KR102204404B1 - 안테나 적층체 - Google Patents

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최병진
류한섭
이재현
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들의 안테나 적층체는 안테나 기재층, 안테나 기재층의 일 면 상에 배치되며 방사 패턴 및 패드부를 포함하는 안테나 패턴층, 및 안테나 기재층의 타면 상의 동일 층에 배치된 패드 그라운드 및 절연층을 포함하며, 패드 그라운드는 상기 패드부와 두께 방향으로 중첩된다. 패드부가 활용되어 방사 특성이 개선될 수 있다.

Description

안테나 적층체{ANTENNA STACK STRUCTURE}
본 발명은 안테나 적층체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안테나 패턴층 및 그라운드를 포함하는 안테나 적층체에 관한 것이다.
최근 이동통신 기술이 발전하면서, 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 스마트폰 등의 디스플레이 장치, 차량, 건축물 등 다양한 대상 구조물에 적용되고 있다.
상기 디스플레이 장치 내부에는 편광판과 같은 광학 구조물 및 각종 센서 구조물이 함께 포함될 수 있다. 따라서, 안테나를 디스플레이 장치 내부에 포함시키는 경우, 상기 광학 구조물 및 상기 센서 구조물과의 간섭을 일으키지 않도록 상기 안테나를 배치, 설계할 필요가 있다.
또한, 상기 광학 구조물 및 상기 센서 구조물에 의해 상기 안테나가 실장될 수 있는 공간이 제약될 수 있다. 안테나 삽입을 위해 추가적인 막, 구조를 형성하는 경우 디스플레이 장치의 전체 두께, 부피를 증가시킬 수 있다.
따라서, 제한된 공간 안에서 안테나의 충분한 방사 특성, 게인 특성을 확보하기 위한 안테나 설계가 필요하다.
예를 들면, 한국공개특허 제2013-0113222호는 휴대용 단말기에 내장되는 안테나 구조를 개시하고 있으나, 상술한 바와 같이 디스플레이 장치 내에서 광학 특성 및 방사 특성을 함께 고려한 안테나 설계를 충분히 개시하고 있지 않다.
한국공개특허공보 제2013-0113222호
본 발명의 일 과제는 향상된 방사 특성을 갖는 안테나 적층체를 제공하는 것이다.
1. 안테나 기재층; 상기 안테나 기재층의 일 면 상에 배치되며 방사 패턴 및 패드부를 포함하는 안테나 패턴층; 및 상기 안테나 기재층의 타면 상의 동일 층에 배치된 패드 그라운드 및 절연층을 포함하며, 상기 패드 그라운드는 상기 패드부와 두께 방향으로 중첩된, 안테나 적층체.
2. 위 1에 있어서, 상기 패드부는 상기 방사 패턴과 연결된 신호 패드 및 상기 신호 패드 주변에 형성된 그라운드 패드를 포함하는, 안테나 적층체.
3. 위 1에 있어서, 상기 패드 그라운드는 상기 패드부가 위치하는 패드 영역에 형성되는, 안테나 적층체.
4. 위 1에 있어서, 상기 안테나 패턴층 상에 배치된 커버 윈도우를 더 포함하는, 안테나 적층체.
5. 위 1에 있어서, 상기 안테나 기재층의 저면 상에 배치되며 상기 방사 패턴과 두께 방향으로 중첩된 방사 그라운드를 더 포함하는, 안테나 적층체.
6. 위 5에 있어서, 상기 패드 그라운드와 상기 방사 그라운드는 전기적으로 연결된, 안테나 적층체.
7. 위 6에 있어서, 상기 패드 그라운드의 두께는 상기 절연층의 두께보다 크고, 상기 패드 그라운드는 상기 방사 그라운드와 측면으로 접촉된, 안테나 적층체.
8. 위 5에 있어서, 상기 안테나 기재층의 저면 상에 배치된 표시 패널을 더 포함하며, 상기 표시 패널은 상기 방사 그라운드로 제공되는, 안테나 적층체.
9. 위 8에 있어서 상기 표시 패널은 전극층을 포함하는 표시 소자 및 상기 표시 소자를 덮는 인캡슐레이션 층을 포함하며, 상기 표시 소자의 상기 전극층은 상기 방사 그라운드로 제공되고, 상기 인캡슐레이션 층은 상기 안테나 기재층 또는 상기 절연층으로 제공되는, 안테나 적층체.
