KR102187434B1 - 고주파용 필름 전송 선로, 이를 포함하는 안테나 및 안테나가 결합된 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 필름 전송 선로는 유전층 및 유전층 상에 배치되는 전극 라인을 포함한다. 전극 라인은 5GHz 이상의 주파수에서 200%/㎛ 이상의 실효 효율(Effective Efficiency)을 갖는다. 필름 전송 선로는 고주파의 박형화된 안테나 및 화상 표시 장치에 적용될 수 있다.

Description

고주파용 필름 전송 선로, 이를 포함하는 안테나 및 안테나가 결합된 화상 표시 장치{HIGH FREQUENCY FILM TRANSMISSION LINE, ANTENNA INCLUDING THE SAME AND ANTENNA-INTEGRATED IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 고주파용 필름 전송 선로, 이를 포함하는 안테나 및 안테나가 결합된 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 와이 파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신 기술이 디스플레이 장치와 결합되어, 예를 들면 스마트폰 형태로 구현되고 있다. 이 경우, 안테나가 상기 디스플레이 장치에 결합되어 통신 기능이 수행될 수 있다.
최근 이동통신 기술이 진화하면서, 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 상기 디스플레이 장치에 결합될 필요가 있다. 또한, 하나의 디스플레이 장치에 구현되는 통신 기능이 증가함에 따라, 서로 다른 주파수에 감도를 갖는 복수의 안테나들이 상기 디스플레이 장치에 결합될 수 있다.
상기 복수의 안테나들은 전송 선로와 같은 안테나 배선들에 의해 서로 연결된다. 그러나, 상기 디스플레이 장치에 각종 구동 회로 칩, 메모리 장치, 센서 칩 등이 집적화됨에 따라, 상기 안테나 배선들이 배열될 수 있는 공간 또는 면적이 감소된다. 이에 따라, 상기 안테나 배선 경로가 우회되거나 길이가 증가하여, 신호 저항을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치에는 레지스터, 커패시터, 콘덴서 등과 같은 각종 회로 구조물들이 포함되며, 상기 회로 구조물에 의해 발생하는 노이즈에 의해 안테나 신호가 간섭 또는 교란될 수 있다.
따라서, 상기 노이즈로부터 영향을 최소화하면서 보다 컴팩트한 사이즈에서 우수한 신호 전달 효율성을 갖는 안테나 및 배선 설계가 필요하다.
예를 들면, 한국공개특허 제2016-0059291호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있으나, 상술한 문제점들에 대한 대안은 제공하지 못하고 있다.
한국공개특허공보 제2016-0059291호
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 신뢰성을 갖는 고주파용 필름 전송 선로를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 고주파용 필름 전송 선로를 포함하는 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 신뢰성을 갖는 안테나가 결합된 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 유전층; 및 상기 유전층 상에 배치되는 전극 라인을 포함하며,
상기 전극 라인은 5GHz 이상의 주파수에서 하기 수식 1로 정의되는 실효 효율(Effective Efficiency)이 200%/㎛ 이상인, 필름 전송 선로:
[수식 1]
실효 효율 = 신호 전달 효율(%)/전극 라인 두께(㎛)
(수식 1에서 신호 전달 효율은 하기 수식 2로 정의됨)
[수식 2]
신호 전달 효율(%) = (출력 전력/입력 전력) × 100.
2. 위 1에 있어서, -3dB 이상의 하기 수식 3으로 정의되는 신호 손실 레벨(S21) 값을 가지며, 상기 전극 라인의 두께는 100 내지 500nm인, 필름 전송 선로:
[수식 3]
S21(dB) = 10 × Log(출력전력/입력전력).
3. 위 2에 있어서, 상기 전극 라인의 두께는 200 내지 300nm인, 필름 전송 선로.
4. 위 1에 있어서, 상기 전극 라인은 신호 라인 및 그라운드 라인을 포함하는, 필름 전송 선로.
5. 위 4에 있어서, 상기 그라운드 라인은 제1 그라운드 라인 및 제2 그라운드 라인을 포함하며, 상기 신호 라인은 상기 제1 그라운드 라인 및 상기 제2 그라운드 라인 사이에 배치되는, 필름 전송 선로.
