WO2019039876A1 - 필름 안테나 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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허윤호
박동필
오윤석
홍원빈
이승윤
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Dongwoo Fine Chem Co Ltd
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Original Assignee
Dongwoo Fine Chem Co Ltd
POSTECH Academy Industry Foundation
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    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array

Definitions

  • the present invention relates to a film antenna and a display device including the same. More particularly, the present invention relates to a film antenna including an electrode and a dielectric layer, and a display device including the same.
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • Bluetooth wireless communication technologies
  • a display device for example, in the form of a smart phone.
  • an antenna may be coupled to the display device to perform a communication function.
  • an antenna for performing communication in a very high frequency band needs to be coupled to the display device.
  • a thin display device, a high transparency display device and a high-resolution display device such as a transparent display device and a flexible display device have been developed, and the antenna also needs to be developed to have improved transparency and flexibility.
  • the transmittance is improved but may cause signal loss due to an increase in resistance.
  • the antenna structure is applied to a flexible display, electrode damage may occur during folding or bending. Also, as the display device is made lighter and thinner, the thickness and volume of the antenna structure are also reduced. In this case, the sensitivity and resistance of the electrodes may deteriorate.
  • Korean Patent Publication No. 2003-0095557 discloses an antenna structure incorporated in a portable terminal.
  • An object of the present invention is to provide a film antenna having improved electrical and optical characteristics.
  • An object of the present invention is to provide a display device including a film antenna having improved electrical and optical characteristics.
  • Dielectric layer A first electrode disposed on the dielectric layer; An insulating layer covering the first electrode; And a second electrode disposed on the insulating layer and electrically connected to the first electrode, the second electrode having a thickness different from that of the first electrode and having a lower transmittance than the first electrode.
  • first electrode and the second electrode are formed of at least one selected from the group consisting of Ag, Au, Cu, Al, Pt, Pd, ), Tantalum (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni) ) Or an alloy thereof.
  • first electrode and the second electrode have a solid pattern structure
  • the first electrode has a thickness of 80 to 200 ANGSTROM
  • the first electrode has a transmittance of 70% A thickness of 350 to 5000 angstroms
  • a transmittance of the second electrode of 10% or less.
  • the film antenna of claim 2 wherein the first electrode has a mesh-type structure and the second electrode has a solid pattern structure.
  • the thickness of the first electrode is 1500 to 5000 ANGSTROM
  • the transmittance of the first electrode is 70% or more
  • the thickness of the second electrode is 350 to 5000 ANGSTROM, Or less.
  • the film antenna of claim 1 further comprising a via structure formed in the insulating layer and electrically connecting the first electrode and the second electrode.
  • the film antenna of claim 1 wherein the first electrode is disposed within a display area of the display device, and the second electrode is disposed within a peripheral area of the display device.
  • the film antenna of claim 1, wherein the first electrode comprises an antenna array electrode and a transmission line.
  • the film antenna of claim 10, wherein the second electrode comprises a driving electrode or a pad electrode.
  • a display device comprising a film antenna according to any one of claims 1 to 13.
  • the film antenna according to embodiments of the present invention may include a first electrode and a second electrode having different thicknesses, transmissivity and / or pattern shapes. Therefore, desired desirable electrical and optical characteristics can be selectively implemented depending on the position where the electrodes are arranged.
  • the first electrode is disposed on a display area of the display device, and may have a high transmittance and a flexible characteristic.
  • the second electrode is disposed on a peripheral region of the display state, and has a low resistance, high sensitivity, and can suppress signal loss through the film antenna.
  • the first electrode and the second electrode may be disposed at different levels or layers, and may be electrically connected to each other by a via structure. Therefore, desired electrical or optical characteristics can be differentiated and easily implemented, and a desired dielectric constant can be secured through the insulating layer.
  • the film antenna can effectively improve the optical, electrical, and mechanical characteristics of the flexible display device.
  • FIG. 1 is a schematic plan view illustrating a film antenna according to exemplary embodiments.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a film antenna according to exemplary embodiments.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a film antenna according to some exemplary embodiments.
  • FIG. 4 is a schematic plan view for explaining a display device according to exemplary embodiments.