10. 위 1에 있어서, 상기 패드 그라운드는 상기 안테나 기재층과 접촉하는, 안테나 적층체.
11. 위 11에 있어서, 상기 방사 패턴은 메쉬 구조를 갖는, 안테나 적층체.
12. 위 11에 있어서, 상기 안테나 패턴층은 상기 방사 패턴 주변에 배열된 더미 메쉬 패턴을 더 포함하는, 안테나 적층체.
본 발명의 실시예들에 따른 안테나 적층체는 안테나의 패드부와 두께 방향으로 중첩된 패드 그라운드를 포함할 수 있다. 이 경우, 패드부를 활용하여 공진주파수를 매칭시키고 임피던스를 최적화시킬 수 있다. 따라서, 특정 주파수에서의 게인 및 방사 패턴이 개선될 수 있다.
또한, 안테나의 패드부와 패드 그라운드가 가깝게 배치되어 안테나 게인이 향상될 수 있다.
표시 패널의 전극층이 방사 그라운드로 제공될 수 있으며, 표시 패널과 일체화된 안테나 적층체가 제공될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패턴과 그라운드 층의 적층 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3은 비교예에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 표시 패널을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 안테나 패턴층의 패드부와 패드 그라운드가 두께 방향으로 중첩된 안테나 적층체를 제공한다.
상기 안테나 적층체에 포함되는 안테나 패턴층은 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 안테나 적층체는 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파(예를 들면, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동통신 및 Wi-fi, 블루투스, NFC, GPS 등을 위한 통신 기기에 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 1은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패턴과 그라운드 층의 적층 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 2의 A-A' 선에 대한 단면이 도 1로 나타날 수 있다. 도 2에서 안테나 패턴층(120)과 패드 그라운드(130) 및 방사 그라운드(190)의 사이에 개재된 안테나 기재층(110) 및 하부 절연층(160)은 도시되지 않을 수 있다. 또한, 도 2에서는 하나의 안테나 패턴만이 도시되어 있으나, 복수의 안테나 패턴들이 안테나 기재층(110) 상에 어레이 형태로 배열될 수 있다.
도 1을 참조하면, 안테나 적층체(10)는 안테나 기재층(110), 안테나 패턴층(120), 패드 그라운드(130) 및 하부 절연층(160)을 포함할 수 있다. 안테나 적층체(10)는 상부 절연층(140), 커버 윈도우(150) 및/또는 방사 그라운드(190)을 더 포함할 수 있다.
안테나 기재층(110)은 안테나 패턴층(120)과 패드 그라운드(130) 및 방사 그라운드(190) 중 적어도 하나의 사이에 배치되어 안테나의 유전층으로 제공될 수 있다.
안테나 기재층(110)은 예를 들면, 투명 수지 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 안테나 기재층(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 안테나 기재층(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 안테나 기재층(110)에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 기재층(110)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 글래스 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 기재층(110)은 실질적으로 단일 층으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 기재층(110)은 적어도 2층 이상의 복층 구조를 포함할 수도 있다.
안테나 기재층(110)에 의해 상기 안테나 패턴층(120)과 패드 그라운드(130) 및/또는 방사 그라운드(190) 사이에서 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 안테나 적층체(10)가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 안테나 기재층(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. 예를 들면, 안테나 기재층(110)이 글래스를 포함할 경우, 3.5 내지 8의 유전율을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 안테나 기재층(110)의 두께는 5 내지 200㎛일 수 있다. 이 경우, 안테나의 게인 및 효율이 증가할 수 있다.
안테나 패턴층(120)은 안테나 기재층(110)의 일 면(예를 들면, 상면) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴층(120)은 안테나 기재층(110)의 상면 상에 직접 형성될 수 있다.
안테나 패턴층(120)은 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴은 방사 패턴(122), 전송 선로(124) 및/또는 패드부를 포함할 수 있다.
예를 들면, 안테나 패턴층(120)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), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴층(120)은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금을 포함할 수 있으며, 예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 패턴층(120)은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슘(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 주선 산화물(SnOx), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 전도성 산화물을 포함할 수도 있다
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120) 은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 상기 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120)의 두께는 약 5,000 Å 이하일 수 있으며, 바람직하게는 약 1,000 내지 5,000 Å일 수 있다. 상기 범위 내에서 안테나 패턴층(120)의 저항 증가를 방지하면서, 안테나 적층체의 시인면에서의 컬러 시프트 현상을 억제할 수 있다.