6. 위 1에 있어서, 상기 전극 라인은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sb) 및 이들의 합금으로 구성된 그룹에서 선댁된 적어도 하나를 포함하는, 필름 전송 선로.
7. 위 6에 있어서, 상기 전극 라인은 은, 구리 또는 이들의 합금을 포함하는, 필름 전송 선로.
8. 위 1에 있어서, 상기 전극 라인은 메쉬 구조를 포함하는, 필름 전송 선로.
9. 위 8에 있어서, 상기 전극 라인 주변에 배치되며, 상기 전극 라인의 상기 메쉬 구조와 동일한 메쉬 구조를 포함하는 더미 패턴을 더 포함하는, 필름 전송 선로.
10. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 저면 상에 배치된 그라운드 층을 더 포함하는, 필름 전송 선로.
11. 위 1에 있어서, 20GHz 이상의 주파수에서 구동되는, 필름 전송 선로.
12. 위 1 내지 11 중 어느 한 항의 필름 전송 선로; 및 상기 필름 전송 선로와 전기적으로 연결되는 안테나 전극을 포함하는, 안테나.
13. 위 12에 있어서, 상기 안테나 전극은 방사 전극 및 상기 필름 전송 선로의 상기 전극 라인과 전기적으로 연결되는 패드 전극을 포함하는, 안테나.
14. 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판 상에 실장된 안테나; 상기 인쇄 회로 기판 위로 배치되는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 배치되며 상기 안테나와 전기적으로 연결되는 위 제1 내지 제11중 어느 한 항에 따른 필름 전송 선로를 포함하는, 화상 표시 장치.
15. 위 14에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판 상에 실장된 전자 소자를 더 포함하는, 화상 표시 장치.
16. 위 14에 있어서, 상기 필름 전송 선로 및 상기 안테나를 서로 전기적으로 연결시키는 연결 구조물을 더 포함하는, 화상 표시 장치.
17. 위 16에 있어서, 상기 연결 구조물은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 포함하는, 화상 표시 장치.
18. 위 17에 있어서, 상기 연결 구조물은 상기 필름 전송 선로에 포함된 전극 라인의 일단부와 연결되고, 상기 화상 표시 장치의 주변 영역을 통해 상기 인쇄 회로 기판 측으로 연장되어 상기 안테나와 연결되는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르면, 필름 전송 선로는 약 500nm 이하의 두께에서, 200%/㎛ 이상의 실효 효율을 갖는 전극 패턴을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 필름 전송 선로의 두께의 지나친 증가를 억제하면서 고주파에서의 신호 전달 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 필름 전송 선로에 의해 복수의 안테나들이 연결될 수 있다. 따라서, 상기 복수의 안테나들 사이의 신호 손실을 방지하며 안테나 구조물의 사이즈를 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 화상 표시 장치의 디스플레이 패널을 사이에 두고 상기 필름 전송 선로 및 안테나가 서로 다른 층 또는 다른 레벨에 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 화상 표시 장치의 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배치되는 디스플레이 구동 집적 회로(IC) 칩, 메모리 소자 등에 의한 공간의 제약 없이 상기 전송 선로를 배열할 수 있다. 그러므로, 상기 전송 선로를 통한 신호 손실을 감소시키고, 상기 인쇄 회로 기판 상의 회로 소자 또는 전자 소자들로부터의 노이즈에 의한 간섭, 교란을 제거 또는 감소시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 필름 전송 선로를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 필름 전송 선로를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 전극 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6 및 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 8은 필름 전송 선로의 전극 두께에 따른 신호 손실 레벨(S21)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 필름 전송 선로의 전극 두께에 따른 실효 효율의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시예들은 소정의 두께 범위에서 향상된 실효 효율을 갖는 필름 전송 선로를 제공한다. 또한, 상기 필름 전송 선로가 결합된 안테나 및 화상 표시 장치를 제공한다. 예를 들면, 상기 필름 전송 선로는 3G 내지 5G 고주파 이동통신을 위한 안테나 및 화상 표시 장치에 적용될 수 있다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 필름 전송 선로를 나타내는 개략적인 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 상기 필름 전송 선로는 유전층(50) 및 유전층(50) 상에 배치된 전극 라인(60)을 포함할 수 있다.
