KR20220012987A - 안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들의 안테나 소자는 고투과 영역 및 저투과 영역을 포함하는 유전층, 및 유전층 상에 배치되는 안테나 패턴을 포함한다. 안테나 패턴은 유전층의 고투과 영역 상에 배치되고 메쉬 구조를 갖는 방사 전극, 유전층의 저투과 영역 상에 배치되며 속이 찬 패턴 구조를 갖는 신호 패드, 및 유전층의 저투과 영역 상에서 방사 전극 및 신호 패드를 연결시키고, 신호 패드보다 큰 너비를 가지며 속이 찬 패턴 구조를 갖는 임피던스 매칭 패턴을 포함한다. 임피던스 매칭 패턴을 통해 신호 손실을 방지하면서 방사 효율성을 증진시킬 수 있다.

Description

안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{ANTENNA DEVICE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전극 패턴들을 포함하는 안테나 소자 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, 고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 상기 디스플레이 장치에 결합될 필요가 있다. 상기 디스플레이 장치의 두께가 얇아지고, 경량화될수록 안테나가 실장될 수 있는 공간 역시 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 디스플레이 장치 내에 삽입되는 안테나의 치수 역시 감소될 필요가 있다.
이에 따라, 안테나를 통한 충분한 방사 특성, 게인 량을 확보하는 것이 용이하지 않다.
안테나가 디스플레이 장치에 안테나가 디스플레이 장치에 결합됨에 따라, 안테나에 포함된 전극 구조물에 의한 이미지 품질 저하가 초래될 수 있다. 또한, 상기 디스플레이 장치에 포함된 구조물들에 의해 안테나의 방사 특성이 저하될 수 있다.
따라서, 예를 들면 박막 형태로 실장가능하고 디스플레이 장치와 향상된 정합성을 가지며, 원하는 고주파 혹은 초고주파 대역의 방사를 구현하기 위한 안테나 설계가 필요하다. 예를 들면, 한국공개특허 제2013-0095451호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있으나, 상술한 바와 같이 디스플레이 장치와의 정합성을 충분히 고려하고 있지 않다.
한국공개특허공보 제2013-0095451호
본 발명의 일 과제는 향상된 방사 특성 및 신호 효율성을 갖는 안테나 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 방사 특성 및 신호 효율성을 갖는 안테나 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 고투과 영역 및 저투과 영역을 포함하는 유전층; 및 상기 유전층 상에 배치되며, 상기 유전층의 상기 고투과 영역 상에 배치되고 메쉬 구조를 갖는 방사 전극; 상기 유전층의 상기 저투과 영역 상에 배치되며 속이 찬 패턴 구조를 갖는 신호 패드; 및 상기 유전층의 저투과 영역 상에서 상기 방사 전극 및 상기 신호 패드를 연결시키고, 상기 신호 패드보다 큰 너비를 가지며 속이 찬 패턴 구조를 갖는 임피던스 매칭 패턴을 포함하는 안테나 패턴을 포함하는, 안테나 소자.
2. 위 1에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 방사 전극보다 작은 길이를 갖는, 안테나 소자.
3. 위 2에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 신호 패드보다 작은 길이를 갖는, 안테나 소자.
4. 위 3에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴의 길이 및 상기 신호 패드의 길이의 합은 상기 방사 전극의 길이보다 작은, 안테나 소자.
5. 위 1에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 방사 전극의 변과 직접 접촉하는, 안테나 소자.
6. 위 5에 있어서, 상기 방사 전극은 상기 임피던스 매칭 패턴과 접하는 상기 변에 형성된 테두리 패턴을 더 포함하는, 안테나 소자.
7. 위 6에 있어서, 상기 방사 전극의 상기 메쉬 구조는 복수의 단위 셀들을 포함하며, 상기 테두리 패턴은 상기 변에 위치하는 상기 단위 셀들의 꼭지점들을 연속적으로 연결시키는, 안테나 소자.
8. 위 6에 있어서, 상기 테두리 패턴은 상기 방사 전극의 측부로부터 돌출되도록 연장하는, 안테나 소자.
9. 위 6에 있어서, 상기 테두리 패턴은 상기 고투과 영역 및 상기 저투과 영역의 경계에 위치하는, 안테나 소자.
10. 위 1에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 신호 패드로부터 상기 방사 전극을 향해 점진적으로 너비가 증가하는, 안테나 소자.