방사 패턴(122)은 예를 들면, 다각형 플레이트 형상을 가지며, 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)의 일변으로부터 연장되어 신호 패드(126)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)과 실질적으로 일체의 단일 부재로서 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 패드부는 신호 패드(126)를 포함하며, 그라운드 패드(128)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 신호 패드(126)를 사이에 두고 한 쌍의 그라운드 패드(128)들이 배치될 수 있다. 그라운드 패드(128)들은 신호 패드(126) 및 전송 선로(124)와 전기적으로 분리될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 그라운드 패드(128)는 생략될 수도 있다. 또한, 신호 패드(126)는 전송 선로(124)의 말단에 일체의 부재로서 제공될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120)의 일단은 회로 연결 구조물과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 연결 구조물은 예를 들면, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)을 포함할 수 있다.
상기 패드부는 예를 들면, 연성 인쇄 회로 기판과 같은 회로 연결 구조물를 통해 안테나 구동 집적 회로(IC) 칩과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 안테나 구동 IC 칩을 통해 상기 안테나 패턴으로의 급전 및 구동 제어가 수행될 수 있다.
상기 구동 집적 회로(IC) 칩은 상기 연성 회로 기판 상에 직접 배치될 수 있다. 예를 들면, 연성 회로 기판(FPCB)은 구동 집적 회로(IC) 칩과 상기 안테나 패턴을 전기적으로 연결시키는 회로 또는 콘택을 더 포함할 수 있다. 연성 회로 기판(FPCB) 및 구동 집적 회로(IC) 칩과 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 패턴층(120)은 메쉬 구조로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 안테나 기재층(110)의 상면 상에 스퍼터링 공정을 통해 안테나 패턴층(120)을 직접 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(122)은 메쉬 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 방사 패턴(122)과 연결된 전송 선로(124) 역시 메쉬 구조를 가질 수 있다.
방사 패턴(122)이 메쉬 구조를 포함함에 따라, 방사 패턴(122)이 디스플레이 장치의 표시 영역 내에 배치되는 경우에도 투과율이 향상되어 전극 시인 및 이미지 품질 저하를 방지할 수 있다.
방사 패턴(122) 및 전송 선로(124) 주변에는 더미 메쉬 패턴이 배치될 수 있다. 상기 더미 메쉬 패턴은 방사 패턴(122) 및 전송 선로(124)와 분리 영역을 통해 전기적, 물리적으로 이격될 수 있다.
예를 들면, 안테나 기재층(110) 상에 메쉬 구조로 형성된 안테나 패턴층(120)을 형성할 수 있다. 이후, 안테나 패턴층(120)을 방사 패턴(122) 및 전송 선로(124)의 프로파일을 따라 부분적으로 식각하여 상기 분리 영역을 형성할 수 있다. 이에 따라, 안테나 패턴층(120)의 일부를 상기 더미 메쉬 패턴으로 변환시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 급전 저항 감소를 위해 신호 패드(126)는 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 신호 패드(126)는 디스플레이 장치의 비표시 영역 또는 차광 영역에 배치되어 연성 회로 기판 및/또는 안테나 구동 IC 칩과 본딩 또는 연결될 수 있다.
이에 따라, 신호 패드(126)는 사용자의 시인 영역 밖에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 패드(126)는 금속 또는 합금으로 구성될 수 있다.
패드 그라운드(130)는 안테나 기재층(110)의 다른 일 면(예를 들면, 저면) 상에 배치될 수 있다. 패드 그라운드(130)는 안테나 기재층(110)을 기준으로 안테나 패턴층(120)의 반대 측에 형성될 수 있다. 패드 그라운드(130)는 안테나 적층체(10)의 두께 방향에 대하여 상기 패드부와 중첩될 수 있다. 이 경우, 상기 패드부를 활용하여 공진 주파수 및 임피던스를 조절할 수 있다. 따라서, 안테나의 게인이 향상되고 방사 패턴이 개선될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 패드 그라운드(130)는 안테나 기재층(110)의 표면과 접촉할 수 있다. 예를 들면, 패드 그라운드(130)는 안테나 기재층(110)의 표면(예를 들면, 저면) 상에 직접 형성될 수 있다. 이 경우, 패드 그라운드(130)와 안테나 패턴층(120)의 상기 패드부와의 거리가 감소될 수 있다. 따라서, 안테나의 게인이 향상되고 임피던스가 효과적으로 매칭될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 안테나 적층체(10)는 상기 패드부가 위치하는 패드 영역(PA) 및 패드 영역(PA)을 제외한 방사 영역(RA)을 포함할 수 있다. 방사 패턴(122)은 방사 영역(RA) 내에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 패드 그라운드(130)는 패드 영역(PA) 내에만 형성되며, 방사 영역(RA)으로 확장되지 않을 수 있다.