유전층(50)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 유전층(50)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 금속 산화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 이미드 계열 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 우레탄계 수지, 사이클로 올레핀 수지, 방향족 폴리에스테르계 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(50)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위로 조절될 수 있다. 상기 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다.
전극 라인(60)은 안테나와 연결되어 신호 전달이 수행되는 신호 라인, 또는 급전 라인으로 제공될 수 있다.
전극 라인(60)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sb) 등과 같은 저저항 금속, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
바람직하게는, 전극 라인(60)는 은 또는 은 함유 합금, 구리 또는 구리 함유 함금, 또는 은 및 구리 함유 함금을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전극 라인(60)은 은-팔라듐-구리(APC) 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전극 라인(60)은 상기 금속 또는 합금으로 형성된 메쉬(mesh) 구조를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전극 라인(60)은 신호 라인(65) 및 그라운드 라인(62, 64)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 신호 라인(65)은 한 쌍의 그라운드 라인들, 예를 들면, 제1 그라운드 라인(62) 및 제2 그라운드 라인(64) 사이에 배치될 수 있다. 신호 라인(65), 제1 그라운드 라인(62) 및 제2 그라운드 라인(64)은 실질적으로 서로 평행하게 연장할 수 있다.
신호 라인(65), 및 제1 및 제2 그라운드 라인들(62, 64)에 의해 하나의 전극 라인(60)이 정의될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 전극 라인들(60)이 유전층(50) 상에 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 전극 라인(60)은 200%/㎛ 이상의 실효 효율(Effective Efficiency)을 가지며, 상기 실효 효율은 하기의 수식 1로 정의될 수 있다.
[수식 1]
실효 효율 = 신호 전달 효율(%)/전극 라인 두께(㎛)
상기 수식 1에서 신호 전달 효율은 하기의 수식 2를 통해 산출될 수 있다.
[수식 2]
신호 전달 효율(%) = (출력 전력/입력 전력) × 100
일부 실시예들에 있어서, 상기 필름 전송 선로 또는 이를 포함하는 안테나의 타겟 신호 손실 레벨(S21)은 -3dB 일 수 있다(신호 손실 레벨이 -3dB 이상). 상기 신호 손실 레벨은 하기의 수식 3으로 계산될 수 있다.
[수식 3]
S21(dB) = 10 × Log(출력전력/입력전력)
일부 실시예들에 있어서, 전극 라인(60)의 두께는 약 100 내지 500nm일 수 있다. 전극 라인(60)의 두께는 예를 들면, 신호 라인(65), 제1 그라운드 라인(62) 및 제2 그라운드 라인(64) 각 라인의 두께를 의미하며, 바람직하게는 신호 라인(65)의 두께를 의미할 수 있다.
전극 라인(60)의 두께가 약 100nm 미만인 경우, 전극 라인(60)의 저항이 지나치게 증가하여 신호 손실 레벨이 증가할 수 있다. 전극 라인(60)의 두께가 약 500nm을 초과하는 경우, 신호 효율 또는 신호 전달 속도가 더 이상 증가하지 않을 수 있으며, 필름 전송 선로의 전체적인 두께만 증가될 수 있다. 따라서, 상기 필름 전송 선로 또는 전극 라인(60)의 상술한 실효 효율 값이 낮아질 수 있다.
예를 들면, 상기 필름 전송 선로의 동작 주파수가 증가할수록 도전 패턴의 표면부에 전류가 집중될 수 있다. 이에 따라, 실질적으로 전류가 흐르는 표층 깊이(Skin Depth)가 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 15GHz 이상의 주파수 대역에서 전극 라인(60)의 저저항화를 위해 은, 구리 또는 이들의 합금(예를 들면, APC)을 사용하는 경우, 상기 표층 깊이가 약 300 내지 500nm 범위에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 표층 깊이 및 필름 전송 선로의 주파수 대역에서 타겟 신호 손실 레벨을 고려하여 상술한 향상된 실효 효율을 만족하는 상기 필름 전송 선로 또는 이를 포함하는 안테나를 구현할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전극 라인(60)의 두께는 약 200 내지 300nm 범위일 수 있다. 이 경우, 상기 필름 전송 선로 또는 전극 라인(60)의 실효 효율이 보다 증가될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 필름 전송 선로 또는 이를 포함하는 안테나는 5 GHz 이상의 고주파 대역에서 구동될 수 있으며, 일 실시예에 있어서, 20GHz 이상의 고주파 대역에서 구동될 수 있다.