11. 위 1에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 사다리꼴 또는 직사각형 형상을 갖는, 안테나 소자.
12. 위 1에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 방사 전극의 일 변과 전체적으로 접촉하는, 안테나 소자.
13. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 상기 고투과 영역 상에서 상기 방사 전극 주변에 형성된 더미 메쉬 전극을 더 포함하는, 안테나 소자.
14. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 상기 저투과 영역 상에서 상기 신호 패드 주변에 상기 임피던스 매칭 패턴과 이격되어 배치된 그라운드 패드를 더 포함하는, 안테나 소자.
15. 위 청구항 1의 안테나 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
16. 위 15에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 표시 영역 및 주변 영역을 포함하며, 상기 안테나 소자의 상기 고투과 영역은 상기 디스플레이 장치의 상기 표시 영역에 대응되며, 상기 안테나 소자의 상기 저투과 영역은 상기 디스플레이 장치의 상기 주변 영역에 대응되는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 안테나 소자에 있어서, 메쉬 구조의 방사 전극 및 신호 패드 사이에 속이 찬(solid) 구조의 임피던스 매칭 패턴을 삽입할 수 있다. 상기 임피던스 매칭 패턴을 통해 방사 전극과 연결되는 별도의 전송 선로를 생략하여 게인/방사 특성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 전극의 상기 임피던스와 연결되는 변에는 테두리 패턴이 형성되어, 신호 손실을 억제하며 게인 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방사 전극은 고투과 영역 또는 표시 영역에 배치되고, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 신호 패드와 함께 저투과 영역에 배치될 수 있다. 상기 고투과 영역에서는 전극 시인을 방지하며 안테나 특성을 구현하고, 상기 저투과 영역에서는 저저항/신호 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 3 및 도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6 내지 도 8은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 9는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 11은 비교예에 따른 안테나 소자를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
본 발명의 실시예들은 방사 전극, 신호 패드, 및 상기 방사 전극 및 상기 신호 패드를 서로 연결시키는 임피던스 매칭 패턴을 포함하는 안테나 소자를 제공한다.
상기 안테나 소자는 예를 들면, 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 안테나 소자는 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파(예를 들면, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동통신을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 안테나 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 안테나 소자의 적용 대상이 디스플레이 장치에 한정되는 것은 아니며, 차량, 가전 기기, 건축물 등과 같은 다양한 대상체 또는 구조체에 적용될 수도 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 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 1을 참조하면, 안테나 소자는 유전층(100) 및 유전층(100)의 상면 상에 배치된 안테나 전극층(110)을 포함할 수 있다.
유전층(100)은 상기 안테나 소자의 베이스 유전층 또는 하부 유전층으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 유전층(100)에 의해 서로 대향하는 안테나 전극층(110) 및 그라운드 층(90) 사이에서 정전용량 혹은 인덕턴스가 생성되어, 안테나 전극층(110)의 방사 특성(예를 들면, 수직 방사 특성), 주파수 대역 등이 조절될 수 있다.
유전층(100)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유전층(100)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 혹은 아크릴우레탄계 수지; 실리콘 계 수지 등과 같은 투명 수지 물질을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 또한, 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름이 유전층(100)에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 유전층(100)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 글래스 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
유전층(100)은 실질적으로 단일 층으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유전층(100)은 적어도 2층 이상의 복층 구조를 포함할 수도 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 혹은 초고주파 대역에서의 안테나 방사/구동이 구현되지 않을 수 있다.
안테나 전극층(110)은 유전층(100)의 상면 상에 형성될 수 있다. 안테나 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), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들의 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, 안테나 전극층(110)은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼??(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 전극층(110)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 전극층(110)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.
