KR102390289B1 - 안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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이원희
박동필
손영섭
장인석
성백준
이정우
정성태
홍인경
박존준호
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 개시한다. 일 양상에 따른 안테나 구조체는 유전층; 및 상기 유전층의 상면 상에 소정 방향으로 배열된 복수의 안테나 유닛들을 포함하고, 각 안테나 유닛은 방사체; 서로 다른 방향으로 연장하여 상기 방사체에 연결된 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로; 상기 방사체의 상부에 인접하게 배치된 상부 기생 소자; 및 상기 방사체의 하부에 인접하게 배치된 하부 기생 소자; 를 포함한다.

Description

안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{ANTENNA STRUCTURE AND IMAGE DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 와이 파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신 기술이 화상 표시 장치와 결합되어, 예를 들면 스마트폰 형태로 구현되고 있다. 이 경우, 안테나가 화상 표시 장치에 결합되어 통신 기능이 수행될 수 있다.
최근 이동통신 기술이 진화하면서, 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 화상 표시 장치에 결합될 필요가 있다.
예를 들면, 화상 표시 장치에 다양한 기능성 소자가 탑재됨에 따라, 송수신 가능한 안테나의 주파수 커버리지가 확장될 필요가 있다. 또한, 안테나가 복수의 편파 방향을 갖는 경우 방사 효율성이 증가되며 안테나 커버리지가 추가적으로 증가될 수 있다.
그러나, 안테나의 구동 주파수가 증가하는 경우, 신호 손실이 증가할 수 있으며 전송 경로의 길이가 증가할수록 안테나 이득 역시 감소할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 안테나의 방사 커버리지가 증가되는 경우 방사 밀도가 혹은 안테나 이득이 감소하여 방사 효율성/신뢰성이 저하될 수 있다.
더욱이, 제한된 화상 표시 장치의 공간 내에서 다중 편파, 광대역 특성을 가지며 높은 안테나 이득을 함께 제공하는 안테나 설계는 용이하지 않다.
한국공개특허공보 제10-2019-0009232호
안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 유전층; 및 상기 유전층의 상면 상에 소정 방향으로 배열된 복수의 안테나 유닛들; 을 포함하고, 각 안테나 유닛은, 방사체; 서로 다른 방향으로 연장하여 상기 방사체에 연결된 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로; 상기 방사체의 상부에 인접하게 배치된 상부 기생 소자; 및 상기 방사체의 하부에 인접하게 배치된 하부 기생 소자; 를 포함하는, 안테나 구조체.
2. 위 1에 있어서, 상기 상부 기생 소자는 상기 방사체와 분리되는, 안테나 구조체.
3. 위 1에 있어서, 상기 상부 기생 소자는 사분면 대칭 형상을 가지는, 안테나 구조체.
4. 위 3에 있어서, 상기 상부 기생 소자는 원 형상 또는 정사각형 형상을 가지는, 안테나 구조체.
5. 위 4에 있어서, 상기 상부 기생 소자는 지름이 상기 방사체의 소정 방향 최대 길이의 0.4배 이상인 원 형상을 가지고, 이웃하는 다른 안테나 유닛의 상부 기생 소자와 접촉하지 않는 크기를 가지고, 상기 방사체의 소정 방향 최대 길이는 상기 제1 전송 선로 또는 상기 제2 전송 선로의 연장 방향으로의 방사체 최대 길이로 정의되는, 안테나 구조체.
6. 위 4에 있어서, 상기 상부 기생 소자는 대각선의 길이가 상기 방사체의 소정 방향 최대 길이의 0.4배 이상인 정사각형 형상을 가지며, 인접하는 다른 안테나 유닛의 상부 기생 소자와 접촉하지 않는 크기를 가지고, 상기 방사체의 소정 방향 최대 길이는 상기 제1 전송 선로 또는 상기 제2 전송 선로의 연장 방향으로의 방사체 최대 길이로 정의되는, 안테나 구조체.
7. 위 1에 있어서, 상기 상부 기생 소자는 서로 분리된 제1 상부 기생 소자 및 제2 상부 기생 소자를 포함하는, 안테나 구조체.
8. 위 7에 있어서, 상기 방사체는 볼록부들 및 오목부들을 포함하며, 상기 제1 상부 기생 소자 및 상기 제2 상부 기생 소자는 상기 오목부들 중 서로 다른 오목부들에 인접하게 배치되는, 안테나 구조체.
9. 위 8에 있어서, 상기 제1 상부 기생 소자 및 상기 제2 상부 기생 소자는 상기 볼록부들 중 상기 방사체의 상부에 위치한 볼록부를 사이에 두고 서로 마주보는, 안테나 구조체.
10. 위 1에 있어서, 상기 하부 기생 소자는, 상기 제1 전송 선로에 인접하게 배치된 제1 측부 기생 소자; 및 상기 제2 전송 선로에 인접하게 배치된 제2 측부 기생 소자; 를 포함하는, 안테나 구조체.
11. 위 10에 있어서, 상기 하부 기생 소자는 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로 사이에 배치된 중앙 기생 소자; 를 더 포함하고, 상기 제1 측부 기생 소자는 상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 상기 중앙 기생 소자와 분리되고, 상기 제2 측부 기생 소자는 상기 제2 전송 선로를 사이에 두고 상기 중앙 기생 소자와 분리되는, 안테나 구조체.
12. 위 11에 있어서, 상기 제1 측부 기생 소자는, 상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 상기 중앙 기생 소자와 마주보는 제1 기생 바디; 상기 제1 기생 바디로부터 돌출된 제1 기생 연장부; 및 상기 제1 기생 연장부로부터 상기 방사체를 향해 연장하는 제1 기생 가지부; 를 포함하고, 상기 제2 측부 기생 소자는, 상기 제2 전송 선로를 사이에 두고 상기 중앙 기생 소자와 마주보는 제2 기생 바디; 상기 제2 기생 바디로부터 돌출된 제2 기생 연장부; 및 상기 제2 기생 연장부로부터 상기 방사체를 향해 연장하는 제2 기생 가지부; 를 포함하는, 안테나 구조체.