예를 들면, 패드 그라운드(130)는 도전층을 포함할 수 있다. 상기 도전층은 금속 또는 도전성 금속 화합물 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 패드 그라운드(130)는 저저항 금속으로 형성될 수 있으며, 이 경우, 주파수와 임피던스가 효과적으로 조절 및 매칭될 수 있다.
예를 들면, 상기 저저항 금속으로 투명도를 고려하지 않고, 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), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 저저항 금속은 구리, 알루미늄 또는 은-팔라듐-구리 합금을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 패드 그라운드(130)의 두께는 100nm 내지 25㎛일 수 있다. 예를 들면, 안테나 기재층(110)의 패드 영역(PA)에 금속 증착법(예를 들면, 스퍼터링 법)에 의해 패드 그라운드(130)가 형성될 경우, 패드 그라운드(130)의 두께는 100nm 내지 1㎛일 수 있다. 예를 들면, 패드 그라운드(130)가 금속의 인쇄, 코팅 등의 기계적 방법을 통해 형성될 경우, 패드 그라운드(130)의 두께는 5 내지 25㎛일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 패드 그라운드(130)는 안테나 패턴층(120)의 그라운드 패드(128)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 안테나 기재층(110)을 관통하는 비아(via) 또는 컨택을 통해 패드 그라운드(130)과 안테나 패턴층(120)의 그라운드 패드(128)가 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 패드 그라운드(130)는 안테나 기재층(110)의 측면을 우회하는 그라운드 도선을 통해 안테나 패턴층(120)의 그라운드 패드(128)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 안테나의 게인이 향상될 수 있다.
하부 절연층(160)은 패드 그라운드(130)와 동일 층에 형성될 수 있다. 예를 들면, 하부 절연층(160)은 안테나 기재층(110)의 저면에 접촉될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하부 절연층(160)은 패드 그라운드(130)의 저면 또는 안테나 기재층(110)과 접촉하지 않는 면들을 덮을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 하부 절연층(160)은 유기 절연층 및 무기 절연층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 유기 절연층은 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate; 예를 들면 PMMA), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리올레핀(polyolefin; 예를 들면, PE, PP), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리노보넨(polynorbornene), 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer), 폴리아조벤젠(polyazobenzene), 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester; 예를 들면, PET, PBT), 폴리아릴레이트(polyarylate), 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자 및 방향족 아세틸렌계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 물질을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 유기 절연층은 상기 고분자 물질을 포함하는 조성물을 도포 및 건조하여 형성될 수 있다. 상기 유기 절연층의 두께는 약 1 내지 5㎛, 바람직하게는 약 1.5 내지 2.5㎛ 일 수 있다.
상기 무기 절연층은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 단일막 또는 다층막을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기 절연층은 SiNx, SiON, Al2O3, SiO2 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 무기 절연층은 SiON 층 또는 SiO2 층으로 형성되거나, SiON 및 SiO2의 이중층으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 무기 절연층은 화학 기상 증착법(CVD) 등의 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 무기 절연층의 두께는 약 100 내지 1,000nm, 바람직하게는 약 200 내지 400nm 일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 하부 절연층(160)은 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착층을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 점접착층을 통해 방사 그라운드(190)가 상기 유기/무기 절연층 또는 안테나 기재층(110)에 부착될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 점접착층의 두께는 약 25 내지 300㎛일 수 있다.
도 3은 비교예에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조로 설명한 구조 및 구성과 실질적으로 동일한 내용은 생략될 수 있다.
도 3을 참조하면, 비교예의 안테나 적층체(20)는 안테나 기재층(110)의 저면 상에 배치된 방사 그라운드(130)를 포함하지 않고, 하부 절연층(160)의 저면 상에 배치된 방사 그라운드(190)를 포함할 수 있다.
이 경우, 하부 절연층(160)의 두께만큼 안테나 패턴층(120)과 방사 그라운드(190) 사이의 거리가 멀어질 수 있다. 이 경우, 안테나의 게인이 감소할 수 있으며, 임피던스가 효과적으로 조걸되기 어려울 수 있다.