안테나 전극층(110)의 구조 및 구성에 대해서는 도 2를 참조로 보다 상세히 후술한다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 전극층(110) 상에는 보호층(150)이 형성될 수 있다. 보호층(150)은 상술한 유기 절연 물질 및/또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 보호층(150)은 상기 안테나 소자의 상부 유전층 또는 인캡슐레이션층으로 제공될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 보호층(150)은 디스플레이 장치에 포함되는 편광판, 위상차 필름, 반사 방지 필름, 지문 방지 필름, 대전 방지 필름, 하드 코팅 필름, 윈도우 필름 등과 같은 광학 필름, 커버 글래스 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(100)의 저면 상에는 그라운드 층(90)이 배치될 수 있다. 그라운드 층(90)은 유전층(100)을 사이에 두고 안테나 전극층(110)과 중첩될 수 있다. 예를 들면, 그라운드 층(90)은 상기 안테나 패턴의 방사 전극(112)(도 2 참조)과 전체적으로 중첩될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 그라운드 층(90)은 상기 안테나 소자의 별도 구성으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 소자가 탑재되는 디스플레이 장치의 도전성 부재가 그라운드 층으로 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 2를 참조하면, 안테나 전극층(110)은 방사 전극(112) 및 신호 패드(130)를 포함하는 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴은 방사 전극(112) 및 신호 패드(130) 사이에 배치된 임피던스 매칭 패턴(120)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 유전층(100) 또는 상기 안테나 소자는 고투과 영역(HA) 및 저투과 영역(LA)을 포함할 수 있다. 고투과 영역(HA)은 유전층(100)의 상부 및/또는 하부에 배치된 안테나 소자 및 디스플레이 장치의 구성/구조들에 의해 저투과 영역(LA)보다 전체적으로 높은 투과율 또는 투명성을 가질 수 있다.
예를 들면, 고투과 영역(HA)은 상기 디스플레이 장치의 표시 영역에 대응될 수 있다. 저투과 영역(LA)은 상기 디스플레이 장치의 베젤 영역 또는 블랙 매트릭스(BM) 영역에 대응될 수 있다.
방사 전극(112)은 예를 들면, 다각형 플레이트 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방사 전극(112)은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 방사 전극(112)의 형상은 방사 특성, 패턴 공정 등을 고려하여 적절히 변경될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 방사 전극(112)은 메쉬 구조를 가지며, 고투과 영역(HA)의 유전층(100) 상면 상에 배치될 수 있다. 따라서, 고투과 영역(HA)에서 안테나 소자는 상대적으로 높은 투과율, 개구율을 가질 수 있다.
신호 패드(130)는 저투과 영역(LA)의 유전층(100) 상면 상에 배치될 수 있다. 신호 패드(130)는 속이 찬(solid) 패턴 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 신호 패드(130)는 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬 패턴일 수 있다.
신호 패드(130)는 예를 들면, 방사 전극(112)의 길이 방향으로 연장하는 바(bar) 패턴 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 신호 패드(130) 주변에는 그라운드 패드(135)가 배치될 수 있다.
예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드들(135)이 신호 패드(130)를 사이에 두고 신호 패드(130)와 전기적, 물리적으로 이격되며 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 그라운드 패드(135) 역시 저투과 영역(LA) 상에 배치되며, 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬 패턴 구조를 가질 수 있다.
신호 패드(130)는 안테나 구동 집적 회로(IC) 칩과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB) 및 신호 패드(130)가 이방성 도전 필름(ACF)과 같은 중개 도전체를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 안테나 구동 IC 칩은 상기 연성 인쇄 회로 기판 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 구동 IC 칩은 상기 연성 인쇄 회로 기판의 표면 상에 직접 실장될 수 있다. 상기 연성 인쇄 회로 기판에 포함된 배선 및 신호 패드(130)를 통해 상기 안테나 구동 IC 칩으로부터 방사 전극(112)으로 급전이 수행되고, 상기 안테나 패턴의 방사/구동이 제어될 수 있다.
방사 전극(112) 및 신호 패드(130) 사이에는 임피던스 매칭 패턴(120)이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 임피던스 매칭 패턴(120)은 저투과 영역(LA)의 유전층(100) 상면 상에 배치되며, 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬 패턴 구조를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 임피던스 매칭 패턴(120)은 방사 전극(112) 및 신호 패드(130)와 직접 연결될 수 있다. 임피던스 매칭 패턴(120)은 신호 패드(130)의 일단으로부터 확장되어 방사 전극(112)의 일 변과 직접 연결될 수 있다.
예를 들면, 임피던스 매칭 패턴(120)은 신호 패드(130)의 폭이 확장된 일부분일 수 있다. 임피던스 매칭 패턴(120)은 신호 패드(130) 및 방사 전극(112) 사이의 신호 전달, 임피던스 조절/밸런싱 등을 수행하는 중개 패턴으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(120)의 일부 역시, 예를 들면 상기 FPCB의 정렬에 따라 신호 패드(130) 로 제공될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 고투과 영역(HA) 및 저투과 영역(LA)의 경계는 실질적으로 방사 전극(112) 및 임피던스 매칭 패턴(120)의 경계와 대응될 수 있다. 예를 들면, 방사 전극(112) 및 임피던스 매칭 패턴(120)의 접촉부는 실질적으로 고투과 영역(HA) 및 저투과 영역(LA)의 경계와 일치할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 공정 조건, 디스플레이 장치와의 공간 등을 고려하여 방사 전극(112)은 저투과 영역(LA)내로 일부 확장될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(120)은 고투과 영역(HA)내로 일부 연장될 수도 있다.
