KR20210050435A - 안테나 구조체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20210050435A
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김종민
이영수
허윤호
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 안테나 구조체는 유전층, 유전층 상에 배치된 방사 패턴, 방사 패턴에 제1 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드, 방사 패턴에 제2 입력 신호를 선택적으로 공급하는 제2 신호 패드, 제1 신호 패드를 방사 패턴에 연결시키는 제1 전송 선로 및 제2 신호 패드를 방사 패턴에 연결시키는 제2 전송 선로를 포함한다. 하나의 방사 패턴이 복수의 편파 특성을 구현하여 신호 효율성 및 공간 효율성이 향상된 안테나 구조체를 제공할 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, 안테나 패턴 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 송수신이 동시에 구현되기에는 한계가 있다.
이에 따라, 상기 박형 디스플레이 장치에 필름 또는 패치 형태로 삽입되며 박형 구조에도 불구하고 방사 특성의 신뢰성이 확보되는 안테나가 개발될 필요가 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 공간 효율성을 갖는 안테나 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 공간 효율성을 갖는 안테나 구조체를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 유전층; 상기 유전층 상에 배치된 방사 패턴; 상기 방사 패턴에 제1 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드; 상기 방사 패턴에 제2 입력 신호를 선택적으로 공급하는 제2 신호 패드; 상기 제1 신호 패드를 상기 방사 패턴에 연결시키는 제1 전송 선로; 및 상기 제2 신호 패드를 상기 방사 패턴에 연결시키는 제2 전송 선로를 포함하는, 안테나 구조체.
2. 위 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로의 연장 방향 및 상기 제2 전송 선로의 연장 방향 사이의 각도는 80 내지 100o인, 안테나 구조체.
3. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 정다각형 형상을 가지며, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 정다각형의 이웃하는 두 변에 각각 연결되는, 안테나 구조체.
4. 위 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 중심으로부터 상기 방사 패턴의 이웃한 두 꼭짓점 방향으로 각각 연장되는 가상의 연장선에 평행하게 형성되는, 안테나 구조체.
5. 위 4에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 장변 방향 또는 단변 방향과 평행하게 꺾이는, 안테나 구조체.
6. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
7. 위 6에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 솔리드(solid) 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
8. 위 6에 있어서, 상기 방사 패턴의 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로가 연결된 꼭짓점부에 솔리드 구조를 갖는 임피던스 매칭 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
9. 위 6에 있어서, 상기 방사 패턴의 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로가 연결된 변은 상기 방사 패턴의 일 테두리를 정의하는 테두리 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
10. 위 6에 있어서, 상기 메쉬 구조는 서로 교차하는 제1 단위 라인들 및 제2 단위 라인들을 포함하며, 상기 제1 단위 라인들 중 일부는 상기 제1 전송 선로의 연장선 상에 배치되고, 상기 제2 단위 라인들 중 일부는 상기 제2 전송 선로의 연장선 상에 배치되는, 안테나 구조체.
11. 위 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로의 길이는 동일한, 안테나 구조체.
12. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴의 중심선에 대하여 상기 제1 신호 패드 및 상기 제1 전송 선로는 상기 제2 신호 패드 및 상기 제2 전송 선로와 대칭인, 안테나 구조체.
13. 위 1에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드에 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호를 각각 급전하는 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 구조체.
14. 위 13에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드와 전기적으로 연결된 회로 배선을 포함하는 연성 회로 기판을 더 포함하며, 상기 구동 집적 회로 칩은 상기 연성 회로 기판 상에 배치되고 상기 회로 배선과 전기적으로 연결된, 안테나 구조체.
15. 위 1에 있어서, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호는 각각 단독으로 공급되며, 상기 제1 입력 신호에 의해 수직 편파 및 수평 편파 중 하나가 구현되고, 상기 제2 입력 신호에 의해 상기 수직 편파 및 상기 수평 편파 중 나머지 하나가 구현되는, 안테나 구조체.
16. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 저면 상에 배치된 안테나 그라운드 층을 더 포함하는, 안테나 구조체.
