KR20210154524A - 안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20210154524A
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류한섭
박희준
오윤석
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 안테나 소자는 유전층; 상기 유전층 상면 상에서 공존하는 패치 안테나부 및 모노폴 안테나부; 를 포함할 수 있다.

Description

안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{ANTENNA DEVICE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치와 관련된다.
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 디스플레이 장치에 결합되어 통신 기능이 수행될 수 있다.
최근 이동통신 기술이 발전하면서 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 디스플레이 장치에 결합될 필요가 있다.
안테나가 탑재되는 디스플레이 장치가 보다 얇아지고 경량화됨에 따라 안테나가 차지하는 공간 역시 감소할 수 있다. 이에 따라, 제한된 공간 안에서 수평 방사 안테나와 수직 방사 안테나를 동시에 구현하는 것은 용이하지 않다.
한국공개특허공보 제2010-0114091호
수직 방사와 수평 방사가 가능한 안테나 소자 및 이를 포함한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 유전층; 상기 유전층 상면 상에서 공존하는 패치 안테나부 및 모노폴 안테나부; 를 포함하는, 안테나 소자.
2. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 저면에 배치되는 그라운드층; 을 더 포함하고, 상기 모노폴 안테나부는 상기 그라운드층이 배치되지 않는 유전층 부분의 상면 상에 배치되는, 안테나 소자.
3. 위 1에 있어서, 상기 패치 안테나부는, 방사 패턴; 일단이 상기 방사 패턴과 연결되는 전송 선로; 및 상기 전송 선로의 타단에 연결되는 패치 안테나 신호 패드; 를 포함하는, 안테나 소자.
4. 위 3에 있어서, 상기 모노폴 안테나부는 상기 패치 안테나 신호 패드 주변에 배치되는, 안테나 소자.
5. 위 4에 있어서, 상기 모노폴 안테나부는 상기 패치 안테나 신호 패드를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 한 쌍 이상의 모노폴 안테나부들을 포함하는, 안테나 소자.
6. 위 3에 있어서, 상기 패치 안테나부는, 상기 패치 안테나 신호 패드 주변에 배치된 그라운드 패드; 를 더 포함하는, 안테나 소자.
7. 위 6에 있어서, 상기 그라운드 패드는 상기 패치 안테나 신호 패드를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 그라운드 패드들을 포함하는, 안테나 소자.
8. 위 6에 있어서, 상기 모노폴 안테나부는 상기 그라운드 패드에 인접 배치되는, 안테나 소자.
9. 위 6에 있어서, 상기 그라운드 패드는 중심부가 비워진 형상을 가지며, 상기 모노폴 안테나부는 상기 그라운드 패드의 상기 중심부에 배치되는, 안테나 소자.
10. 위 6에 있어서, 상기 패치 안테나부는, 상기 그라운드 패드로부터 상기 전송 선로와 평행하게 연장되는 보조 방사 패턴; 을 더 포함하는, 안테나 소자.
11. 위 10에 있어서, 상기 보조 방사 패턴은 상기 전송 선로를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 보조 방사 패턴들을 포함하는, 안테나 소자.
12. 위 10에 있어서, 상기 보조 방사 패턴과 상기 그라운드 패드는 단일 부재로 형성되는, 안테나 소자.
13. 위 3에 있어서, 상기 패치 안테나부는, 상기 방사 패턴 및 상기 전송 선로의 주변에 배치되는 더미 전극; 을 더 포함하는, 안테나 소자.
14. 위 1에 있어서, 상기 모노폴 안테나부는, 모노폴 안테나; 및 상기 모노폴 안테나에 연결되는 모노폴 안테나 신호 패드; 를 포함하는, 안테나 소자.
15. 위 1 내지 14 중 어느 하나의 안테나 소자를 포함하는, 디스플레이 장치.
유전층의 상면 상에 패치 안테나와 모노폴 안테나를 배치함으로써 수직 방사와 수평 방사가 가능한 소형 안테나를 구현할 수 있다.
