KR102194290B1

KR102194290B1 - 안테나 구조체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR102194290B1
Application number: KR1020180085540A
Authority: KR
Inventors: 김종민; 류한섭; 박동필
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2020-12-22
Also published as: WO2020022717A1; US11815964B2; KR20200010906A; CN112425001B; CN112425001A; US20210141426A1

Abstract

본 발명의 실시예들의 안테나 구조체는 유전층 및 상기 유전층의 상면 상에 형성된 안테나 전극층을 포함하는 필름 안테나, 및 안테나 전극층과 전기적으로 연결되는 급전 배선을 포함하는 연성 회로 기판을 포함한다. 안테나 전극층과 급전 배선이 평면 방향에서 중첩되는 영역에 의해 본딩 영역이 정의되고, 상기 본딩 영역의 길이는 1.5mm 이하이다. 본딩 영역 길이 조절을 통해 신호 효율 및 방사 신뢰성이 향상될 수 있다.

Description

안테나 구조체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{ANTENNA STRUCTURE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 안테나 구조체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전극 및 유전층을 포함하는 안테나 구조체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 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, 안테나가 탑재되는 디스플레이 장치가 보다 얇아지고 경량화됨에 따라, 상기 안테나가 차지하는 공간 역시 감소할 수 있다. 이에 따라, 제한된 공간 안에서 고주파, 광대역 신호 송수신을 동시에 구현하는 것은 용이하지 않다.

이에 따라, 상기 박형 디스플레이 장치에 필름 또는 패치 형태로 삽입되며 박형 구조에도 불구하고 방사 특성의 신뢰성이 확보되는 안테나가 개발될 필요가 있다.

예를 들면, 구동 집적 회로(IC) 칩으로부터 안테나에 급전이 수행될 때, 전력이 분배되는 배선으로부터 의도치 않은 방사가 일어날 수 있다. 이로 인해, 노이즈가 발생할 수 있으며, 안테나의 방사 효율이 감소할 수 있다.

예를 들면, 한국공개특허 제2013-0095451호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있으나, 상술한 문제점들에 대한 대안은 제공하지 못하고 있다.

한국공개특허공보 제2013-0095451호

본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 신뢰성을 갖는 안테나 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 신뢰성을 갖는 안테나 구조체를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

1. 유전층 및 상기 유전층의 상면 상에 형성된 안테나 전극층을 포함하는 필름 안테나; 및 상기 안테나 전극층과 전기적으로 연결되는 급전 배선을 포함하는 연성 회로 기판을 포함하며,

상기 안테나 전극층과 상기 급전 배선이 평면 방향에서 중첩되는 영역에 의해 본딩 영역이 정의되고, 상기 본딩 영역의 길이는 1.5mm 이하인, 안테나 구조체.

2. 위 1에 있어서, 상기 본딩 영역의 길이는 1.1 mm 이하인, 안테나 구조체.

3. 위 1에 있어서, 상기 본딩 영역의 길이는 50㎛ 내지 0.7mm인, 안테나 구조체.

4. 위 1에 있어서, 상기 안테나 전극층은 방사 패턴 및 상기 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 신호 패드를 포함하며,

상기 급전 배선은 상기 신호 패드와 전기적으로 연결되는, 안테나 구조체.

5. 위 4에 있어서, 상기 급전 배선 및 상기 신호 패드는 동일한 본딩 너비를 갖는, 안테나 구조체.

6. 위 5에 있어서, 상기 급전 배선 및 상기 신호 패드 사이에 배치되는 도전성 중개 구조물을 더 포함하며,

상기 도전성 중개 구조물은 상기 급전 배선 및 상기 신호 패드와 동일한 상기 본딩 너비를 갖는, 안테나 구조체.

7. 위 1에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 코어층 및 상기 코어층의 상면에 배치된 급전 그라운드를 더 포함하고,

상기 급전 배선은 상기 코어층의 저면 상에 배치되는, 안테나 구조체.