17. 위 1에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따른 안테나 구조체는 방사 패턴에 독립적으로 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드를 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 방사 패턴이 복수의 편파 특성을 구현할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드를 통해 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호가 교대로 공급되어 1개의 방사 패턴을 통해 수평 편파 특성 및 수직 편파 특성이 함께 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층의 적어도 일부를 메쉬 구조로 형성하여, 안테나 구조체의 투과율을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 구조체는 고주파 혹은 초고주파(예를 들면, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동 통신 기기를 포함하는 디스플레이 장치, 차량, 건축물 등 다양한 대상 구조물에 적용되어 방사 특성 및 투과도와 같은 광학 특성을 함께 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따라 복수의 방사 패턴들이 배열된 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 11 및 도 12는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 동작 시 방사 패턴을 나타내는 다이어그램이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 유전층 상에 배치된 방사 패턴 및 방사 패턴에 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로를 통해 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호를 각각 공급하는 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드를 포함하는 안테나 구조체를 제공한다. 하나의 방사 패턴이 복수의 편파 특성을 구현하여 신호 효율성 및 공간 효율성이 향상된 안테나 구조체를 제공할 수 있다.
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 수직으로 교차할 수 있다. 유전층(110)의 상면에 대해 수직한 방향은 제3 방향으로 정의된다. 예를 들면, 상기 제1 방향은 상기 안테나 구조체의 길이 방향(전송 선로가 연장되는 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 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 안테나 구조체는 유전층(110) 및 유전층(110) 상에 배치된 안테나 패턴층을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴층은 방사 패턴(121) 및 방사 패턴(121)과 전기적으로 연결된 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(121)은 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)를 통해 서로 전기적으로 연결될 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 상기 안테나 패턴층 및/또는 안테나 그라운드 층(130) 사이에서 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 상기 안테나 구조체가 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.
상술한 바와 같이, 상기 안테나 패턴층은 방사 패턴(121), 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 포함하며, 방사 패턴(121)은 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121), 제1 신호 패드(127), 제2 신호 패드(128), 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 유전층(110)의 상면 상에 배치될 수 있다. 방사 패턴(121), 제1 신호 패드(127), 제2 신호 패드(128), 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 실질적으로 동일 레벨 상에 배치될 수 있다.
방사 패턴(121)은 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)로부터 입력 신호(전기 신호)를 공급 받아 전자기파 신호를 방사할 수 있다. 또한, 안테나의 쌍대성에 근거하여, 전자기파 신호를 수신하여 전기 신호로 변환할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121)은 정다각형 형상의 박막으로 제공될 수 있다. 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 정다각형 방사 패턴(121)의 이웃하는 두 면(평면 시점에서 정다각형의 이웃하는 두 변)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 상기 두 면의 중앙에 연결될 수 있다.
방사 패턴(121)의 중심을 통과하고 방사 패턴(121)을 양분하는 가상의 선은 중심선(CL)으로 정의될 수 있다. 중심선(CL)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)의 연장 방향은 방사 패턴(121)의 중심선(CL)에 대하여 경사지게 연장할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 상기 안테나 구조체의 길이 방향(상기 제1 방향)과 경사를 형성할 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(121)이 도 1에 도시된 바와 같이 마름모 형상을 포함할 경우, 방사 패턴(121)의 경사진 두 변으로부터 수직인 방향으로 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)가 연장될 수 있다. 이 경우, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)의 길이를 감소시킬 수 있으며, 입력 신호의 전달 속도 및 효율을 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121)은 마름모 형상을 포함할 수 있다. 상기 마름모 형상은 하나의 변이 상기 안테나 구조체의 길이 방향(상기 제1 방향)에 대하여 경사진 형상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 마름모 형상은 중심선(CL)을 기준으로 좌우 대칭일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 방사 패턴(121)의 각 변의 중심에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 방사 패턴(121)으로부터 분기되어 각각 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 방사 패턴(121)의 각 변의 중심으로부터 분기될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 대칭으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 대칭의 기준은 방사 패턴(121)의 중심 또는 중심선(CL)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 방사 패턴(121)과 실질적으로 일체로 연결되어 단일 부재로서 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124) 각각은 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와도 실질적으로 일체로 연결되어 단일 부재로서 제공될 수 있다
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1을 참조로 설명한 구성과 실질적으로 동일한 구성(예를 들면, 도면 부호가 동일한 구성)에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체는 방사 패턴(122), 제1 전송 선로(125) 및 제2 전송 선로(126)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 방사 패턴(122)은 적어도 한 변이 상기 안테나 구조체의 폭 방향과 평행하게 배열될 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(122)은 정사각형 형상을 포함할 수 있으며, 정사각형의 한 변이 상기 안테나 구조체의 폭 방향과 평행하게 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(125) 및 제2 전송 선로(126)는 방사 패턴(122)의 이웃하는 두 면으로부터 분기될 수 있다. 분기된 제1 전송 선로(125)는 제1 신호 패드(127)와 직선으로 연결되고, 제2 전송 선로(126)는 굴곡되어 제2 신호 패드(128)에 연결될 수 있다. 이 경우, 구동 IC 칩(280)에 의해 제1 전송 선로(125) 및 제2 전송 선로(126)를 통해 방사 패턴(122)에 공급되는 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호의 위상차가 조절될 수 있다.