예를 들면, 표시 패널(200)이 방사 그라운드(190)로 제공될 경우, 표시 패널(200)이 점접착층을 포함하는 하부 절연층(160)을 통해 안테나 구조체에 부착될 수 있으며, 안테나 패턴층(120)과 표시 패널(200) 사이의 거리가 증가할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 표시 패널(200)을 점접착층으로 제공되는 하부 절연층(160)을 통해 안테나 구조체에 부착하더라도, 안테나 기재층(110)의 저면 상에 패드 그라운드(130)를 형성함으로써, 패드 그라운드(130)와 안테나 패턴층(120) 및 상기 패드부와의 거리를 감소시킬 수 있다. 따라서, 안테나의 게인 및 임피던스 매칭이 개선될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 그라운드(190)는 하부 절연층(160)의 안테나 기재층(110) 측의 반대 면(예를 들면, 저면) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 방사 그라운드(190)는 패드 그라운드(130)의 하부에 배치될 수 있다. 이 경우, 패드 그라운드(130)와 방사 그라운드(190)는 전기적 및 물리적으로 분리될 수 있다.
방사 그라운드(190)는 안테나 패턴층(120)의 방사 패턴(122)과 안테나 적층체(10)의 두께 방향으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 방사 패턴(122) 및 상기 패드부 전체가 활용되어 안테나의 공진 주파수 및 임피던스가 조절될 수 있다. 따라서, 안테나가 효과적으로 최적화될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 방사 그라운드(190)는 방사 영역(RA)내에만 형성되어 상기 패드부와 중첩되지 않을 수 있으며, 방사 그라운드(190)는 안테나 패턴층(120)의 전체 면적에 대하여 중첩될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120) 상에는 상부 절연층(140)이 배치될 수 있다. 상부 절연층(140)은 안테나 패턴층(120)의 상면을 덮을 수 있다. 상부 절연층(140)은 하부 절연층(160)에 사용된 유기 절연층 및 무기 절연층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상부 절연층(140)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지 등을 포함하는 감압성 점착제(PSA) 또는 광학 투명 점착제(OCA)를 포함하는 상부 점접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 상부 점접착층은 커버 윈도우(150)와 안테나 패턴층(120) 또는 상기 유기/무기 절연층을 부착시킬 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 상부 점접착층이 생략되고, 상기 유기/무기 절연층이 커버 윈도우(150)와 직접 접합될 수 있다.
커버 윈도우(150)는 안테나 패턴층(120) 상에 배치될 수 있다. 커버 윈도우(150)는 안테나 기재층(110)의 반대 측에 배치될 수 있다. 커버 윈도우(150)는 안테나 적층체(10)의 시인면 또는 최외곽면에 배치될 수 있다.
커버 윈도우(150)은 예를 들면, 글래스, 또는 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴계 수지, 실록산계 수지 등과 같은 유연성 수지 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 커버 윈도우(150)의 두께는 약 10㎛ 내지 1,000㎛일 수 있다. 바람직하게는, 커버 윈도우(150)의 두께는 커버 윈도우(150)가 유연성 수지물질인 경우 약 300 내지 700㎛ 일 수 있으며, 박막 유리인 경우 약 10 내지 100㎛일 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 표시 패널을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4를 참조하면, 표시 패널(200)은 패널 기판(205), 표시 소자 및 상기 표시 소자를 덮는 인캡슐레이션 층(250)을 포함할 수 있다. 상기 표시 소자는 전극층, 화소 정의막(220) 및 표시층(230)을 포함할 수 있다. 상기 전극층은 화소 전극(210) 및 대향 전극(240)을 포함할 수 있다.
상기 표시 소자 및 인캡슐레이션 층(250)은 패널 기판(205) 상에 순차적으로 형성될 수 있다.
패널 기판(205) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로가 형성되며, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 화소 전극(210)은 상기 절연막 상에서 예를 들면 TFT의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 정의막(220)은 상기 절연막 상에 형성되어 화소 전극(210)을 노출시켜 화소 영역을 정의할 수 있다. 화소 전극(210) 상에는 표시층(230)이 형성되며, 표시 층(230)은 예를 들면, 액정층 또는 유기 발광층을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 표시층(230) 유기 발광층을 포함하며, 표시 패널(200)은 OLED 패널일 수 있다.