임피던스 매칭 패턴(120)은 저투과 영역(LA) 상에만 배치되며, 고투과 영역(HA)으로는 실질적으로 연장되지 않을 수 있다. 임피던스 매칭 패턴(120)은 신호 패드(130)의 저항 및 방사 전극(112)의 저항을 상호 정합 혹은 모듈레이션시키는 중개 패턴으로 기능할 수 있다.
예를 들면, 임피던스 매칭 패턴(120)은 신호 패드(130)의 저항 및 방사 전극(112)의 저항의 기하 평균에 해당되는 저항을 가질 수 있으며, 상기 안테나 소자의 원하는 고주파 혹은 초고주파 대역 방사를 위한 임피던스 조절, 정합 패턴으로 기능할 수 있다.
따라서, 고투과 영역(HA)에서의 별도의 전송 선로(예를 들면, 메쉬 구조를 갖는)를 생략할 수 있으며 신호 패드(130) 및 방사 전극(112) 사이의 거리를 단축시켜 상기 전송 선로에 의한 게인 감소를 억제할 수 있다.
또한, 고투과 영역(HA)에 방사 전극(112)만을 배치시킬 수 있으므로, 안테나 소자의 사이즈를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치의 표시 영역에서 안테나 소자가 차지하는 면적을 감소시켜 이미지 품질 역시 향상시킬 수 있다.
임피던스 매칭 패턴(120)은 신호 패드(130)보다 큰 너비를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 임피던스 매칭 패턴(120)은 신호 패드(130)로부터 방사 전극(112)을 향해 점진적으로 너비가 증가하는 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(120)의 길이는 방사 전극(112)의 길이보다 작을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(120)의 길이는 신호 패드(130)의 길이보다도 작을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(120)의 길이(L2)는 방사 전극(112)의 길이(L1)의 약 1/5 이하, 바람직하게는 약 1/10 이하일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(120)의 길이(L2)는 임피던스 모듈레이션 효과 확보를 위해 방사 전극(112)의 길이(L1)의 약 1/50 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(120) 및 신호 패드(130)의 길이의 합은 약 5mm 이하로 조절될 수 있다(예를 들면, 약 28GHz 주파수 대역에서). 예를 들면, 임피던스 매칭 패턴(120) 및 신호 패드(130)의 길이의 합은 약 0.5 내지 5mm 범위로 조절될 수 있다.
도 3 및 도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도들이다. 구체적으로, 도 3은 방사 전극(112) 및 임피던스 매칭 패턴(120)의 경계 주변의 안테나 전극층(110)의 부분 확대 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 방사 전극(112)은 테두리 패턴(115)을 더 포함할 수 있다. 임피던스 매칭 패턴(120)은 테두리 패턴(115)과 접촉하며 방사 전극(112)과 연결될 수 있다.
테두리 패턴(115)에 의해 방사 전극(112) 및 임피던스 매칭 패턴(120)의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 따라서, 임피던스 매칭 패턴(120)에 의한 급전/신호 효율성이 향상되고, 방사 전극(112)을 통한 게인 특성도 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 방사 전극(112)은 메쉬 구조를 가지며, 상기 메쉬 구조는 서로 교차하는 전극 라인들에 의해 형성된 복수의 단위 셀들(50)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 테두리 패턴(115)은 임피던스 매칭 패턴(120)과 인접한 방사 전극(112)의 일 측 혹은 일 변에 배열된 단위 셀들(50)의 꼭지점들을 서로 연속적으로 연결시킬 수 있다.
따라서, 임피던스 매칭 패턴(120)과 접하는 단위 셀들(50)이 실질적으로 절단되지 않고, 폐쇄된 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 임피던스 매칭 패턴(120)으로부터의 신호 손실을 방지하며, 방사 신뢰성을 증진시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 테두리 패턴(115)은 방사 전극(112)의 변들 중 임피던스 매칭 패턴(120)과 접하는 변에만 선택적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 테두리 패턴(115)은 고투과 영역(HA) 및 저투과 영역(LA)의 경계에 배치되며, 고투과 영역(HA) 내로는 연장 혹은 형성되지 않을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 테두리 패턴(115)은 고투과 영역(HA)과 적어도 일부 겹쳐질 수도 있다.