제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)는 외부 회로 구조물로부터 전력을 공급받아 방사 패턴(121)으로 전달할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 신호 패드(127)는 방사 패턴(121)에 제1 위상을 갖는 제1 입력 신호를 공급할 수 있다. 제2 신호 패드(128)는 제2 위상을 갖는 제2 입력 신호를 공급할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호는 교대로 공급될 수 있다. 이 경우, 하나의 방사 패턴(121)을 통해 수직 편파 특성 및 수평 편파 특성이 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 입력 신호가 공급될 때 방사 패턴(121)을 통해 수직 편파 특성 및 수평 편파 특성 중 하나가 구현되고, 상기 제2 입력 신호가 공급될 때 나머지 하나가 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 입력 신호의 위상과 상기 제2 입력 신호의 위상은 상이할 수 있다. 상기 제1 입력 신호와 상이한 위상의 제2 입력 신호가 동시에 공급되어 원형 편파 또는 타원 편파 특성이 구현될 수 있다. 상기 위상차를 갖는 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호가 방사 패턴(121)에 동시에 공급되어, 방사 패턴(121)을 통해 복수의 편파 특성이 구현될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호의 위상차를 조절하거나 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호를 개별적으로 서로 전환하면서 공급하여, 하나의 방사 패턴(121)을 통해 복수의 편파 특성을 구현할 수 있다. 상기 편파 특성은 수평 편파, 수직 편파, 우회전 편파, 좌회전 편파 등을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호가 동시에 공급될 경우, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 상기 위상차는 약 80 내지 100°(도)일 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 구조체가 수평 편파 특성, 수직 편파 특성 및 원형 편파 특성을 함께 효과적으로 구현할 수 있다. 바람직하게는, 상기 위상차는 85 내지 95°, 보다 바람직하게는 약 90°일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121)의 편파 축비(Axial ratio)는 0 내지 2일 수 있다. 상기 위상차와 상기 편파 축비를 조절함으로써, 방사 신호의 편파 특성을 조절할 수 있다. 바람직하게는, 상기 편파 축비는 0.8 내지 1.2일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 편파 축비는 0.9 내지 1.1일 수 있다.
예를 들면, 상기 위상차가 약 90°이고, 방사 패턴의 axial ratio가 약 1일 경우, 상기 안테나 구조체가 원형 편파(우회전 편파 및 좌회전 편파) 특성을 추가적으로 구현할 수 있다.
하나의 방사 패턴(121)을 통해 복수의 편파 특성을 구현하여, 다양한 편파 형태의 신호들을 효과적으로 송수신할 수 있다. 또한, 수평 편파 안테나와 수직 편파 안테나를 일체화할 수 있으므로, 안테나를 디스플레이 장치 등에 실장할 때 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121), 제1 신호 패드(127), 제1 전송 선로(123), 제2 신호 패드(128) 및 제2 전송 선로(124)는 대칭 구조를 가질 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(121)은 중심선(CL)을 기준으로 대칭인 형상을 가질 수 있다. 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)는 중심선(CL)을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있으며, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)도 중심선(CL)을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)의 길이를 조절하여 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 위상차를 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전송 선로(123)와 제2 전송 선로(124)의 길이를 실질적으로 동일하게 조절할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전송 선로(125)와 제2 전송 선로(126)의 길이를 다르게 조절할 수도 있다.
예를 들면, 제1 전송 선로(123)와 제2 전송 선로(124)의 길이가 실질적으로 동일할 경우, 구동 집적 회로 칩으로부터 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)에 소정 위상차를 갖는 입력 신호들을 공급할 경우, 상기 소정 위상차가 실질적으로 변화하지 않고 방사 패턴(121)에 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호 간의 위상차의 조절이 용이해질 수 있다. 예를 들면, 상기 구동 집적 회로 칩에서 급전하는 입력 신호들의 위상차가 방사 패턴(121)에 실질적으로 그대로 전달될 수 있다.
