KR102243515B1 - 필름 안테나 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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허윤호
홍원빈
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Abstract

본 발명의 실시예들의 필름 안테나는 유전층, 및 유전층의 상면 상에 배치되며 복수의 전극 라인들에 의해 정의된 단위 셀들이 집합된 메쉬 구조를 포함하는 안테나 패턴을 포함한다. 단위 셀의 마주보는 대변 사이의 최단 거리는 20 내지 225㎛ 이며, 상기 전극 라인의 선폭은 0.5 내지 5㎛이다. 단위 셀 구조를 통해 전극 시인을 억제하고 신호 감도를 향상시킬 수 있다.

Description

필름 안테나 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{FILM ANTENNA AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 필름 안테나 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전극 패턴을 포함하는 필름 안테나 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, 최근 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이와 같은 박형, 고투명, 고해상도의 디스플레이 장치가 개발되면서, 상기 안테나 역시 향상된 투명성, 유연성을 갖도록 개발될 필요가 있다.
상기 디스플레이 장치의 화면이 대면적화 되면서, 베젤부 혹은 차광부의 공간 혹은 면적은 감소되고 있는 추세이다. 이 경우, 안테나가 내장될 수 있는 공간 혹은 면적 역시 제한되며, 이에 따라, 안테나에 포함되는 신호 송수신을 위한 방사 전극이 상기 디스플레이 장치의 표시 영역과 중첩될 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이 장치의 이미지가 상기 안테나의 방사 전극에 의해 가려지거나 상기 방사 전극이 사용자에게 시인되어 이미지 품질이 저하될 수 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2013-0095451호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있으나, 안테나에 의한 디스플레이 장치의 이미지 열화에 대해서는 고려하지 않고 있다.
한국공개특허공보 제2013-0095451호
본 발명의 일 과제는 향상된 시각적 특성 및 신호 송수신 효율성을 갖는 필름 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 시각적 특성 및 신호 송수신 효율성을 갖는 필름 안테나를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 유전층; 및 상기 유전층의 상면 상에 배치되며, 복수의 전극 라인들에 의해 정의된 단위 셀들이 집합된 메쉬 구조를 포함하는 안테나 패턴을 포함하며, 상기 단위 셀의 마주보는 대변 사이의 최단 거리는 20 내지 225㎛ 이며, 상기 전극 라인의 선폭은 0.5 내지 5㎛인, 필름 안테나.
2. 위 1에 있어서, 상기 단위 셀의 마주보는 대변 사이의 최단 거리는 50 내지 196㎛인, 필름 안테나.
3. 위 1에 있어서, 상기 메쉬 구조는 서로 교차하는 제1 전극 라인들 및 제2 전극 라인들을 포함하는, 필름 안테나.
4. 위 3에 있어서, 상기 단위 셀은 마름모 형상인, 필름 안테나.
5. 위 1에 있어서, 상기 안테나 패턴 주변에 배열된 더미 전극을 더 포함하는, 필름 안테나.
6. 위 5에 있어서, 상기 더미 전극은 상기 안테나 패턴과 동일한 메쉬 구조를 포함하는, 필름 안테나.
7. 위 6에 있어서, 상기 안테나 패턴 및 상기 더미 전극은 동일한 금속을 포함하며, 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), 또는 이들의 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 필름 안테나.
8. 위 1에 있어서, 상기 안테나 패턴은 방사 전극, 상기 방사 전극과 연결된 전송 선로, 및 상기 전송 선로 일단에 연결된 패드 전극을 포함하는, 필름 안테나.
9. 위 8에 있어서, 상기 방사 전극은 상기 메쉬 구조를 포함하며, 상기 패드 전극은 속이 찬(solid) 구조를 갖는 필름 안테나.
10. 위 9에 있어서, 상기 패드 전극은 상기 방사 전극 및 상기 전송 선로의 상층에 배치되며, 상기 패드 전극 및 상기 전송 선로를 서로 전기적으로 연결시키는 콘택을 더 포함하는, 필름 안테나.
11. 위 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 필름 안테나를 포함하는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 필름 안테나는 예를 들면, 다이아몬드 혹은 마름모 형상의 단위 셀이 집합된 메쉬 구조를 갖는 방사 전극을 포함할 수 있다. 상기 방사 전극의 단위 셀의 마주보는 대변 사이의 최단 거리를 조절하여 상기 방사 전극에 포함된 전극 라인의 시인을 방지할 수 있다. 또한, 상기 전극 라인의 선폭을 조절하여 저항 및 투과율을 조절할 수 있다.