도 2를 참조하면, 유전층(50)의 상면 상에 전극 라인(60)이 배치되며, 유전층(50)의 저면 상에 그라운드 층(40)이 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 필름 전송 선로가 적용되는 화상 표시 장치의 각종 도전성 부재가 그라운드 층(40)으로 제공될 수도 있다. 상기 도전성 부재는 예를 들면, 후술하는 디스플레이 패널에 포함된 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극, 스캔 라인 또는 데이터 라인과 같은 각종 배선, 또는 화소 전극, 공통 전극과 같은 각종 전극 등을 포함할 수 있다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 필름 전송 선로를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 유전층(50) 상에 전극 라인(60)이 배치되며, 전극 라인(60)은 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 유전층(50) 상에서 전극 라인(60) 주변에 더미 패턴(69)이 배치될 수 있다. 더미 패턴(69)은 전극 라인(60)와 소정의 거리로 이격되어 전극 라인(60)과 전기적, 물리적으로 분리될 수 있다.
더미 패턴(69)은 전극 라인(60)과 실질적으로 동일하거나 유사한 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 더미 패턴(69)은 전극 라인(60)과 동일한 물질로 형성되며, 선폭 및 개구율이 전극 라인(60)과 동일한 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 전극 라인(60)에 의한 광학적 편차가 감소되어, 전극 라인(60)이 화상 표시 장치의 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 전극 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 필름 전송 선로와 결합되는 안테나 전극은 방사 전극(80), 신호 패드(95) 및 그라운드 패드들(92, 94)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 전극은 절연 기재(70) 상에 배치되며, 절연 기재(70)는 상기 안테나 전극에 대한 유전층으로 기능할 수 있다.
상기 안테나 전극은 전극 라인(60)과 실질적으로 동일하거나 유사한 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 전극은 메쉬 구조를 포함하며, 이 경우 상기 안테나 전극 주변에 더미 메쉬 패턴이 배열될 수도 있다.
신호 패드(95)는 방사 전극(80)과 급전 라인(90)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 급전 라인(90)의 말단부가 신호 패드(95)로서 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 급전 라인(90)은 방사 전극(80)으로부터 분기되며, 실질적으로 방사 전극(80)과 일체로 연결된 단일 부재로서 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 그라운드 패드(92) 및 제2 그라운드 패드(94) 사이에 신호 패드(95)가 배치될 수 있다. 상기 안테나 전극은 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 필름 전송 선로의 전극 라인(60)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 필름 전송 선로의 신호 라인(65), 제1 그라운드 라인(62) 및 제2 그라운드 라인(64)은 각각 상기 안테나 전극의 신호 패드(95), 제1 그라운드 패드(92) 및 제2 그라운드 패드(94)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나 전극 및 상기 필름 전송 선로는 연성 인쇄 회로 기판(FPBC)과 같은 도전성 부재를 통해 연결될 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 화상 표시 장치는 인쇄 회로 기판(100) 및 디스플레이 패널(140)을 포함하며, 인쇄 회로 기판(PCB)(100) 상에 실장된 안테나(110a, 110b) 및 디스플레이 패널(140) 상에 배치된 필름 전송 선로(55)를 포함할 수 있다.
인쇄 회로 기판(100)은 절연층들 및 내부 회로를 형성하는 금속층들이 반복 적층된 구조를 가질 수 있다. 인쇄 회로 기판(100) 상에는 상기 내부 회로와 전자 소자를 연결시키는 솔더(solder)와 같은 연결 패드들이 형성될 수 있다. 예를 들면, 인쇄 회로 기판(100)은 상기 화상 표시 장치의 메인 보드로 제공될 수 있다.