예를 들면, 제1 전송 선로(125)와 제2 전송 선로(126)가 길이 차이를 가질 경우, 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)에 동일한 위상의 신호가 공급되더라도, 상기 길이 차이에 의해 제1 전송 선로(125) 및 제2 전송 선로(126)를 통해 방사 패턴(122)에 공급되는 입력 신호들 사이에 위상차가 발생할 수 있다.
상기 안테나 패턴층은 그라운드 패드(129)를 더 포함할 수 있다. 그라운드 패드(129)는 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128) 주변에서 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 전기적, 물리적으로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드(129)들이 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 각각 사이에 두고 상기 제2 방향으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 그라운드 패드(129)는 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128) 사이에 배치된 제1 그라운드 패드(129a)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 그라운드 패드(129)는 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 사이에 두고 제1 그라운드 패드(129a)와 마주보고 배치된 제2 그라운드 패드(129b)를 포함할 수 있다.
그라운드 패드(129)는 상기 안테나 패턴층과 동일 층 혹은 동일 레벨(예를 들면, 유전층(110)의 상면) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 구조체를 통해 수평 방사 특성이 구현될 수 있다. 도 9를 참조로 후술하는 바와 같이, 상기 안테나 구조체는 유전층(110)의 저면 상에 안테나 그라운드 층(130)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 구조체를 통해 수직 방사 특성이 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 그라운드 패드(129)는 안테나 신호의 빔 폭(beam width)을 고려하여 생략될 수도 있다.
상기 안테나 패턴층은 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), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들을 포함하는 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.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나 패턴층은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼??(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 패턴층은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 패턴층은 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
도 3는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3를 참조하면, 방사 패턴(121)은 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 이 경우, 방사 패턴(121)의 투과율이 향상되며 상기 안테나 구조체가 디스플레이 장치에 실장되는 경우 방사 패턴(121)이 사용자에게 시인되는 것을 억제할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124) 또한 패턴(121)과 함께 패터닝되어 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121)이 메쉬 구조를 포함하는 경우, 방사 패턴(121) 주변에 더미 메쉬 패턴(140)이 배치될 수 있다. 도 3를 참조로 설명한 바와 같이 방사 패턴(121)이 상기 메쉬 구조를 포함함에 따라 안테나 구조체의 투과율이 향상될 수 있다.
방사 패턴(121) 주변에 더미 메쉬 패턴(140)이 배치됨에 따라, 방사 패턴(121) 주변의 패턴 배열을 균일화하여 상기 메쉬 구조 또는 이에 포함된 도전 라인이 디스플레이 장치의 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 메쉬 금속 층이 유전층(110) 상에 형성되고, 상기 메쉬 금속 층이 소정의 분리 영역을 따라 절단되어 더미 메쉬 패턴(140)을 방사 패턴(121), 제1 전송 선로(123), 제2 전송 선로(124) 등으로부터 전기적, 물리적으로 이격시킬 수 있다.
제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124) 역시 메쉬 구조를 포함하는 경우, 더미 메쉬 패턴(140)은 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)의 주변으로도 확장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 신호 패드(127), 제2 신호 패드(128) 및/또는 그라운드 패드(129) 역시 메쉬 구조를 포함할 수 있으며, 이 경우 더미 메쉬 패턴(140)은 제1 신호 패드(127), 제2 신호 패드(128) 및/또는 그라운드 패드(129) 주변으로도 확장될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)는 속이 찬(solid) 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 그라운드 패드(129) 역시 노이즈 흡수 효율을 위해 속이 찬 구조를 가질 수 있다.
도 4 내지 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1 내지 3을 참조로 설명한 구조 및 구성과 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)는 방사 패턴(1211)의 중심으로부터 서로 이웃한 두 꼭짓점 방향으로 각각 연장되는 가상의 연장선들(EL1, EL2)에 평행하게 형성될 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(1211)은 일 변이 상기 제1 방향과 평행한 사각형(예를 들면, 직사각형 또는 정사각형) 형상을 가질 수 있다. 상기 사각형은 제1 꼭짓점 및 상기 제1 꼭짓점과 이웃한 제2 꼭짓점을 포함할 수 있다.