13. 위 1에 있어서, 상기 방사체는 볼록부들 및 오목부들을 포함하며, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 오목부들 중 서로 다른 오목부들에 연결되는, 안테나 구조체.
14. 위 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로는, 제1 피딩부; 및 상기 제1 피딩부로부터 연장하여 상기 방사체에 연결되는 제1 꺾임부; 를 포함하고, 상기 제2 전송 선로는, 제2 피딩부; 및 상기 제2 피딩부로부터 연장하여 상기 방사체에 연결되는 제2 꺾임부; 를 포함하는, 안테나 구조체.
15. 위 1에 있어서, 상기 복수의 안테나 소자들은 이웃하는 안테나 소자들끼리 적어도 일부를 공유하며 배열되거나, 서로 이격되어 배열되는, 안테나 구조체.
16. 위 1에 있어서, 상기 방사체는 네입 클로버 형상 또는 십자 형상을 가지는, 안테나 구조체.
17. 위 1의 안테나 구조체를 포함하는 화상 표시 장치.
예시적 실시예에 따른 안테나 구조체는 복수의 안테나 유닛들을 포함하며, 각 안테나 유닛은 복수의 볼록부들 및 오목부들을 포함하는 방사체를 포함하며, 방사체에 서로 다른 방향으로 연결되는 복수의 전송선로를 포함할 수 있다. 방사체 및 전송 선로의 조합에 의해 실질적으로 복수의 편파 방향 및 복수의 주파수 대역 커버리지가 제공될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 방사체 및 전송 선로 주변에 복수의 기생 소자가 배열될 수 있다. 복수의 기생 소자에 의해 복수의 공진 주파수들의 형성되고 각 공진 주파수에서의 안테나 이득을 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적 실시예에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 예시적 실시예에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4 및 도 5는 예시적 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6 및 도 7은 예시적 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8 및 도 9는 예시적 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 10은 예시적 실시예에 따른 안테나 패키지 및 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 11은 예시적 실시예에 따른 안테나 패키지를 설명하기 위한 개략적인 부분 확대 평면도이다.
도 12는 예시적 실시예에 따른 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
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.
본 명세서에서 설명되는 안테나 구조체는 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 안테나 소자는, 예를 들면 3G, 4G, 5G, 또는 그 이상의 고주파 또는 초고주파 이동통신을 위한 전자 장치에 적용될 수 있다. 여기서, 전자 장치는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 장치, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있고, 웨어러블 디바이스는 손목시계형, 손목 밴드형, 반지형, 벨트형, 목걸이형, 발목 밴드형, 허벅지 밴드형, 팔뚝 밴드형 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 웨어러블 디바이스 역시 상술한 예에 제한되지 않는다. 또한, 안테나 구조체는 차량, 건축물 등 다양한 대상체 또는 구조물에 적용될 수 있다.
이하 도면들에서, 유전층의 상면에 평행하며 서로 수직하게 교차하는 두 방향을 x 방향 및 y 방향으로 정의하고, 유전층의 상면에 대해 수직한 방향을 z 방향으로 정의한다. 예를 들면, x 방향은 안테나 소자의 너비 방향, y 방향은 안테나 소자의 길이 방향, z 방향은 안테나 소자의 두께 방향에 해당될 수 있다.
도 1은 예시적 실시예에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 예시적 실시예에 따른 안테나 구조체(100)는 유전층(105) 및 안테나 도전층(110)을 포함할 수 있다.
유전층(105)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 예시적 실시예에 따르면, 유전층(105)은 글래스, 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(105)은 안테나 도전층(110)이 형성되는 안테나 구조체(100)의 필름 기재로서 기능할 수 있다.
유전층(105)은 예를 들면, 투명 수지 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유전층(105)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; 우레탄계 또는 아크릴우레탄계 수지; 실리콘계 수지 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름이 유전층(105)에 포함될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 유전층(105)은 실질적으로 단일 층으로 형성되거나, 적어도 2층 이상의 복층 구조로 형성될 수 있다.
유전층(105)에 의해 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 안테나 구조체(100)가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 유전층(105)의 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다. 따라서, 예시적 실시예에 따르면, 유전층(105)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위, 바람직하게는 약 2 내지 12 범위로 조절될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 구조체(100)가 실장되는 화상 표시 장치 내부의 절연층(예를 들면, 디스플레이 패널의 인켑슐레이션 층, 패시베이션 층 등)이 유전층(105)으로 제공될 수도 있다.
안테나 도전층(110)은 유전층(105)의 상면 상에 배치될 수 있다.
안테나 도전층(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), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 등과 같은 저저항 금속 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 안테나 도전층(110)은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금)을 포함할 수 있다. 다른 예를 들면, 안테나 도전층(110)은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슘(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 도전층(110)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx), 산화 구리(CuO) 등과 같은 투명 전도성 산화물을 포함할 수 있다
예시적 실시예에 따르면, 안테나 도전층(110)은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 투명 도전성 산화물 층-금속층의 2층 구조 또는 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 도전층(110)은 메타물질을 포함할 수도 있다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 도전층(110)은 흑화 처리부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 안테나 도전층(110) 표면에서의 반사율을 감소시켜, 광반사에 따른 패턴 시인을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(110)에 포함된 금속층의 표면을 금속 산화물 또는 금속 황화물로 변환시켜, 흑화층을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(110) 또는 금속층 상에 흑색 재료 코팅층, 또는 도금층과 같은 흑화층을 형성할 수 있다. 여기서 흑색 재료 또는 도금층은 규소, 탄소, 구리, 몰리브덴, 주석, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 코발트 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 산화물, 황화물, 합금 등을 포함할 수 있다.
흑화층의 조성 및 두께는 반사율 저감 효과, 안테나 방사 특성을 고려하여 조절될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 구조체(100)는 그라운드층(90)을 더 포함할 수 있다. 안테나 구조체(100)가 그라운드층(90)을 포함함으로써 수직 방사 특성이 구현될 수 있다.
