KR20220099301A - 안테나 구조체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들의 안테나 구조체는 유전층, 유전층 상에 배치된 방사 패턴, 및 유전층 상에서 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 신호 패드를 포함한다. 신호 패드는 외부 회로 구조물과 접합되는 본딩 영역, 및 본딩 영역과 인접한 마진 영역을 포함한다. 마진 영역을 통해 임피던스 미스매칭을 방지하고 방사 효율을 증진할 수 있다.
Description
본 발명은 안테나 구조체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 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, 고주파 혹은 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/초고주파, 광대역 신호 송수신을 동시에 구현하는 것은 용이하지 않다.
이에 따라, 상기 박형 디스플레이 장치에 필름 또는 패치 형태로 삽입되며 박형 구조에도 불구하고 방사 특성의 신뢰성이 확보되는 안테나가 개발될 필요가 있다.
예를 들면, 구동 집적 회로(IC) 칩으로부터 안테나에 급전이 수행될 때, 안테나에 포함된 패드 및 외부 회로 구조 또는 회로 배선 간의 접촉 저항에 의해 안테나의 임피던스 미스 매칭이 발생하며, 안테나의 방사 효율이 감소할 수 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2013-0095451호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있으나, 상술한 문제점들에 대한 대안은 제공하지 못하고 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 신뢰성을 갖는 안테나 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 신뢰성을 갖는 안테나 구조체를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 유전층; 상기 유전층 상에 배치된 방사 패턴; 상기 방사 패턴으로부터 분기되는 전송 선로; 및
상기 유전층 상에서 상기 전송 선로를 통해 상기 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 신호 패드를 포함하며, 상기 신호 패드는 외부 회로 구조물과 접합되는 본딩 영역, 및 상기 본딩 영역과 인접하며 상기 외부 회로 구조물과 접합되지 않는 마진 영역을 포함하며, 상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역 대비 상기 마진 영역의 면적비는 0.05 이상 및 0.5 미만인, 안테나 구조체.
2. 위 1에 있어서, 상기 외부 회로 구조물은 급전 배선을 포함하는 연성 회로 기판, 및 도전성 중개 구조물을 포함하며,
상기 도전성 중개 구조물은 상기 신호 패드의 상기 본딩 영역 상에 접합되며, 상기 연성 회로 기판의 상기 급전 배선은 상기 도전성 중개 구조물을 통해 상기 신호 패드와 전기적으로 연결되는, 안테나 구조체.
3. 위 2에 있어서, 상기 마진 영역은 상기 도전성 중개 구조물과 직접 접촉하지 않는, 안테나 구조체.
4. 위 2에 있어서, 상기 연성 회로 기판 상에 배치되며 상기 급전 배선을 통해 상기 방사 패턴에 전력을 공급하는 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 구조체.
5. 위 4에 있어서, 20 내지 40 GHz의 주파수에서 구동되며, 상기 구동 집적 회로 칩을 통해 40 내지 70 Ω의 범위에 대응되는 전력이 상기 방사 패턴으로 공급되는, 안테나 구조체.
6. 위 1에 있어서, 상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역 대비 상기 마진 영역의 면적비는 0.1 및 0.3인, 안테나 구조체.
7. 위 1에 있어서, 상기 유전층 상에서 상기 신호 패드를 사이에 두고 상기 신호 패드와 이격되어 배치된 한 쌍의 그라운드 패드들을 더 포함하는, 안테나 구조체.
8. 위 7에 있어서, 상기 그라운드 패드는 상기 외부 회로 구조물과 접합되는 그라운드 본딩 영역, 및 상기 그라운드 본딩 영역과 인접하며 상기 외부 회로 구조물과 접합되지 않는 그라운드 마진 영역을 포함하는, 안테나 구조체.
9. 위 8에 있어서, 상기 그라운드 패드 중 상기 그라운드 본딩 영역 대비 상기 그라운드 마진 영역의 면적비는 상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역 대비 상기 마진 영역의 면적비와 동일한, 안테나 구조체.
10. 위 1에 있어서, 상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역이 상기 전송 선로와 직접 연결되는, 안테나 구조체.
11. 위 1에 있어서, 상기 신호 패드 중 상기 마진 영역이 상기 전송 선로와 직접 연결되는, 안테나 구조체.
12. 위 1에 있어서, 상기 마진 영역은 상기 본딩 영역보다 큰 너비를 갖는, 안테나 구조체.
13. 위 1에 있어서, 상기 마진 영역은 길이 방향으로 연장하며 상기 본딩 영역과 접하는 제1 부분; 및 상기 제1 부분의 말단으로부터 너비 방향으로 확장된 제2 부분을 포함하는, 안테나 구조체.
14. 위 1에 있어서, 상기 전송 선로는 상기 방사 패턴으로부터 서로 다른 방향으로 연장하는 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로를 포함하며,
상기 신호 패드는 각각 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 상기 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드를 포함하는, 안테나 구조체.