제1 전송 선로(1232)는 상기 제1 꼭짓점으로부터 상기 제1 꼭짓점과 방사 패턴(1211)의 중심을 잇는 제1 가상선(EL1)을 따라 연장될 수 있다. 제2 전송 선로(1242)는 상기 제2 꼭짓점으로부터 상기 제2 꼭짓점과 방사 패턴(1211)의 중심을 잇는 제2 가상선(EL2)을 따라 연장될 수 있다.
이 경우, 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)를 통해 안테나의 이중 편파 특성이 효과적으로 구현될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(1232)의 연장 방향과 및 제2 전송 선로(1242)의 연장 방향 사이의 각도(θ1)는 80 내지 100o일 수 있다. 이 경우, 복수 편파 특성이 효과적으로 구현될 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(1211)은 실질적으로 정사각형 형상을 가질 수 있다. 제1 전송 선로(1232) 또는 제1 가상선(EL1)의 연장 방향과 방사 패턴(1211)의 상기 제1 방향에 대한 중심선(CL) 사이의 각도(θ2)는 40 내지 50o일 수 있으며, 바람직하게는, 약 45o일 수 있다.
바람직하게는, 제1 전송 선로(1232)의 연장 방향과 및 제2 전송 선로(1242)의 연장 방향은 실질적으로 직교할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 그라운드 패드(129a, 129b)와 방사 패턴(1211) 사이의 거리(d)는 약 1 내지 2,000㎛일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242) 각각은 방사 패턴(1211)의 장변 또는 단변 방향과 평행한 방향으로 꺽여서 연장된 평행부들(1231, 1241)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 평행부들(1231, 1241)은 상기 제1 방향과 평행하게 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 방사 패턴(1211)은 메쉬 구조를 갖고, 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)는 속이 찬 솔리드(solid) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 전송 선로의 저항 감소에 따라 안테나의 게인이 개선될 수 있다.
도 6을 참조하면, 방사 패턴(1211)과 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)가 각각 연결되는 상기 제1 꼭짓점 및 상기 제2 꼭짓점에는 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)들이 형성될 수 있다. 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)들은 솔리드 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 안테나의 게인/방사 특성이 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)들은 방사 패턴(1211)을 형성하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는, 방사 패턴(1211) 및 전송 선로들(1232, 1242)과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(1211)의 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)의 사이에 배치된 일 변은 테두리 패턴(1235)으로 형성될 수 있다. 테두리 패턴(1235)은 방사 패턴(1211)의 일 변으로서 방사 패턴(1211)과 그 외부 사이의 경계를 정의할 수 있다.
테두리 패턴(1235)은 방사 패턴(1211)을 형성하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는, 방사 패턴(1211) 및 전송 선로(1232, 1242)들과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
테두리 패턴(1235)에 의해 방사 패턴(1211) 및 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 따라서, 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)에 의한 급전/신호 효율성이 향상되고, 방사 패턴(1211)을 통한 게인 특성도 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 방사 패턴(1211)은 메쉬 구조를 가지며, 상기 메쉬 구조는 서로 교차하는 도전 라인들에 의해 형성된 복수의 단위 셀들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 테두리 패턴(1235)은 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)과 인접한 방사 패턴(1211)의 일 측 혹은 일 변에 배열된 단위 셀들의 꼭지점들을 서로 연속적으로 연결시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243) 및 테두리 패턴(1235)은 안테나 구조체가 디스플레이 장치(300)에 실장될 때, 화상이 표시되지 않는 영역(예를 들면, 주변 영역(320))에 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 방사 패턴(1211)의 상기 메쉬 구조는 단위 메쉬 라인들을 포함할 수 있다. 상기 단위 메쉬 라인들은 서로 교차하는 제1 단위 메쉬 라인들 및 제2 단위 메쉬 라인들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 단위 메쉬 라인 및 상기 제2 단위 메쉬 라인은 약 90o 각도로 교차할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 단위 메쉬 라인은 제1 전송 선로(1232)의 연장 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제2 단위 메쉬 라인은 제2 전송 선로(1242)의 연장 방향과 평행하게 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 단위 메쉬 라인의 일부(MUL1)는 제1 전송 선로(1232)의 연장선 상에 배치되고, 상기 제2 단위 메쉬 라인의 일부(MUL2)는 제2 전송 선로(1242)의 연장선 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 전송 선로들(1232, 1242)와 상기 단위 메쉬 라인들이 일직선으로 연결되어 안테나의 게인 특성이 향상될 수 있으며, 수직 편파와 수평 편파가 보다 확실히 분리 구동될 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따라 복수의 방사 패턴들이 배열된 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 안테나 패턴층은 복수의 방사 패턴(121)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 방사 패턴(121)들은 유전층(110) 상의 동일 레벨에 배치될 수 있다.