8. 위 7에 있어서, 상기 안테나 전극층은 방사 패턴, 상기 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 신호 패드 및 상기 신호 패드 주변에 배치된 그라운드 패드를 포함하며, 상기 급전 그라운드는 상기 그라운드 패드와 전기적으로 연결되는, 안테나 구조체.

9. 위 1에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 상기 필름 안테나의 상기 안테나 전극층 위에 배치되는, 안테나 구조체.

10. 위 1에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 상기 필름 안테나의 유전층의 저면 아래에 배치되는, 안테나 구조체.

11. 위 10에 있어서, 상기 필름 안테나는 상기 유전층의 상기 저면 상에 배치되는 안테나 그라운드 층을 더 포함하는, 안테나 구조체.

12. 위 10에 있어서, 상기 안테나 전극층은 상기 유전층의 상기 저면 상으로 굴곡되어 연장하는, 안테나 구조체.

13. 위 12에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 상기 안테나 전극층 및 상기 급전 배선을 전기적으로 연결시키는 급전 콘택을 더 포함하는, 안테나 구조체.

14. 위 1에 있어서, 상기 연성 회로 기판 상에 배치되며 상기 급전 배선을 통해 상기 안테나 전극층에 전력을 공급하는 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 구조체.

15. 위 14에 있어서, 20 내지 30 GHz의 주파수에서 구동되며, 상기 구동 집적 회로 칩을 통해 40 내지 70 Ω의 범위에 대응되는 전력이 공급되는, 안테나 구조체.

16. 위 1에 있어서, 상기 안테나 전극층은 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.

17. 위 16에 있어서, 상기 필름 안테나는 상기 안테나 전극층 주변에 배치되는 더미 메쉬 층을 더 포함하는, 안테나 구조체.

18. 위 1 내지 17 중 어느 한 항에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치.

본 발명의 실시예들에 따른 안테나 구조체에 있어서, 연성 회로 기판의 급전 배선과 연결되는 안테나 전극층의 본딩 길이를 소정의 범위 내로 조절할 수 있다. 또한, 상기 급전 배선 및 안테나 전극층의 본딩 너비를 실질적으로 동일하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 안테나 전극층 및 급전 배선의 본딩 영역에서의 임피던스 매칭을 향상시켜, 상기 급전 배선에서의 자체 방사를 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들면 구동 IC 칩에서 상기 안테나 전극으로의 신호 공급의 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 상기 급전 배선의 상층에 배치되는 급전 그라운드를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 급전 배선으로부터의 자체 방사를 더욱 차폐 또는 감소시킬 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 전극층의 적어도 일부를 메쉬 구조로 형성하여, 안테나 구조체의 투과율을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 구조체는 3G 이상, 예를 들면 5G 고주파 대역의 송수신이 가능한 이동 통신 기기를 포함하는 디스플레이 장치에 적용되어 방사 특성 및 투과도와 같은 광학 특성을 함께 향상시킬 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 전극층 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 본딩 영역에서의 급전 배선 및 안테나 전극층의 연결을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 전극층 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 본딩 영역 길의의 변화에 따른 S 파라미터 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시예들은 유전층, 안테나 전극 및 상기 상기 안테나 전극과 전기적으로 연결되는 급전 배선층을 포함하는 연성 회로 기판을 포함하며, 상기 급전 배선층 및 상기 안테나 전극이 연결되는 본딩 영역의 길이 조절을 통해 방사 신뢰성이 향상된 안테나 구조체가 제공된다. 상기 안테나 구조체는 예를 들면, 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 안테나 구조체는 예를 들면, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 상기 안테나 구조체를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

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.

이하 도면들에서, 예를 들면 유전층(110)의 상면에 평행하며, 서로 교차하는 두 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 정의한다. 예를 들면, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직하게 교차할 수 있다. 유전층(110)의 상면에 대해 수직한 방향은 제3 방향으로 정의된다. 예를 들면, 상기 제1 방향은 상기 안테나 구조체의 길이 방향, 상기 제2 방향은 상기 안테나 구조체의 너비 방향, 상기 제3 방향은 상기 안테나 구조체의 두께 방향에 해당될 수 있다. 상기 방향의 정의는 나머지 도면들에서도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 안테나 구조체는 필름 안테나(100) 및 연성 회로 기판(FPCB)(200)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조체는 연성 회로 기판(200)을 통해 필름 안테나(100)와 전기적으로 연결되는 구동 집적 회로(IC) 칩을 더 포함할 수 있다.

