KR20240075346A - 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치에 관한 것으로, 금속 하부 기판, 상부 기판, 및 금속 하부 기판 및 상부 기판 사이에 액정층을 포함하되, 상부 기판이 금속 하부 기판과 마주보는 일면의 일단 및 타단 각각에 접지전극 및 일면의 일단 및 타단의 사이에 주파수의 위상을 변경하는 위상변위회로가 패턴되고, 액정층이 위상변위회로를 커버하도록 형성되고, 금속 하부 기판이 액정층을 커버하도록 형성되되, 접지전극과 전기적으로 연결하는 도전층을 구비하는 구성으로 액정의 셀 갭을 확보하여 얇은 액정 셀을 측정용 어댑터 체결부위와 효과적으로 분리할 수 있고, 측정 시 발생하는 액정의 움직임으로 인한 성능 오차를 최소화하며, 액정 셀의 크기를 최소화하여 불필요하게 소모되는 액정을 방지할 수 있다.

Description

액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치{LIQUID CRYSTAL-BASED FLAT CIRCUIT PERFORMANCE MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치에 관한 것으로, 회로의 성능을 측정할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

5G/6G를 지향하는 무선통신 시스템은 높은 이득, 빠른 전송속도, 넓은 신호 커버리지를 확보하는 고성능 빔포밍 안테나 개발이 필수적이다. 빔포밍 안테나는 밀리미터 대역의 높은 주파수로 인해 장애물에 대한 경로 손실률이 단점 작용하고 있다. 이에 따라, 빔포밍 안테나의 성능을 개선하기 위해 빔포밍 안테나의 성능을 좌우하는 저비용, 저소비 전력, 저손실, 빠른 반응속도, 저중량 및 단순한 구조의 위상변위기에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.

최근 액정 기반의 가변회로를 초고주파 안테나의 위상변위기로 적용하여 위상변이의 효율을 개선하였다. 액정을 마이크로스트립 회로에 적용하기 위해서는 기판 혹은 유리와 같은 평평한 판을 각각 위와 아래에 두고 중간에 일정한 두께를 갖는 스페이서(Spacer)를 삽입한 샌드위치 형태의 액정 셀을 설계해야한다.

그러나, 액정은 약한 점성을 가진 액체로서 형태가 고정되어 있지 아니하고, 액정 셀을 제작하는 과정에서 액정 셀의 두께를 일정하기 유지하도록 제작해야 하나 고열을 이용하는 공정과정에서 고열에 의해 액정 셀의 점성이 변화되어 액정 셀의 두께가 변하여 위상변위기의 정확한 성능 측정이 어려운 문제가 있다.

이에 따라, 액정형 위상변위기의 성능을 정확하게 측정하기 위한 액정 기반의 위상변위기의 성능을 측정하는 기술의 개발이 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-2353469호(2022.01.19.)

본 발명은, 초고주파 대역의 액정형 위상변위기의 성능을 정확하게 측정할 수 있는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치는 금속 하부 기판; 상부 기판; 및 상기 금속 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 액정층을 포함하고, 상기 상부 기판은 상기 금속 하부 기판과 마주보는 일면의 일단 및 타단 각각에 접지전극 및 상기 일면의 일단 및 타단의 사이에 주파수의 위상을 변경하는 위상변위회로가 패턴되고, 상기 액정층은 상기 위상변위회로를 커버하도록 형성되고, 상기 금속 하부 기판은 상기 액정층을 커버하도록 형성되되, 상기 접지전극과 전기적으로 연결하는 도전층을 구비한다.

바람직하게는, 상기 상부 기판은 상기 접지전극의 일부를 노출하는 적어도 하나의 홀이 소정의 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 형성된 홀에 컨택전극이 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 도전층은 실버 페이스트(Silver paste)일 수 있다.

바람직하게는, 상기 금속 하부 기판은 크기가 상부 기판보다 작을 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치는 금속 하부 기판; 상부 기판; 및 상기 금속 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 액정층을 포함하고, 상기 상부 기판은 상기 금속 하부 기판과 마주보는 일면의 일단 및 타단 각각에 접지전극 및 상기 일면의 일단 및 타단의 사이에 주파수의 위상을 변경하는 위상변위회로가 패턴되고, 상기 상부 기판의 타면에 상기 위상변위회로의 일단 및 타단 일부가 각각 노출되는 적어도 하나의 홀이 형성되고 상기 홀에 상기 위상변위회로와 접촉되는 비아전극이 형성되며 상기 비아전극으로부터 연장되어 외부단자와 전기적으로 연결하는 체결전극이 패턴되고, 상기 액정층은 상기 비아전극을 제외한 위상변위회로를 커버하도록 형성되고, 상기 금속 하부 기판은 상기 액정층을 커버하도록 형성되되, 상기 접지전극과 전기적으로 연결하는 도전층을 구비한다.