15. 위 14에 있어서, 상기 제1 신호 패드는 상기 외부 회로 구조물과 접합되는 제1 본딩 영역, 및 상기 제1 본딩 영역과 인접하며 상기 외부 회로 구조물과 접합되지 않는 제1 마진 영역을 포함하며, 상기 제1 신호 패드 중 상기 제1 본딩 영역 대비 상기 제1 마진 영역의 면적비는 0.05 이상 및 0.5 미만이고,
상기 제2 신호 패드는 상기 외부 회로 구조물과 접합되는 제2 본딩 영역, 및 상기 제2 본딩 영역과 인접하며 상기 외부 회로 구조물과 접합되지 않는 제2 마진 영역을 포함하며, 상기 제2 신호 패드 중 상기 제2 본딩 영역 대비 상기 제2 마진 영역의 면적비는 0.05 이상 및 0.5 미만인, 안테나 구조체.
16. 위 15에 있어서, 상기 제1 본딩 영역 대비 상기 제1 마진 영역의 면적비는 상기 제2 본딩 영역 대비 상기 제2 마진 영역의 면적비와 동일한, 안테나 구조체.
17. 위 14에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 중심 라인에 대해 서로 대칭이 되도록 배치되는, 안테나 구조체.
18. 상술한 실시예들에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따른 안테나 구조체에 있어서, 방사 패턴에 전기적으로 연결된 신호 패드는 외부 회로 구조물과 접합되는 본딩 영역 및 상기 외부 회로 구조물과 직접적으로 접합되지 않는 마진 영역을 포함할 수 있으며, 상기 본딩 영역 대비 상기 마진 영역의 면적비는 0.05 이상 및 0.5 미만일 수 있다.
신호 패드와 다른 물질을 포함하는 상기 외부 회로 구조물과의 접합 영역을 부분적으로 할당하고, 상기 본딩 영역과 마진 영역의 면적비를 만족함으로써, 신호 패드를 통한 임피던스를 원하는 범위로 유지할 수 있다.
또한, 상기 본딩 영역의 면적을 제한하여 상기 외부 회로 구조물로 향하는 방사의 양을 억제할 수 있으며, 상기 마진 영역을 통해 상기 방사 패턴으로 공급되는 전력 또는 전파의 양을 증가시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방사 패턴은 독립적으로 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드와 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드는 각각 본딩 영역 및 마진 영역을 포함할 수 있다.
따라서, 하나의 방사 패턴이 복수의 편파 특성을 구현할 수 있으며, 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, 상기 방사 패턴의 적어도 일부를 메쉬 구조로 형성하여, 안테나 구조체의 투과율을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 구조체는 3G, 4G, 5G 혹은 그 이상의 고주파 혹은 초고주파 대역의 신호 송수신이 가능한 이동 통신 기기를 포함하는 디스플레이 장치에 적용되어 방사 특성 및 투과도와 같은 광학 특성을 함께 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 도 10은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 마진 영역의 길이 변화에 따른 S 파라미터 및 게인량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 도 10은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 12는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 마진 영역의 길이 변화에 따른 S 파라미터 및 게인량 변화를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시예들은 유전층, 및 방사 패턴 및 신호 패드를 포함하는 안테나 패턴을 포함하고, 상기 신호 패드는 본딩 영역 및 마진 영역을 포함하며, 상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역 대비 상기 마진 영역의 면적비는 0.05 이상 및 0.5 미만인 안테나 구조체를 제공한다.
상기 안테나 구조체는 예를 들면, 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 안테나 구조체는 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파(예를 들면, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동통신을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다. 그러나, 상기 안테나 소자의 용도가 디스플레이 장치에만 제한되는 것은 아니며, 상기 안테나 소자는 차량, 가전 기기, 건축물 등과 같은 다양한 구조물들에 적용될 수도 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 수직하게 교차할 수 있다. 유전층(110)의 상면에 대해 수직한 방향은 제3 방향으로 정의된다. 예를 들면, 상기 제1 방향은 상기 안테나 구조체의 길이 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 구조체를나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 안테나 구조체는 유전층(110) 및 유전층(110) 상에 배치된 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴은 방사 패턴(122) 및 방사 패턴(122)과 전기적으로 연결된 신호 패드(130)를 포함할 수 있다. 방사 패턴(122) 및 신호 패드(130)는 전송 선로(124)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
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; 우레탄계 또는 아크릴우레탄계 수지; 실리콘 계 수지 등을 포함하는 투명 수지 필름을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
유전층(110)은 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착성 물질을 포함할 수도 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 패턴 및/또는 안테나 그라운드층(160)(도 2 참조) 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 패턴은 방사 패턴(122) 및 신호 패드(130)를 포함하며, 방사 패턴(122) 및 신호 패드(130)는 전송 선로(124)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)의 중앙부로부터 분기되어 신호 패드(130)와 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)과 실질적으로 일체로 연결되어 단일 부재로서 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전송 선로(124)는 신호 패드(130)와도 실질적으로 일체로 연결되어 단일 부재로서 제공될 수 있다
신호 패드(130)는 외부 회로 구조물로부터 방사 패턴(122)으로 전력을 공급받아 전달할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 신호 패드(130)는 본딩 영역(132) 및 마진 영역(134)을 포함할 수 있다.