필름 안테나(100)는 유전층(110) 및 유전층(110)의 상면 상에 배치된 안테나 전극층(120)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 유전층(110)의 저면 상에는 안테나 그라운드층(130)이 배치될 수 있다.

유전층(110)은 예를 들면, 투명 수지 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유전층(110)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등의 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.

또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 투명 필름이 유전층(110)으로 활용될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 또한, 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름이 유전층(110)에 포함될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 유전층(110)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 글래스 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 유전층(110)은 실질적으로 단일 층으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유전층(110)은 적어도 2층 이상의 복층 구조를 포함할 수도 있다.

유전층(110)에 의해 안테나 전극층(120) 및 안테나 그라운드층(130) 사이에서 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 상기 필름 안테나가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 유전층(110)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.

안테나 전극층(120)은 필름 안테나(100)의 방사 패턴을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 안테나 전극층(120)은 전송 선로 및 패드 전극을 더 포함하며, 상기 전송 선로에 의해 상기 패드 전극 및 상기 방사 패턴이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 패드 전극은 신호 패드 및 그라운드 패드를 포함할 수 있다. 안테나 전극층(120)의 구성 및 구조에 대해서는 도 2를 참조로 보다 상세히 후술한다.

안테나 그라운드 층(130)은 유전층(110)의 상기 저면 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 안테나 그라운드 층(130)은 평면 방향에서 안테나 전극층(120)과 전체적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.

안테나 전극층(120) 및 안테나 그라운드층(130)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(Sn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금이(예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금)이 사용될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 안테나 전극층(120) 및 안테나 그라운드층(130)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수도 있다.

연성 회로 기판(200)은 필름 안테나(100)와 전기적으로 연결되도록 안테나 전극층(120) 상에 배치될 수 있다. 연성 회로 기판(200)은 코어층(210), 급전 배선(220) 및 급전 그라운드(230)를 포함할 수 있다. 코어층(210)의 상면 및 하면 상에는 각각 배선 보호를 위한 상부 커버레이(coverlay) 필름(250) 및 하부 커버레이 필름(240)이 형성될 수 있다.

코어 층(210)은 예를 들면, 폴리이미드, 에폭시 수지, 폴리 에스테르, 시클로 올레핀 폴리머(COP), 액정 폴리머(LCP) 등과 같은 유연성을 갖는 수지 물질을 포함할 수 있다.

급전 배선(220)은 예를 들면, 코어 층(210)의 저면 상에 배치될 수 있다. 급전 배선(220)은 구동 집적 회로(IC) 칩(280)으로부터 안테나 전극층(120)으로 전력을 분배하는 배선으로 제공될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 급전 배선(220)은 도전성 중개 구조물(150)을 통해 안테나 전극층(120)(예를 들면, 도 2에 도시된 신호 패드(126))과 전기적으로 연결될 수 있다.

도전성 중개 구조물(150)은 예를 들면, 이방성 도전 필름(ACF)으로부터 제조될 수 있다. 이 경우, 도전성 중개 구조물(150)은 수지 층 내에 분산된 도전성 입자(예를 들면, 은 입자, 구리 입자, 카본 입자 등)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 전극층(120), 도전성 중개 구조물(150) 및 급전 배선(220)이 상기 제3 방향으로 순차적으로 접촉 또는 적층되는 영역에 의해 본딩 영역(BA)이 정의될 수 있다.

예를 들면, 하부 커버레이 필름(240)을 부분적으로 절단 또는 제거하여, 본딩 영역(BA)에 대응되는 사이즈의 급전 배선(220) 부분을 노출시킬 수 있다. 노출된 급전 배선(220) 부분과 안테나 전극층(120)을 서로 도전성 중개 구조물(150)을 통해 가압 본딩하여 본딩 영역(BA)에서의 본딩 구조가 구현될 수 있다.