인쇄 회로 기판(100) 상에는 예를 들면, 상기 연결 패드들을 통해 상기 전자 소자 및 안테나(110a, 110b)가 실장될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 전자 소자 및 안테나(110a, 110b)는 인쇄 회로 기판(100)의 저면 상에 배열될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 전자 소자 및 안테나(110a, 110b)는 인쇄 회로 기판(100)의 상기 상면 및 저면 상에 분산 배열될 수도 있다.
인쇄 회로 기판(100) 상에는 복수의 안테나들이 실장될 수 있다. 상기 복수의 안테나들은 서로 다른 공진 주파수를 가질 수 있다.
예를 들면, 제1 안테나(110a) 및 제2 안테나(110b)가 인쇄 회로 기판(100) 상에 분리되어 실장될 수 있으며, 3개 이상의 안테나들이 실장될 수도 있다.
안테나들(110a, 110b)은 도 4를 참조로 설명한 바와 같이, 방사 전극, 신호 패드 및 그라운드 패드를 포함하는 안테나 전극을 포함할 수 있다. 상기 신호 패드 및 그라운드 패드는 필름 전송 선로(55)에 포함된 전극 라인(60)과 연결되며, 인쇄 회로 기판(100)의 내부 회로와도 연결될 수 있다.
안테나들(110a, 110b)은 각각 안테나 패치(patch) 또는 안테나 칩(chip) 형태로 인쇄 회로 기판(100) 상에 실장될 수 있다.
상기 전자 소자는 예를 들면, 디스플레이 구동 집적 회로(IC) 칩(120), 메모리 소자(130) 등을 포함할 수 있다. 메모리 소자(130)는 예를 들면, 램(RAM) 소자 또는 플래시 메모리 소자 등을 포함할 수 있다.
상기 전자 소자는 상기 화상 표시 장치에 포함되는 각종 센서 소자 들의 구동을 위한 IC 칩을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 상기 전자 소자는 터치 센서 또는 터치 스크린 패널의 구동 IC 칩을 포함할 수도 있다.
상기 전자 소자는 레지스터, 커패시터, 콘덴서 등과 같은 상기 화상 표시 장치의 각종 회로 구조물을 포함할 수도 있다.
인쇄 회로 기판(100) 상에는 디스플레이 패널(140)이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 인쇄 회로 기판(100) 및 디스플레이 패널(140)은 소정의 거리로 이격될 수 있다.
예를 들면, 상기 화상 표시 장치의 하우징(housing) 또는 베젤(bezel)에 의해 인쇄 회로 기판(100) 및 디스플레이 패널(140)이 각각 고정되어, 인쇄 회로 기판(100) 및 디스플레이 패널(140) 사이에는 이격 공간이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이격 공간 내에는 접착층, 스페이서 등과 같은 절연성 구조물이 배치될 수도 있다.
디스플레이 패널(140)의 아래는 상기 화상 표시 장치의 배면부에 해당되며, 상술한 안테나(110a, 110b) 및 상기 전자 소자가 실장된 인쇄 회로 기판(100)이 배치될 수 있다. 디스플레이 패널(140)의 상측은 상기 화상 표시 장치의 이미지가 구현되는 전면부에 해당될 수 있다.
디스플레이 패널(140)은 예를 들면, 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 TFT 어레이 기판은 글래스 기판 혹은 수지 기판과 같은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배열된 박막 트랜지스터, 스캔 라인, 데이터 라인 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(140)은 상기 TFT 어레이 기판 상에 배열된 화소 정의막(145) 및 표시층(150)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 박막 트랜지스터에 포함된 화소 전극이 화소 정의막(145)에 의해 부분적으로 노출되어 각 화소가 정의되며, 노출된 상기 화소 전극의 표면 상에 표시층(150)이 형성될 수 있다.
화소 정의막(145)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 표시층(150)은 예를 들면, 유기 발광층 또는 액정층을 포함할 수 있다. 표시층(150)이 유기 발광층을 포함하는 경우, 상기 화상 표시 장치는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 장치로 제공될 수 있다. 이 경우, 표시층(150)은 정공 수송층, 전자 수송층 등을 더 포함할 수도 있다.