바람직하게는, 상기 상부 기판은 체결전극의 패턴 방향의 양측으로 상기 접지전극의 일부를 노출하는 적어도 하나의 홀이 소정의 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 형성된 홀에 컨택전극이 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 액정의 셀 갭을 확보하여 얇은 액정 셀을 측정용 어댑터 체결부위와 효과적으로 분리할 수 있고, 측정 시 발생하는 액정의 움직임으로 인한 성능 오차를 최소화하며, 액정 셀의 크기를 최소화하여 불필요하게 소모되는 액정을 방지할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치의 구성도이다.
도 2은 일 실시예에 따른 회로의 성능 측정 장치를 측면에서 바라본 도이다.
도 3는 일 실시예에 따른 전압에 따른 위상변위를 나타낸 그래프이다.

이하에서는 본 발명에 따른 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치의 구성도이다.

도 1에서 나타낸 바와 같이, 일 실시예에 따른 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치는 금속 하부 기판(500), 상부 기판(100), 액정층(300)을 포함한다.

상부 기판(100)은 상기 금속 하부 기판(500)과 마주보는 일면의 일단 및 타단 각각에 접지전극(10) 및 상기 일면의 일단 및 타단의 사이에 주파수의 위상을 변경하는 위상변위회로(20)가 패턴된다. 여기서, 상부 기판(100) 일면의 일단 및 타단 각각에 형성된 접지전극(10)은 서로 이격되나, 금속 하부 전극의 접합으로 인해 일단 및 타단의 접지전극(10) 및 금속 하부 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.

액정층(300)은 상기 위상변위회로(20)를 커버하도록 형성된다. 액정층(300)은 인가된 전압에 의해 유전율이 변경될 수 있다.

금속 하부 기판(500)은 상기 액정층(300)을 커버하도록 형성되되, 상기 접지전극(10)과 전기적으로 연결하는 도전층을 구비한다. 여기서, 상기 금속 하부 기판(500)은 크기가 상부 기판(100)보다 작을 수 있고, 상기 도전층은 실버 페이스트(Silver paste)일 수 있고, 컨덕팅 스페이서(Conducting spacer)일 수 있다. 도전층은 금속 하부 기판(500)의 일단 및 타단 각각에 구비될 수 있다.

즉, 금속 하부 기판(500)은 액정층(300)의 두께만큼 상부 기판(100)으로부터 이격되어 형성되되, 상부 기판(100)과 금속 하부 기판(500) 사이에 구비된 도전층으로 인해 상부 기판(100)의 접지전극(10)과 전기적으로 연결될 수 있다. 금속 하부 기판(500) 및 도전층은 액정층(300)이 위상변위회로(20)가 패턴된 영역에만 구비될 수 있도록 액정층(300)을 보호 또는 보관할 수 있다. 도전층은 액정층(300)이 외부로 이탈로 인해 접지전극(10)과 접촉하여 상부 기판(100)와 금속 하부 기판(500)의 단락을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 상부 기판(100)은 상기 접지전극(10)의 일부를 노출하는 적어도 하나의 홀이 소정의 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 형성된 홀에 컨택전극(50)이 형성될 수 있다.

다른 실시예에 따른 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치는 금속 하부 기판(500), 상부 기판(100), 액정층(300)을 포함한다.

상부 기판(100)은 상기 금속 하부 기판(500)과 마주보는 일면의 일단 및 타단 각각에 접지전극(10) 및 상기 일면의 일단 및 타단의 사이에 주파수의 위상을 변경하는 위상변위회로(20)가 패턴되고, 상기 상부 기판(100)의 타면에 상기 위상변위회로(20)의 일단 및 타단 일부가 각각 노출되는 적어도 하나의 홀이 형성되고 상기 홀에 상기 위상변위회로(20)와 접촉하는 비아전극(30)이 형성되며 상기 비아전극(30)으로부터 연장되어 외부 단자와 전기적으로 연결하는 체결전극(40)이 패턴된다.

액정층(300)은 상기 비아전극(30)을 제외한 위상변위회로(20)를 커버하도록 형성된다.

금속 하부 기판(500)은 상기 액정층(300)을 커버하도록 형성되되, 상기 접지전극(10)과 전기적으로 연결하는 도전층을 구비할 수 있다.

여기서, 상부 기판(100)은 체결전극(40)의 패턴 방향의 양측으로 상기 접지전극(10)의 일부를 노출하는 적어도 하나의 홀이 소정의 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 형성된 홀에 컨택전극(50)이 형성될 수 있다.

액정층(300)은 금속 하부 기판(500)에 접촉하는 면의 배열방향과 상부 기판(100)에 접촉하는 면의 배열방향이 동일하거나 기 설정된 각도로 뒤틀려 형성될 수 있다.

도 2은 일 실시예에 따른 회로의 성능 측정 장치를 측면에서 바라본 도이다.