코어층(210)의 상면 상에는 급전 그라운드(230)가 배치될 수 있다. 급전 그라운드(230)는 라인 형태 또는 플레이트 형태를 가질 수 있다. 급전 그라운드(230)는 급전 배선(220)으로부터 발생하는 노이즈 또는 자체 방사를 차폐 또는 억제하는 배리어로 기능할 수 있다.

급전 배선(220) 및 급전 그라운드(230)는 안테나 전극층(120)에서 설명한 금속 및/또는 합금을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 급전 그라운드(230)는 코어층(210)을 관통하는 그라운드 콘택(도시되지 않음)을 통해 안테나 전극층(120)의 그라운드 패드(123, 125)(도 2 참조)와 전기적으로 연결될 수 있다.

연성 회로 기판(200) 상에는 구동 IC 칩(280)이 배치될 수 있다. 구동 IC 칩(280)으로부터 급전 배선(220)을 통해 안테나 전극층(120)으로 전력이 공급될 수 있다. 예를 들면, 연성 회로 기판(200) 내에는 구동 IC 칩(280)과 급전 배선(220)을 전기적으로 연결시키는 회로 또는 콘택을 더 포함할 수 있다.

도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 전극층 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 3은 본딩 영역에서의 급전 배선 및 안테나 전극층의 연결을 나타내는 부분 확대 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이 도 1에 도시된 안테나 전극층(120)은 방사 패턴(122), 전송 선로(124) 및 패드 전극들을 포함할 수 있다. 상기 패드 전극들은 신호 패드(126) 및 그라운드 패드들(123, 125)을 포함할 수 있다.

전송 선로(124)는 방사 패턴(122)으로 분기되어 상기 제1 방향으로 연장할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)과 실질적으로 일체로 연결되어 단일 부재로서 제공될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 전송 선로(124)의 말단부가 신호 패드(126)로 제공될 수 있다. 상기 그라운드 패드들은 제1 그라운드 패드(123) 및 제2 그라운드 패드(125)를 포함할 수 있다. 제1 그라운드 패드(123) 및 제2 그라운드 패드(125)는 신호 패드(126)를 사이에 두고 서로 상기 제2 방향으로 마주보도록 배치될 수 있다.

평면 방향에서 신호 패드(126) 및 그라운드 패드들(123, 125)을 커버하는 영역이 도 1에서 설명된 연성 회로 기판(200)과 접속이 수행되는 본딩 영역(BA)으로 제공될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 연성 회로 기판(200)의 급전 배선(220)은 신호 패드(126)와 선택적으로 연결될 수 있으며, 이 경우 본딩 영역(BA)은 도 2에서 신호 패드(126)을 커버하는 영역으로 정의될 수도 있다.

본딩 영역의 길이(이하에서는 본딩 길이로 약칭될 수 있다)(BL)은 신호 패드(126)와 접속되는 급전 배선(220) 부분의 길이(상기 제1 방향으로의 길이)와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 본딩 길이(BL)는 신호 패드(126)의 길이와 실질적으로 동일할 수 있다.

본딩 너비(BW)는 신호 패드(126)와 접속되는 급전 배선(220) 부분의 너비(제2 방향으로의 너비) 와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 본딩 너비(BW)는 신호 패드(126)의 너비와 실질적으로 동일할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 본딩 길이(BL)는 약 1.5mm 이하일 수 있다. 상기 범위 내에서, 급전 배선(220) 및 신호 패드(126) 사이의 임피던스 매칭이 실질적으로 구현될 수 있다.

예를 들면, 약 20 GHz 내지 30GHz 범위의 고주파 통신 시, 구동 IC 칩(280)을 통해 신호 반사 없는 공진을 위해 저항 또는 임피던스가 약 40 내지 70Ω, 바람직하게는 약 50 내지 60Ω, 보다 바람직하게는 약 50Ω 근방에서 세팅될 수 있다.