상기 필름 안테나는 디스플레이 장치의 전면부에 삽입 또는 실장될 수 있으며, 상기 방사 전극이 상기 디스플레이 장치의 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 전극 라인의 선폭 조절을 통해 신호 감도를 증가시키면서 투과율을 향상시켜 디스플레이 장치의 이미지 품질 저하를 최소화할 수 있다.
상기 필름 안테나는 금속 재질의 메쉬 구조를 포함하므로, 유연성 특성이 향상되어 플렉시블 디스플레이 장치에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나의 메쉬 구조 및 단위 셀을 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나의 단위 셀을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 일부 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 9는 예시적인 저항(resistance) 및 신호 손실 레벨(S21) 사이의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시예들은 메쉬 구조를 포함하는 방사 전극을 포함하며, 전극 시인을 감소시키고, 투과율 및 신호 감도가 함께 향상된 필름 안테나를 제공한다.
상기 필름 안테나는 예를 들면, 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 필름 안테나는 예를 들면, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 필름 안테나를 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.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나는 유전층(100), 및 유전층(100) 상에 배치된 제1 전극층(110)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 유전층(100)의 저면 상에 제2 전극층(90)이 더 포함될 수 있다.
유전층(100)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 유전층(100)은 예를 들면, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 금속 산화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 이미드 계열 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 유전층(100)은 제1 도전층(110)이 형성되는 필름 안테나의 필름 기재로서 기능할 수 있다.
예를 들면, 투명 필름이 유전층(100)으로 제공될 수 있다. 상기 투명 필름은 예를 들면, 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 열가소수성 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(100)으로 활용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(100)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.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(110)은 방사 전극(112) 및 전송 라인(114)을 포함하는 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴 또는 제1 전극층(110)은 전송 라인(114)의 말단과 연결된 패드 전극(116)을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극층(110)은 상기 안테나 패턴 주변에 배열된 더미 전극(118)을 더 포함할 수 있다.
제1 전극층(110)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), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 방사 전극(112)은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금을 포함할 수 있으며, 예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극층(110)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수도 있다
예를 들면, 제1 전극층(110)은 적어도 1층의 금속 또는 합금층, 및 투명 금속 산화물층을 포함하는 복층 구조를 가질 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 안테나 패턴의 방사 전극(112)은 메쉬(mesh) 구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 방사 전극(112)의 투과율을 증가될 수 있으며, 상기 필름 안테나의 유연성이 향상될 수 있다. 따라서, 상기 필름 안테나는 플렉시블 디스플레이 장치에 효과적으로 적용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 더미 전극(118) 역시 메쉬 구조를 포함하며, 방사 전극(112)에 포함된 메쉬 구조와 실질적으로 동일한 메쉬 구조가 더미 전극(118)에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 더미 전극(118) 및 방사 전극(112)은 동일한 금속을 포함할 수 있다.
전송 선로(114)는 방사 전극(112)의 일단으로부터 연장되어 패드 전극(116)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 전송 선로(114)는 방사 전극(112)의 중앙에 형성된 돌출부로부터 연장될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전송 선로(114)는 방사 전극(112)과 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함하며, 실질적으로 동일한 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 이 경우, 전송 선로(114)는 방사 전극(112)과 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전송 선로(114) 및 방사 전극(112)은 실질적으로 동일한 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
패드 전극(116)은 전송 선로(114)를 통해 방사 전극(112)과 전기적으로 연결되며, 구동 회로부(예를 들면, IC 칩)와 방사 전극(112)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
예를 들면, 패드 전극(116) 상에 연성 회로 기판(FPCB)와 같은 회로 기판이 접합되며, 상기 연성 회로 기판 상에 상기 구동 회로부가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 안테나 패턴 및 상기 구동 회로부 사이에서 신호 송수신이 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 패드 전극(116)은 방사 전극(112)과 실질적으로 동일한 층 혹은 동일한 레벨 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 패드 전극(116) 역시 방사 전극(112)과 실질적으로 동일한 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
더미 전극(118)은 상술한 바와 같이, 방사 전극(112)과 실질적으로 동일한 메쉬 구조를 포함할 수 있으며, 상기 안테나 패턴 및 패드 전극(116)과 전기적, 물리적으로 분리 혹은 이격될 수 있다.