도 1은 안테나 소자의 일 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 안테나 소자의 일 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3은 안테나 소자의 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4는 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5는 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6은 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7은 디스플레이 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공기 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "일측", "타측", "상부", "하부" 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주 기능별로 구분한 것에 불과하다. 즉, 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있다.
본 명세서에서 설명되는 안테나 소자는 예를 들면, 고주파 내지 초고주파(예컨대, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동통신, Wi-fi, 블루투스, NFC(Near Field Communication), GPS(Global Positioning System) 등을 위한 전자 장치에 적용될 수 있으나 여기에 한정되는 것은 아니다. 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.
도 1은 안테나 소자의 일 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 안테나 소자(100)는 유전층(110) 및 안테나층(120)을 포함할 수 있다.
유전층(110)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유전층(110)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(110)은 안테나층(120)이 형성되는 안테나 소자의 필름 기재로서 기능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 투명 필름이 유전층(110)으로 제공될 수 있다. 이때 투명 필름은 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 수지 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 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 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름이 유전층(110)에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유전층(110)은 실질적으로 단일 층으로 형성되거나, 적어도 2층 이상의 복층 구조로 형성될 수 있다.
유전층(110)에 의해 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 안테나 소자(100)가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 유전층(110)의 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따르면, 유전층(110)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위, 바람직하게는 약 2 내지 12 범위로 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 소자(100)가 실장되는 디스플레이 장치 내부의 절연층(예를 들면, 디스플레이 패널의 인켑슐레이션 층, 패시베이션 층 등)이 유전층(110)으로 제공될 수도 있다.
안테나층(120)은 유전층(110)의 상면 상에 배치될 수 있다. 안테나층(120)은 유전층(110)의 상면 상에서 공존하는 패치 안테나부 및 모노폴 안테나부를 포함할 수 있다. 패치 안테나부는 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다.
패치 안테나부를 형성하는 안테나 패턴은 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 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC) 합금)을 포함할 수 있다. 다른 예를 들면, 안테나 패턴은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슘(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 패턴은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx), 산화 구리(CuO) 등과 같은 투명 전도성 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 패턴은 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, 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
안테나층(120)에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 안테나 소자(100)는 그라운드층(130)을 더 포함할 수 있다. 안테나 소자(100)가 그라운드층(130)을 포함함으로써 수직 방사 특성이 구현될 수 있다.
그라운드층(130)은 유전층(110)의 저면 상에 형성될 수 있다. 그라운드층(130)은 평면 방향에서 안테나층(120)과 부분적으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 그라운드층(130)은 도 2를 참조하여 후술하는 패드 전극(230) 및 모노폴 안테나부(240)를 포함하는 영역(140)의 하부에는 배치되지 않으며, 영역(140)을 제외한 나머지 영역(150)의 하부에는 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 소자(100)가 실장되는 디스플레이 장치 또는 디스플레이 패널의 도전성 부재가 그라운드층(130)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 도전성 부재는 디스플레이 패널에 포함된 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 화소 전극, 공통 전극, 데이터 라인, 스캔 라인 등과 같은 전극 또는 배선, 및 디스플레이 장치의 SUS(Stainless steel) 플레이트, 방열 시트, 디지타이저(digitizer), 전자파 차폐층, 압력센서, 지문센서를 포함할 수 있다.
도 2는 안테나 소자의 일 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 안테나 소자는 유전층(110)의 상면 상에 형성된 안테나층(120)을 포함하며 안테나층(120)은 방사 패턴(210), 전송 선로(220)및 패드 전극(230) 및 모노폴 안테나부(240)를 포함할 수 있다. 여기서 방사 패턴(210), 전송 선로(220) 및 패드 전극(230)은 패치 안테나부를 형성할 수 있다.
방사 패턴(210)은 메쉬(mesh) 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해 방사 패턴(210)의 투과율이 증가될 수 있으며 안테나 소자의 유연성이 향상될 수 있다. 따라서, 안테나 소자는 플렉시블 디스플레이 장치에 효과적으로 적용될 수 있다.