화소 정의막(220) 및 표시층(230) 상에는 대향 전극(240)이 배치될 수 있다. 대향 전극(240)은 예를 들면, 표시 패널(200)의 공통 전극 또는 캐소드(cathode)로 제공될 수 있다. 대향 전극(240) 상에는 표시 패널(200) 보호를 위한 인캡슐레이션 층(250)이 적층될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 표시 패널(200)은 방사 그라운드(190)로 제공될 수 있다. 예를 들면, 표시 패널(200)의 상기 전극층(화소 전극(210) 또는 대향 전극(240))이 방사 그라운드(190)로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 넓은 면적을 갖는 대향 전극(240)이 방사 그라운드(190)로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 인캡슐레이션 층(250)이 안테나 기재층(110) 또는 하부 절연층(160)으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 표시 패널(200)과 안테나 적층체(10)가 일체화되어 박막화될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120)과 윈도우 커버(150) 사이에 편광층이 배치될 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴층(120)의 상면 상에 편광층(140)이 형성될 수 있다.
상기 편광층은 코팅형 편광자 또는 편광판을 포함할 수 있다. 상기 코팅형 편광자는 중합성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정 코팅층을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 편광층은 상기 액정 코팅층에 배향성을 부여하기 위한 배향막을 더 포함할 수 있다
예를 들면, 상기 편광판은 폴리비닐알코올계 편광자 및 상기 폴리비닐알코올계 편광자의 적어도 일면에 부착된 보호필름을 포함할 수 있다.
상기 편광층 및 안테나 패턴층(120) 사이에 상부 절연층(140)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상부 절연층(140)을 안테나 패턴층(120) 또는 상기 편광층의 표면에 형성한 후, 안테나 패턴층(120) 및 상기 편광층을 서로 부착시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120)은 터치 센싱 구조체를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 센싱 구조체는 예를 들면, 정전 용량 방식의 센싱 전극들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 열 방향 센싱 전극들 및 행 방향 센싱 전극들이 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 상기 터치 센싱 구조체는 상기 센싱 전극들 및 구동 IC 칩을 연결시키는 트레이스들을 더 포함할 수 있다. 상기 터치 센싱 구조체는 상기 센싱 전극들 및 상기 트레이스들이 형성되는 기재를 더 포함할 수도 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조로 설명한 구조 및 구성과 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 5를 참조하면, 안테나 적층체(11)의 패드 그라운드(131)는 하부 절연층(160)보다 두꺼울 수 있다. 이 경우, 패드 그라운드(131)가 하부 절연층(160)의 일 면의 높이를 넘어 돌출될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 그라운드(191)와 패드 그라운드(131)가 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 방사 그라운드(191)는 패드 그라운드(131)와 접촉할 수 있다. 이 경우, 패드 그라운드(131)와 방사 그라운드(191)가 그라운드 복합체를 형성하면서 향상된 전자기적 용량을 가질 수 있다. 이에 따라, 안테나의 게인이 향상되고 임피던스가 효과적으로 매칭될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시 패널(200)이 방사 그라운드(191)로 제공될 경우, 표시 패널(200)의 대향 전극(240)이 패드 그라운드(131)와 연결될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실험예를 제시하나, 하기의 실험예는 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 1
두께 40㎛의 COP 유전층 상에 Cu-Ca 합금을 사용하여 도 2에 도시된 형태의 방사 패턴(122), 전송 선로(124), 신호 패드(126) 및 그라운드 패드(128)를 형성하였다. 방사 패턴(122) 및 전송 선로(124)는 메쉬 패턴으로 형성하였으며, 신호 패드(126) 및 그라운드 패드(128)는 솔리드 패턴으로 형성하였다.
유전층의 저면 상의 패드 영역(PA) 내에 APC 합금을 스퍼터링 증착하여 두께 약 300nm의 패드 그라운드를 형성하였다. 구체적으로는, 신호 패드(126) 및 그라운드 패드(128) 각각의 전체 면적과 중첩되도록 패드 그라운드를 형성하였다.
유전층의 저면 및 패드 그라운드를 덮도록 두께 100㎛의 투명 점착제층을 형성하였으며, 이를 금속 대향 전극을 포함하는 OLED 표시 패널과 부착하여 안테나 적층체를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, APC 합금을 증착하는 것 대신에 Silver Paste를 두께 10㎛로 인쇄하여 패드 그라운드를 형성하였다.