예를 들면, 분리 영역(115)이 상기 안테나 패턴의 측면 라인 혹은 프로파일을 따라 형성되어, 더미 전극(118)과 상기 안테나 패턴을 서로 분리시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 안테나 패턴을 상기 메쉬 구조를 포함하도록 형성함으로써, 상기 필름 안테나의 투과율을 향상시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 메쉬 구조를 채용하면서 상기 메쉬 구조에 포함되는 전극 라인은 구리, 은 또는 APC 합금과 같은 저저항 금속으로 형성함으로써, 저항 증가를 억제할 수 있다. 따라서, 저저항, 고감도의 투명 필름 안테나를 효과적으로 구현할 수 있다.
또한, 상기 안테나 패턴 주변에 동일한 메쉬 구조의 더미 전극(118)을 배열함으로써, 위치별 전극 배열 차이에 따라 디스플레이 장치의 사용자에게 상기 안테나 패턴이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
설명의 편의를 위해 도 2에서는 하나의 안테나 패턴만이 도시되었으나, 복수의 상기 안테나 패턴들이 유전층(100) 상에 어레이 형태로 배열될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 전극층(90)은 상기 필름 안테나의 그라운드 층으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 유전층(100)에 의해 방사 전극(112) 및 제2 전극층(90) 사이에서 상기 필름 안테나의 두께 방향으로 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 상기 필름 안테나가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 필름 안테나는 수직 방사 안테나로 제공될 수 있다.
제2 전극층(90)은 제1 전극층(110)과 실질적으로 동일하거나 유사한 금속을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 필름 안테나가 실장되는 디스플레이 장치의 도전성 부재가 제2 전극층(90)으로 제공될 수도 있다.
상기 도전성 부재는 예를 들면, 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 3 및 도 4는 각각 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나의 메쉬 구조 및 단위 셀을 나타내는 개략적인 평면도들이다. 예를 들면, 도 3은 상기 필름 안테나에 포함된 안테나 패턴 내부의 메쉬 구조를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 상기 안테나 패턴에 포함된 메쉬 구조는 서로 교차하는 전극 라인들에 의해 정의될 수 있다.
상기 메쉬 구조는 연장 방향에 따라 구분되는 제1 전극 라인(120a) 및 제2 전극 라인(120b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극 라인들(120a, 120b)은 서로 교차하는 방향으로 연장되며, 복수의 제1 전극 라인들(120a) 및 복수의 제2 전극 라인들(120b)이 서로 교차하여 단위 셀들(125)이 집합된 상기 메쉬 구조가 정의될 수 있다.
단위 셀(125)은 이웃하는 2개의 제1 전극 라인들(120a) 및 이웃하는 2개의 제2 전극 라인들(120b)이 서로 교차하여 정의되며, 이 경우 다이아몬드 혹은 마름모 형상을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 단위 셀(125)은 마름모 형상을 가지며 서로 마주보는 한 쌍의 제1 변들(121a) 및 서로 마주보는 한 쌍의 제2 변들(121b)을 포함할 수 있다. 제1 변(121a)은 제1 전극 라인(120a)으로부터 유래하며, 제2 변(121b)은 제2 전극 라인(120b)으로부터 유래할 수 있다.
서로 마주보는 대변 사이의 최단 거리는 제1 변들(121a) 사이의 거리(D1) 또는 제2 변들(121b) 사이의 거리(D2)로 정의될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 변들(121a) 사이의 거리(D1) 및 제2 변들(121b) 사이의 거리(D2)는 서로 동일할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 서로 마주보는 대변 사이의 최단 거리는 약 225㎛ 이하일 수 있다. 이 경우, 단위 셀(125)의 각 변으로부터 발생하는 회절 피크의 겹침 혹은 간섭이 감소되어 상기 메쉬 구조 혹은 전극 라인이 사용자에게 시인되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 서로 마주보는 대변 사이의 최단 거리가 지나치게 감소하는 경우, 단위 셀(125) 내부의 공간이 감소하여 필름 안테나의 투과율이 전체적으로 감소할 수 있다.