복수의 방사 패턴(121)의 배열에 의해 안테나 어레이가 형성될 수 있다.
따라서, 방사 신호의 지향성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 복수의 방사 패턴(121)의 인접하는 방사 패턴(121)들의 중심선(CL) 사이의 거리는 λ/2 이상일 수 있다.
상기 안테나 구조체는 약 20GHz 대역 및 약 30 내지 40GHz 대역의 주파수를 송수신할 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(121)은 약 20GHz 대역용 제1 방사 패턴 및 약 30 내지 40GHz 대역용 제2 방사 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제1 방사 패턴 및 상기 제2 방사 패턴은 유전층(110) 상에 함께 배치될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 안테나 구조체는 연성 회로 기판(FPCB)(200)을 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조체는 연성 회로 기판(200)을 통해 전기적으로 연결된 구동 집적 회로(IC) 칩(280)을 더 포함할 수 있다.
유전층(110)의 상면 상에 안테나 패턴층(120)이 배치될 수 있다. 안테나 패턴층(120) 도 1을 참조로 설명한 방사 패턴(121), 제1 전송 선로(123), 제2 전송 선로(124), 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 포함하며, 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)의 주변에 배치된 그라운드 패드(129)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(110)의 저면 상에는 안테나 그라운드 층(130)이 형성될 수 있다. 안테나 그라운드 층(130)은 평면 방향에서 안테나 패턴층(120)과 전체적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나 구조체가 실장되는 디스플레이 장치 또는 디스플레이 패널의 도전성 부재가 안테나 그라운드 층(130)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 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.
일 실시예에 있어서, 예를 들면 상기 디스플레이 패널 아래에 배치된 도전성 물질을 포함하는 각종 구조물들이 상기 그라운드 층으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 금속 플레이트(예를 들면, SUS 플레이트와 같은 스테인리스 스틸 플레이트), 압력 센서, 지문 센서, 전자파 차폐층, 방열 시트, 디지타이저(digitizer) 등이 상기 그라운드 층으로 제공될 수 있다.
상기 안테나 구조체는 본딩 영역(BA)에서 외부 회로 구조물과 접합 또는 본딩될 수 있다. 예를 들면, 상기 외부 회로 구조물은 연성 회로 기판(FPCB)(200) 및 도전성 중개 구조물을 포함할 수 있다.
연성 회로 기판(200)은 안테나 패턴층(120) 상에 배치될 수 있다. 연성 회로 기판(200)은 코어층(210), 회로 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.
코어층(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.
회로 배선(220)은 예를 들면, 코어층(210)의 일면(예를 들면, 저면 상에 배치될 수 있다. 회로 배선(220)은 구동 집적 회로(IC) 칩(280)으로부터 안테나 패턴층(120) 혹은 방사 패턴(121)으로 전력을 분배하는 배선으로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 회로 배선(220)은 안테나 패턴층(120)의 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 회로 배선(220)과 신호 패드들(127, 128) 사이에 개재된 도전성 중개 구조물을 통해 전기적 연결이 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 회로 배선(220)은 제1 회로 배선 및 제2 회로 배선을 포함할 수 있다. 상기 제1 회로 배선은 구동 집적 회로 칩(280)과 제1 신호 패드(127)를 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제2 회로 배선은 구동 집적 회로 칩(280)과 제2 신호 패드(128)를 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제1 회로 배선과 상기 제2 회로 배선의 길이를 조절함으로써, 방사 패턴(121, 122)에 공급되는 입력 신호의 위상차를 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 회로 배선은 직선으로 형성하고, 상기 제2 회로 배선은 하나 이상의 굴곡부를 갖도록 형성하여 길이 차이를 만들 수 있다.