이 경우, 급전 배선(220) 및 신호 패드(120) 역시 상기 범위에서 임피던스 매칭이 구현될 필요가 있다. 상기 임피던스 매칭이 구현되지 않는 경우 급전 배선(220) 자체적으로 방사가 발생하여 신호 손실이 발생하고 안테나 전극층(120)으로의 신호 효율성이 저하될 수 있다.

또한, 도전성 중개 구조물(150)과 같이 상이한 재질의 중개 구조물이 삽입되는 경우, 상기 임피던스 매칭을 위해 본딩 영역(BA)의 보다 정밀한 설계가 필요할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 본딩 길이(BL)를 약 1.5mm 이하로 제한하여, 신호 반사 또는 급전 배선(220)으로부터의 자체 방사를 제거하거나 현저히 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 본딩 길이(BL)는 약 1.1mm 이하일 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 본딩 길이(BL)는 약 0.7mm 이하일 수 있다. 또한, 본딩 길이(BL)는 실질적인 전기적 접속 구현을 위해 약 50㎛ 이상일 수 있다.

도 3은 일부 실시예들에 따른 본딩 영역에서의 급전 배선층 및 안테나 전극층의 연결을 나타내는 부분 확대 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본딩 영역(BA)에서 신호 패드(126), 도전성 중개 구조물(150) 및 급전 배선(220)이 순차적으로 접촉 또는 적층되어 본딩 구조물이 정의될 수 있다.

급전 배선(220) 및 도전성 중개 구조물(150)은 신호 패드(126)와 실질적으로 동일한 너비를 가질 수 있다. 이에 따라, 신호 패드(126), 도전성 중개 구조물(150) 및 급전 배선(220)을 포함하는 상기 본딩 구조물은 본딩 너비(BW)를 갖는 단일 패턴 형상을 가질 수 있다.

본 출원에 사용된 "실질적으로 동일한 너비"는 공정 오차 또는 정렬 오차를 허용하는 의미로 이해되어야 한다. 예를 들면, 실질적으로 동일한 너비는 신호 패드(126)의 너비 또는 본딩 너비(BW)의 약 70 내지 130%, 바람직하게는 약 80 내지 120%, 보다 바람직하게는 약 90 내지 110% 범위를 포함할 수 있다.

급전 배선(220) 및 도전성 중개 구조물(150)의 너비를 본딩 너비(BW)에 정합시킴으로써, 상술한 본딩 길이(BL) 조절을 통해 확보된 임피던스 매칭을 보다 용이하게 구현 또는 장시간 유지할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 급전 그라운드(230)는 그라운드 패드(123, 125)와 실질적으로 동일한 너비를 가지며 중첩될 수 있다. 예를 들면, 급전 그라운드(230)는 그라운드 패드(123, 125)의 너비의 약 70 내지 130%, 바람직하게는 약 80 내지 120%, 보다 바람직하게는 약 90 내지 110% 범위일 수 있다.

도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 4를 참조하면, 연성 회로 기판(200)은 필름 안테나(100a) 아래에 배치될 수도 있다. 예를 들면, 연성 회로 기판(200)은 유전층(110)의 저면 층으로 필름 안테나(100a)와 결합될 수 있다.

이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 급전 배선(220)은 급전 콘택(260)을 통해 안테나 전극층(120a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 안테나 전극층(120a)은 유전층(110)의 측벽을 따라 굴곡되어 유전층(110)의 저면 상으로 연장될 수 있다. 예를 들면, 안테나 전극층(120a)의 신호 패드가 유전층(110)의 상기 저면 상으로 연장될 수 있으며, 이에 따라 급전 콘택(260)을 통한 급전 배선(220)과의 연결이 용이하게 구현될 수 있다.

유전층(110)의 상기 저면 방향에서 안테나 전극층(120a) 및 급전 배선(220)이 중첩되는 영역에 의해 본딩 영역이 정의되고, 도 4에 도시된 바와 같이 본딩 길이(BL)가 정의될 수 있다. 본딩 길이(BL)는 상술한 바와 같이, 약 1.5 mm 이하, 바람직하게는 1.1 mm 이하, 보다 바람직하게는 0.7mm 이하로 조절될 수 있다.