투과율 및 전극 시인 억제를 함께 고려하여, 상기 대변 사이의 최단 거리는 약 20 내지 225㎛이며, 바람직하게는 약 50 내지 196㎛ 범위일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 단위 셀(125)의 각 변 또는 상기 전극 라인의 선폭(Lw)은 약 0.5 내지 5㎛일 수 있다. 상기 전극 라인의 선폭(Lw)이 약 0.5 ㎛미만인 경우, 상기 필름 안테나의 신호 손실율이 지나치게 증가하여 상기 필름 안테나의 유효한 구동 특성이 확보되지 않을 수 있다. 상기 전극 라인의 선폭(Lw)이 약 5㎛를 초과하는 경우, 상기 필름 안테나의 투과율이 저하될 수 있다.
단위 셀(125)의 마주보는 대변 사이의 최단 거리 및 각 전극 라인의 선폭을 상술한 바와 같이 조절하여, 투과율을 유지하면서 전극 시인을 차단할 수 있으며, 필름 안테나의 유효한 신호 감도를 확보할 수 있다.
상술한 바와 같이, 단위 셀(125)은 예시적으로 상기 마름모 형상을 가질 수 있으며, 육각형 형상과 같은 다른 볼록 다각형 형상을 가질 수도 있다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나의 단위 셀을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 단위 셀(127)은 육각형 형상을 가질 수도 있다. 이 경우, 단위 셀(127) 서로 다른 3개의 방향으로 연장하는 전극 라인들로부터 유래하는 제1 변(123a), 제2 변(123b) 및 제3 변(123c)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 변(123a) 및 제2 변(123b)은 2개의 사선 방향으로 각각 연장하며, 제3 변(123c)은 수직 방향으로 연장할 수 있다.
서로 마주보는 대변 사이의 최단 거리는 서로 마주보는 한 쌍의 제1 변들(123a) 사이의 거리(Da), 서로 마주보는 한 쌍의 제2 변들(123b) 사이의 거리(Db) 및 서로 마주보는 한 쌍의 제3 변들(123c) 사이의 거리(Dc)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 변들(123a) 사이의 거리(Da), 제2 변들(123b) 사이의 거리(Db) 및 제3 변들(123c) 사이의 거리(Dc)는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 약 225㎛ 이하, 바람직하게는 약 20 내지 225㎛이며, 보다 바람직하게는 약 50 내지 196㎛ 범위일 수 있다.
도 6 및 도 7은 각각 일부 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 필름 안테나의 패드 전극(130)은 메쉬 구조가 아닌 속이 찬(solid) 구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 구동 IC 칩과 방사 전극(112) 사이의 신호 송수신 효율성을 향상시키고 신호 손실을 억제할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 패드 전극(130)은 안테나 패턴(예를 들면, 방사 전극(112) 및 전송 선로(114)를 포함하는 제1 전극층(110))과 서로 다른 층 혹은 다른 레벨에 위치할 수 있다.
예를 들면, 패드 전극(130)은 제1 전극층(110)의 상부 레벨에 위치 하며, 콘택(135)을 통해 제1 전극층(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 층간 절연층(140)이 유전층(100) 상에 형성되어 제1 전극층(110)을 덮을 수 있다. 콘택(135)은 층간 절연층(140)을 관통하여 제1 전극층(110)에 포함된 전송 선로(114)와 전기적으로 연결될 수 있다.
패드 전극(130)은 층간 절연층(140) 상에 배치되어 콘택(135)과 접촉할 수 있다. 층간 절연층(140) 상에는 패드 전극(130)을 덮는 보호층(150)이 더 형성될 수도 있다.
예를 들면, 층간 절연층(140) 내에 전송 선로(114)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀이 형성될 수 있다. 이후, 상기 콘택 홀을 채우는 금속막 혹은 합금막을 형성하고, 이를 패터닝하여 콘택(135)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 콘택(135) 및 패드 전극(130)은 실질적으로 일체로 연결된 단일 부재로서 제공될 수 있으며, 이 경우 상기 금속막 혹은 합금막에 대한 동일한 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.