그라운드층(90)은 유전층(105)의 저면 상에 배치될 수 있다. 그라운드층(90)은 유전층(105)을 사이에 두고 안테나 도전층(110)과 중첩될 수 있다. 예를 들면, 그라운드층(90)은 안테나 도전층(110)의 방사체(도 2의 120 참조)와 중첩될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 구조체(100)가 실장되는 화상 표시 장치 또는 디스플레이 패널의 도전성 부재가 그라운드층(90)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 도전성 부재는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 패널에 포함되는 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 화소 전극, 공통 전극, 데이터 라인, 스캔 라인 등과 같은 전극 혹은 배선 들을 포함할 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 화상 표시 장치의 배면부에 배치되는 SUS 플레이트, 디지타이저와 같은 센서 부재, 방열 시트 등과 같은 금속성 부재가 그라운드 층(90)으로 제공될 수도 있다.
도 2 및 도 3은 예시적 실시예에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 2 및 도 3의 안테나 구조체(100a, 100b)는 도 1의 안테나 구조체(100)의 일 실시예일 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 예시적 실시예에 따른 안테나 구조체(100a, 100b)는 유전층(105) 상에 배치된 안테나 도전층(110)을 포함하며, 안테나 도전층(110)은 방사체(120), 전송 선로(130, 135) 및 기생 소자(140, 141, 142, 150, 155)를 포함할 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 방사체(120) 또는 방사체(120)의 테두리는 복수의 볼록부들(122) 및 오목부들(124)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 볼록부들(122) 및 오목부들(124)은 곡면 형태를 가질 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 평면 방향에서 방사체(120)의 테두리를 따라 볼록부(122)와 오목부(124)가 교대로, 반복적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 4개의 볼록부들(122)과 4개의 오목부들(124)이 방사체(120)의 테두리를 따라 교대로 반복적으로 배열될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 방사체(120)는 곡면화된 십자 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 방사체(120)는 실질적으로 네잎 클로버(4-leaf clover) 형상을 가질 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 방사체(120)에 복수개의 전송 선로들(130, 135)이 연결될 수 있다. 예를 들어, 방사체(120)에 제1 전송 선로(130) 및 제2 전송 선로(135)가 연결될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 전송 선로들(130, 135)은 방사체(120)와 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다. 또한, 전송 선로들(130, 135)은 방사체(120)와 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 형성되거나, 방사체(120)와는 별개의 부재로 형성될 수 있다.
제1 전송 선로(130) 및 제2 전송 선로(135)는 서로 대칭으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 제1 전송 선로(130) 및 제2 전송 선로(135)는 방사체(120)의 y 방향으로의 중심선을 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.
전송 선로들(130, 135) 각각은 피딩(feeding)부 및 꺾임부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전송 선로(130)는 제1 피딩부(132) 및 제1 꺾임부(134)를 포함하고, 제2 전송 선로(135)는 제2 피딩부(131) 및 제2 꺾임부(133)를 포함할 수 있다.
제1 피딩부(132) 및 제2 피딩부(131)는 각각 예를 들면, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)과 같은 회로 기판에 포함된 급전 라인과 전기적으로 연결될 수 있다(도 10 참조). 예시적 실시예에 따르면, 제1 피딩부(132) 및 제2 피딩부(131)는 y 방향으로 연장할 수 있다. 제1 피딩부(132) 및 제2 피딩부(131)는 실질적으로 서로 평행할 수 있다.
제1 꺾임부(134) 및 제2 꺾임부(133)는 각각 제1 피딩부(132) 및 제2 피딩부(131)로부터 방사체(120) 방향으로 꺾일 수 있으며, 방사체(120)와 직접 연결되거나 접촉할 수 있다. 제1 꺾임부(134) 및 제2 꺾임부(133)는 각각 서로 다른 방향으로 연장하며 방사체(122)와 연결될 수 있다. 예시적 실시예에 따르면, 제1 꺾임부(134) 및 제2 꺾임부(133)의 연장 방향들 사이의 각도는 실질적으로 약 90°일 수 있다. 예를 들면, 제1 꺾임부(134)는 y 방향에 대해 시계 방향으로 45° 경사질 수 있다. 제2 꺾임부(133)는 y 방향에 대해 반시계 방향으로 45° 경사질 수 있다.
바람직하게는, 제1 꺾임부(134) 및 제2 꺾임부(133)는 각각 방사체(120)의 중심을 향해 연장할 수 있다.
상술한 꺾임부들(133, 134)의 구조 및 배열에 따라, 제1 전송 선로(130) 및 제2 전송 선로(135)를 통해 방사체(120)로 실질적으로 직교하는 두 방향으로 급전이 수행될 수 있다. 이에 따라, 하나의 방사체(120)로부터 이중 편파 특성이 구현될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 꺾임부들(133, 134)은 방사체(120)의 오목부들(124)에 연결될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 꺾임부(134) 및 제2 꺾임부(133)는 서로 다른 오목부들(124)에 각각 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 꺾임부(134) 및 제2 꺾임부(133)는 4개의 오목부들(124) 중 방사체(122)의 x 방향으로 연장하는 중심선 기준으로 하부에 위치한 오목부들(124)에 연결될 수 있다. "하부"는 평면 방향에서 방사체(122)의 x 방향으로 연장하는 중심선 기준으로 피딩부(131, 132)에 근접한 부분 또는 영역을 지칭할 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 구조체(100a)는 방사체(120) 및 전송 선로(130, 135)와 물리적으로, 전기적으로 분리된 기생 소자들(140, 141, 142, 150, 155)을 포함할 수 있다.
기생 소자들은 전송 선로(130, 135)와 인접하게 배치된 하부 기생 소자(140, 141, 142) 및 방사체(120)와 인접하게 배치된 상부 기생 소자(150, 155)를 포함할 수 있다.
하부 기생 소자(140, 141, 142)는 방사체(122)의 x 방향으로 연장하는 중심선 기준으로 하부에 위치하며 전송 선로(130, 135) 주변에 배치될 수 있다. 하부 기생 소자는(140, 141, 142)는 중앙 기생 소자(140), 제1 측부 기생 소자(142) 및 제2 측부 기생 소자(141)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 중앙 기생 소자(140)는 생략될 수도 있다.
중앙 기생 소자(140)는 제1 전송 선로(130) 및 제2 전송 선로(135) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 중앙 기생 소자(140)는 제1 피딩부(132) 및 제2 피딩부(131) 사이에 배치될 수 있다.