상기 도전성 중개 구조물은 예를 들면, 이방성 도전 필름(ACF)으로부터 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 도전성 중개 구조물은 수지 층 내에 분산된 도전성 입자(예를 들면, 은 입자, 구리 입자, 카본 입자 등)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 하부 커버레이 필름(240)을 부분적으로 절단 또는 제거하여, 본딩 영역(BA)에서 안테나 패턴층(120)과 접합될 회로 배선(220)의 부분을 노출시킬 수 있다. 노출된 회로 배선(220) 부분과 안테나 패턴층(120)을 도전성 중개 구조물을 통해 가압 본딩할 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 회로 배선(220)으로부터 발생하는 노이즈 또는 자체 방사를 차폐 또는 억제하는 배리어로 기능할 수 있다.
회로 배선(220) 및 급전 그라운드(230)는 안테나 패턴층(120)에서 설명한 금속 및/또는 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 급전 그라운드(230)는 코어층(210)을 관통하는 그라운드 비아 또는 그라운드 콘택(도시되지 않음)을 통해 안테나 패턴층(120)의 그라운드 패드(129)(도 1 참조)와 전기적으로 연결될 수 있다.
연성 회로 기판(200) 상에는 구동 IC 칩(280)이 배치될 수 있다. 구동 IC 칩(280)으로부터 회로 배선(220)을 통해 안테나 패턴층(120)으로 전력이 공급될 수 있다. 예를 들면, 연성 회로 기판(200) 내에는 구동 IC 칩(280)과 회로 배선(220)을 전기적으로 연결시키는 회로 또는 콘택을 더 포함할 수 있다.
구동 IC 칩(280)은 회로 배선(220)을 통해 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)에 상이한 위상의 입력 신호를 급전할 수 있다. 구동 IC 칩(280)은 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 위상을 조절할 수 있다. 따라서, 방사 패턴(121)을 통해 복수의 편파 특성이 구현될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 구동 IC 칩(280)은 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 공급 시기를 조절할 수 있다. 예를 들면, 구동 IC 칩(280)은 상기 제1 입력 신호와 제2 입력 신호를 차례로 번갈아 가면서 공급할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 구동 IC 칩(280)은 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 위상차를 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호 사이의 위상차를 실질적으로 고정한 상태로, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호의 위상을 조절할 수 있다. 이를 통해, 빔-스티어링(Beam-steering)이 가능하여, 안테나의 지향 방향을 조절할 수 있다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 10은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 10을 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 안테나 패턴층(120)은 디스플레이 장치(300)의 주변 영역(320)에 패치 형태로 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120)의 신호 패드들(127, 128) 및 그라운드 패드(129)는 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. 안테나 패턴층(120)의 신호 패드들(127, 128)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.
안테나 패턴층(120)의 방사 패턴(121)은 표시 영역(310)과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이 메쉬 구조를 활용하여 방사 패턴(121)이 사용자에게 시인되는 것을 감소시킬 수 있다.
실시예
도 8에 도시된 바와 같이, 유전층 상에 메쉬 구조의 방사 패턴과 방사 패턴의 양 꼭짓점으로부터 서로 직교하는 방향으로 연장된 2개의 전송 선로를 형성하여 안테나 구조체를 준비하였다.
2개의 전송 선로는 서로 평행한 방향으로 꺽여 평행부들을 형성하였으며, 2개의 평행부들은 2개의 신호 패드와 각각 연결되었다.
2개의 신호 패드들 사이 및 측부에는 그라운드 패드들이 형성되었다.
2개의 신호 패드는 연성 인쇄 회로 기판을 통해 구동 IC 칩과 연결되었다.
실험예 - 편파 특성 확인
실시예의 안테나 구조체에 대하여, 구동 IC 칩에서 좌측 신호 패드를 통해 방사 패턴에 구동 신호를 급전하면서 전자기장을 분석하여 도 11의 좌측 다이어그램을 획득하였다.
구동 IC 칩에서 우측 신호 패드를 통해 방사 패턴에 구동 신호를 급전하면서 전자기장을 분석하여 도 11의 우측 다이어그램을 획득하였다.
도 11의 전자기장 다이어그램은 Ansys사의 HFSS Simulation을 이용하여 주파수 약 24 내지 29.5GHz 및 약 37 내지 40GHz 조건에서 획득되었다.
도 11을 참조하면, 안테나 구조체가 좌측 전송 선로를 통해 구동되는 경우와 우측 전송 선로를 통해 구동되는 경우, 좌우로 대칭되는 전자기장 패턴이 나타난 것이 확인되었다.
도 12는 좌측 신호 패드(Port 1) 및 우측 신호 패드(Port 2)를 통한 구동 시 안테나 구조체의 E-plane과 H-plane의 방사 패턴이다.