방사 패턴(210)의 길이 및 너비는 원하는 공진 주파수, 방사 저항 및 이득에 따라 결정될 수 있다.
방사 패턴(210)은 전송 선로(220)에 전기적으로 연결되어 전송 선로(220)를 통해 급전될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방사 패턴(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 직사각형으로 구현될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 방사 패턴(210)의 모양에 특별한 제한은 없다. 즉, 방사 패턴(210)은 마름모, 원 등 다양한 모양으로 구현될 수 있다.
전송 선로(220)는 방사 패턴(210)과, 패드 전극(230)의 패치 안테나 신호 패드(231) 사이에 배치되며, 방사 패턴(210)의 중앙부에서 분기되어 방사 패턴(210)과 패치 안테나 신호 패드(231)를 전기적으로 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전송 선로(220)는 방사 패턴(210)과 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다. 또한, 전송 선로(220)는 방사 패턴(210)과 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 형성되거나, 방사 패턴(210)과는 별개의 부재로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전송 선로(220)는 방사 패턴(210)과 실질적으로 동일한 형상(예를 들면, 동일한 선폭, 동일한 간격 등)의 메쉬 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 방사 패턴(210)과 실질적으로 상이한 형상의 메쉬 구조로 형성될 수도 있다.
패드 전극(230)은 패치 안테나 신호 패드(231) 및 그라운드 패드(232)를 포함할 수 있다.
패치 안테나 신호 패드(231)는 전송 선로(220)의 말단에 연결되어, 전송 선로(220)를 통해 방사 패턴(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해 패치 안테나 신호 패드(231)는 구동 회로부(예컨대, RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit) 등)와 방사 패턴(210)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 패치 안테나 신호 패드(231) 상에 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)이 접합되고, FPCB의 전송 선로가 패치 안테나 신호 패드(231)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대 패치 안테나 신호 패드(231)는 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)를 이용하여 상하로 전기적 도통이 가능하게 하고 좌우로는 절연되는 접합 방법인 ACF(Anisotropic Conductive Film) bonding 기법을 이용하거나, 동축 케이블(coaxial cable)을 이용하여 FPCB에 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 구동 회로부는 FPCB 또는 별개의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 상에 실장되어, FPCB의 전송 선로에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 방사 패턴(210)과 구동 회로부는 전기적으로 연결될 수 있다.
그라운드 패드(232)는 패치 안테나 신호 패드(231) 주변에서 패치 안테나 신호 패드(231)와 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드들(232)이 패치 안테나 신호 패드(231)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 그라운드 패드(232)는 중심부가 비워진 사각링 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 후술하는 모노폴 안테나부(240)가 그라운드 패드(232) 내부에 삽입될 수 있는 형상이면 어떠한 형상도 가능하다.
일 실시예에 따르면, 패치 안테나 신호 패드(231) 및 그라운드 패드(232)은 신호 저항 감소를 위해 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다. 이때, 패치 안테나 신호 패드(231) 및 그라운드 패드(232)는 상술한 금속 또는 합금층, 및 투명 전도성 산화물층을 포함하는 복층 구조로 형성될 수 있다.
모노폴 안테나부(240)는 그라운드 패드(232)와 전기적으로 물리적으로 분리되어, 예컨대 그라운드 패드(232)의 중심부에 배치될 수 있다.
모노폴 안테나부(240)는 모노폴 안테나(241) 및 모노폴 안테나 신호 패드(242)를 포함할 수 있다.
모노폴 안테나(241)의 크기는 원하는 공진 주파수 및 이득에 따라 결정될 수 있다.