제1 측부 기생 소자(142) 및 제2 측부 기생 소자(141)는 중앙 기생 소자(140)의 양 측부들에 각각 인접하여 배치될 수 있다. 제1 측부 기생 소자(142)는 제1 기생 바디(body)(144), 제1 기생 연장부(146) 및 제1 기생 가지부(148)을 포함할 수 있다. 제2 측부 기생 소자(141)는 제2 기생 바디(body)(143), 제2 기생 연장부(145) 및 제2 기생 가지부(147)을 포함할 수 있다.
제1 기생 바디(144)는 제1 전송 선로(130)를 사이에 두고 중앙 기생 소자(140)와 마주볼 수 있다. 제2 기생 바디(143)는 제2 전송 선로(135)를 사이에 두고 중앙 기생 소자(140)와 마주볼 수 있다.
제1 기생 연장부(146) 및 제2 기생 연장부(145)는 각각 제1 기생 바디(144) 및 제2 기생 바디(143)로부터 돌출되어 연장할 수 있다. 제1 기생 연장부(146) 및 제2 기생 연장부(145)는 y 방향으로 연장할 수 있다.
제1 기생 가지부(148) 및 제2 기생 가지부(147)는 각각 제1 기생 연장부(146) 및 제2 기생 연장부(145)의 말단부로부터 방사체(120)를 향해 연장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 기생 가지부(148) 및 제2 기생 가지부(147)는 각각 제1 꺾임부(134) 및 제2 꺾임부(133)와 실질적으로 평행할 수 있다.
상부 기생 소자(150, 155)는 방사체(120)의 x 방향으로의 중심선 기준으로 상부에 배치될 수 있다. "상부"는 평면 방향에서 방사체(120)의 x 방향으로 연장하는 중심선 기준으로 피딩부(131, 132)와 멀어지는 혹은 피딩부(131, 132)와 반대의 부분 또는 영역을 지칭할 수 있다.
상부 기생 소자(150, 155)는 방사체(120)와 인접하도록 배치될 수 있다. 상부 기생 소자(150, 155)는 방사체(120)와 물리적으로 분리될 수 있다. 예시적 실시예에 따르면, 상부 기생 소자(150, 155)는 방사체(120)의 상부에 포함된 오목부들(124)에 인접하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 오목부들(124)에 의해 형성된 리세스에 상부 기생 소자(150, 155)가 부분적으로 배치될 수 있다.
상부 기생 소자(150, 155)는 제1 상부 기생 소자(150) 및 제2 상부 기생 소자(155)를 포함할 수 있다. 제1 상부 기생 소자(150) 및 제2 상부 기생 소자(155)는 방사체(120)의 서로 다른 오목부들(124)에 인접하여 배치될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 제1 상부 기생 소자(150) 및 제2 상부 기생 소자(155)는 방사체(120)의 상부에 포함된 볼록부(122)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 상부 기생 소자(150) 및 제2 상부 기생 소자(155)는 사분면 대칭 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 상부 기생 소자(150) 및 제2 상부 기생 소자(155)는 도 2에 도시된 바와 같이 원 형상을 가지거나, 도 3에 도시된 바와 같이 정사각형 형상을 가질 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 상부 기생 소자들(150, 155)의 크기는 방사체(120)의 크기에 의존할 수 있다. 예를 들어, 상부 기생 소자들(150, 155)의 지름(b)(상부 기생 소자들(150, 155)이 원 형상을 가지는 경우, 도 2 참조)과 상부 기생 소자들(150, 155)의 대각선 길이(c)(상부 기생 소자들(150, 155)이 정사각형 형상을 가지는 경우, 도 3 참조)는 방사체(120)의 소정 방향 최대 길이(a)의 0.4배 이상일 수 있다. 여기서, 방사체(120)의 소정 방향 최대 길이(a)는 제1 꺾임부(134) 또는 제2 꺾임부(133)의 연장 방향(연장 방향에 평행한 방향을 포함함)으로의 방사체 최대 길이로 정의될 수 있다. 예를 들어, 방사체(120)의 소정 방향 최대 길이(a)는 약 3.0mm일 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 방사체(120), 전송 선로(130, 135) 및 기생 소자(140, 141, 142, 150, 155)는 모두 유전층(105)의 상면 상에서 동일 레벨 또는 동일 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 방사체(120), 전송 선로(130, 135) 및 기생 소자(140, 141, 142, 150, 155)는 모두 동일한 도전층으로부터 패터닝되어 형성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 안테나 구조체(100a, 100b)는, 방사체(120)의 형상을 볼록부(122) 및 오목부(124)를 포함하도록 형성하고, 서로 교차하는 방향으로 제1 및 제2 전송 선로들(130, 135)을 방사체(120)의 서로 다른 오목부(124)에 연결시킬 수 있다. 이러한 듀얼 전송 선로 구조를 통해 이중 편파 특성을 구현할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 전송 선로들(130, 135)에 각각 서로 다른 위상을 갖는 급전 신호가 인가될 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 전송 선로들(130, 135)에 약 120° 내지 200°의 위상차, 바람직하게는 120° 내지 180°, 보다 바람직하게는 180°의 위상차를 갖는 제1 급전 신호 및 제2 급전 신호가 각각 인가될 수 있다.
위상차 신호 인가, 듀얼 전송 선로 구조 및 방사체(120) 형상의 조합에 의해 안테나 구조체(100a)는 다중 공진 주파수 대역의 광대역 안테나로서 제공될 수 있다.
전술한 기생 소자들(140, 141, 142, 150, 155)은 다른 도전체들과는 연결되지 않는 플로팅 소자로서 제공되며, 방사체(120) 및 전송 선로들(130, 135)과 인접하게 배치되어 안테나 소자(100a)로부터 구현되는 다중 공진 주파수들의 각각의 대역의 형성을 촉진할 수 있다.