본딩 영역(132)은 상기 외부 회로 구조물과 직접적으로 접합 또는 본딩되는 영역일 수 있다. 예를 들면, 상기 외부 회로 구조물은 도 2를 참조로 후술하는 바와 같이 연성 회로 기판(FPCB)(200) 및 도전성 중개 구조물(150)을 포함할 수 있다.
마진 영역(134)은 상기 외부 회로 구조물과 직접적으로 접합 또는 본딩되지 않는 영역일 수 있다. 마진 영역(134)은 신호 패드(130) 중 본딩 영역(132)을 제외한 나머지 부분을 포함할 수 있다.
예를 들면, 약 20 GHz 내지 40GHz 범위의 고주파 통신 시, 구동 IC 칩(280)(도 2 참조)을 통해 신호 반사 없는 공진을 위해 저항 또는 임피던스가 약 40 내지 70Ω, 바람직하게는 약 50 내지 60Ω, 보다 바람직하게는 약 50Ω 근방에서 세팅될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 신호 패드(130) 중 본딩 영역(132)이 전송 선로(124)와 근접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 외부 회로 구조물 및 방사 패턴(122) 사이의 신호 전달 경로가 단축될 수 있다. 예를 들면, 신호 패드(130)의 제1 방향으로의 전단부가 본딩 영역(132)에 해당되며, 후단부가 마진 영역(134)에 해당될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 마진 영역(134)의 본딩 영역(132) 대비 면적비는 약 0.05 이상 및 0.5 미만 범위일 수 있다. 바람직하게는, 마진 영역(134)의 본딩 영역(132) 대비 면적비는 약 0.1 내지 0.3 범위일 수 있다.
마진 영역(134)의 본딩 영역(132) 대비 면적비가 0.05 미만일 경우, 상기 외부 회로 구조물 및 신호 패드(130)와의 접촉 저항에 의해 안테나 패턴을 통해 세팅된 상기 임피던스 값이 변경 또는 교란되어 임피던스 미스매칭이 발생될 수 있다. 마진 영역(134)의 본딩 영역(132) 대비 면적비가 0.5 이상일 경우, 충분한 방사 효율 및 안테나 게인(gain) 특성을 확보하기 어려우며 상기 임피던스 미스매칭이 심화될 수 있다.
상기 마진 영역(134)의 본딩 영역(132) 대비 면적비의 범위 내에서 마진 영역(134)을 통해 원하는 임피던스를 유지하면서 본딩 영역(132)에서 초래될 수 있는 임피던스 미스매칭을 억제 혹은 완충할 수 있다.
또한, 마진 영역(134)을 통해 방사 패턴(122)으로 향하는 충분한 방사 및 급전 양을 확보할 수 있다. 따라서, 신호 패드(130) 면적을 증가시키더라도 임피던스 미스매칭을 억제하면서 충분한 방사 효율 및 안테나 게인(gain) 특성을 구현할 수 있다.
상기 안테나 패턴은 그라운드 패드(140)를 더 포함할 수 있다. 그라운드 패드(140)는 신호 패드(130) 주변에서 신호 패드(130)와 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드들(140)이 신호 패드(130)를 사이에 두고 상기 제2 방향으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
그라운드 패드(140)는 상기 안테나 패턴과 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 2를 참조로 후술하는 바와 같이, 상기 안테나 구조체는 유전층(110)의 저면 상에 안테나 그라운드층(160)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 구조체를 통해 수직 방사 특성이 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 그라운드 패드(140)의 길이(제1 방향으로의 길이)는 본딩 영역(132) 및 마진 영역(134)을 모두 포괄할 수 있다. 예를 들면, 그라운드 패드(140)의 길이는 신호 패드(130) 전체 길이 이상일 수 있다.
상기 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) 또는 이들 중 적어도 하나의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 패턴은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC) 합금)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 패턴은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슘(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 패턴은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴들은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 투명 전도성 산화물 층-금속층의 2층 구조 또는 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 패턴은 흑화 처리부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 안테나 패턴 표면에서의 반사율을 감소시켜, 광반사에 따른 패턴 시인을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 패턴에 포함된 금속층의 표면을 금속 산화물 또는 금속 황화물로 변환시켜, 흑화층을 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 패턴 또는 상기 금속 층 상에 흑색 재료 코팅층, 또는 도금층과 같은 흑화층을 형성할 수 있다. 상기 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.