모노폴 안테나 신호 패드(242)는 모노폴 안테나(241)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해 모노폴 안테나 신호 패드(241)는 구동 회로부(예컨대, RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit) 등)와 모노폴 안테나(241)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 모노폴 안테나 신호 패드(241) 상에 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)이 접합되고, FPCB의 전송 선로가 모노폴 안테나 신호 패드(242)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대 모노폴 안테나 신호 패드(242)는 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)를 이용하여 상하로 전기적 도통이 가능하게 하고 좌우로는 절연되는 접합 방법인 ACF(Anisotropic Conductive Film) bonding 기법을 이용하거나, 동축 케이블(coaxial cable)을 이용하여 FPCB에 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 구동 회로부는 FPCB 또는 별개의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 상에 실장되어, FPCB의 전송 선로에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 모노폴 안테나(241)와 구동 회로부는 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 신호 패드(242)는 신호 저항 감소를 위해 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다. 이때, 모노폴 안테나 신호 패드(242)는 상술한 금속 또는 합금층, 및 투명 전도성 산화물층을 포함하는 복층 구조로 형성될 수 있다.
패드 전극(230) 및 모노폴 안테나부(240)를 포함하는 영역(140)의 하부에는 그라운드층이 형성되지 않을 수 있다. 모노폴 안테나는 수평 방사를 하기 때문에 하부에 그라운드가 필요 없으며, 모노폴 안테나의 하부에 그라운드가 배치되면 모노폴 안테나는 불안정한 수평 방사를 하게 된다. 따라서, 도 1의 그라운드층(130)은 패드 전극(230) 및 모노폴 안테나부(240)를 포함하는 영역(140)의 하부에는 배치되지 않으며, 나머지 영역(150)의 하부에만 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 소자는 패치 안테나와 모노폴 안테나를 동일층에 형성함으로써 동일 평면에서 수직방사(broadside)와 수평방사(endfire)가 모두 가능하다.
한편, 설명의 편의를 위해 도 2에서는 하나의 방사 패턴만이 도시되어 있으나, 복수의 방사 패턴들이 유전층(110) 상면 상에 어레이 형태로 배열될 수 있다. 이 경우 방사 패턴들 사이의 이격 거리는, 각 방사 패턴들로부터 나오는 방사 간섭을 최소화하기 위해, 방사 패턴의 공진 주파수(예컨대, 제1 공진 주파수 또는 제2 공진 주파수)에 대응하는 파장의 반보다 클 수 있다. 또한, 도 2에서는 6개의 모노폴 안테나부(240)가 도시되어 있으나, 모노폴 안테나부(240)의 개수에 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 3은 안테나 소자의 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 안테나 소자는 유전층(110)의 상면 상에 형성된 안테나층(120)을 포함하며 안테나층(120)은 메인 방사 패턴(310), 전송 선로(220), 패드 전극(230), 모노폴 안테나부(240) 및 보조 방사 패턴(350)를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 방사 패턴(310), 전송 선로(220), 패드 전극(230) 및 보조 방사 패턴(350)은 패치 안테나부를 형성할 수 있다. 메인 방사 패턴(310)은 도 2의 방사 패턴(210)과 동일하며, 전송 선로(220), 패드 전극(230), 모노폴 안테나부(240)은 도 2를 참조하여 전술한 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
보조 방사 패턴(350)은 메인 방사 패턴(310) 및 전송 선로(220)와 전기적, 물리적으로 이격되며, 메인 방사 패턴(310) 및 전송 선로(220)와 커플링되어 급전될 수 있다. 보조 방사 패턴(350)은 패드 전극(230)의 그라운드 패드(232)로부터 메인 방사 패턴(310)으로 전송 선로(220)와 평행하게 연장될 수 있다. 예컨대, 한 쌍의 보조 방사 패턴(350)이 유전층(110)의 상면 상에서 전송 선로(220)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 CPW 그라운드(Coplanar Waveguide with Ground) 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 보조 방사 패턴(350)은 그라운드 패드(232)와 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 형성되거나, 그라운드 패드(232)와는 별개의 부재로 형성될 수 있다. 또한, 보조 방사 패턴(350)의 너비는 그라운드 패드(232)의 너비보다 작거나, 동일하거나, 크게 형성될 수 있다.