따라서, 테두리 패턴(115)이 고투과 영역(HA) 또는 표시 영역에서 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 복수의 안테나 패턴들이 유전층(100) 상에 어레이(array) 형태로 배열될 수 있다. 테두리 패턴(115)은 임피던스 매칭 패턴(120)과 접하는 방사 전극(112)의 일 변보다 큰 길이를 가질 수도 있다. 이 경우, 테두리 패턴(115)은 방사 전극(112)의 측부로부터 돌출될 수 있다.
각 안테나 패턴에 속한 테두리 패턴(115)의 길이(D)는 인접한 안테나 패턴과의 독립성 및 고주파/초고주파 대역 통신 구현을 고려하여 조절될 수 있다. 예를 들면, 테두리 패턴(115)의 길이(D)는 안테나 패턴의 공진 주파수에 해당하는 파장의 반파장(λ/2) 내지 일파장(λ) 범위일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 테두리 패턴(115)의 길이는 임피던스 매칭 패턴(120)과 접하는 방사 전극(112)의 일 변보다 작은 길이를 가질 수도 있다. 예를 들면, 테두리 패턴(115)은 임피던스 매칭 패턴(120)과 접하는 방사 전극(112)의 상기 일 변에 배열된 단위 셀들(50)의 일부 꼭지점들을 서로 연결시킬 수 있다.
도 6 내지 도 8은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도들이다. 도 1 내지 도 5에서 설명된 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 6을 참조하면, 임피던스 매칭 패턴(122)은 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 예를 들면 신호 패드(130)로부터 방사 전극(112)으로 갈수록 임피던스 매칭 패턴(122)의 너비는 점진적으로 감소할 수도 있다.
도 7을 참조하면, 임피던스 매칭 패턴(124)은 방사 전극(112)의 일 변과 실질적으로 전체적으로 접촉할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 임피던스 매칭 패턴(126)은 신호 패드(130)보다 큰 너비를 갖는 직사각형 형상을 가질 수도 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 임피던스 매칭 패턴의 형상들은 예시적인 것이며, 상술한 임피던스 모듈레이션, 신호 효율성, 게인 특성 등을 고려하여 적절히 변경될 수 있다.
도 9는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 9를 참조하면, 방사 전극(112) 주변에는 더미 메쉬 전극(118)이 형성될 수 있다. 더미 메쉬 전극(118)은 고투과 영역(HA)의 유전층(100) 상면 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 더미 메쉬 전극(118)은 고투과 영역(HA) 상에만 선택적으로 형성되며, 저투과 영역(LA) 상에서는 생략될 수 있다.
예를 들면, 유전층(100) 상에 도전막을 형성할 수 있다. 상기 도전막을 식각하여 메쉬 구조를 형성하면서, 방사 전극(112)의 프로파일을 따라 상기 도전막을 식각하여 방사 전극(112) 및 더미 메쉬 전극(120)을 구분하는 분리 영역(SA)을 형성할 수 있다.
더미 메쉬 전극(118)이 방사 전극(112) 주변에 배열됨에 따라 고투과 영역(HA) 상에서 전극 패턴의 광학적 균일성이 증진되어, 전극의 시인 현상을 억제할 수 있다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 10은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 전면부 형상을 도시하고 있다.
도 10을 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 안테나 소자는 디스플레이 장치(200)에 필름 또는 패치 형태로 삽입될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 안테나 소자의 고투과 영역(HA)은 표시 영역(210)에 대응되도록 배치되며, 상기 안테나 소자의 저투과 영역(LA)은 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 안테나의 구동 IC 칩과 같은 구동 회로가 배치될 수 있다.
상기 안테나 소자의 신호 패드들(130)을 상기 구동 회로에 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다. 또한, 임피던스 매칭 패턴(120)을 활용하여 상기 신호 송수신 경로를 추가적으로 단축시켜 상기 안테나 소자의 게인 특성을 보다 증진시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 방사 전극(112)은 메쉬 구조를 포함하며, 상기 안테나 소자는 더미 메쉬 전극(118)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 안테나 소자의 투과성이 향상되며 전극 시인이 현저히 감소 또는 억제될 수 있다. 따라서, 원하는 통신 신뢰성을 유지 또는 향상시키면서, 표시 영역(210)에서의 이미지 품질 역시 함께 향상될 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.