전술한 기생 소자들(140, 141, 142, 150, 155)에 의해 서로 다른 공진 주파수 대역이 구별되어 안테나 구조체(100a)가 실질적인 다중 대역 안테나로서 제공될 수 있다. 또한, 하부 기생 소자들(140, 141, 142)이 전송 선로들(130, 135) 주변에 배치되고, 상부 기생 소자들(150, 155)이 방사체(120)의 상부에 인접하게 배치됨으로써, 저주파 대역 및 고주파 대역에서 신호 증강, 다중 밴드 형성이 고르게 구현될 수 있으며, 안테나 이득을 향상시킬 수 있다.
도 4 및 도 5는 예시적 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 4 및 도 5의 안테나 구조체(100c, 100d)는 도 1의 안테나 구조체(100)의 일 실시예일 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 4를 참조하면, 안테나 도전층(110)은 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 예시적 실시예에 따르면, 방사체(120) 및 상부 기생 소자(150, 155)는 전체적으로 메쉬 구조를 포함하고, 전송 선로(130, 135) 및 하부 기생 소자들(140, 141, 142)은 부분적으로 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
예를 들면, 중앙 기생 소자(140), 및 측부 기생 소자들(141, 141)의 기생 바디들(143, 144)은 속이 찬 솔리드(solid) 구조를 포함하며. 전송 선로들(130, 135)의 피딩부들(131, 132)은 부분적으로 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 피딩부(132)는 제1 메쉬부(132a) 및 제1 솔리드 부(132b)를 포함할 수 있다. 제2 피딩부(131)는 제2 메쉬부(131a) 및 제1 솔리드 부(131b)를 포함할 수 있다.
제1 솔리드 부(132b)는 솔리드 구조를 갖는 중앙 기생 소자(140) 및 제1 기생 바디(144) 사이에 배치될 수 있다. 제2 솔리드 부(131b)는 솔리드 구조를 갖는 중앙 기생 소자(140) 및 제2 기생 바디(143) 사이에 배치될 수 있다.
측부 기생 소자(141, 142) 중 기생 바디(143, 144)를 제외한 나머지 부분은 메쉬 구조를 가지고, 전송 선로(130, 135) 중 솔리드 부(131b, 132b)를 제외한 나머지 부분은 메쉬 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 메쉬 구조를 갖는 안테나 도전층(110) 부분들은 화상 표시 장치의 표시 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 안테나 도전층(110)을 통한 투과율을 향상시켜 화상 표시 장치의 이미지 품질 저하를 방지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 표시 영역에 배치되는 안테나 도전층(110) 부분들 주변에는 더미 메쉬 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 이 경우 패턴 구조 균일화를 통해 안테나 도전층(110)이 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 솔리드 구조를 갖는 안테나 도전층(110) 부분들은 화상 표시 장치의 차광 영역 또는 베젤 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 저저항 솔리드 금속막을 사용하여 급전 효율을 향상시키고, 하부 기생 소자(140, 141, 142)를 통한 다중밴드 형성을 촉진할 수 있다.
도 5를 참조하면, 중앙 기생 소자(140) 및 기생 바디들(143, 144) 역시 부분적으로 메쉬 구조를 포함할 수도 있다.
중앙 기생 소자(140)는 메쉬 소자부(140a) 및 솔리드 소자부(140b)를 포함할 수 있다. 제1 기생 바디(144)는 제1 메쉬 바디(144a) 및 제2 솔리드 바디(144b)를 포함할 수 있다. 제2 기생 바디(143)는 제2 메쉬 바디(143a) 및 제2 솔리드 바디(143b)를 포함할 수 있다.
전송 선로(130, 135)의 피딩부들(131, 132)에서도 메쉬부의 길이가 확장될 수 있다. 예를 들면, 제1 메쉬 바디(144a) 및 메쉬 소자부(140a) 사이에 제1 메쉬부(132a)가 위치할 수 있다. 제2 메쉬 바디(143a) 및 메쉬 소자부(140a) 사이에는 제2 메쉬부(131a)가 위치할 수 있다.
예를 들면, 화상 표시 장치의 표시 영역이 확장되면서 베젤 영역이 축소되는 경우, 중앙 기생 소자(140) 및 기생 바디들(143, 144)도 부분적으로 메쉬 구조를 채용하여 광학적 특성을 향상시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 예시적 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 6 및 도 7의 안테나 구조체(100e, 100f)는 도 1의 안테나 구조체(100)의 일 실시예일 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 6을 참조하면, 방사체(120)는 십자 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 방사체(120)는 서로 수직한 방향으로 연장하며 서로 교차하는 제1 방사 바(radiation bar)(123) 및 제2 방사 바(125)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 방사 바(123)는 y 방향으로 연장하며, 제2 방사 바(125)는 x 방향으로 연장할 수 있다.
방사 바들(123, 125)에 의해 돌출부가 정의되고, 방사 바들(123, 125) 사이의 공간에 의해 오목부가 정의될 수 있다. 상부 기생 소자들(150, 155)은 방사체(120)의 상부에 포함된 오목부들에 인접하여 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 방사 바(radiation bar)(123) 및 제2 방사 바(125)의 말단부들은 각각 곡면 처리된 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7은 상부 기생 소자들(150, 155)이 정사각형 형상을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원 형상을 가질 수도 있다.
전술한 바와 같이, 방사체(120)의 형상은 방사 효율성 및 다중 밴드 생성 효율을 고려하여 적절히 변경될 수 있으며, 도 2 내지 도 6에 도시된 실시예의 형상으로 제한되는 것은 아니다.
도 8 및 도 9는 예시적 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 8 및 도 9의 안테나 구조체는 도 1의 안테나 구조체(100)의 일 실시예일 수 있다.
도 2 내지 도 7에 도시된 하나의 방사체(120)와, 방사체(120)에 연결 또는 커플링된 전송 선로(130, 135) 및 기생 소자(140, 141, 142, 150, 155)에 의해 하나의 안테나 유닛이 정의될 수 있다. 안테나 유닛은 예를 들면, 상술한 바와 같이 3G 이상의 고주파 혹은 초고주파 대역에서 동작 혹은 구동되는 독립적인 방사 유닛으로 제공될 수 있다.