도 2에서 나타낸 바와 같이, 액정은 상부 기판(100)과 금속 하부 기판(500) 사이에 위치한다. 액정은 약한 점성을 가진 액체로서 형태가 지속적으로 변화하는 유동성을 지닌다. 따라서, 액정을 마이크로스트립 회로에 적용하기 위해 기판(PCB) 혹은 유리와 같은 평평한 판을 각각 위와 아래에 두고 중간에 일정한 두께를 갖는 스페이서(Spacer)를 삽입하여 액정층(300)을 샌드위치 형태로 접합할 수 있다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 위상변위회로(20)는 상부 기판(100)이 금속 하부 기판(500)을 바라보는 일면에 패턴형성될 수 있고, 액정층(300)이 위상변위회로(20)를 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 액정층(300)에 인가된 전압에 의해 액정층(300)의 유전율 변화로 위상변위회로(20)에 인가되는 전압이 변화함에 따라 주파수의 위상을 조절할 수 있다. 이때, 위상변위회로(20)는 일단 및 타단 각각에 위상변위회로(20)가 연장되는 연결전극(60)이 형성될 수 있다.

연결전극(60)은 액정층(300)이 커버하는 영역의 외부로 연장되어 상부 기판(100)의 타면에 형성된 체결전극(40)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 체결전극(40)과 연결전극(60)을 전기적으로 연결하기 위해 상부 기판(100)에 연결전극(60)이 일부 노출되는 홀이 형성될 수 있고, 홀에 비아전극(30)이 형성되어 연결전극(60), 비아전극(30), 및 체결전극(40)이 전기적으로 연결될 수 있다. 연결전극(60)은 접지전극(10)과 서로 전기적으로 절연될 수 있다.

도 3는 일 실시예에 따른 전압에 따른 위상변위 측정결과를 나타낸 그래프이다.

도 3에서 나타낸 바와 같이, 측정결과는 6 GHz 내지 8 GHz 대역에서 안정적으로 동작하도록 제작한 위상변위기의 전압에 따른 위상변위 특성 측정 결과를 나타낸다. 액정기반 위상변위기에 0V 부터 20까지 1V 간격으로 바이어스 전압을 증가시킨 결과, 낮은 전압에서는 위상변위차의 변동이 미미하나 5V에 도달하기 이전에 가파르게 증가하고, 10V 부근에서 서서히 수렴되는 특성을 나타낸다. 이는 개별적인 액정기반 위상변위기가 바이어스 전압에 따라 액정의 특성을 효과적으로 반영하여 정상동작하고 있음을 나타낸다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

100: 상부 기판 300: 액정층
500: 금속 하부 기판
10: 접지전극 20: 위상변위회로
30: 비아전극 40: 체결전극
50: 컨택전극 60: 연결전극

Claims (6)

1. 금속 하부 기판; 상부 기판; 및 상기 금속 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 액정층을 포함하는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치에 있어서,
   상기 상부 기판은 상기 금속 하부 기판과 마주보는 일면의 일단 및 타단 각각에 접지전극 및 상기 일면의 일단 및 타단의 사이에 주파수의 위상을 변경하는 위상변위회로가 패턴되고,
   상기 액정층은 상기 위상변위회로를 커버하도록 형성되고,
   상기 금속 하부 기판은 상기 액정층을 커버하도록 형성되되, 상기 접지전극과 전기적으로 연결하는 도전층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 기판은 상기 접지전극의 일부를 노출하는 적어도 하나의 홀이 소정의 간격으로 이격되어 형성되고,
   상기 형성된 홀에 컨택전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 도전층은 실버 페이스트(Silver paste)인 것을 특징으로 하는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속 하부 기판은 크기가 상부 기판보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치.
   
5. 금속 하부 기판; 상부 기판; 및 상기 금속 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 액정층을 포함하는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치에 있어서,
   상기 상부 기판은 상기 금속 하부 기판과 마주보는 일면의 일단 및 타단 각각에 접지전극 및 상기 일면의 일단 및 타단의 사이에 주파수의 위상을 변경하는 위상변위회로가 패턴되고, 상기 상부 기판의 타면에 상기 위상변위회로의 일단 및 타단 일부가 각각 노출되는 적어도 하나의 홀이 형성되고 상기 홀에 상기 위상변위회로와 접촉되는 비아전극이 형성되며 상기 비아전극으로부터 연장되어 외부단자와 전기적으로 연결하는 체결전극이 패턴되고,
   상기 액정층은 상기 비아전극을 제외한 위상변위회로를 커버하도록 형성되고,
   상기 금속 하부 기판은 상기 액정층을 커버하도록 형성되되, 상기 접지전극과 전기적으로 연결하는 도전층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 상부 기판은 체결전극의 패턴 방향의 양측으로 상기 접지전극의 일부를 노출하는 적어도 하나의 홀이 소정의 간격으로 이격되어 형성되고,
   상기 형성된 홀에 컨택전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 기반 평면 회로의 성능 측정 장치.