WO2018159955A1

WO2018159955A1 - 투명 필름 안테나

Info

Publication number: WO2018159955A1
Application number: PCT/KR2018/002106
Authority: WO
Inventors: 허윤호; 박동필; 오윤석
Original assignee: Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Current assignee: Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2018-09-07
Anticipated expiration: 2019-08-28
Also published as: CN110392958A; KR20180099046A; US11069964B2; KR102188997B1; US20190379113A1

Abstract

본 발명은 투명 필름 안테나에 관한 것이다. 본 발명은 절연체 필름 및 상기 절연체 필름 상에 형성된 안테나용 메탈 전극을 포함하고, 상기 안테나용 메탈 전극의 투과율은 80% 이상 95% 이하이다. 본 발명에 따르면, 고 투과율과 저 저항성을 갖는 메탈 전극을 적용하여 디스플레이 장치의 화면 표시 영역에 구현할 수 있는 투명 필름 안테나가 제공되고, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 고주파 대역에 적용 가능하며, 높은 투과율을 만족하여 투명한 필름 안테나 구현이 가능하고, 안테나의 구성요소들로 인한 모아레(moire) 현상을 방지하여 안테나가 결합되어 있는 디스플레이 장치의 광학 특성을 개선할 수 있다.

Description

투명 필름 안테나

본 발명은 투명 필름 안테나에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 고 투과율과 저 저항성을 갖는 메탈 전극을 적용하여 디스플레이 장치의 화면 표시 영역에 구현할 수 있는 투명 필름 안테나에 관한 것이다.

최근, 통신 기기에 구비되는 디스플레이의 대형화 및 이에 따른 베젤(bezzle) 영역의 축소에 따라, 안테나를 디스플레이의 화면 표시 영역에 실장할 필요성이 제기되었다.

그러나 종래의 안테나를 디스플레이의 화면 표시 영역에 실장하면, 안테나의 구성요소들이 불필요하게 사용자에게 시인되고, 광 투과율이 저하되어 안테나가 실장된 디스플레이 장치의 광학 특성을 저하시키는 문제점이 있다.

이러한 디스플레이 일체형 안테나와 관련하여, 시인성을 개선하기 위하여 ITO와 같은 금속 산화물을 사용하여 투명한 안테나를 제작하는 경우, 안테나 구성 물질 자체의 저항이 높아서, 안테나 구동을 위한 전기적 특성을 만족시키기 어려우며, 특히, 5G와 같은 차세대 고주파 대역에 적용할 수 있는 안테나를 구현할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 전기적 특성 즉, 저 저항성을 확보하기 위하여 Cu, Al과 같은 메탈(metal)을 사용하여 안테나를 제작하는 경우, 안테나의 전기적 특성을 충족시키기 위하여 메탈 전극의 두께를 일정치 이상으로 설정해야 하며, 이로 인해 안테나가 실장된 디스플레이 장치의 광 투과율이 저하되고, 안테나의 구성요소들이 불필요하게 사용자에게 시인되어 안테나가 실장된 디스플레이 장치의 광학 특성이 저하되는 문제점이 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0115024호(공개일자: 2015년 10월 14일, 명칭: 멀티 NFC 안테나를 이용하여 디스플레이 정보를 제공하는 시스템 및 그 방법)

본 발명은 고 투과율과 저 저항성을 갖는 메탈 전극을 적용하여 디스플레이 장치의 화면 표시 영역에 구현할 수 있는 투명 필름 안테나를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 3G 내지 5G 이동통신을 위한 고주파 대역에 적용 가능하며, 높은 투과율을 만족하여 투명한 필름 안테나 구현이 가능하고, 안테나의 구성요소들로 인한 모아레(moire) 현상을 방지하여 안테나가 실장되어 있는 디스플레이 장치의 광학 특성을 개선할 수 있는 투명 필름 안테나를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 투명 필름 안테나는 절연체 필름 및 상기 절연체 필름 상에 형성된 안테나용 메탈 전극을 포함하고, 상기 안테나용 메탈 전극의 광 투과율은 80% 이상 95% 이하이다.

본 발명에 따른 투명 필름 안테나에 있어서, 상기 안테나용 메탈 전극의 면저항은 0.05Ω/sq 이상 2Ω/sq 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 투명 필름 안테나에 있어서, 상기 안테나용 메탈 전극은 APC 합금을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 투명 필름 안테나에 있어서, 상기 APC 합금을 구성하는 Ag의 함량은 90% 이상 99% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 투명 필름 안테나에 있어서, 상기 안테나용 메탈 전극은 전면 메탈 구조 또는 메쉬 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 투명 필름 안테나의 전달계수(S21)는 -5dB 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 투명 필름 안테나에 있어서, 상기 투명 필름 안테나는 디스플레이 장치의 화면 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 고 투과율과 저 저항성을 갖는 메탈 전극을 적용하여 디스플레이 장치의 화면 표시 영역에 구현할 수 있는 투명 필름 안테나가 제공되는 효과가 있다.