실험예
실시예 1
도 2에 도시된 구조의 안테나 소자를 제작하였다. 구체적으로 Cu-Ca 합금을 사용하여 메쉬 구조의 방사 전극(112) 및 속이 찬 패턴 구조의 임피던스 매칭 패턴(120), 신호 패드(130) 및 그라운드 패드들(135)을 COP 유전층 상에 형성하였다.
방사 전극(112)의 길이 및 너비는 각각 2.9mm로 형성되었다. 신호 패드(130)의 길이는 0.45mm, 너비는 0.2mm로 형성되었다. 임피던스 매칭 패턴(120)의 길이는 0.2mm, 방사 전극(112)과 접하는 상부의 너비는 0.5mm로 형성되었다.
실시예 2
도 4에 도시된 바와 같이, 방사 전극(112)의 일변에 선폭 10㎛의 테두리 패턴(115)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구조의 안테나 소자를 제작하였다.
비교예
도 11에 도시된 바와 같이 비교예의 안테나 소자를 제작하였다. 구체적으로 임피던스 매칭 패턴(120)을 생략하고 방사 전극(112)과 동일 구조의 메쉬 구조를 갖는 전송 선로(114)를 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 안테나 소자를 제작하였다. 전송 선로(114)의 길이는 1.6mm, 너비는 0.5mm로 형성되었다.
실시예 및 비교예들의 안테나 소자의 신호 패드(130)를 통해 전력을 공급하면서 방사 챔버 내에서 공진 주파수 및 안테나 게인 값을 추출하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 나타낸다.
공진 주파수
(GHz)		 Gain (dB)
실시예 1 29.0 2.6
실시예 2 28.2 2.8
비교예 30.0 1.1
표 1을 참조하면, 전송 선로를 생략하고 임피던스 매칭 패턴을 삽입한 실시예들의 안테나 소자에서 게인 값 향상이 명확하게 관찰되었다.
90: 그라운드 층 100: 유전층
110: 안테나 전극층 112: 방사 전극
115: 테두리 패턴 118: 더미 메쉬 전극
120, 122, 124, 126: 임피던스 매칭 패턴
130: 신호 패드 135: 그라운드 패드

Claims (11)

  1. 고투과 영역 및 저투과 영역을 포함하는 유전층; 및
    상기 유전층 상에 배치되며,
    상기 유전층의 상기 고투과 영역 상에 배치되고 메쉬 구조를 갖는 방사 전극;
    상기 유전층의 상기 저투과 영역 상에 배치되며 속이 찬 패턴 구조를 갖는 신호 패드; 및
    상기 유전층의 저투과 영역 상에서 상기 방사 전극 및 상기 신호 패드를 연결시키고, 상기 신호 패드보다 큰 너비를 가지며 속이 찬 패턴 구조를 갖는 임피던스 매칭 패턴을 포함하는 안테나 패턴을 포함하고,
    상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 방사 전극의 너비 방향으로 연장하며 상기 방사 전극의 일 변과 접촉하는, 안테나 소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 방사 전극보다 작은 길이를 갖는, 안테나 소자.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴의 길이는 상기 방사 전극의 길이의 1/5 이하인, 안테나 소자.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 신호 패드보다 작은 길이를 갖는, 안테나 소자.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴의 길이 및 상기 신호 패드의 길이의 합은 상기 방사 전극의 길이보다 작은, 안테나 소자.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 사다리꼴 또는 직사각형 형상을 갖는, 안테나 소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 임피던스 매칭 패턴은 상기 방사 전극의 상기 일 변과 전체적으로 접촉하는, 안테나 소자.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 유전층의 상기 고투과 영역 상에서 상기 방사 전극 주변에 형성된 더미 메쉬 전극을 더 포함하는, 안테나 소자.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 유전층의 상기 저투과 영역 상에서 상기 신호 패드 주변에 상기 임피던스 매칭 패턴과 이격되어 배치된 그라운드 패드를 더 포함하는, 안테나 소자.
  10. 청구항 1의 안테나 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 표시 영역 및 주변 영역을 포함하며,
    상기 안테나 소자의 상기 고투과 영역은 상기 디스플레이 장치의 상기 표시 영역에 대응되며, 상기 안테나 소자의 상기 저투과 영역은 상기 디스플레이 장치의 상기 주변 영역에 대응되는, 디스플레이 장치.
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