표시층(150)이 액정층을 포함하는 경우, 상기 화상 표시 장치는 액정 디스플레이(LCD) 장치로 제공될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(140) 및 인쇄 회로 기판(100) 사이에 백 라이트, 편광판 등이 더 배치될 수도 있다.
표시층(150) 상에는 반사 전극(155)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 반사 전극(150)은 복수의 표시층들(150) 또는 화소들 상에서 연장되는 공통 전극으로 제공될 수도 있다.
상기 디스플레이 패널 상에 도 1 내지 도 3을 참조로 설명한 필름 전송 선로(55)가 배치될 수 있다. 필름 전송 선로(55)는 유전층(50) 및 전극 라인(60)을 포함할 수 있다. 전극 라인(60)은 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 신호 라인(65) 및 그라운드 라인(62, 64)를 포함할 수 있다.
전극 라인(60)은 안테나(110a, 110b)와 전기적으로 연결되어 안테나 구동 IC 칩과 안테나(110a, 110b) 사이의 급전 및 신호 송수신 경로로 제공될 수 있다.
전극 라인(60)은 상술한 수식 1에 따라 정의되며 고주파 범위에서 200%/㎛ 이상의 실효 효율을 가질 수 있다. 따라서, 제한된 두께 내에서 향상된 신호 효율을 구현할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 연결 구조물(180a, 180b)에 의해 디스플레이 패널(140)의 상측 및 하측에 각각 위치한 전극 라인(60) 및 안테나(110a, 110b)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 연결 구조물(180a)에 의해 전극 라인(60) 및 제1 안테나(110a)가 서로 연결될 수 있으며, 제2 연결 구조물(180b)에 의해 전극 라인(60) 및 제2 안테나(110b)가 서로 연결될 수 있다. 이에 따라, 전극 라인(60)을 통해 디스플레이 패널(140) 아래에 배치된 제1 및 제2 안테나들(110a, 110b)이 서로 전기적으로 연결 또는 그룹핑될 수 있다.
연결 구조물(180a, 180b)은 금속 와이어 또는 연성 회로 기판(FPCB)을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 안테나(110a, 110b)가 인쇄 회로 기판(100)의 상면 상에 실장된 경우, 연결 구조물(180a, 180b)의 일단은 디스플레이 패널(140)위로 연장되어 전극 라인(60)의 일단부와 연결될 수 있다. 연결 구조물(180a, 180b)의 타단은 예를 들면, 디스플레이 패널(140) 및 인쇄 회로 기판(100) 사이로 절곡되어 안테나(110a, 110b)와 연결될 수 있다. 예를 들면, 연결 구조물(180a, 180b)의 타단은 안테나(110a, 110b)에 포함된 신호 패드 및/또는 그라운드 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나(110a, 110b)가 인쇄 회로 기판(100)의 저면 상에 실장된 경우, 연결 구조물(180a, 180b)은 전극 라인(60)의 일단부로부터 인쇄 회로 기판(100)의 상기 저면까지 연장되어 안테나(110a, 110b)와 연결될 수 있다.
필름 전송 선로(55) 상에는 인캡슐레이션 층(190)이 형성될 수 있다. 인캡슐레이션 층(190)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 물질, 아크릴계 수지 또는 이미드계 수지 등과 같은 유기 절연 물질, 또는 유-무기 하이브리드 필름을 포함할 수 있다.
인캡슐레이션 층(190) 상에는 윈도우 기판(195)이 배치될 수 있다. 윈도우 기판(195)은 상기 화상 표시 장치의 사용자에게 시인면을 제공할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 화상 표시 장치는 터치 센서 또는 터치 스크린 패널과 같은 센서 구조물, 또는 편광판, 위상차 필름과 같은 광학 구조물등을 더 포함할 수 있다.