또한, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 고주파 대역에 적용 가능하며, 높은 투과율을 만족하여 투명한 필름 안테나 구현이 가능하고, 안테나의 구성요소들로 인한 모아레(moire) 현상을 방지하여 안테나가 실장되어 있는 디스플레이 장치의 광학 특성을 개선할 수 있는 투명 필름 안테나가 제공되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나를 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 안테나용 메탈 전극의 두께와 재질에 따른 면저항과 전달계수 특성을 나타낸 그래프이고,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 안테나용 메탈 전극의 재료인 APC 합금을 구성하는 Ag의 함량에 따른 전달계수 특성을 나타낸 그래프이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나는 절연체 필름(10) 및 안테나용 메탈 전극(20)을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 투명 필름 안테나는 필름 형태로 구형할 수 있는 임의의 안테나일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 마이크로스트립 패치 안테나는 사이즈가 작고 가벼우며 제작이 쉬울 뿐만 아니라 신호 방사 특성이 균일하고 가격도 저렴하다는 장점이 있다. 이러한 장점들에 따라, 마이크로스트립 패치 안테나는 다양한 통신 기기에 적용되고 있으며, 특히, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 안테나로 적합하다. 물론, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나가 마이크로스트립 패치 안테나에 한정되지는 않는다.

한편, 종래 기술의 문제점을 설명하는 과정에서 설명한 바 있지만, 통신 기기에 구비되는 디스플레이의 대형화 및 이에 따른 베젤(bezzle) 영역의 축소에 따라, 안테나를 디스플레이의 화면 표시 영역에 실장할 필요성이 제기되었으나, 안테나를 디스플레이의 화면 표시 영역에 실장하면, 안테나의 구성요소들이 불필요하게 사용자에게 시인되고, 광 투과율이 저하되어 안테나가 실장된 디스플레이 장치의 광학 특성을 저하시킬 수 있다.

만약, 시인성을 개선하기 위하여 ITO와 같은 금속 산화물을 사용하여 투명한 안테나를 제작하는 경우, 안테나 구성 물질 자체의 저항이 높아서, 안테나 구동을 위한 전기적 특성을 만족하기 어려우며, 특히, 5G와 같은 차세대 고주파 대역에 적용할 수 있는 안테나를 구현할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 전기적 특성을 확보하기 위하여 Cu, Al과 같은 메탈(metal)을 사용하여 안테나를 제작하는 경우, 안테나의 전기적 특성을 충족시키기 위하여 메탈 전극의 두께를 일정치 이상으로 설정해야 하며, 이로 인해 안테나가 실장된 디스플레이 장치의 광 투과율이 저하되고, 안테나의 구성요소들이 불필요하게 사용자에게 시인되어 안테나가 실장된 디스플레이 장치의 광학 특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나는 이러한 디스플레이 일체형 안테나의 성능 요구조건들을 동시에 충족시키기 위한 것으로서, 고 투과율과 저 저항성을 갖는 메탈 전극을 적용하여 디스플레이 장치의 화면 표시 영역에 구현할 수 있으며, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 고주파 대역에 적용 가능하며, 높은 투과율을 만족하여 투명한 필름 안테나 구현이 가능하고, 안테나의 구성요소들로 인한 모아레(moire) 현상을 방지하여 안테나가 결합되어 있는 디스플레이 장치의 광학 특성을 개선할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나를 구성하는 절연체 필름(10)은 종래의 인쇄회로기판을 대체하는 구성요소이며, 투명한 특성을 갖는 물질을 절연체 필름(10)에 적용함으로써, 안테나의 구성요소가 불필요하게 시인되는 문제점을 해결할 수 있다.

안테나용 메탈 전극(20)은 절연체 필름(10) 상에 형성되어, 신호 급전, 방사, 수신 및 접지 등의 기능을 수행한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나가 마이크로스트립 패치 안테나인 경우, 안테나용 메탈 전극(20)은 신호 급전의 기능을 수행하는 마이크로스트립 전송 라인, 신호 방사 및 수신의 기능을 수행하는 방사 패치, 신호 접지의 기능을 수행하는 그라운드를 포함할 수 있다.

이러한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나가 실장되어 있는 디스플레이 장치의 광학 특성을 개선하기 위하여, 안테나용 메탈 전극(20)의 광 투과율은 80% 이상 95% 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나가 저 저항성을 갖도록 하기 위하여, 안테나용 메탈 전극(20)의 면저항(sheet resistance)은 0.05Ω/sq 이상 2Ω/sq 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나가 실장된 디스플레이 장치가 시인성 및 투과율 특성을 확보하기 위하여, 안테나용 메탈 전극(20)은 전면 메탈 구조 또는 메쉬(mesh) 구조를 갖도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 필름 안테나의 전달계수(S21)는 -5dB 이상일 수 있다.

