허 제2003-0095557호
본 발명의 일 과제는 향상된 투과율 및 신호 감도를 갖는 필름형 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 투과율 및 신호 감도를 갖는 필름형 안테나를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 기재; 및 상기 기재 상에 배치되며, 상기 기재의 단위 면적 1mm2 당 5000 내지 35000 ㎛3의 부피 범위를 갖는 전극 패턴을 포함하는, 필름형 안테나.
2. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴은 Ag, Cu, Ni, Al, Cr, Mo, Co, Ti, Pd 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 필름형 안테나.
3. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴은 메쉬(mesh) 구조를 갖는, 필름형 안테나.
4. 위 1에 있어서, 광 투과율이 80% 이상인, 필름형 안테나.
5. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴의 면저항이 10Ω/□ 이하인, 필름형 안테나.
6. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴의 전송선로의 저항은 50Ω이하인, 필름형 안테나.
7. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴은 복수의 전도성 층의 적층 구조를 갖는, 필름형 안테나.
8. 위 7에 있어서, 상기 전극 패턴은 적어도 1층의 도전성 금속 산화물 층 및 적어도 1층의 금속층을 포함하며, 상기 전극 패턴의 부피 범위는 상기 금속층의 부피 범위로 정의되는, 필름형 안테나.
9. 위 1 내지 8의 필름형 안테나를 포함하는, 화상 표시 장치.
10. 위 9에 있어서, 상기 필름형 안테나는 화상 표시 장치의 표시부를 적어도 부분적으로 커버하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따른 필름형 안테나는, 휴대용 단말기의 표시부에 포함되더라도, 광 투과율이 우수하여 안테나 시인율이 낮을 수 있다.
또한, 우수한 시인 특성을 가지면서 향상된 저항을 가지므로 신호 감도가 향상되어 안테나의 신호 손실율을 낮출 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 필름형 안테나는 화상 표시 장치의 전면부에 배치 가능하며, 이에 따라 박형화, 슬림화된 화상 표시 장치가 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 필름형 안테나의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 윈도우 기판, 필름형 안테나 및 표시 패널 등의 개략적인 분해 단면도이다.
도 3은 예시적인 휴대용 단말기의 개략적인 사시도이다.
본 발명의 실시예들은 기재; 및 상기 기재 상에 배치되며, 상기 기재의 단위 면적 1mm2 당 5000 내지 35000 ㎛3의 부피 범위를 갖는 전극 패턴을 포함함으로써, 시인율 및 신호 손실율이 낮을 수 있는 필름형 안테나 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 필름형 안테나의 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 필름형 안테나는 기재(200) 및 전극 패턴(300)을 포함한다.
도 3은 예시적인 휴대용 단말기의 개략적인 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 윈도우 기판(100), 필름형 안테나 및 표시 패널(400) 등의 개략적인 분해 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 필름형 안테나는 표시부와 중첩되는 부분에 포함될 수도 있고, 구체적으로 윈도우 기판(100)과 표시 패널(400) 사이에 배치될 수 있고, 필름형 안테나가 전술한 위치에 배치되는 경우 무선 신호의 송수신 효율이 보다 향상될 수 있다.
기재(200)는 필름형 안테나의 전극 패턴(300)이 형성될 수 있는 부재로서, 투명하다.
기재(200)는 예를 들면, LCD 장치, OLED 장치, 터치 스크린 패널(TSP) 등에 적용되어 사용자가 시인할 수 있는 투명성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 또한, 기재(200)는 소정의 유연성을 갖는 플라스틱 물질을 포함할 수 있으며, 이 경우 기재(200)가 적용된 표시 장치는 플렉시블 화상 표시 장치로 제공될 수 있다.
예를 들면, 기재(200)는 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyelene terepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP), 사이클로올레핀 (Cycloolepin Polymer : COP) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 필름형 안테나는 기재(200) 상에 배치되는 전극 패턴(300)을 포함한다.
전극 패턴(300)은 기재(200)의 어느 일면의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴(300)은 기재(200)의 실질적으로 전체 상면에 형성될 수 있다.