  • the film antenna according to embodiments of the present invention includes a first electrode formed on a dielectric layer, an insulating layer formed on the first electrode, a first electrode formed on the insulating layer and electrically connected to the first electrode, And a second electrode having a different thickness and a lower transmittance than the first electrode.
  • the film antenna may be, for example, a microstrip patch antenna fabricated in the form of a transparent film.
  • the film antenna can be applied to a communication device for 3G to 5G mobile communication, for example.
  • Embodiments of the present invention also provide a display device including the film antenna.
  • 1 is a schematic plan view illustrating a film antenna according to exemplary embodiments.
  • 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a film antenna according to exemplary embodiments.
  • a film antenna 100 includes a dielectric layer 120, a first electrode 130, and a second electrode 150.
  • the dielectric layer 120 may comprise an insulating material having a predetermined dielectric constant.
  • the dielectric layer 120 may include, for example, an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, metal oxide, or the like, or an organic insulating material such as an epoxy resin, an acrylic resin, an imide series resin,
  • the dielectric layer 120 may function as a film substrate of the film antenna 100.
  • dielectric layer 120 may be disposed on ground layer 110.
  • the ground layer 110 may comprise a conductive material such as a metal, an alloy, or a transparent metal oxide.
  • various conductive members of a communication device and a display device to which the film antenna 100 is applied may be utilized as the ground layer 110.
  • the first electrode 130 may be formed on the upper surface of the dielectric layer 120. According to exemplary embodiments, the first electrode 130 may comprise a metal or an alloy. In some embodiments, the first electrode 130 may not include a transparent metal oxide, such as, for example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • the first electrode 130 may be formed of Ag, Au, Cu, Al, Pt, Pd, Cr, Ti, Tungsten, niobium, tantalum, vanadium, iron, manganese, cobalt, nickel, tin, zinc, , Or alloys thereof. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the first electrode 130 may comprise silver (Ag) or a silver alloy for a low resistance implementation.
  • the first electrode 130 may comprise a silver-palladium-copper (APC) alloy.
  • the first electrode 130 may be provided as an antenna array electrode or a radiation electrode included in the film antenna 100. 2, the film antenna 100 or the dielectric layer 120 may be divided into a first region I and a second region II, and the first electrode 130 may be divided into a first region I (Not shown). In one embodiment, the first electrode 130 may extend partially onto the second region II.
  • the first area I may correspond to a display area in which an image is implemented in the display device.
  • the second region II may correspond to a peripheral region (for example, a bezel region) of the display device.
  • the first electrode 130 may be disposed in the display area, the first electrode 130 may have a high transmittance to prevent the user from being viewed. According to exemplary embodiments, the first electrode 130 may have a transmittance of about 70% or greater. In one embodiment, the first electrode 130 may have a transmittance of about 85% or greater.
  • a transparent metal oxide electrode such as ITO is generally used for improving the transmittance of the antenna array disposed in the display region.
  • the electric resistance is higher than that of a metal or an alloy.
  • the transparent metal oxide is utilized in an antenna having a high frequency band such as 3G or more, it is difficult to realize sufficient antenna driving or radiation characteristics.
  • the first electrode 130 is formed of a low resistance metal such as an alloy such as APC, silver, sufficient antenna driving performance can be realized even in a high frequency band corresponding to 5G have.
  • the first electrode 130 may be formed as a thin-film electrode (thin-film solid electrode) for securing the above-mentioned transmittance.
  • the thickness of the first electrode 130 may be about 80 ⁇ to 200 ⁇ . In one embodiment, the thickness of the first electrode 130 may be in the range of about 80 to 150 angstroms for further improvement in transmittance.
  • the first electrode 130 may be patterned with a mesh-type electrode to increase the thickness to achieve a lower resistance and improved signal transmission, but to ensure permeability.
  • the thickness of the first electrode 130 may have a thickness of about 1500 to 5000 ANGSTROM.
  • the line width of the mesh-type electrode may be, for example, about 1 to 10 ⁇ in consideration of both the low resistance and the transmittance (for example, about 70% or more of transparency is secured).
  • the first electrode 130 may include an antenna array electrode 132 and a transmission line 134.
  • the antenna array electrodes 132 and the transmission line 134 may be disposed on the same layer or on the same level.
  • the insulating layer 140 may be formed on the dielectric layer 120 to cover the first electrode 130.