도 8을 참조하면, 예시적 실시예에 따른 안테나 구조체는 복수의 안테나 유닛들(101, 102)을 포함할 수 있다. 복수의 안테나 유닛들(101, 102)은 이웃하는 안테나 유닛들(101, 102)끼리 적어도 일부를 서로 공유하며 너비 방향(x 방향)으로 배열되어 안테나 유닛 어레이를 형성할 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 이웃하는 안테나 유닛들(101, 102)은 하나의 측부 기생 소자(710)의 일부를 서로 공유할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 이웃하는 안테나 유닛들(101, 102)은 측부 기생 소자(710)의 기생 바디(711) 및 기생 연장부(712)을 서로 공유할 수 있다. 이웃하는 안테나 유닛들(101, 102)이 공유하는 기생 바디(711) 및 기생 연장부(712)는 제1 안테나 유닛(101)의 제2 기생 바디(143, 도 2 참조) 및 제2 기생 연장부(145, 도 2 참조) 임과 동시에, 제2 안테나 유닛(102)의 제1 기생 바디(144, 도 2 참조) 및 제1 기생 연장부(146, 도 2 참조)일 수 있다. 즉, 기생 바디(711) 및 기생 연장부(712)는 제1 안테나 유닛(101)의 제2 기생 바디(143, 도 2 참조) 및 제2 기생 연장부(145, 도 2 참조)의 역할과, 제2 안테나 유닛(102)의 제1 기생 바디(144, 도 2 참조) 및 제1 기생 연장부(146, 도 2 참조)의 역할을 수행할 수 있다.
도 9를 참조하면, 예시적 실시예에 따른 안테나 구조체는 복수의 안테나 유닛들(101, 102)을 포함할 수 있다. 복수의 안테나 유닛들(101, 102)은 너비 방향(제2 방향)으로 서로 이격 배열되어 안테나 유닛 어레이를 형성할 수 있다. 이때, 이웃하는 안테나 유닛들(101, 102)의 이격 거리는 이웃하는 안테나 유닛들(101, 102) 사이에 원치 않는 커플링이 발생을 줄일 수 있는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.
전술한 바와 같이, 각 안테나 유닛(101, 102)에는 서로 다른 위상을 갖는 제1 급전 신호 및 제2 급전 신호가 인가될 수 있다. 예를 들면, 각 안테나 소자(100)에 약 120° 내지 200°의 위상차, 바람직하게는 120° 내지 180°의 위상차, 보다 바람직하게는 180°의 위상차를 갖는 제1 급전 신호 및 제2 급전 신호가 인가될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 각 안테나 유닛(101, 102)에 인가되는 제1 급전 신호와 제2 급전 신호의 위상차는 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 유닛(101)에 위상차가 m인 제1 급전 신호와 제2 급전 신호가 인가되는 경우, 제2 안테나 유닛(102)에도 위상차가 m인 제1 급전 신호와 제2 급전 신호가 인가될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 각 안테나 유닛(101, 102)에 상이한 위상의 급전 신호가 인가되어, 원하는 방사 방향으로 빔 패턴이 형성될 수 있다. 구체적으로, 각 안테나 유닛(101, 102)에 인가되는 제1 급전 신호와 제2 급전 신호의 위상차는 유지하되, 안테나 유닛들(101, 102) 사이에 위상차를 둠으로써, 원하는 방향으로 빔 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 유닛(101)에 위상 0°인 제1 급전 신호와 위상 180°인 제2 급전 신호가 인가되고, 제2 안테나 소자(102)에 위상 n인 제1 급전 신호와 위상 n+180°인 제2 급전 신호가 인가될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 안테나 유닛의 상부 기생 소자의 크기는 방사체의 크기에 의존할 수 있다. 예를 들어, 상부 기생 소자의 지름(상부 기생 수조가 원 형상을 가지는 경우)과 상부 기생 소자의 대각선 길이(상부 기생 소자가 정사각형 형상을 가지는 경우)는 방사체의 소정 방향 최대 길이의 0.4배 이상일 수 있다. 안테나 유닛이 복수 개 배열되어 안테나 유닛 어레이를 형성하는 경우 상부 기생 소자는 이웃하는 안테나 유닛의 상부 기생 소자와 물리적으로, 전기적으로 접촉하지 않는 크기를 가질 수 있다.
도 10은 예시적 실시예에 따른 안테나 패키지 및 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 11은 예시적 실시예에 따른 안테나 패키지를 설명하기 위한 개략적인 부분 확대 평면도이고, 도 12는 예시적 실시예에 따른 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 화상 표시 장치(400)는 예를 들면, 스마트 폰 형태로 구현될 수 있으며, 도 12는 화상 표시 장치(400)의 전면부 또는 윈도우 면을 도시하고 있다. 화상 표시 장치(400)의 전면부는 표시 영역(410) 및 주변 영역(420)을 포함할 수 있다. 주변 영역(420)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다.
전술한 안테나 구조체(100)는 중개 회로 기판(200)과 결합되어 안테나 패키지를 형성할 수 있다. 안테나 패키지에 포함된 안테나 구조체(100)는 화상 표시 장치(400)의 전면부를 향해 배치될 수 있으며, 예를 들면 디스플레이 패널(405) 상에 배치될 수 있다. 방사체(120)는 표시 영역(410)과 중첩될 수 있다.
이 경우, 방사체(120)는 메쉬 구조를 포함할 수 있으며, 방사체(120)에 의한 투과율 저하를 방지할 수 있다. 안테나 구조체(100)에 포함된 하부 기생 소자들 및 피딩부들은 속이 찬 금속 패턴을 포함하며, 이미지 품질 저하 방지를 위해 주변 영역(420)에 배치될 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 중개 회로 기판(200)은 굴곡되어 화상 표시 장치(400)의 배면부에 배치되며 안테나 구동 IC 칩(340)이 실장된 칩 실장 기판(300)을 향해 연장할 수 있다.