전극 패턴(300)은 휴대용 단말기의 무선 신호를 송수신할 수 있으며, 송수신 신호의 범위는 별다른 제한이 없으며, 예를 들어, 고주파 대역, 저주파 대역 등의 무선 신호일 수 있고, 구체적으로 고주파 대역은 mmW (millimeter Wavelength, 30 에서 300 GHZ), WIFI (Wireless Fidelity. 2.4 GHz), DCS(Digital Cordless System. 1710 내지 1880MHz), PCS(Personal Communication Services, 1850 내지 1990MHz) 및 WCDMA Wideband Code Division Multiple Access1920 내지 2170MHz) 등을 포함하며, 저주파 대역은 GSM(Global System for Mobile telecommunication, 880 내지 960MHz), NFC (Near Field Communication, 13.5 MHz)을 포함할 수 있다.
전극 패턴(300)은 기재(200)의 단위 면적 1mm2 당 5000 내지 35000 ㎛3의 부피 범위를 가진다.
기재(200)의 단위 면적은 도 1과 같은 평면 방향에서 측정되는 기재(200)의 면적을 기준으로 하고, 전극 패턴(300)의 부피 범위는 도 1과 같이 패턴 형상으로 제조된 전극 패턴(300) 구조의 부피이다.
예를 들어, 전극 패턴(300)은 복수의 전도성 층을 포함할 수 있고, 도전성 금속 산화물 층 및 금속층을 포함할 수 있는데, 이 때, 전극 패턴(300)의 부피 범위는 금속층의 부피 범위로 정의된다.
전극 패턴(300)의 부피가, 기재(200)의 단위 면적 1mm2 당 5000㎛3 미만인 경우 저항이 상승함에 따라 안테나의 신호 감도가 저하되고, 기재(200)의 단위 면적 1mm2 당 35000㎛3 초과인 경우 전극 패턴(300)이 시인되고, 광 투과율이 저하된다.
전극 패턴(300)이 기재(200)의 단위 면적 1mm2 당 전술한 부피 범위를 만족함으로써, 휴대용 단말기의 표시부 내에 포함되더라도(도 3 참조), 광 투과율이 우수하여 안테나 시인율이 낮으면서, 안테나의 신호 손실율도 동시에 낮을 수 있다. 따라서, 휴대용 단말기의 내부 공간 활용 효율이 현저하게 향상될 수 있고, 휴대용 단말기의 크기 또는 두께가 현저하게 작게 설계될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 필름형 안테나는 화상 표시 장치의 전면부에 배치 가능하며, 이에 따라 박형화, 슬림화된 화상 표시 장치가 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 필름형 안테나는 전극 패턴(300)이 형성된 기재(200)의 광 투과율이 80% 이상일 수 있고, 바람직하게는 85% 이상일 수 있다. 전극 패턴(300)이 형성된 기재(200)의 광 투과율이 전술한 범위를 만족함으로써, 필름형 안테나가 사용자에게 시인되지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 필름형 안테나는 전극 패턴(300)의 면저항이 10Ω/□ 이하이거나 안테나의 전송선로 저항이 50Ω이하일 수 있는데, 전극 패턴(300)이 전술한 범위를 만족함으로써, 신호 손실율이 낮아 신호 감도가 우수할 수 있다.
전극 패턴(300)의 패턴 형상은 전술한 전극 패턴(300)의 부피 범위를 만족할 수 있는 형상이면 별다른 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들면, 형상이 규칙적일 수도 있고 불규칙적일 수도 있고, 규칙적인 형상으로는 예를 들면 메쉬(mesh) 형상일 수 있다. 도 1에 메쉬 형상을 예시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 다른 형상의 메쉬 형상도 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예를 들어, 전극 패턴(300)의 메쉬 구조를 이루는 단위 패턴은 도시된 바와 같이 반복된 마름모 형상의 개구부를 가진 패턴일 수 있으며, 구체적으로, 상기 패턴은 소정의 크기의 패턴 폭(a), 도 2의 단면도에서와 같이 소정의 높이를 가지고, 상기 패턴은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 대각선(b) 및 제2 대각선(c)을 가질 수 있다.