  • the insulating layer 140 may be formed on the first region I and the second region II in common.
  • the insulating layer 140 may include the above-described inorganic insulating material and / or organic insulating material.
  • the second electrode 150 may be disposed on the upper surface of the insulating layer 140. According to exemplary embodiments, the second electrode 150 may be selectively disposed on the second region II. In one embodiment, the distal end of the second electrode 150 may extend partially onto the first region I.
  • the second electrode 150 may be provided as a driving electrode or a pad electrode of the film antenna 100. Accordingly, the second electrode 150 may be designed to have a lower resistance than the first electrode 130 for high frequency band sensing or antenna driving. In addition, the second electrode 150 can be disposed, for example, in a peripheral region or a bezel portion of the display device, and thus can be designed with a substantially low transmittance.
  • the second electrode 150 is formed of a low resistance metal such as silver or an alloy such as APC described above, and may have a transmittance of, for example, about 10% or less.
  • the second electrode 150 is in the form of a thick-film solid electrode (non-mesh type) and may have a thickness of about 350 to 5000 ANGSTROM. If the thickness of the second electrode 150 is less than about 350 ANGSTROM, a desired target signal transmission coefficient may not be secured. When the thickness of the second electrode 150 is greater than about 5000 ANGSTROM, the implementation of a thin film antenna is substantially difficult and a process problem may be caused. Further, the signal transmission effect due to the increase in thickness may not be further increased.
  • the transmittance of the second electrode 150 may be substantially zero.
  • the first electrode 130 and the second electrode 150 are disposed on different layers or different levels, and may be electrically connected to each other through the via structure 145.
  • the terminal of the transmission line 134 of the first electrode 130 and the second electrode 150 may be electrically connected to each other via the via structure 145.
  • a contact hole may be formed in the insulating layer 140 to partially expose an upper surface of the first electrode 130. Thereafter, a metal film or an alloy film filling the contact holes may be formed, and the via structure 145 may be formed by patterning the metal film or alloy film.
  • the via structure 145 and the second electrode 150 may be provided as a substantially single unit interconnected, in which case they may be formed through the same patterning process for the metal film or alloy film .
  • the via structure 145 As described above, different electrical characteristics and optical characteristics are required through the via structure 145, and the first electrode 130 and the second electrode 150 formed in different regions can be electrically connected. Therefore, it is possible to apply the film antenna 100 in a display device which requires both high transmittance and high frequency band operation.
  • a passivation layer 160 may be formed on the insulating layer 140 to cover the second electrode 150.
  • the passivation layer 160 may be formed on the first region I and the second region II in common.
  • the passivation layer 160 may comprise the above-described inorganic insulating material and / or organic insulating material.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a film antenna according to some exemplary embodiments.
  • a dummy mesh layer 136 may be formed at the periphery of the antenna array electrode 132.
  • the dummy mesh layer 136 is formed on the dielectric layer 120 and can be physically and electrically separated from the antenna array electrode 132 and the transmission line 134.
  • the dummy mesh layer 136 may comprise a mesh pattern substantially identical or similar to the antenna array electrodes 132. As the dummy mesh layer 136 is included, it is possible to prevent the antenna array electrodes 132 from being visible to the user of the display device, for example, by leveling or reducing the pattern shape deviation per region.
  • the dummy mesh layer 136 is commonly formed on the first region I and the second region II shown in FIG. 2, and the antenna array electrode 132 and the transmission line 134, which are spaced apart and spaced apart.
  • FIG. 4 is a schematic plan view for explaining a display device according to exemplary embodiments; For example, FIG. 4 shows an outer shape including a window of a display device.
  • the display device 200 may include a display area 210 and a peripheral area 220.
  • the first area I and the second area II of the film antenna 100 are arranged so as to correspond to the display area 210 and the peripheral area 220 of the display device 200, respectively, .
  • the peripheral region 220 may correspond to, for example, the light shielding portion or the bezel portion of the image display apparatus.
  • the first electrode 130 of the film antenna 100 may be disposed on the display region 210 to realize high transmittance and the second electrode 150 of the film antenna 100 may be disposed on the peripheral region 220 Thereby realizing low resistance and high signal transmission efficiency.
  • the display device 200 may be a flexible display with flexibility.
  • the first electrode 130 is implemented as a thin metal electrode, the film antenna 100 according to the exemplary embodiments can be effectively applied to the flexible display.