층간 절연층(140) 및 보호층(150)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 절연 물질 또는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
패드 전극(130)은 예를 들면, 디스플레이 장치의 차광부, 베젤부 등과 같은 주변부에 배치될 수 있다. 따라서, 사용자에게 시인되지 않으므로 속이 찬 금속을 포함하도록 형성하여, 신호 손실을 억제할 수 있다. 반면, 디스플레이 장치의 표시 영역에 배치될 수 있는 방사 전극(112)은 상술한 메쉬 구조를 포함하도록 형성하여 투과율을 향상시키면서 및 전극 시인을 방지할 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 8은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치(200)는 표시 영역(210) 및 주변 영역(220)을 포함할 수 있다. 주변 영역(220)은 예를 들면, 표시 영역(210)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 필름 안테나는 디스플레이 장치(200)의 주변 영역(220)에 패치 형태로 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상술한 필름 안테나의 방사 전극(112)은 디스플레이 장치(200)의 표시 영역(210)에 적어도 부분적으로 대응되도록 배치되며, 패드 전극(116, 130)은 디스플레이 장치(200)의 주변 영역(220)에 대응되도록 배치될 수 있다.
주변 영역(220)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다. 또한, 주변 영역(220)에는 디스플레이 장치(200) 및/또는 상기 필름 안테나의 IC 칩과 같은 구동 회로가 배치될 수 있다.
상기 필름 안테나의 패드 전극(116, 130)을 상기 구동 회로에 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시 영역(210) 상에 상기 필름 안테나의 더미 전극(118)이 배치될 수 있다. 방사 전극(112) 및 더미 전극(118)을 예를 들면 도 3 및 도 4를 참조로 설명한 단위 셀을 포함하는 동일한 메쉬 구조를 갖도록 형성하여 투과율 향상 및 전극 시인 방지를 함께 효과적으로 구현할 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 1: 단위 셀 대변 사이의 최단거리에 따른 전극 시인 평가
실시예 및 비교예
유전층 상에 은(Ag), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu)의 합금(APC)을 사용하여 도 3에 도시된 메쉬 구조를 형성하였다. 전극 라인 선폭은 3㎛, 전극 두께(또는 높이)는 2000Å이 되도록 형성하였으며, 마름모 단위셀의 X축 방향의 대각선 길이(표 1에서 X로 표시), Y축 방향의 대각선 길이(표 1에서 Y로 표시)를 조절하여 마주보는 대변 사이의 최단거리(표 1 에서 A로 표시됨)를 변경하며, 실시예 및 비교예들의 필름안테나 샘픔들을 제조하였다. 하기의 같이 상기 샘플들의 투과율 및 전극 시인 여부를 평가하였다.
(1) 투과율 측정
실시예들 및 비교예에 의해 제조된 샘플의 투과율을 550nm 파장 조건 하에서 분광측색계(CM-3600A, Konica Minolta)로 측정하였다.
(2) 시인성 평가
실시예들 및 비교예에 의해 제조된 샘플들을 육안으로 관찰하여 전극 라인 또는 메쉬 구조의 시인여부를 평가하였다. 구체적으로 10명의 패널들에게 육안으로 관찰시켜 전극 패턴들이 명확히 시인된다고 평가한 패널의 명수를 통해 시인성을 아래와 같이 평가하였다.
ⓞ: 10명 중 0명
○: 10명 중 1 내지 3명
△: 10명 중 4 내지 5명
×: 10명 중 6명 이상
평가 결과는 하기의 표 1에 나타낸다.
구분 X (㎛) Y (㎛) A (㎛) 투과율 전극 시인
실시예 1-1 20 40 22 69.3% ○
실시예 1-2 40 80 45 83.9% ○
실시예 1-3 50 100 56 87.0% ⓞ
실시예 1-4 100 200 112 93.4% ⓞ
실시예 1-5 150 300 168 95.6% ⓞ
실시예 1-6 175 350 196 96.2% ⓞ
실시예 1-7 200 400 224 96.5% ○
비교예 1-1 15 30 17 82.5% △
비교예 1-2 210 420 234 96.8% △
비교예 1-3 225 550 297 97.3% ×
비교예 1-4 300 600 335 97.8% ×
비교예 1-5 400 800 447 98.3% ×
표 1을 참조하면, 대변 사이의 최단 거리가 225㎛를 초과하는 경우, 투과율은 증가하지만 오히려 전극 시인 현상이 심화되었다. 한편, 대변 사이의 최단 거리가 약 20㎛ 이상에서 실질적으로 전극 시인이 방지되었으며, 약 50 내지 225㎛ (또는 196㎛) 범위에서 전극 시인이 실질적으로 차단되면서 87% 이상의 투과율이 확보되었다.