상기 센서 구조물 또는 광학 구조물은 윈도우 기판(195) 및 필름 전송 선로(55) 사이에 배치될 수 있다. 이와는 달리, 상기 상기 센서 구조물 또는 광학 구조물은 필름 전송 선로(55) 및 디스플레이 패널(140) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 필름 전송 선로(55)를 통한 신호 경로를 단축하고, 수신 감도를 향상 시키기 위해, 상기 센서 구조물 또는 광학 구조물은 윈도우 기판(195) 및 전송 선로(55) 사이에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따르면 안테나(110a, 110b) 및 필름 전송 선로(55)을 디스플레이 패널(140)을 사이에 두고 서로 다른 레벨에 이격되도록 배치할 수 있다. 따라서, 디스플레이 구동 집적 회로(IC) 칩(120), 메모리 소자(130)와 같은 전자 소자에 의한 공간 제약에 무관하게 필름 전송 선로(55)를 배열할 수 있으며, 이에 따라 신호 경로를 단축시켜 필름 전송 선로(55)를 통한 저항 증가 또는 신호 손실을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 화상 표시 장치는 상기 전면부에 표시 영역(200) 및 주변 영역(210)을 포함할 수 있다. 표시 영역(200)을 통해 도 5에 도시된 디스플레이 패널(140)로부터 생성된 이미지가 사용자에게 표시될 수 있다. 디스플레이 패널(140) 상에는 필름 전송 선로(55)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전극 라인(60)은 실질적으로 투명한 메쉬 구조를 포함하므로, 이미지 품질의 저하를 방지할 수 있다.
주변 영역(210)은 표시 영역(200)의 양 단부 및 양 측부에 배치된 영역일 수 있다. 주변 영역(210)은 상기 화상 표시 장치의 하우징(240) 및 인쇄 회로 기판(100)사이의 베젤 영역(230)을 포함할 수 있다.
인쇄 회로 기판(100) 상에는 안테나들(110a, 110b, 110c)이 실장되며, 전자 소자들(120, 130)이 함께 실장될 수 있다. 또한, 인쇄 회로 기판(100) 상에는 배터리(220)가 결합될 수 있다.
도 5를 참조로 설명한 바와 같이, 연성 회로 기판(FPCB)과 같은 연결 구조물(180a, 180b, 180c)이 각각 디스플레이 패널(140) 상에 배치된 전극 라인(60)과 연결되고, 인쇄회로 기판(100) 쪽으로 연장되어 베젤 영역(230)을 통해 안테나들(110a, 110b, 110c)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 안테나들(110a, 110b, 110c)은 필름 전송 선로(55)의 전극 라인(60)을 통해 서로 전기적으로 연결되어 예를 들면, 안테나 구동 IC 칩을 통해 함께 제어 및 급전될 수 있다.
또한, 연결 구조물(180a, 180b, 180c)은 베젤 영역(230)을 통해 안테나들(110a, 110b, 110c)과 연결되므로, 표시 영역(50)에서의 이미지 구현을 저해하지 않을 수 있다. 또한, 전자 소자들(120, 130)의 배열에 제약받지 않고, 안테나들(110a, 110b, 110c) 및 필름 전송 선로(55)가 서로 연결되므로 신호 경로를 단축시킬 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.
실험예: 전극 두께에 따른 전극 라인의 신호 특성 평가
글래스, COP(시클로올레핀 폴리머) 및 접착제층을 포함하는 유전층 상에 은(Ag), 구리(Cu) 및 APC를 사용하여 길이 5mm 및 너비 250㎛의 전극 라인을 형성하였다.
상기 전극 라인의 두께를 변경하면서 신호 손실 레벨(S21)(상기 수식 2 참조)을 측정하였다. 구체적으로, 상기 신호 손실 레벨은 Network analyzer를 이용하여 28GHz에서 S-parameter를 추출함으로써 측정되었다. 측정 결과는 도 8의 그래프로 도시되었다.
추가적으로, 전극 라인 두께 변경에 따라 상술한 수식 1에 의해 산출되는 실효 효율(S21/thickness) 값을 계산하였으며, 이를 도 9의 그래프로 도시하였다.
도 8을 참조하면, 전극 라인의 두께가 약 200nm에서 -3dB 이상의 신호 손실 레벨이 얻어졌다. 또한, 상기 전극 라인의 두께가 실질적으로 약 500nm를 초과하는 경우 신호 특성이 향상되지 않고, S21 값이 0으로 수렴하였다.