  • Table 1 shows the signal transmission coefficient (S21) and the transmittance value according to the thickness of the electrode (solid pattern structure) formed of the APC alloy
  • the target signal transmission coefficient value for high frequency communication is set to about -2dB, and the thickness of the second electrode 150 provided to the driving electrode or the input electrode can be set to about 350 ⁇ to 5000 ⁇ or more have.
  • the upper limit value of the thickness of the first electrode 130 may be set to about 200 angstroms.
  • the signal transmission characteristic may be excessively decreased, which may deteriorate the antenna radiation characteristic.

Landscapes

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예들의 필름 안테나는 유전층, 유전층 상에 배치된 제1 전극, 제1 전극을 덮은 절연층, 및 절연층 상에 배치되어 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며 상기 제1 전극과 다른 두께를 가지며 상기 제1 전극보다 낮은 투과율을 갖는 제2 전극을 포함한다. 제1 전극 및 제2 전극 구조 설계를 통해 고투과율을 가지며 고주파 동작이 가능한 필름 안테나가 구현될 수 있다.

Description

필름 안테나 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
본 발명은 필름 안테나 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전극 및 유전층을 포함하는 필름 안테나 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, 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 상기 디스플레이 장치에 결합될 필요가 있다. 또한, 최근 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이와 같은 박형, 고투명, 고해상도의 디스플레이 장치가 개발되면서, 상기 안테나 역시 향상된 투명성, 유연성을 갖도록 개발될 필요가 있다.
예를 들면, 안테나 구조체를 디스플레이 장치에 적용하기 위해 ITO 전극과 같은 투명 도전성 산화물 전극을 사용하는 경우, 투과도는 향상되나 저항 증가로 인한 신호 손실을 초래할 수 있다. 상기 안테나 구조체가 플렉시블 디스플레이에 적용되는 경우, 접힘 또는 굽힘 발생 시 전극 손상 등이 발생할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치가 경량화, 박형화됨에 따라, 상기 안테나 구조체의 두께, 부피 역시 줄어들며, 이 경우 전극의 감도, 저항이 열화될 수 있다.
따라서, 저저항, 고감도 특성을 유지하면서 디스플레이 장치의 표시 품질, 기계적 특성에 영향을 주지 않는 안테나의 개발이 필요하다.
예를 들면, 한국공개특허 제2003-0095557호는 휴대용 단말기에 내장되는 안테나 구조를 개시하고 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적, 광학적 특성을 갖는 필름 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적, 광학적 특성을 갖는 필름 안테나를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 유전층; 상기 유전층 상에 배치된 제1 전극; 상기 제1 전극을 덮는 절연층; 및 상기 절연층 상에 배치되어 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전극과 다른 두께를 가지며, 상기 제1 전극보다 낮은 투과율을 갖는 제2 전극을 포함하는, 필름 안테나.
2. 위 1에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 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) 또는 이들의 합금으로 형성된, 필름 안테나.
3. 위 2에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 은 또는 은-팔라듐-구리(APC) 합금으로 형성된, 필름 안테나.
4. 위 2에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 솔리드 패턴 구조를 가지며, 상기 제1 전극의 두께는 80 내지 200Å, 상기 제1 전극의 투과율은 70% 이상이며, 상기 제2 전극의 두께는 350 내지 5000Å, 상기 제2 전극의 투과율은 10% 이하인, 필름 안테나.
5. 위 2에 있어서, 상기 제1 전극은 메쉬-타입 구조를 가지며, 상기 제2 전극은 솔리드 패턴 구조를 갖는, 필름 안테나.
6. 위 5에 있어서, 상기 제1 전극의 두께는 1500 내지 5000Å, 상기 제1 전극의 투과율은 70% 이상이며, 상기 제2 전극의 두께는 350 내지 5000Å, 상기 제2 전극의 투과율은 10% 이하인, 필름 안테나.
7. 위 5에 있어서, 상기 제1 전극 주변에 형성된 더미 메쉬 층을 더 포함하는, 필름 안테나.
8. 위 1에 있어서, 상기 절연층 내에 형성되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 전기적으로 연결시키는 비아 구조물을 더 포함하는, 필름 안테나.