일부 실시예들에 있어서, 방사 패턴(122)은 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 이 경우, 방사 패턴(122)의 투과율이 향상되며 상기 안테나 구조체가 디스플레이 장치에 배치되는 경우 방사 패턴(122)이 사용자에게 시인되는 것을 억제할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전송 선로(124) 역시 방사 패턴(122)과 함께 패터닝되어 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 메쉬 구조를 채용하면서 상기 메쉬 구조에 포함되는 전극 라인은 구리, 은, APC 합금, CuCa 합금 등과 같은 저저항 금속으로 형성함으로써, 저항 증가를 억제할 수 있다. 따라서, 저저항, 고감도의 투명 안테나 소자를 효과적으로 구현할 수 있다.일부 실시예들에 있어서, 신호 패드(130)는 속이 찬(solid) 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 본딩 영역(132) 및 상기 외부 회로 구조물과의 접촉 저항을 감소시키고, 마진 영역(134)을 통한 방사 패턴(122)으로의 전파, 전력 전달 효율을 증가시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 그라운드 패드(140) 역시 노이즈 흡수 효율을 위해 속이 찬 구조를 가질 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 안테나 구조체는 필름 안테나(100) 및 연성 회로 기판(FPCB)(200)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 연성 회로 기판(200)의 상부에는 연성 회로 기판(200)을 통해 필름 안테나(100)와 전기적으로 연결되는 구동 집적 회로(IC) 칩(280)이 예를 들면, 표면 실장 기술(SMT)를 통해 실장될 수 있다. 이 경우, 연성 회로 기판(200) 내에는 구동 집적 회로 칩(280)과 급전 배선을 전기적으로 연결시키는 회로 또는 콘택이 형성될 수 있다. 연성 회로 기판(200) 상부에 구동 집적 회로 칩(280)을 배치함으로써 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 연성 회로 기판(200)은 연장되어 중개 회로 기판(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 중개 회로 기판 상에 구동 집적 회로 칩(280)이 실장될 수 있다. 이 경우, 구동 집적 회로 칩(280)으로부터 후술할 급전 배선(220)을 통해 안테나 패턴으로 급전 및 구동 신호가 인가될 수 있다. 예를 들면, 중개 회로 기판 내에는 구동 집적 회로 칩(280)과 급전 배선(220)을 전기적으로 연결시키는 회로 또는 콘택을 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 중개 회로 기판은 화상 표시 장치의 메인 보드, 리지드(rigid) 인쇄 회로 기판 및 각종 안테나 패키지 기판 등을 포괄할 수 있다. 예를 들면, 중개 회로 기판이 리지드 인쇄 회로 기판인 경우, 유리 섬유와 같은 무기 물질이 함침된 수지(예를 들면, 프리프레그(prepreg))로 형성된 코어층 및 상기 코어층 내에 형성된 중개 회로들을 포함할 수 있다.
필름 안테나(100)는 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 유전층(110) 및 유전층(110)의 상면 상에 배치된 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴은 방사 패턴(122), 전송 선로(124) 및 신호 패드(130)를 포함하며, 신호 패드(130)는 본딩 영역(132) 및 마진 영역(134)을 포함할 수 있다. 신호 패드(130) 주변에는 신호 패드(130)와 이격된 그라운드 패드(140)가 더 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(110)의 저면 상에는 안테나 그라운드층(160)이 형성될 수 있다. 안테나 그라운드층(160)은 평면 방향에서 상기 안테나 패턴과 전체적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나 구조체가 배치되는 디스플레이 장치 또는 디스플레이 패널의 도전성 부재가 안테나 그라운드층(160)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 안테나 그라운드층(160)으로 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 안테나 그라운드층(160)으로 제공될 수 있다.
연성 회로 기판(200)은 필름 안테나(100)와 전기적으로 연결되도록 상기 안테나 패턴 상에 배치될 수 있다. 연성 회로 기판(200)은 코어층(210), 급전 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.
코어 층(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.
급전 배선(220)은 예를 들면, 코어 층(210)의 저면 상에 배치될 수 있다. 급전 배선(220)은 구동 집적 회로(IC) 칩(280)으로부터 상기 안테나 패턴 혹은 방사 패턴(122)으로 전력을 분배하는 배선으로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 급전 배선(220)은 도전성 중개 구조물(150)을 통해 상기 안테나 패턴의 신호 패드(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도전성 중개 구조물(150)은 예를 들면, 이방성 도전 필름(ACF)으로부터 제조될 수 있다. 이 경우, 도전성 중개 구조물(150)은 수지 층 내에 분산된 도전성 입자(예를 들면, 은 입자, 구리 입자, 카본 입자 등)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 도전성 중개 구조물(150)은 신호 패드(130)에 포함된 본딩 영역(132)과 선택적으로 접합 혹은 접촉되며, 신호 패드(130)의 마진 영역(134)은 도전성 중개 구조물(150)과 미접합 영역으로 잔류할 수 있다.
도전성 중개 구조물(150)은 상술한 바와 같이, 수지 물질 및 도전성 입자와 같은 신호 패드(130)에 포함된 물질과 다른 물질을 포함할 수 있으며, 이에 따라 안테나 패턴에서 임피던스 미스매칭을 야기할 수 있다. 그러나, 도전성 중개 구조물(150)과 미접합되는 마진 영역(134)을 할당하여 상기 임피던스 미스매칭을 완화 혹은 억제할 수 있다.
예를 들면, 하부 커버레이 필름(240)을 부분적으로 절단 또는 제거하여, 본딩 영역(132)에 대응되는 사이즈의 급전 배선(220) 부분을 노출시킬 수 있다. 노출된 급전 배선(220) 부분과 본딩 영역(132)을 서로 도전성 중개 구조물(150)을 통해 가압 본딩할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 마진 영역(134) 상에는 하부 커버레이 필름(240)이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 마진 영역(134)은 연성 회로 기판(200) 및 도전성 중개 구조물(150)의 접합 공정에 있어, 정렬 마진을 추가적으로 제공할 수 있다. 따라서, 본딩 영역(132) 상에서의 미스-얼라인 발생 시 마진 영역(134)을 통해 추가적인 본딩 마진이 제공될 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 급전 배선(220)으로부터 발생하는 노이즈 또는 자체 방사를 차폐 또는 억제하는 배리어로 기능할 수 있다.