도 4에 상세히 도시되지는 않았으나, 안테나 전극층(120a)의 그라운드 패드 역시 유전층(110)의 측면을 따라 굴곡되어 유전층(110)의 상기 저면 까지 연장되며, 연성 회로 기판(200)의 급전 그라운드(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유전층(110)의 상기 저면으로 연장된 그라운드 패드 부분은 안테나 그라운드 층(130a)과 일체로 연결될 수 있다.

도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 전극층 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 5를 참조하면, 안테나 전극층(120)은 메쉬 구조를 포함할 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(122), 전송 선로(124), 신호 패드(126) 및 그라운드 패드들(123, 125) 모두 메쉬 구조를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 저항 증가에 따른 신호 손실을 방지하기 위해 신호 패드(126) 및 그라운드 패드들(123, 125)은 속이 찬(solid) 패턴으로 형성될 수도 있다.

안테나 전극층(120)이 상기 메쉬 구조를 포함함에 따라 필름 안테나(100)의 투과율이 향상될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 안테나 전극층(120) 주변에는 더미 메쉬 층(129)이 배치될 수 있다. 더미 메쉬 층(129)으로 안테나 전극층(120) 주변(예를 들면, 방사 패턴(122) 주변)의 전극 배열을 균일화하여 상기 메쉬 구조 또는 이에 포함된 전극 라인이 디스플레이 장치의 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.

예를 들면, 메쉬 금속 층이 유전층(110) 상에 형성되고, 상기 메쉬 금속 층이 소정의 영역을 따라 절단되어 더미 메쉬 층(129)을 방사 패턴(122), 전송 선로(124) 등으로부터 전기적, 물리적으로 이격시킬 수 있다.

도 6은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 6은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.

도 6을 참조하면, 디스플레이 장치(300)는 표시 영역(310) 및 주변 영역(320)을 포함할 수 있다. 주변 영역(320)은 예를 들면, 표시 영역(310)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상술한 안테나 구조체에 포함되는 필름 안테나(100)는 디스플레이 장치(300)의 주변 영역(320)에 패치 형태로 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 필름 안테나(100)의 패드 전극들(123, 125, 126)은 디스플레이 장치(300)의 주변 영역(320)에 대응되도록 배치될 수 있다.

주변 영역(320)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면 상기 안테나 구조체의 연성 회로 기판(200)은 주변 영역(320)에 배치되어 디스플레이 장치(300)의 표시 영역(310)에서의 이미지 저하를 방지할 수 있다.

또한, 주변 영역(320)에는 연성 회로 기판(200) 상에서 구동 IC 칩(280)이 함께 배치될 수 있다. 상기 필름 안테나의 패드 전극들(123, 125, 126)을 주변 영역(320) 내에서 연성 회로 기판(200) 및 구동 IC 칩(280)과 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.

필름 안테나(100)의 방사 패턴들(122)은 표시 영역(310)과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이 메쉬 구조를 활용하여 방사 패턴(122)이 사용자에게 시인되는 것을 감소시킬 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 : 본딩 영역 길이 변화에 따른 S11 측정

폴리이미드 유전층 상에 은-팔라듐-구리 합금(APC)을 포함하며, 본딩 너비(BW) 250㎛의 신호 패드를 형성하였다. 상기 신호 패드 상에 동일한 본딩 너비로 ACF 층을 형성하고, 연성회로 기판의 구리 급전 배선을 노출시켜 서로 본딩하였다.

상기 연성 회로 기판-신호 패드 연결 구조에 대해 50Ω의 임피던스로 Network analyzer를 이용하여 약 26GHz 주파수에서 본딩 길이를 변경하면서 S-parameter(S11)를 추출하였다. 시뮬레이션 결과는 도 7의 그래프로 획득되었다. S11 그래프에서 피크의 깊이가 증가할수록 안테나의 방사 효율이 높고 임피던스 매칭이 양호함을 의미한다.

도 7을 참조하면, 본딩 길이가 약 1.1mm에서 실질적으로 공진 주파수가 나타나며, 본딩 길이가 0.7mm로 감소하면서 공진 주파수가 확연하게 관찰되었다.