9. 위 1에 있어서, 상기 제1 전극은 디스플레이 장치의 표시 영역 내에 배치되며, 상기 제2 전극은 상기 디스플레이 장치의 주변 영역 내에 배치되는, 필름 안테나.
10. 위 1에 있어서, 상기 제1 전극은 안테나 어레이 전극 및 전송 선로를 포함하는, 필름 안테나.
11. 위 10에 있어서, 상기 제2 전극은 구동 전극 또는 패드 전극을 포함하는, 필름 안테나.
12. 위 11에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극에 포함된 상기 전송 선로와 전기적으로 연결되는, 필름 안테나.
13. 위 1에 있어서, 상기 제2 전극의 투과율은 0(zero)인, 필름 안테나.
14. 위 1 내지 13 중 어느 한 항의 필름 안테나를 포함하는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 필름 안테나는 서로 다른 두께, 투과율 및/또는 패턴 형상을 갖는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 따라서, 전극이 배치되는 위치에 따라 원하는 바람직한 전기적, 광학적 특성을 선택적으로 구현할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제1 전극은 디스플레이 장치의 표시 영역 상에 배치되며, 높은 투과율 및 플렉시블 특성을 가질 수 있다. 상기 제2 전극은 디스플레이 정치의 주변 영역 상에 배치되어, 낮은 저항, 높은 감도를 가지며 상기 필름 안테나를 통한 신호 손실을 억제할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 서로 다른 레벨 또는 층에 배치되어, 비아 구조물에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 원하는 전기적 또는 광학적 특성이 차별화되어 용이하게 구현될 수 있으며, 절연층을 통해 원하는 유전율을 확보할 수 있다.
상기 필름 안테나는 플렉시블 디스플레이 장치에 효과적으로 광학적, 전기적, 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
본 발명의 실시예들에 따른 필름 안테나는 유전층 상에 형성된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성되어 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전극보다 다른 두께 및 상기 제1 전극보다 낮은 투과율을 갖는 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 필름 안테나는 예를 들면, 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 필름 안테나는 예를 들면, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 필름 안테나를 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.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나(100)는 유전층(120), 제1 전극(130) 및 제2 전극(150)을 포함한다.
유전층(120)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 유전층(120)은 예를 들면, 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(120)은 필름 안테나(100)의 필름 기재로서 기능할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(120)은 그라운드 층(110) 상에 배치될 수 있다. 그라운드 층(110)은 금속, 합금, 투명 금속 산화물과 같은 도전 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 필름 안테나(100)가 적용되는 통신 기기, 디스플레이 장치의 각종 도전 부재가 그라운드 층(110)으로 활용될 수도 있다.
제1 전극(130)은 유전층(120)의 상면 상에 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 전극(130)은 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 전극(130)은 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 투명 금속 산화물을 포함하지 않을 수 있다.
예를 들면, 제1 전극(130)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), 주석(Sn), 아연(Zn), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 저저항 구현을 위해 제1 전극(130)은 은(Ag) 또는 은 합금을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(130)은 은-팔라듐-구리(APC) 합금을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 전극(130)은 필름 안테나(100)에 포함되는 안테나 어레이 전극 혹은 방사 전극으로 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 필름 안테나(100) 혹은 유전층(120)은 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)으로 구분될 수 있으며, 제1 전극(130)은 제1 영역(I)의 유전층(120) 부분 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전극(130)은 제2 영역(II) 상으로 일부 연장될 수도 있다.
필름 안테나(100)가 디스플레이 장치에 적용되는 경우, 제1 영역(I)은 디스플레이 장치에서 이미지가 구현되는 표시 영역에 해당될 수 있다. 제2 영역(II)은 디스플레이 장치의 주변 영역(예를 들면, 베젤(bezel) 영역)에 해당될 수 있다.
제1 전극(130)은 상기 표시 영역에 배치될 수 있으므로, 사용자에게 시인되는 것을 방지하기 위해 높은 투과도를 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 전극(130)은 약 70% 이상의 투과도를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전극(130)은 약 85% 이상의 투과도를 가질 수 있다.