유전층 저면 상의 패드 그라운드가 형성되지 않은 영역에 두께 약 100㎛의 투명 점착제층을 형성하였다.
투명 점착제층의 저면 상에 OLED 표시 패널을 부착하였다.
비교예
실시예 1에 있어서, 패드 그라운드를 형성하지 않고 안테나 적층체를 제조하였다.
실험예 1: 방사 패턴의 분석
실시예 1 및 비교예의 안테나 적층체에 대하여 방사 패턴을 분석하여 각각 도 6 및 도 7의 다이어그램을 획득하였다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 실시예 1의 안테나 적층체의 경우 방사 패턴이 비교예의 경우보다 원형으로 나타나 지향 각도에 대하여 상대적으로 균일한 방사 특성을 갖는 것으로 확인되었다.
실험예 2: 게인(Gain) 평가
실시예 및 비교예들의 안테나 적층체에 대하여 약 26 내지 30GHz 영역의 게인(단위: dBi)을 분석하여 아래 표 1에 나타내었다.
주파수(GHz) 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5 30.0
실시예 1 3.16 4.57 5.08 5.39 4.22 3.51 2.88 2.47 2.07
실시예 2 3.64 4.91 5.49 5.80 4.81 3.97 3.24 2.89 2.47
비교예 -3.45 -5.28 -5.68 -3.4 0.91 3.07 4.24 3.65 3.06
표 1을 참조하면, 실시예들의 안테나 적층체의 경우 비교예보다 28.0GHz 전후의 주파수에 대한 게인이 현저히 향상된 것이 확인되었다. 또한, 26 내지 30GHz 대역에서 우수한 게인을 갖는 넓은 broadband가 형성됨을 알 수 있었다.
10: 안테나 적층체 110: 안테나 기재층
120: 안테나 패턴층 122: 방사 패턴
124: 전송 선로 126: 신호 패드
130: 패드 그라운드 140: 상부 절연층
150: 커버 윈도우 160: 하부 절연층
190: 방사 그라운드 200: 표시 패널

Claims (12)

  1. 방사 영역 및 패드 영역을 포함하는 안테나 기재층;
    상기 안테나 기재층의 일 면 상에 배치되며, 상기 방사 영역 내에 배치된 방사 패턴, 및 상기 방사 패턴과 연결된 신호 패드 및 상기 신호 패드 주변에 형성된 그라운드 패드를 포함하고 상기 패드 영역 내에 배치된 패드부를 포함하는 안테나 패턴층; 및
    상기 안테나 기재층의 타면 상의 동일 층에 배치된 패드 그라운드 및 절연층을 포함하며,
    상기 패드 그라운드는 상기 패드 영역의 상기 안테나 기재층의 상기 타면 상에 형성되며 상기 패드부와 두께 방향으로 중첩되고 상기 방사 패턴과는 상기 두께 방향으로 중첩되지 않는, 안테나 적층체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 패턴층 상에 배치된 커버 윈도우를 더 포함하는, 안테나 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 절연층의 저면 상에 배치되며 상기 방사 패턴과 두께 방향으로 중첩된 방사 그라운드를 더 포함하는, 안테나 적층체.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 패드 그라운드와 상기 방사 그라운드는 전기적으로 연결된, 안테나 적층체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 패드 그라운드의 두께는 상기 절연층의 두께보다 크고, 상기 패드 그라운드는 상기 방사 그라운드와 측면으로 접촉된, 안테나 적층체.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 절연층의 저면 상에 배치된 표시 패널을 더 포함하며,
    상기 표시 패널은 상기 방사 그라운드로 제공되는, 안테나 적층체.
  9. 청구항 8에 있어서 상기 표시 패널은 전극층을 포함하는 표시 소자 및 상기 표시 소자를 덮는 인캡슐레이션 층을 포함하며,
    상기 표시 소자의 상기 전극층은 상기 방사 그라운드로 제공되고,
    상기 인캡슐레이션 층은 상기 안테나 기재층 또는 상기 절연층으로 제공되는, 안테나 적층체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 패드 그라운드는 상기 안테나 기재층과 접촉하는, 안테나 적층체.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 메쉬 구조를 갖는, 안테나 적층체.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 안테나 패턴층은 상기 방사 패턴 주변에 배열된 더미 메쉬 패턴을 더 포함하는, 안테나 적층체.
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