실험예 2: 전극 라인 선폭에 따른 저항 및 신호 손실 평가
실시예 및 비교예
유전층 상에 은(Ag), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu)의 합금(APC)을 사용하여 도 3에 도시된 메쉬 구조를 형성하였다. 마름모 단위셀의 대변사이의 최단거리를 실험예 1의 실시예 1-6과 동일하게 196㎛으로 고정하고 전극 라인의 선폭을 변화시키면서 실시예 및 비교예들의 샘플을 제조하였다.
실시예 및 비교예들의 샘플의 신호 손실(S21(dB)), 선저항 및 투과율을 측정하였다.
구체적으로, 신호 손실은 Network analyzer를 이용하여 28GHz에서 S-parameter를 추출함으로써 측정되었다. 선저항은 Resistance simulation (Q3D tool)의 방법으로 측정되었다. 투과율은 실험예 1에서와 동일한 방법으로 측정되었다. 평가 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.
구분 선폭 (㎛) 신호 손실
(S21, dB)		 선저항(Ω) 투과율
실시예 2-1 0.5 -3.0 22.5 98.9%
실시예 2-2 2 -2.5 19.5 97.6%
실시예 2-3 4 -2.6 17.6 93.5%
실시예 2-4 5 -2.3 15.8 90.5%
비교예 2-1 0.4 -3.3 23.6 93.4%
비교예 2-2 5.5 -2.1 14.7 88.6%
비교예 2-3 6 -2.0 13.8 87.8%
도 9는 예시적인 저항 및 신호손실 레벨(S21) 사이의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 50% 이상의 효율(출력세기/입력세기)를 나타내는 타겟 S21값이 -3 dB로 설정되며, 이에 따른 안테나 패턴의 저항은 22.5Ω로 측정된다.
상기 타겟 S21은 아래 식 1에 따라 설정될 수 있다.
[식 1] S21(dB) = 10 * Log(출력세기/입력세기)
표 2를 참조하면, 상기 타겟 신호 효율을 갖는 전극 라인의 선폭은 0.5㎛으로 측정되며, 0.5㎛ 미만으로 전극 라인 선폭이 내려가는 경우 상기 타겟 신호 효율 값이 획득되지 않았다. 한편, 전극 라인 선폭이 5㎛를 초과하는 경우, 필름 안테나의 투과율이 90% 미만으로 감소하였다.
90: 제2 전극 층 100: 유전층
110: 제1 전극층 112: 방사 전극
114: 전송 선로 115: 분리 영역
116, 130: 패드 전극 118: 더미 전극
120a: 제1 전극 라인 120b: 제2 전극 라인
125: 단위 셀 135: 콘택
140: 층간 절연층 150: 보호층

Claims (11)

  1. 유전층; 및
    상기 유전층의 상면 상에 배치되며, 금속 또는 합금을 포함하는 복수의 서로 교차하는 제1 전극 라인들 및 제2 전극 라인들에 의해 정의된 단위 셀들이 집합된 메쉬 구조를 포함하고, 87% 이상 투과율을 갖는 안테나 패턴을 포함하며,
    상기 단위 셀의 마주보는 대변 사이의 최단 거리는 56 내지 196㎛ 이며, 상기 전극 라인의 선폭은 0.5 내지 5㎛인, 필름 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 패턴의 28GHz에서의 신호 손실(S21) 값은 -3dB 이상인, 필름 안테나.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 안테나 패턴의 선 저항은 22.5Ω/cm 이하인, 필름 안테나.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 단위 셀은 마름모 형상인, 필름 안테나.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 패턴 주변에 배열된 더미 전극을 더 포함하는, 필름 안테나.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 더미 전극은 상기 안테나 패턴과 동일한 메쉬 구조를 포함하는, 필름 안테나.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 안테나 패턴 및 상기 더미 전극은 동일한 금속을 포함하며, 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), 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 필름 안테나.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 패턴은 방사 전극, 상기 방사 전극과 연결된 전송 선로, 및 상기 전송 선로 일단에 연결된 패드 전극을 포함하는, 필름 안테나.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 방사 전극은 상기 메쉬 구조를 포함하며, 상기 패드 전극은 속이 찬(solid) 구조를 갖는 필름 안테나.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 패드 전극은 상기 방사 전극 및 상기 전송 선로의 상층에 배치되며,
    상기 패드 전극 및 상기 전송 선로를 서로 전기적으로 연결시키는 콘택을 더 포함하는, 필름 안테나.
  11. 청구항 1에 따른 필름 안테나를 포함하는, 디스플레이 장치.
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