비교예에 있어서, 상기 표시 영역에 배치되는 안테나 어레이는 투과도 향상을 위해 ITO와 같은 투명 금속 산화물 전극이 일반적으로 상용된다. 그러나, 상기 투명 금속 산화물의 경우 금속 또는 합금보다 전기 저항이 높아, 예를 들면 3G 이상의 고주파 대역의 안테나에 활용되는 경우 충분한 안테나 구동 혹은 방사 특성 구현이 곤란하다.
그러나, 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 전극(130)은 APC와 같은 합금, 은과 같은 저저항 금속으로 형성되므로 예를 들면, 5G에 해당되는 고주파 대역에서도 충분한 안테나 구동 성능이 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극(130)은 상술한 투과도 확보를 위해 박막 전극(박막 솔리드 전극)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(130)의 두께는 약 80 내지 200Å일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 투과도의 추가적인 향상을 위해 제1 전극(130)의 두께는 약 80 내지 150Å 범위로 형성될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극(130)은 상대적으로 두께를 증가시켜 저저항 및 신호 전달 향상을 구현하되, 투과도 확보를 위해 메쉬(mesh) 타입 전극으로 패터닝될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(130)의 두께는 약 1500 내지 5000Å의 두께를 가질 수 있다. 상기 메쉬 타입 전극의 선폭은 저저항 및 투과도(예를 들면, 약 70% 이상의 투과도 확보)의 양 측면을 고려하여, 예를 들면 약 1 내지 10㎛일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극(130)은 안테나 어레이 전극(132) 및 전송 선로(transmission line)(134)를 포함할 수 있다. 안테나 어레이 전극(132) 및 전송 선로(134)는 동일한 층 또는 동일 레벨 상에 배치될 수 있다.
절연층(140)은 유전층(120) 상에 형성되어 제1 전극(130)을 덮을 수 있다. 절연층(140)은 제1 영역(I) 및 제2 영역(II) 상에 공통적으로 형성될 수 있다. 절연층(140)은 상술한 무기 절연 물질 및/또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제2 전극(150)은 절연층(140)의 상면 상에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 전극(150)은 제2 영역(II) 상에 선택적으로 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 전극(150)의 말단부는 부분적으로 제1 영역(I) 상으로 연장될 수도 있다.
제2 전극(150)은 필름 안테나(100)의 구동 전극 또는 패드 전극으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 제2 전극(150)은 고주파 대역의 센싱 또는 안테나 구동을 위해 제1 전극(130) 보다 더 낮은 저항을 갖도록 설계될 수 있다. 또한, 제2 전극(150)은 예를 들면, 디스플레이 장치의 주변 영역 또는 베젤부에 배치될 수 있으며, 이에 따라 실질적으로 낮은 투과율로 설계될 수 있다.
따라서, 제2 전극(150)은 상술한 은과 같은 저저항 금속 또는 APC와 같은 합금으로 형성되며, 예를 들면 약 10% 이하의 투과율을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 전극(150)은 후막 솔리드 전극(비-메쉬 타입) 형태를 가지며, 약 350 내지 5000Å의 두께를 가질 수 있다. 제2 전극(150)의 두께가 약 350Å 미만인 경우, 원하는 타겟 신호 전달 계수를 확보하지 못할 수 있다. 제2 전극(150)의 두께가 약 5000Å을 초과하는 경우 박형 필름 안테나 구현이 실질적으로 곤란하고, 공정상의 문제점이 야기될 수 있다. 또한, 두께 증가로 인한 신호 전달 효과가 더 증가하지 않을 수 있다.
또한, 제2 전극(150)의 투과율은 실질적으로 0(zero)일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(130) 및 제2 전극(150)은 서로 다른 층 혹은 서로 다른 레벨 상에 배치되며, 비아 구조물(145)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 비아 구조물(145)을 통해 제1 전극(130)의 전송 선로(134)의 말단과 제2 전극(150)이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 절연층(140) 내에 제1 전극(130)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀이 형성될 수 있다. 이후, 상기 콘택 홀을 채우는 금속막 혹은 합금막을 형성하고, 이를 패터닝하여 비아 구조물(145)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 비아 구조물(145) 및 제2 전극(150)은 실질적으로 일체로 연결된 단일 부재로서 제공될 수 있으며, 이 경우 상기 금속막 혹은 합금막에 대한 동일한 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 비아 구조물(145)을 통해 서로 다른 전기적 특성 및 광학적 특성이 요구되며, 상이한 영역에 형성되는 제1 전극(130) 및 제2 전극(150)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 따라서, 고투과도, 고주파수 대역의 동작이 함께 요구되는 디스플레이 장치 내에 필름 안테나(100)를 적용시킬 수 있다.