구체적으로, 도 7에서 각 본딩 길이에 따른 공진 주파수 및 S11값을 하기 표 1에 기재된 바와 같다.

본딩 길이(mm)	공진주파수 (GHz)	S11 (dB)	게인(Gain)(dB)
0.5	26.8	-33.7	+4.5
0.7	26.4	-14.0	+3.9
1.1	25.9	-4.2	+0.8

100, 100a: 안테나 구조체 110: 유전층
120, 120a: 안테나 전극층 130, 130a: 안테나 그라운드 층
200: 연성 회로 기판 210: 코어 층
220: 급전 배선 230: 급전 그라운드
240: 하부 커버레이 필름 250: 상부 커버레이 필름
280: 구동 IC 칩

Claims

유전층 및 상기 유전층의 상면 상에 형성된 안테나 전극층을 포함하며 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)로 제공되는 필름 안테나; 및
상기 안테나 전극층과 전기적으로 연결되는 급전 배선을 포함하는 연성 회로 기판을 포함하며,
상기 안테나 전극층은 방사 패턴 및 상기 방사 패턴과 일체로 연결되며 상기 방사 패턴보다 너비가 작은 전송 선로를 포함하고,
상기 안테나 전극층과 상기 급전 배선이 평면 방향에서 중첩되는 영역에 의해 본딩 영역이 정의되고, 상기 본딩 영역의 길이는 1.5mm 이하인, 안테나 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 본딩 영역의 길이는 1.1 mm 이하인, 안테나 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 본딩 영역의 길이는 50㎛ 내지 0.7mm인, 안테나 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 안테나 전극층은 상기 전송 선로의 말단에 형성된 신호 패드를 더 포함하며,
상기 급전 배선은 상기 신호 패드와 전기적으로 연결되는, 안테나 구조체.
청구항 4에 있어서, 상기 급전 배선 및 상기 신호 패드는 동일한 본딩 너비를 갖는, 안테나 구조체.
청구항 5에 있어서, 상기 급전 배선 및 상기 신호 패드 사이에 배치되는 도전성 중개 구조물을 더 포함하며,
상기 도전성 중개 구조물은 상기 급전 배선 및 상기 신호 패드와 동일한 상기 본딩 너비를 갖는, 안테나 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 코어층 및 상기 코어층의 상면에 배치된 급전 그라운드를 더 포함하고,
상기 급전 배선은 상기 코어층의 저면 상에 배치되는, 안테나 구조체.
청구항 7에 있어서, 상기 안테나 전극층은 상기 전송 선로의 말단에 형성된 신호 패드 및 상기 신호 패드 주변에 배치된 그라운드 패드를 포함하며,
상기 급전 그라운드는 상기 그라운드 패드와 전기적으로 연결되는, 안테나 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 상기 필름 안테나의 상기 안테나 전극층 위에 배치되는, 안테나 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 상기 필름 안테나의 유전층의 저면 아래에 배치되는, 안테나 구조체.
청구항 10에 있어서, 상기 필름 안테나는 상기 유전층의 상기 저면 상에 배치되는 안테나 그라운드 층을 더 포함하는, 안테나 구조체.
청구항 10에 있어서, 상기 안테나 전극층은 상기 유전층의 상기 저면 상으로 굴곡되어 연장하는, 안테나 구조체.
청구항 12에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 상기 안테나 전극층 및 상기 급전 배선을 전기적으로 연결시키는 급전 콘택을 더 포함하는, 안테나 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 연성 회로 기판 상에 배치되며 상기 급전 배선을 통해 상기 안테나 전극층에 전력을 공급하는 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 구조체.
청구항 14에 있어서, 20 내지 30 GHz의 주파수에서 구동되며, 상기 구동 집적 회로 칩을 통해 40 내지 70 Ω의 범위에 대응되는 전력이 공급되는, 안테나 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 안테나 전극층은 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
청구항 16에 있어서, 상기 필름 안테나는 상기 안테나 전극층 주변에 배치되는 더미 메쉬 층을 더 포함하는, 안테나 구조체.
청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치.