급전 배선(220) 및 급전 그라운드(230)는 안테나 패턴에서 설명한 금속 및/또는 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 급전 그라운드(230)는 코어층(210)을 관통하는 그라운드 콘택(도시되지 않음)을 통해 상기 안테나 패턴의 그라운드 패드(140)(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 급전 배선(220)을 통해 상기 안테나 패턴으로 전력이 공급될 수 있다. 예를 들면, 연성 회로 기판(200) 내에는 구동 IC 칩(280)과 급전 배선(220)을 전기적으로 연결시키는 회로 또는 콘택을 더 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 11은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구조/구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 3을 참조하면, 그라운드 패드(140)는 그라운드 본딩 영역(142) 및 그라운드 마진 영역(144)을 포함할 수 있다.
그라운드 본딩 영역(142)은 상기 외부 회로 구조물과 직접적으로 접합 또는 본딩되는 영역일 수 있다. 예를 들면, 신호 패드(130)의 본딩 영역(132)과 동일한 길이만큼 그라운드 본딩 영역(142)이 형성될 수 있다.
그라운드 마진 영역(144)은 상기 외부 회로 구조물과 직접적으로 접합 또는 본딩되지 않는 영역일 수 있다. 그라운드 마진 영역(144)은 그라운드 패드(140) 중 그라운드 본딩 영역(142)을 제외한 나머지 부분을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 그라운드 마진 영역(144)의 그라운드 본딩 영역(142) 대비 면적비는 마진 영역(134)의 본딩 영역(132) 대비 면적비와 실질적으로 동일할 수 있다.
이 경우, 도전성 중개 구조물(150)을 통한 연성 회로 기판(200)과의 접합 공정에 대해 별도의 정렬을 수행하지 않을 수 있으며 공정 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 신호 패드(130) 중 마진 영역(134)이 전송 선로(124)에 보다 근접하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 방향을 따라 신호 패드(130)의 전단부가 마진 영역(134)으로 제공되며, 신호 패드(130)의 후단 본딩 영역(132)으로 할당될 수 있다. 이 경우, 마진 영역(134)이 전송 선로(124)와 직접 연결될 수 있다.
도 4의 실시예에서, 마진 영역(134)이 본딩 영역(132) 및 전송 선로(124) 사이에 배치됨에 따라, 방사 패턴(122)으로 전파 혹은 전력이 공급되기 전에 임피던스 미스매칭이 해소될 수 있으며, 방사 패턴(122)으로의 전파 혹은 전력의 지향성을 향상시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 마진 영역(134a)은 본딩 영역(132)보다 넓은 폭(예를 들면, 제2 방향으로의 너비)을 가질 수 있다. 이 경우, 본딩 영역(132)으로의 연성 회로 기판(200) 또는 도전성 중개 구조물(150)의 미스-얼라인 발생 시 마진 영역(134a)을 통한 추가적인 정렬 마진이 보다 효과적으로 제공될 수 있다.
또한, 상대적으로 마진 영역(134a)의 길이를 감소시켜 신호 패드(130)가 점유하는 면적을 줄일 수 있다.
도 6을 참조하면, 마진 영역(136)은 너비 방향(예를 들면, 제2 방향)으로의 확장부를 포함할 수 있다.
예를 들면, 마진 영역(136)은 길이 방향(예를 들면, 제1 방향)으로 연장하며 본딩 영역(132)과 접하는 제1 부분(136a) 및 제1 부분(136a)의 말단부로부터 상기 너비 방향으로 확장되는 제2 부분(136b)을 포함할 수 있다.
본딩 영역(132)과 실질적으로 유사한 형상을 갖는 제1 부분(136a)을 통해 임피던스 미스매칭을 완화 혹은 억제하며, 제2 부분(136b)을 통해 신호 패드(130)의 저항을 보다 감소시켜 방사 패턴(122)으로의 전파 혹은 전력 공급 효율을 향상시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 안테나 패턴은 방사 패턴(122), 제1 신호 패드(153) 및 제2 신호 패드(157)를 포함하며, 방사 패턴(122)은 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)를 통해 각각 제1 신호 패드(153) 및 제2 신호 패드(157)와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 제1 신호 패드(153) 및 제2 신호 패드(157)는 상기 외부 회로 구조물로부터 전력을 공급받아 방사 패턴(122)으로 전달할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 신호 패드(153) 는 제1 본딩 영역(152) 및 제1 마진 영역(154)을 포함할 수 있으며, 제2 신호 패드(157)는 제2 본딩 영역(156) 및 제2 마진 영역(158)을 포함할 수 있다.
제1 본딩 영역(152) 및 제2 본딩 영역(156)은 상기 외부 회로 구조물과 직접적으로 접합 또는 본딩되는 영역일 수 있다. 따라서, 상술한 본딩 영역(132)과 실질적으로 동일한 구조 및 기능을 가질 수 있다.