좌측 신호 패드와 우측 신호 패드 각각을 통해 안테나 구조체가 구동될 때, 서로 전체적으로 좌우 대칭인 방사 패턴이 나타나는 것이 확인되었다. 방사 패턴을 살펴보면 유사한 수준의 gain이 확보됨을 확인할 수 있었다.
구체적으로, Port 1의 E-plane에서의 Theta pol 방사 패턴 및 Phi pol 방사 패턴이 Port 2의 H-plane에서의 Phi pol 방사 패턴 및 Theta pol 방사 패턴과 각각 실질적으로 좌우 대칭으로 나타났으며, Port 1의 H-plane에서의 Theta pol 방사 패턴 및 Phi pol 방사 패턴이 Port 2의 E-plane에서의 Phi pol 방사 패턴 및 Theta pol 방사 패턴과 각각 실질적으로 좌우 대칭으로 나타났다.
이 때, co-polarization level(Theta pol; H-pol)과 cross-polarization level(Phi pol; V-pol)의 차이가 10dBi 이상으로서 좌측 신호 패드를 통한 구동 시 Theta pol 신호에 대한 gain이 높게 나타나고, 우측 신호 패드를 통한 구동 시 Phi pol 신호에 대한 gain이 높게 나타나는 것이 확인되었다.
110: 유전층 120: 안테나 패턴층
130: 안테나 그라운드 층
200: 연성 회로 기판 210: 코어층
220: 회로 배선 230: 급전 그라운드
240: 하부 커버레이 필름 250: 상부 커버레이 필름
280: 구동 IC 칩

Claims (17)

  1. 유전층;
    상기 유전층 상에 배치된 방사 패턴;
    상기 방사 패턴에 제1 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드;
    상기 방사 패턴에 제2 입력 신호를 선택적으로 공급하는 제2 신호 패드;
    상기 제1 신호 패드를 상기 방사 패턴에 연결시키는 제1 전송 선로; 및
    상기 제2 신호 패드를 상기 방사 패턴에 연결시키는 제2 전송 선로를 포함하는, 안테나 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로의 연장 방향 및 상기 제2 전송 선로의 연장 방향 사이의 각도는 80 내지 100o인, 안테나 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 정다각형 형상을 가지며, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 정다각형의 이웃하는 두 변에 각각 연결되는, 안테나 구조체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 중심으로부터 상기 방사 패턴의 이웃한 두 꼭짓점 방향으로 각각 연장되는 가상의 연장선에 평행하게 형성되는, 안테나 구조체.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 장변 방향 또는 단변 방향과 평행하게 꺾이는, 안테나 구조체.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 솔리드(solid) 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 방사 패턴의 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로가 연결된 꼭짓점부에 솔리드 구조를 갖는 임피던스 매칭 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 방사 패턴의 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로가 연결된 변은 상기 방사 패턴의 일 테두리를 정의하는 테두리 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 메쉬 구조는 서로 교차하는 제1 단위 라인들 및 제2 단위 라인들을 포함하며,
    상기 제1 단위 라인들 중 일부는 상기 제1 전송 선로의 연장선 상에 배치되고, 상기 제2 단위 라인들 중 일부는 상기 제2 전송 선로의 연장선 상에 배치되는, 안테나 구조체.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로의 길이는 동일한, 안테나 구조체.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴의 중심선에 대하여 상기 제1 신호 패드 및 상기 제1 전송 선로는 상기 제2 신호 패드 및 상기 제2 전송 선로와 대칭인, 안테나 구조체.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드에 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호를 각각 급전하는 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 구조체.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드와 전기적으로 연결된 회로 배선을 포함하는 연성 회로 기판을 더 포함하며,
    상기 구동 집적 회로 칩은 상기 연성 회로 기판 상에 배치되고 상기 회로 배선과 전기적으로 연결된, 안테나 구조체.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호는 각각 단독으로 공급되며, 상기 제1 입력 신호에 의해 수직 편파 및 수평 편파 중 하나가 구현되고, 상기 제2 입력 신호에 의해 상기 수직 편파 및 상기 수평 편파 중 나머지 하나가 구현되는, 안테나 구조체.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 유전층의 저면 상에 배치된 안테나 그라운드 층을 더 포함하는, 안테나 구조체.
  17. 청구항 1에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치.
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