중개 회로 기판(200) 및 칩 실장 기판(300)은 커넥터(320)에 의해 서로 결합되어 함께 안테나 패키지를 형성할 수 있다. 커넥터(320) 및 안테나 구동 IC 칩(340)은 연결 회로(310)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 중개 회로 기판(200)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)이고, 칩 실장 기판(300)은 리지드 인쇄 회로 기판(Rigid PCB)일 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 중개 회로 기판(200)은 유연성 수지를 포함하는 코어층(210) 및 코어층(210) 상에 형성된 급전 라인들(220)을 포함할 수 있다. 급전 라인(220) 각각은 이방성 도전 필름(ACF)와 같은 도전성 중개 구조물(180)(도 10 참조)을 통해 제1 피딩부(132) 및 제2 피딩부(131)에 부착되어 전기적으로 연결될 수 있다.
급전 라인(220)과 접합되는 제1 피딩부(132) 및 제2 피딩부(131)의 말단부들은 각각 제1 안테나 포트 및 제2 안테나 포트로 제공될 수 있다. 제1 안테나 포트 및 제2 안테나 포트를 통해 안테나 구동 IC 칩(340)으로부터 급전 신호가 인가될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 안테나 포트 및 제2 안테나 포트를 통해 위상차(예를 들면, 120°~ 180° 위상차)를 갖는 급전 신호가 방사체(120)로 인가되어 다중 밴드 안테나를 구현할 수 있다.
실험예1
도 8과 같이, 이웃하는 안테나 유닛들이 하나의 측부 기생 소자의 일부를 서로 공유하도록, 4개의 안테나 유닛들을 배열하여, 안테나 구조체 2개를 제조하였다. 이때, 하나의 안테나 구조체는 상부 기생 소자(150, 155, 도 2 참조)를 원 형상을 가지도록 제조하고(실시예1), 다른 하나의 안테나 구조체는 상부 기생 소자(150, 155, 도 2 참조)를 생략하였다(비교예1).
각 안테나 구조체에 신호를 인가하여 2개의 공진 주파수에서의 안테나 이득을 측정한 결과 표 1을 얻을 수 있었다.
Gain(dBi) @ 28GHz Gain(dBi) @ 39GHz
실시예1 9.63 9.37
비교예1 9.23 8.38
실험예2
도 8과 같이, 이웃하는 안테나 유닛들이 하나의 측부 기생 소자의 일부를 서로 공유하도록, 4개의 안테나 유닛들을 배열하여, 안테나 구조체 3개를 제조하였다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이 방사체(120)의 소정 방향 최대 길이(a)는 3.0mm이며, 상부 기생 소자(150, 155)는 지름(b)이 각각 1.2mm(실시예2), 1.1mm(비교예2), 1.0mm(비교예3)인 원 형상을 가지도록 제조하였다.
각 안테나 구조체에 신호를 인가하여 2개의 공진 주파수에서의 안테나 이득을 측정한 결과 표 1을 얻을 수 있었다.
지름(mm) Gain(dBi) @ 28GHz Gain(dBi) @ 39GHz
실시예2 1.2 9.63 9.37
비교예2 1.1 9.60 9.02
비교예3 1.0 9.39 8.66
실험예3
도 8과 같이, 이웃하는 안테나 유닛들이 하나의 측부 기생 소자의 일부를 서로 공유하도록, 4개의 안테나 유닛들을 배열하여, 안테나 구조체 3개를 제조하였다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 방사체(120)의 소정 방향 최대 길이(a)는 3.0mm이며, 상부 기생 소자(150, 155)는 대각선 길이(c)가 각각 1.2mm(실시예3), 1.1mm(비교예4), 1.0mm(비교예5)인 정사각형 형상을 가지도록 제조하였다.
각 안테나 구조체에 신호를 인가하여 2개의 공진 주파수에서의 안테나 이득을 측정한 결과 표 2를 얻을 수 있었다.
대각선 길이(mm) Gain(dBi) @ 28GHz Gain(dBi) @ 39GHz
실시예3 1.2 9.45 9.25
비교예4 1.1 9.38 8.66
비교예5 1.0 9.32 8.59
표 1을 참조하면, 하부 기생 소자만 있는 경우(비교예1)보다 하부 기생 소자와 함께 상부 기생 소자가 있는 경우(실시예1)에 안테나 이득이 증가한다는 것을 알 수 있다.
표 2 및 표 3을 참조하면, 상부 기생 소자의 크기가 커질수록 안테나 이득이 증가한다는 것을 알 수 있다. 특히 상부 기생 소자가 지름이 1.2mm인 원 형상을 가지는 경우(실시예2)에 안테나 이득이 9.63dBi(28GHz) 및 9.37dBi(39GHz)이고, 상부 기생 소자가 대각선의 길이가 1.2mm인 정사각형 형상을 가지는 경우(실시예3)에 안테나 이득이 9.45dBi(28GHz) 및 9.25dBi(39GHz)으로, 높은 수준의 안테나 이득을 획득할 수 있음을 확인할 수 있다.