도 9를 참조하면, 전극 라인의 두께가 약 500nm를 초과하는 경우 실효 효율이 약 200%/㎛ 아래로 감소하였다. 또한, 약 200 내지 300nm의 두께에서 실질적으로 우수한 실효 효율 값이 획득되었다.
50: 유전층 55: 필름 전송 선로
60: 전극 라인 62: 제1 그라운드 라인
64: 제2 그라운드 라인 65: 신호 라인
100: 인쇄 회로 기판 110a, 110b, 110c: 안테나
120: 디스플레이 구동 IC 칩 130: 메모리 소자
140: 디스플레이 패널 145: 화소 정의막
150: 표시층 180a, 180b, 180c: 연결 구조물
190: 인캡슐레이션 층 195: 윈도우 기판

Claims (18)

  1. 유전층; 및 상기 유전층 상에 배치되는 전극 라인을 포함하며,
    상기 전극 라인은 5GHz 이상의 주파수에서 하기 수식 1로 정의되는 실효 효율(Effective Efficiency)이 200%/㎛ 이상이고, 상기 전극 라인의 두께는 100 내지 500nm인, 필름 전송 선로:
    [수식 1]
    실효 효율 = 신호 전달 효율(%)/전극 라인 두께(㎛)
    (수식 1에서 신호 전달 효율은 하기 수식 2로 정의됨)
    [수식 2]
    신호 전달 효율(%) = (출력 전력/입력 전력) × 100.
  2. 청구항 1에 있어서, -3dB 이상의 하기 수식 3으로 정의되는 신호 손실 레벨(S21) 값을 가지는, 필름 전송 선로:
    [수식 3]
    S21(dB) = 10 × Log(출력전력/입력전력).
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 전극 라인의 두께는 200 내지 300nm인, 필름 전송 선로.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 라인은 신호 라인 및 그라운드 라인을 포함하는, 필름 전송 선로.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 그라운드 라인은 제1 그라운드 라인 및 제2 그라운드 라인을 포함하며, 상기 신호 라인은 상기 제1 그라운드 라인 및 상기 제2 그라운드 라인 사이에 배치되는, 필름 전송 선로.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 라인은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sb) 및 이들의 합금으로 구성된 그룹에서 선댁된 적어도 하나를 포함하는, 필름 전송 선로.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 전극 라인은 은, 구리 또는 이들의 합금을 포함하는, 필름 전송 선로.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 라인은 메쉬 구조를 포함하는, 필름 전송 선로.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 전극 라인 주변에 배치되며, 상기 전극 라인의 상기 메쉬 구조와 동일한 메쉬 구조를 포함하는 더미 패턴을 더 포함하는, 필름 전송 선로.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 유전층의 저면 상에 배치된 그라운드 층을 더 포함하는, 필름 전송 선로.
  11. 청구항 1에 있어서, 20GHz 이상의 주파수에서 구동되는, 필름 전송 선로.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 필름 전송 선로; 및
    상기 필름 전송 선로와 전기적으로 연결되는 안테나 전극을 포함하는, 안테나.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 안테나 전극은 방사 전극 및 상기 필름 전송 선로의 상기 전극 라인과 전기적으로 연결되는 패드 전극을 포함하는, 안테나.
  14. 인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판 상에 실장된 안테나;
    상기 인쇄 회로 기판 위로 배치되는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 배치되며 상기 안테나와 전기적으로 연결되는 청구항 1 내지 11중 어느 한 항에 따른 필름 전송 선로를 포함하는, 화상 표시 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판 상에 실장된 전자 소자를 더 포함하는, 화상 표시 장치.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 필름 전송 선로 및 상기 안테나를 서로 전기적으로 연결시키는 연결 구조물을 더 포함하는, 화상 표시 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 연결 구조물은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 포함하는, 화상 표시 장치.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 연결 구조물은 상기 필름 전송 선로에 포함된 전극 라인의 일단부와 연결되고, 상기 화상 표시 장치의 주변 영역을 통해 상기 인쇄 회로 기판 측으로 연장되어 상기 안테나와 연결되는, 화상 표시 장치.
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