제1 마진 영역(154) 및 제2 마진 영역(158)은 상기 외부 회로 구조물과 직접적으로 접합 또는 본딩되지 않는 영역일 수 있다. 따라서, 제1 마진 영역(154) 및 제2 마진 영역(158)은 각각 제1 신호 패드(153) 및 제2 신호 패드(157) 중 본딩된 영역을 제외한 나머지 부분을 포함할 수 있으며, 상술한 본딩 영역(132)과 실질적으로 동일한 구조 및 기능을 가질 수 있다.
제1 및 제2 신호 패드(153, 157)로부터 신호를 입력 받는 방사 패턴(122)은 각 신호 패드(153, 157)로부터 서로 다른 방향에서 신호를 공급받을 수 있으므로 하나의 방사 패턴에서 복수의 편파 특성(예를 들면, 이중 편파)을 구현할 수 있다.
이 경우, 방사 패턴(122)으로 입력되는 신호는 각각 제1 및 제2 신호 패드(153, 157)로부터 분산되어 공급되므로, 제1 및 제2 본딩 영역(152, 156)의 총 면적을 충분히 확보하여 안정적으로 신호가 공급될 수 있다.
또한, 상술한 것과 같이 상기 본딩 영역과 마진 영역의 면적비를 만족함으로써 예를 들면, 임피던스 미스매칭을 억제 혹은 완화할 수 있으며 동시에 안테나 게인(gain) 특성을 확보할 수 있다.
방사 패턴(122)은 제1 신호 패드(153) 및 제2 신호 패드(157)로부터 각각 입력 신호(전기 신호)를 공급 받아 전자기파 신호를 방사할 수 있다. 또한, 안테나의 쌍대성(Reciprocal)에 근거하여, 전자기파 신호를 수신하여 전기 신호로 변환할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)는 정다각형 방사 패턴(122)의 이웃하는 두 면(평면 시점에서 정다각형의 이웃하는 두 변)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)는 상기 두 면의 중앙에 연결될 수 있다.
방사 패턴(122)의 중심을 통과하고 방사 패턴(122)을 양분하는 가상의 선은 중심선(CL)으로 정의될 수 있다. 중심선(CL)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 연장될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)의 연장 방향은 방사 패턴(122)의 중심선(CL)에 대하여 경사지게 연장할 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(122)이 도 7에 도시된 바와 같이 마름모 형상을 포함할 경우, 방사 패턴(122)의 경사진 두 변으로부터 수직인 방향으로 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)가 연장될 수 있다. 이 경우, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)가 최단 길이로 배치될 수 있으며, 입력 신호의 전달 속도 및 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)는 대칭으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 대칭의 기준은 방사 패턴(122)의 중심 또는 중심선(CL)을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)는 방사 패턴(122)의 중심으로부터 서로 이웃한 두 꼭짓점 방향으로 각각 연장되는 가상의 연장선들에 평행하게 형성될 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(122)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(123)는 상기 제1 꼭짓점으로부터 상기 제1 꼭짓점과 방사 패턴(122)의 중심을 잇는 가상선을 따라 연장될 수 있다. 제2 전송 선로(125)는 상기 제2 꼭짓점으로부터 상기 제2 꼭짓점과 방사 패턴(122)의 중심을 잇는 가상선을 따라 연장될 수 있다.
이 경우, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)를 통해 각각 상이한 방향의 신호 송수신 및 급전이 구현되므로, 안테나의 이중 편파 특성이 효과적으로 구현될 수 있다.
도 9를 참조하면, 방사 패턴(122)은 적어도 한 변이 상기 안테나 구조체의 너비 방향(예를 들면, 제2 방향)과 평행하게 배열될 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(122)은 정사각형 형상을 포함할 수 있으며, 정사각형의 한 변이 상기 안테나 구조체의 너비 방향(예를 들면, 제2 방향)과 평행하게 배열될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)는 방사 패턴(122)의 이웃하는 두 면으로부터 분기될 수 있다. 분기된 제1 전송 선로(123)는 제1 신호 패드(153)와 직선으로 연결되고, 제2 전송 선로(125)는 굴곡되어 제2 신호 패드(157)에 연결될 수 있다.
따라서, 구동 IC 칩(280)에 의해 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)를 통해 방사 패턴(122)에 공급되는 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호의 위상차가 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 신호 패드(153)는 방사 패턴(122)에 제1 위상을 갖는 제1 입력 신호를 공급할 수 있다. 제2 신호 패드(157)는 제2 위상을 갖는 제2 입력 신호를 공급할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호는 교대로 공급될 수 있다. 이 경우, 하나의 방사 패턴(122)을 통해 수직 편파 특성 및 수평 편파 특성이 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 입력 신호가 공급될 때 방사 패턴(122)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(122)에 동시에 공급되어, 방사 패턴(122)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(122)을 통해 복수의 편파 특성을 구현할 수 있다. 상기 편파 특성은 수평 편파, 수직 편파, 우회전 편파, 좌회전 편파 등을 포함할 수 있다.
일부 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°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.
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.