이제까지 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
100: 안테나 구조체 105: 유전층
110: 안테나 도전층 120: 방사체
122: 볼록부 124: 오목부
130: 제1 전송 선로 131: 제2 피딩부
132: 제1 피딩부 133: 제2 꺾임부
134: 제1 꺾임부 135: 제2 전송 선로
140: 중앙 기생 소자 141: 제2 측부 기생 소자
142: 제1 측부 기생 소자 143: 제2 기생 바디
144: 제1 기생 바디 145: 제2 기생 연장부
146: 제1 기생 연장부 147: 제2 기생 가지부
148: 제1 기생 가지부 150: 제1 상부 기생 소자
155: 제2 상부 기생 소자

Claims (20)

  1. 유전층; 및
    상기 유전층의 상면 상에 소정 방향으로 배열된 복수의 안테나 유닛들; 을 포함하고,
    각 안테나 유닛은,
    방사체;
    서로 다른 방향으로 연장하여 상기 방사체에 연결된 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로;
    상기 방사체의 상부에 인접하게 배치된 상부 기생 소자; 및
    상기 방사체의 하부에 인접하게 배치된 하부 기생 소자; 를 포함하고,
    상기 하부 기생 소자는,
    상기 제1 전송 선로에 인접하게 배치된 제1 측부 기생 소자;
    상기 제2 전송 선로에 인접하게 배치된 제2 측부 기생 소자; 및
    상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로 사이에 배치된 중앙 기생 소자; 를 포함하고,
    상기 제1 측부 기생 소자는 상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 상기 중앙 기생 소자와 분리되고, 상기 제2 측부 기생 소자는 상기 제2 전송 선로를 사이에 두고 상기 중앙 기생 소자와 분리되는,
    안테나 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기생 소자는 상기 방사체와 분리되는,
    안테나 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기생 소자는 사분면 대칭 형상을 가지는,
    안테나 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부 기생 소자는 원 형상 또는 정사각형 형상을 가지는,
    안테나 구조체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부 기생 소자는 지름이 상기 방사체의 소정 방향 최대 길이의 0.4배 이상인 원 형상을 가지고, 이웃하는 다른 안테나 유닛의 상부 기생 소자와 접촉하지 않는 크기를 가지고,
    상기 방사체의 소정 방향 최대 길이는 상기 제1 전송 선로 또는 상기 제2 전송 선로의 연장 방향으로의 방사체 최대 길이로 정의되는,
    안테나 구조체.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 상부 기생 소자는 대각선의 길이가 상기 방사체의 소정 방향 최대 길이의 0.4배 이상인 정사각형 형상을 가지며, 인접하는 다른 안테나 유닛의 상부 기생 소자와 접촉하지 않는 크기를 가지고,
    상기 방사체의 소정 방향 최대 길이는 상기 제1 전송 선로 또는 상기 제2 전송 선로의 연장 방향으로의 방사체 최대 길이로 정의되는,
    안테나 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기생 소자는 서로 분리된 제1 상부 기생 소자 및 제2 상부 기생 소자를 포함하는,
    안테나 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방사체는 볼록부들 및 오목부들을 포함하며,
    상기 제1 상부 기생 소자 및 상기 제2 상부 기생 소자는 상기 오목부들 중 서로 다른 오목부들에 인접하게 배치되는,
    안테나 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 상부 기생 소자 및 상기 제2 상부 기생 소자는 상기 볼록부들 중 상기 방사체의 상부에 위치한 볼록부를 사이에 두고 서로 마주보는,
    안테나 구조체.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측부 기생 소자는,
    상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 상기 중앙 기생 소자와 마주보는 제1 기생 바디;
    상기 제1 기생 바디로부터 돌출된 제1 기생 연장부; 및
    상기 제1 기생 연장부로부터 상기 방사체를 향해 연장하는 제1 기생 가지부; 를 포함하고,
    상기 제2 측부 기생 소자는,
    상기 제2 전송 선로를 사이에 두고 상기 중앙 기생 소자와 마주보는 제2 기생 바디;
    상기 제2 기생 바디로부터 돌출된 제2 기생 연장부; 및
    상기 제2 기생 연장부로부터 상기 방사체를 향해 연장하는 제2 기생 가지부; 를 포함하는,
    안테나 구조체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 방사체는 볼록부들 및 오목부들을 포함하며,
    상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 오목부들 중 서로 다른 오목부들에 연결되는,
    안테나 구조체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전송 선로는,
    제1 피딩부; 및
    상기 제1 피딩부로부터 연장하여 상기 방사체에 연결되는 제1 꺾임부; 를 포함하고,
    상기 제2 전송 선로는,
    제2 피딩부; 및
    상기 제2 피딩부로부터 연장하여 상기 방사체에 연결되는 제2 꺾임부; 를 포함하는,
    안테나 구조체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 유닛들은 이웃하는 안테나 유닛들끼리 적어도 일부를 공유하며 배열되거나, 서로 이격되어 배열되는,
    안테나 구조체.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 방사체는 네입 클로버 형상 또는 십자 형상을 가지는,
    안테나 구조체.
  17. 제1항의 안테나 구조체를 포함하는 화상 표시 장치.
  18. 유전층; 및
    상기 유전층의 상면 상에 소정 방향으로 배열된 복수의 안테나 유닛들; 을 포함하고,
    각 안테나 유닛은,
    방사체;
    서로 다른 방향으로 연장하여 상기 방사체에 연결된 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로;
    상기 방사체의 상부에 인접하게 배치된 상부 기생 소자; 및
    상기 방사체의 하부에 인접하게 배치된 하부 기생 소자; 를 포함하고,
    상기 상부 기생 소자는 지름이 상기 방사체의 소정 방향 최대 길이의 0.4배 이상인 원 형상을 가지고, 이웃하는 다른 안테나 유닛의 상부 기생 소자와 접촉하지 않는 크기를 가지고,
    상기 방사체의 소정 방향 최대 길이는 상기 제1 전송 선로 또는 상기 제2 전송 선로의 연장 방향으로의 방사체 최대 길이로 정의되는,
    안테나 구조체.
  19. 유전층; 및
    상기 유전층의 상면 상에 소정 방향으로 배열된 복수의 안테나 유닛들; 을 포함하고,
    각 안테나 유닛은,
    방사체;
    서로 다른 방향으로 연장하여 상기 방사체에 연결된 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로;
    상기 방사체의 상부에 인접하게 배치된 상부 기생 소자; 및
    상기 방사체의 하부에 인접하게 배치된 하부 기생 소자; 를 포함하고,
    상기 상부 기생 소자는 서로 분리된 제1 상부 기생 소자 및 제2 상부 기생 소자를 포함하고,
    상기 방사체는 볼록부들 및 오목부들을 포함하며,
    상기 제1 상부 기생 소자 및 상기 제2 상부 기생 소자는 상기 오목부들 중 서로 다른 오목부들에 인접하게 배치되는,
    안테나 구조체.
  20. 유전층; 및
    상기 유전층의 상면 상에 소정 방향으로 배열된 복수의 안테나 유닛들; 을 포함하고,
    각 안테나 유닛은,
    방사체;
    서로 다른 방향으로 연장하여 상기 방사체에 연결된 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로;
    상기 방사체의 상부에 인접하게 배치된 상부 기생 소자; 및
    상기 방사체의 하부에 인접하게 배치된 하부 기생 소자; 를 포함하고,
    상기 방사체는 볼록부들 및 오목부들을 포함하며,
    상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 오목부들 중 서로 다른 오목부들에 연결되는,
    안테나 구조체.
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