보조 방사 패턴(350)은 메인 방사 패턴(310)과 실질적으로 동일한 형상(예를 들면, 동일한 선폭, 동일한 간격 등)의 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해, 안테나 패턴의 투과율을 향상시킬 수 있고, 안테나 소자가 디스플레이 장치에 실장되는 경우 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다. 보조 방사 패턴(350)은 메인 방사 패턴(310)과 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다.
한편, 메인 방사 패턴(310)과 보조 방사 패턴(350)의 공진 주파수는 상이할 수 있다.
도 4는 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 안테나 소자는 유전층(110)의 상면 상에 형성된 안테나층(120)을 포함하며 안테나층(120)은 방사 패턴(210), 전송 선로(220), 패드 전극(230), 모노폴 안테나부(240) 및 더미 전극(410)를 포함할 수 있다. 여기서, 방사 패턴(210), 전송 선로(220), 패드 전극(230), 모노폴 안테나부(240)은 도 2를 참조하여 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
더미 전극(410)은 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220) 주변에 배열될 수 있다.
더미 전극(410)은 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220) 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 형상의 메쉬 구조로 형성되며, 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220) 중 적어도 하나와 동일한 금속을 포함할 수 있다.
더미 전극(410)은 방사 패턴(210), 전송 선로(220) 및 패드 전극(230)과 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 분리 영역(411)이 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220)의 측면 라인을 따라 형성되어, 더미 전극(410)을 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220)로부터 분리시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220) 주변에 방사 패턴(210) 및 전송 선로(220) 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 메쉬 구조의 더미 전극(410)을 배열함으로써, 위치별 전극 배열 차이에 따라 안테나 소자가 탑재된 디스플레이 장치의 사용자에게 안테나 패턴이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 안테나 소자는 유전층(110)의 상면 상에 형성된 안테나층(120)을 포함하며 안테나층(120)은 방사 패턴(210), 전송 선로(220), 패드 전극(510) 및 모노폴 안테나부(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 방사 패턴(210), 전송 선로(220) 및 모노폴 안테나부(240)은 도 2를 참조하여 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
패드 전극(510)은 패치 안테나 신호 패드(511) 및 그라운드 패드(512)를 포함할 수 있다. 여기서 패치 안테나 신호 패드(511)는 도 2의 패치 안테나 신호 패드(231)과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그라운드 패드(512)는 패치 안테나 신호 패드(511) 주변에서 패치 안테나 신호 패드(511)와 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드들(512)이 패치 안테나 신호 패드(511)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 그라운드 패드(512)는 도 2와 달리 중심부가 비워지지 않은 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다.
한편, 모노폴 안테나부(240)는 도 2와 달리 패드 전극(510)을 기준으로 전송 선로(220)의 반대 방향으로 패드 전극(510)의 인접 영역에 배치될 수 있다.
도 6은 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2 및 도 6을 비교하면, 도 6의 실시예는 도 2의 그라운드 패드(232)가 생략된 실시예일 수 있다.
모노폴 안테나부(240)는 패치 안테나 신호 패드(231) 주변에서 패치 안테나 신호 패드(231)와 전기적, 물리적으로 분리되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍 이상의 모노폴 안테나부(240)가 패치 안테나 신호 패드(231)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
즉, 도 6에서 모노폴 안테나부(240)의 모노폴 안테나 신호 패드(241)는 모노폴 안테나(242)에 신호를 전달하는 기능과 함께 그라운드 패드(232)의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
도 7은 디스플레이 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 보다 구체적으로, 도 7은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 장치(700)는 표시 영역(710) 및 주변 영역(720)을 포함할 수 있다.
표시 영역(710)은 시각 정보가 표시되는 영역을 나타내고, 주변 영역(720)은 표시 영역(710)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치된 불투명한 영역을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 주변 영역(720)은 디스플레이 장치(700)의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전술한 안테나 소자(100)는 디스플레이 장치(700)에 탑재될 수 있다. 예컨대, 안테나 소자(100)의 방사 패턴(210, 310, 350) 및 전송 선로(220)는 디스플레이 장치(700)의 표시 영역(710)에 적어도 부분적으로 대응되도록 배치되며, 패드 전극(230, 510) 및 모노폴 안테나부(240)는 디스플레이 장치(700)의 주변 영역(720)에 대응되도록 배치될 수 있다.