따라서, 하나의 방사 패턴(122)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 배치할 때 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(125)의 길이를 조절하여 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 위상차를 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 전송 선로(123)와 제2 전송 선로(125)의 길이를 실질적으로 동일하게 조절할 수 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 전송 선로(123)와 제2 전송 선로(125)의 길이를 상이하게 조절할 수도 있다.
예를 들면, 제1 전송 선로(123)와 제2 전송 선로(125)의 길이가 실질적으로 동일할 경우, 구동 집적 회로 칩으로부터 제1 신호 패드(153) 및 제2 신호 패드(157)에 소정 위상차를 갖는 입력 신호들을 공급 시 상기 소정 위상차가 실질적으로 변화하지 않고 방사 패턴(122)에 공급될 수 있다. 따라서, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호 간의 위상차의 정확한 조절이 용이해질 수 있다.
도 10을 참조하면, 방사 패턴(122)이 메쉬 구조를 포함하는 경우, 방사 패턴(122) 주변에 더미 메쉬 패턴(126)이 배치될 수 있다. 도 1을 참조로 설명한 바와 같이 방사 패턴(122)이 상기 메쉬 구조를 포함함에 따라 필름 안테나(100) 또는 안테나 구조체의 투과율이 향상될 수 있다.
방사 패턴(122) 주변에는 더미 메쉬 패턴(126)이 배치됨에 따라, 방사 패턴(122) 주변의 전극 배열을 균일화하여 상기 메쉬 구조 또는 이에 포함된 전극 라인이 디스플레이 장치의 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 메쉬 금속 층이 유전층(110) 상에 형성되고, 상기 메쉬 금속 층이 소정의 분리 영역(129)을 따라 절단되어 더미 메쉬 패턴(126)을 방사 패턴(122), 전송 선로(124) 등으로부터 전기적, 물리적으로 이격시킬 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전송 선로(124) 역시 메쉬 구조를 포함하는 경우, 더미 메쉬 패턴(126)은 전송 선로(124) 주변으로도 확장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 패드(130) 및/또는 그라운드 패드(140) 역시 메쉬 구조를 포함할 수 있으며, 이 경우 더미 메쉬 패턴(126)은 신호 패드(130) 및/또는 그라운드 패드(140) 주변으로도 확장될 수 있다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 11은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 11을 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 필름 안테나(100)는 디스플레이 장치(300)의 주변 영역(320)에 패치 형태로 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 필름 안테나(100)의 신호 패드(130) 및 그라운드 패드(140)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) 및/또는 구동 IC 칩(280)이 함께 배치될 수 있다. 상기 필름 안테나의 패드들(130, 135)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.
필름 안테나(100)의 방사 패턴들(122)은 표시 영역(310)과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 메쉬 구조를 활용하여 방사 패턴(122)이 사용자에게 시인되는 것을 감소시킬 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: 마진 영역 길이/면적 변화에 따른 최대 게인량 측정
폴리이미드 유전층 상에 구리-칼슘(CuCa) 합금을 포함하며, 도 7에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 안테나 패턴을 형성하였다. 제1 및 제2 신호 패드의 너비는 각각 250㎛로 형성하였다. 제1 신호 패드에 포함된 제1 본딩 영역 및 제2 신호 패드에 포함된 제2 본딩 영역의 길이는 각각 500㎛로 고정하고, 마진 영역의 길이를 변화시키며 실험하였다.
본딩 영역 상에 ACF 층을 형성하고, 연성회로 기판의 구리 급전 배선을 노출시켜 서로 본딩시켰다. ACF 층이 접촉하지 않는 마진 영역의 길이를 증가시키면서 상기 연성 회로 기판-신호 패드 연결 구조에 대해 50Ω의 임피던스로 방사 챔버(C&G Microwave사 제조)를 이용하여 약 28.5GHz 주파수에서 최대 게인(gain) 량을 추출하였다. 시뮬레이션 결과는 도 12의 그래프로 획득되었다.
도 12를 참조하면, 마진 영역의 길이가 증가하면서(마진 영역의 면적비 상승) 최대 안테나 게인이 감소하였다. 보다 구체적으로, 신호 패드의 길이가 약 650㎛(마진 영역 길이: 150㎛, 마진 영역의 본딩 영역 대비 면적비: 0.3)에서부터 안테나 게인 감소가 시작되며, 신호 패드의 길이가 약 750㎛(마진 영역 길이: 250㎛, 마진 영역의 본딩 영역 대비 면적비: 0.5)를 초과하는 경우부터, 즉 면적비가 약 0.5를 초과할 때부터 안테나 게인 감소가 확연히 관찰되었다. 또한, 신호 패드의 길이가 약 525㎛(마진 영역 길이: 25㎛, 마진 영역의 본딩 영역 대비 면적비: 0.05) 미만인 경우, 안테나 게인이 감소하여 방사 효율이 감소하는 것을 확인하였다.