구체적인 예로, 안테나용 메탈 전극(20)은 APC 합금을 포함하고, APC 합금을 구성하는 Ag의 함량은 90% 이상 99% 이하인 것이 바람직하다.

안테나용 메탈 전극(20)을 이와 같이 구성하면, 고 투과율과 저 저항성을 갖는 안테나를 디스플레이 장치의 화면 표시 영역에 구현할 수 있으며, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 고주파 대역에 적용 가능하며, 높은 투과율을 만족하여 투명한 필름 안테나 구현이 가능하고, 안테나의 구성요소들로 인한 모아레(moire) 현상을 방지하여 안테나가 결합되어 있는 디스플레이 장치의 광학 특성을 개선할 수 있다.

다음 표 1은 안테나용 메탈 전극(20)의 두께와 재질에 따른 면저항과 안테나의 전달계수(S21) 특성을 나타낸 것이고, 도 2는 이를 그래프로 나타낸 것이다.

두께(Å)	APC		Cu		AlNd
두께(Å)	면저항(Ω/sq)	전달계수(S21, dB)	면저항(Ω/sq)	전달계수(S21, dB)	면저항(Ω/sq)	전달계수(S21, dB)
360	1.65	-1.91	3.50	-14.00	7.80	-19.00
700	0.68	-1.07	0.77	-3.70	1.93	-9.10
1000	0.51	-0.86	0.32	-1.50	1.10	-6.50
2000	0.27	-0.35	0.10	-0.72	0.52	-3.40

표 1 및 도 2를 참조하면, 안테나용 메탈 전극(20)의 소재에 따른 안테나 특성이 개시되어 있다.

즉, APC는 Cu, AlNd에 비해 동일 두께에서 낮은 면저항을 가지며, 이에 따라 안테나의 신호 전달계수(S21) 특성이 우수하다는 것을 알 수 있다.

또한, 안테나용 메탈 전극(20)에 APC를 적용하는 경우, Cu,AlNd에 비해, 동일한 면저항에서 우수한 안테나 특성, 즉, 전달계수(S21) 특성을 획득할 수 있다는 것을 알 수 있다.

다음 표 2는 안테나용 메탈 전극(20)의 재료인 APC 합금을 구성하는 Ag의 함량에 따른 전달계수(S21) 특성을 나타낸 것이고, 도 3은 이를 그래프로 나타낸 것이다.

Ag 함량(%)	전달계수(S21, dB)
60 - 69	-12.33
70 - 79	-9.79
80 - 89	-6.44
90 - 99	-4.56

표 2 및 도 3을 참조하면, APC 합금을 구성하는 Ag의 함량에 따른 안테나 특성이 개시되어 있다.

즉, APC 합금을 구성하는 Ag 함량이 증가함에 따라, 안테나의 신호 전달계수(S21) 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있으며, 90% 내지 99%의 Ag를 함유한 APC 합금을 안테나용 메탈 전극(20)에 적용하면, 전달계수(S21)가 -5dB 이하로서, 안테나에 적용 가능한 것으로 평가된다.

Ag 단일 메탈을 안테나용 메탈 전극(20)에 적용하면, 부식의 위험이 높기 때문에, 안테나의 내구성 및 성능 유지를 위해서는 본 발명의 실시 예와 같이 90% 내지 99%의 Ag를 함유한 APC 합금을 안테나용 메탈 전극(20)에 적용하는 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고 투과율과 저 저항성을 갖는 메탈 전극을 적용하여 디스플레이 장치의 화면 표시 영역에 구현할 수 있는 투명 필름 안테나가 제공되는 효과가 있다.

[부호의 설명]

10: 절연체 필름

20: 안테나용 메탈 전극

Claims

투명 필름 안테나로서,

절연체 필름; 및

상기 절연체 필름 상에 형성된 안테나용 메탈 전극을 포함하고,

상기 안테나용 메탈 전극의 광 투과율은 80% 이상 95% 이하인, 투명 필름 안테나.
제1항에 있어서,

상기 안테나용 메탈 전극의 면저항은 0.05Ω/sq 이상 2Ω/sq 이하인 것을 특징으로 하는, 투명 필름 안테나.
제1항에 있어서,

상기 안테나용 메탈 전극은 APC 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명 필름 안테나.
제3항에 있어서,

상기 APC 합금을 구성하는 Ag의 함량은 90% 이상 99% 이하인 것을 특징으로 하는, 투명 필름 안테나.
제1항에 있어서,

상기 안테나용 메탈 전극은 전면 메탈 구조 또는 메쉬(mesh) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 필름 안테나.
제1항에 있어서,

전달계수(S21)가 -5dB 이상인 것을 특징으로 하는, 투명 필름 안테나.
제1항에 있어서,

상기 투명 필름 안테나는 디스플레이 장치의 화면 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 투명 필름 안테나.