주변 영역(720)에는 디스플레이 장치(700) 및/또는 안테나 소자의 IC 칩과 같은 구동 회로가 배치될 수 있다.
안테나 소자의 패드 전극(230, 510) 및 모노폴 안테나부(240)를 구동 회로에 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
안테나 소자가 더미 전극(410)을 포함하는 경우, 더미 전극(410)은 디스플레이 장치(700)의 표시 영역(710)에 적어도 부분적으로 대응되도록 배치될 수 있다.
안테나 소자는 메쉬 구조로 형성된 안테나 패턴 및/또는 더미 전극을 포함하므로, 투과성이 향상되며 전극 시인이 현저히 감소 또는 억제될 수 있다. 따라서, 원하는 통신 신뢰성을 유지 또는 향상시키면서, 표시 영역(710)에서의 이미지 품질 역시 함께 향상될 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 소자
110: 유전층
120: 안테나층
130: 그라운드층
210: 방사 패턴
220: 전송 선로
230, 510: 패드 전극
231, 511: 패치 안테나 신호 패드
232, 512: 그라운드 패드
240: 모노폴 안테나부
241: 모노폴 안테나
242: 모노폴 안테나 신호 패드
310: 메인 방사 패턴
350: 보조 방사 패턴
410: 더미 전극

Claims (15)

  1. 유전층;
    상기 유전층 상면 상에서 공존하는 패치 안테나부 및 모노폴 안테나부; 를 포함하는,
    안테나 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전층의 저면에 배치되는 그라운드층; 을 더 포함하고,
    상기 모노폴 안테나부는 상기 그라운드층이 배치되지 않는 유전층 부분의 상면 상에 배치되는,
    안테나 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패치 안테나부는,
    방사 패턴;
    일단이 상기 방사 패턴과 연결되는 전송 선로; 및
    상기 전송 선로의 타단에 연결되는 패치 안테나 신호 패드; 를 포함하는,
    안테나 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모노폴 안테나부는 상기 패치 안테나 신호 패드 주변에 배치되는,
    안테나 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모노폴 안테나부는 상기 패치 안테나 신호 패드를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 한 쌍 이상의 모노폴 안테나부들을 포함하는,
    안테나 소자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 패치 안테나부는,
    상기 패치 안테나 신호 패드 주변에 배치된 그라운드 패드; 를 더 포함하는,
    안테나 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 그라운드 패드는 상기 패치 안테나 신호 패드를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 그라운드 패드들을 포함하는,
    안테나 소자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 모노폴 안테나부는 상기 그라운드 패드에 인접 배치되는,
    안테나 소자.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 그라운드 패드는 중심부가 비워진 형상을 가지며,
    상기 모노폴 안테나부는 상기 그라운드 패드의 상기 중심부에 배치되는,
    안테나 소자.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 패치 안테나부는,
    상기 그라운드 패드로부터 상기 전송 선로와 평행하게 연장되는 보조 방사 패턴; 을 더 포함하는,
    안테나 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 방사 패턴은 상기 전송 선로를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 보조 방사 패턴들을 포함하는,
    안테나 소자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 보조 방사 패턴과 상기 그라운드 패드는 단일 부재로 형성되는,
    안테나 소자.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 패치 안테나부는,
    상기 방사 패턴 및 상기 전송 선로의 주변에 배치되는 더미 전극; 을 더 포함하는,
    안테나 소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 모노폴 안테나부는,
    모노폴 안테나; 및
    상기 모노폴 안테나에 연결되는 모노폴 안테나 신호 패드; 를 포함하는,
    안테나 소자.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 안테나 소자를 포함하는,
    디스플레이 장치.
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