100: 필름 안테나
110: 유전층
122: 방사 패턴 123: 제1 전송 선로
124: 전송 선로 125: 제2 전송 선로
130: 신호 패드 132: 본딩 영역
134: 마진 영역 140: 그라운드 패드
142: 그라운드 본딩 영역 144: 그라운드 마진 영역
153: 제1 신호 패드 157: 제2 신호 패드
200: 연성 회로 기판 210: 코어 층
220: 급전 배선 230: 급전 그라운드
240: 하부 커버레이 필름 250: 상부 커버레이 필름
280: 구동 IC 칩
122: 방사 패턴 123: 제1 전송 선로
124: 전송 선로 125: 제2 전송 선로
130: 신호 패드 132: 본딩 영역
134: 마진 영역 140: 그라운드 패드
142: 그라운드 본딩 영역 144: 그라운드 마진 영역
153: 제1 신호 패드 157: 제2 신호 패드
200: 연성 회로 기판 210: 코어 층
220: 급전 배선 230: 급전 그라운드
240: 하부 커버레이 필름 250: 상부 커버레이 필름
280: 구동 IC 칩
Claims (18)
- 유전층;
상기 유전층 상에 배치된 방사 패턴;
상기 방사 패턴으로부터 분기되는 전송 선로; 및
상기 유전층 상에서 상기 전송 선로를 통해 상기 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 신호 패드를 포함하며,
상기 신호 패드는 외부 회로 구조물과 접합되는 본딩 영역, 및 상기 본딩 영역과 인접하며 상기 외부 회로 구조물과 접합되지 않는 마진 영역을 포함하며,
상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역 대비 상기 마진 영역의 면적비는 0.05 이상 및 0.5 미만인, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 외부 회로 구조물은 급전 배선을 포함하는 연성 회로 기판, 및 도전성 중개 구조물을 포함하며,
상기 도전성 중개 구조물은 상기 신호 패드의 상기 본딩 영역 상에 접합되며, 상기 연성 회로 기판의 상기 급전 배선은 상기 도전성 중개 구조물을 통해 상기 신호 패드와 전기적으로 연결되는, 안테나 구조체.
- 청구항 2에 있어서, 상기 마진 영역은 상기 도전성 중개 구조물과 직접 접촉하지 않는, 안테나 구조체.
- 청구항 2에 있어서, 상기 연성 회로 기판 상에 배치되며 상기 급전 배선을 통해 상기 방사 패턴에 전력을 공급하는 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 구조체.
- 청구항 4에 있어서, 20 내지 40 GHz의 주파수에서 구동되며, 상기 구동 집적 회로 칩을 통해 40 내지 70 Ω의 범위에 대응되는 전력이 상기 방사 패턴으로 공급되는, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역 대비 상기 마진 영역의 면적비는 0.1 및 0.3인, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 유전층 상에서 상기 신호 패드를 사이에 두고 상기 신호 패드와 이격되어 배치된 한 쌍의 그라운드 패드들을 더 포함하는, 안테나 구조체.
- 청구항 7에 있어서, 상기 그라운드 패드는 상기 외부 회로 구조물과 접합되는 그라운드 본딩 영역, 및 상기 그라운드 본딩 영역과 인접하며 상기 외부 회로 구조물과 접합되지 않는 그라운드 마진 영역을 포함하는, 안테나 구조체.
- 청구항 8에 있어서, 상기 그라운드 패드 중 상기 그라운드 본딩 영역 대비 상기 그라운드 마진 영역의 면적비는 상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역 대비 상기 마진 영역의 면적비와 동일한, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 신호 패드 중 상기 본딩 영역이 상기 전송 선로와 직접 연결되는, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 신호 패드 중 상기 마진 영역이 상기 전송 선로와 직접 연결되는, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 마진 영역은 상기 본딩 영역보다 큰 너비를 갖는, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 마진 영역은 길이 방향으로 연장하며 상기 본딩 영역과 접하는 제1 부분; 및 상기 제1 부분의 말단으로부터 너비 방향으로 확장된 제2 부분을 포함하는, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 전송 선로는 상기 방사 패턴으로부터 서로 다른 방향으로 연장하는 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로를 포함하며,
상기 신호 패드는 각각 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 상기 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드를 포함하는, 안테나 구조체.
- 청구항 14에 있어서, 상기 제1 신호 패드는 상기 외부 회로 구조물과 접합되는 제1 본딩 영역, 및 상기 제1 본딩 영역과 인접하며 상기 외부 회로 구조물과 접합되지 않는 제1 마진 영역을 포함하며, 상기 제1 신호 패드 중 상기 제1 본딩 영역 대비 상기 제1 마진 영역의 면적비는 0.05 이상 및 0.5 미만이고,
상기 제2 신호 패드는 상기 외부 회로 구조물과 접합되는 제2 본딩 영역, 및 상기 제2 본딩 영역과 인접하며 상기 외부 회로 구조물과 접합되지 않는 제2 마진 영역을 포함하며, 상기 제2 신호 패드 중 상기 제2 본딩 영역 대비 상기 제2 마진 영역의 면적비는 0.05 이상 및 0.5 미만인, 안테나 구조체.
- 청구항 15에 있어서, 상기 제1 본딩 영역 대비 상기 제1 마진 영역의 면적비는 상기 제2 본딩 영역 대비 상기 제2 마진 영역의 면적비와 동일한, 안테나 구조체.
- 청구항 14에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 중심 라인에 대해 서로 대칭이 되도록 배치되는, 안테나 구조체.
- 청구항 1에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치.
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