전극 패턴(300)의 소재는 금속이면 당분야에 공지된 금속이 별다른 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들면, Ag, Cu, Ni, Al, Cr, Mo, Co, Ti, Pd 및 이들의 합금 등일 수 있고, 바람직하게는 비저항이 20 nΩm 이하인 금속일 수 있다.
필요에 따라, 전극 패턴(300)은 복수의 전도성 층의 적층 구조를 가질 수 있다. 복수의 전도성 층은, 금속층 및 도전성 금속 산화물 층으로 이루어진 군에서 선택된 2 이상의 전도성 층일 수 있다.
예를 들어, 전극 패턴(300)은 적어도 1층의 도전성 금속 산화물 층 및 적어도 1층의 금속층을 포함할 수 있는데, 이 때, 전극 패턴(300)의 부피 범위는 금속층의 부피 범위로 정의된다.
전극 패턴(300)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착법(Chemical VaporDeposition, CVD) 등 다양한 박막 증착 기술에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 물리적 증착법의 한 예인 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)에 의하여 형성될 수 있다. 전극 패턴(300)은 프린팅 공정을 통해 형성될 수도 있다.
본 발명은 추가적으로, 상술한 필름형 안테나들을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
필름형 안테나는 화상 표시 장치의 표시부를 적어도 부분적으로 커버할 수 있다. 필름형 안테나가 화상 표시 장치의 표시부를 적어도 부분적으로 커버할 수 있음으로써, 화상 표시 장치의 내부 공간 활용 효율이 현저하게 향상될 수 있고, 화상 표시 장치의 크기 또는 두께가 현저하게 작게 설계될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필름형 안테나는 상기 표시부와 실질적으로 전체적으로 중첩될 수도 있다.
상기 필름형 안테나는 OLED 장치, LCD 장치 등에 포함된 표시 패널과 결합될 수 있다. 상기 표시 패널은 기판 상에 배열된 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로 및 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 화소부 또는 발광부를 포함할 수 있다. 상기 필름형 안테나는 FED 장치, PDP 장치 등과 같은 다양한 화상 표시 장치에도 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
폴리메틸메타아크릴레이트 (PMMA)를 포함하는 기재(Signal line 기준 총 면적 2 X 0.25 mm2) 상에, 제1 대각선(b) 길이 200㎛, 제2 대각선(c) 길이 100㎛이고, 표 1 내지 표 2에 기재된 소재(Ag, Pd, Cu 합금(APC), Cu) 및 패턴 폭(a)의 단위 패턴들을 포함하는, 전극 패턴을 형성하였다(도 1 참조).
단위 패턴의 높이(160Å, 360Å, 700Å, 1000Å, 2000Å, 3000Å) 별로 패턴 폭(a)을 변화시키면서 기재 단위 면적 1mm2 당 전극 패턴 부피(㎛3)를 환산하였다.
구분 패턴 소재 단위 패턴높이(Å) 단위 패턴 폭(㎛) 단위 면적 1mm2 당 전극 패턴 부피(㎛3)
실시예 1 APC 1000 5 11630
실시예 2 APC 2000 3 13700
실시예 3 APC 2000 5 23260
실시예 4 APC 3000 1 6810
실시예 5 APC 3000 3 20550
실시예 6 APC 3000 5 34890
구분 패턴 소재 단위 패턴높이(Å) 단위 패턴 폭(㎛) 단위 면적 1mm2 당 전극 패턴 부피(㎛3)
비교예 1 APC 160 3 1096
비교예 2 APC 360 3 2466
비교예 3 APC 2000 1 4540
비교예 4 APC 700 3 4795
비교예 5 APC 2000 9 40860
비교예 6 APC 3000 7 45530
비교예 7 Cu 160 3 1096
비교예 8 Cu 360 3 2466
비교예 9 Cu 700 3 4795
비교예 10 Cu 2000 9 40860
비교예 11 Cu 3000 7 45530
실험예
제조된 실시예 및 비교예에 대하여 이하 실험 평가를 하여 그 결과를 표 3(실시예) 및 표 4(비교예)에 나타내었다.
1. 시인성 평가
제조된 실시예 및 비교예를 20㎝ 거리에서 육안으로 안테나 패턴의 시인 여부를 모레아 수준으로 판정하였다.
평가 기준
○ : 육안으로 시인 가능
× : 육안으로 시인 불가능
2. 투과율 평가
제조된 실시예 및 비교예에 550nm 파장의 빛을 투과시켜 투과율을 측정하였다.
3. 전송선로 저항 평가
Resistance simulation (Q3D tool)의 방법으로, 제조된 실시예 및 비교예의 전송선로 저항을 평가하였다.
4. Return loss 평가 (at 28GHz)
Network analyzer를 이용하여 28GHz에서 S-parameter를 추출하여, 제조된 실시예 및 비교예의 안테나 성능을 평가하였다.
구분 시인성 투과율(550nm) 전송선로 저항(Ω) Return loss (S11)
실시예 1 X 83.18 22.29 -18.04
실시예 2 X 85.78 17.15 -20.1
실시예 3 X 83.22 9.94 -23.57
실시예 4 X 89.48 31.33 -16.04
실시예 5 X 85.64 10.72 -21.05
실시예 6 X 83.38 6.22 -28.37
구분 시인성 투과율(550nm) 전송선로 저항(Ω) Return loss (S11)
비교예 1 X 87.20 1635.72 -2.01
비교예 2 X 85.98 252.71 -5.38
비교예 3 X 89.44 50.12 -9.32
비교예 4 X 85.10 104.15 -7.72
비교예 5 ○ 76.50 6.20 -28.54
비교예 6 ○ 72.70 3.88 -38.54
비교예 7 X 87.13 2000.48 -1.83
비교예 8 X 85.24 290.48 -4.84
비교예 9 X 85.08 128.75 -7.08
비교예 10 ○ 76.18 7.15 -27.08
비교예 11 ○ 72.35 4.64 -36.84
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 표 3의 실시예는 모두, 시인성 평가 항목이 X이고 투과율 평가 수치가 83.18 이상으로서 투과율 성능이 우수하고, 실시예는 모두, 전송선로 저항이 31.33Ω 이하이고 Return loss 값이 -16.04 이하로서, 신호 감도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 표 4의 비교예 중, 비교예 1 내지 4, 및 비교예 7 내지 9는 시인성 투과율 성능은 우수하지만, 전송선로 저항이 50.12Ω 이상이고 Return loss 값이 -9.32 이상으로서, 신호 감도가 열등한 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 비교예 1 내지 4, 및 비교예 7 내지 9는 저항이 커 안테나로서 기능하기 어렵다.
전극 패턴의 부피가 상기 기재의 단위 면적 1mm2 당 35000㎛3 초과인 비교예 5, 6, 10 및 11은 전송선로 저항이 7.15Ω 이하이고 Return loss 값이 -27.08 이하로서, 신호 감도가 우수하지만, 시인성 평가 항목이 ○이고 투과율 평가 수치가 76.50 이하로서 열등한 것을 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 중 전극 소재로서 Cu를 사용한 비교예는 Ag, Pd, Cu 합금(APC)을 사용한 비교예보다 효과가 다소 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
100 : 윈도우 기판
200 : 기재
300 : 전극 패턴
400 : 표시 패널
a : 패턴 폭
b : 제1 대각선
c : 제2 대각선

Claims (10)

  1. 기재; 및
    상기 기재 상에 배치되며, 상기 기재의 단위 면적 1mm2 당 5000 내지 35000 ㎛3의 부피 범위를 가지며, 은-팔라듐-구리(APC) 단일 층으로 형성된 전극 패턴을 포함하는, 필름형 안테나.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴은 메쉬(mesh) 구조를 갖는, 필름형 안테나.
  4. 청구항 1에 있어서, 광 투과율이 80% 이상인, 필름형 안테나.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴의 면저항이 10Ω/□ 이하인, 필름형 안테나.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴의 전송선로의 저항이 50Ω 이하인, 필름형 안테나.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1, 또는 3 내지 6 중 어느 한 항의 필름형 안테나를 포함하는, 화상 표시 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 필름형 안테나는 화상 표시 장치의 표시부를 적어도 부분적으로 커버하는, 화상 표시 장치.

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