절연층(140) 상에는 패시베이션 층(160)이 형성되어 제2 전극(150)을 덮을 수 있다. 패시베이션 층(160)은 제1 영역(I) 및 제2 영역(II) 상에 공통적으로 형성될 수 있다. 패시베이션 층(160)은 상술한 무기 절연 물질 및/또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 필름 안테나(101)의 안테나 어레이 전극(132)이 메쉬 타입 전극으로 형성되는 경우, 더미 메쉬 층(136)이 안테나 어레이 전극(132) 의 주변부에 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 더미 메쉬 층(136)은 유전층(120) 상에 형성되며 안테나 어레이 전극(132) 및 전송 선로(134)와는 물리적, 전기적으로 분리될 수 있다.
더미 메쉬 층(136)은 안테나 어레이 전극(132)과 실질적으로 동일하거나 유사한 메쉬 패턴을 포함할 수 있다. 더미 메쉬 층(136)이 포함됨에 따라, 영역별 패턴 형상 편차가 평준화 혹은 감소되어 안테나 어레이 전극(132)이 예를 들면, 디스플레이 장치의 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 더미 메쉬 층(136)은 도 2에 도시된 제1 영역(I) 및 제2 영역(II) 상에 공통적으로 형성되며, 안테나 어레이 전극(132) 및 전송 선로(134)와는 분리 및 이격되도록 패터닝될 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 4는 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 장치(200)는 표시 영역(210) 및 주변 영역(220)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 필름 안테나(100)의 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)은 각각 디스플레이 장치(200)의 표시 영역(210) 및 주변 영역(220)에 대응되도록 배치될 수 있다. 주변 영역(220)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다.
따라서, 표시 영역(210) 상에는 필름 안테나(100)의 제1 전극(130)이 배치되어 고투과도를 구현할 수 있으며, 주변 영역(220) 상에는 필름 안테나(100)의 제2 전극(150)이 배치되어 저저항, 고 신호 전달 효율을 구현할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 디스플레이 장치(200)는 유연성을 갖는 플렉시블 디스플레이일 수 있다. 제1 전극(130)을 박막 금속 전극으로 구현하는 경우 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나(100)는 상기 플렉시블 디스플레이에 효과적으로 적용될 수 있다.
표 1은 APC 합금으로 형성된 전극(솔리드 패턴 구조)의 두께에 따른 신호 전달 계수(S21) 및 투과율 값을 나타낸 것이다
Figure PCTKR2018009691-appb-T000001
표 1을 참조하면, 고주파 통신을 위한 타겟 신호 전달 계수 값을 약 -2dB로 설정하고, 이에 따라 구동 전극 또는 입력 전극으로 제공되는 제2 전극(150)의 두께를 약 350Å 내지 5000Å이상으로 설정할 수 있다.
표시 영역에서 구현되는 최소한의 투과도를 약 70%로 설정하는 경우, 제1 전극(130)의 두께의 상한 값은 약 200Å로 설정될 수 있다. 제1 전극(130)의 두께가 약 80Å 미만으로 감소하는 경우, 신호 전달 특성이 지나치게 저하되어 안테나 방사 특성을 열화시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 전극(130) 및 제2 전극(150) 각각에 요구되는 투과율 및 신호 전달 특성에 맞게 위치 및 두께를 설정하여 고주파, 고투과 특성을 갖는 디스플레이 장치에 예시적인 실시예들에 따른 필름 안테나를 효과적으로 적용시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 유전층;
    상기 유전층 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 전극을 덮는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 배치되어 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전극과 다른 두께를 가지며, 상기 제1 전극보다 낮은 투과율을 갖는 제2 전극을 포함하는, 필름 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 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) 또는 이들의 합금으로 형성된, 필름 안테나.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 은 또는 은-팔라듐-구리(APC) 합금으로 형성된, 필름 안테나.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 솔리드(solid) 패턴 구조를 가지며, 상기 제1 전극의 두께는 80 내지 200Å, 상기 제1 전극의 투과율은 70% 이상이며,
    상기 제2 전극의 두께는 350 내지 5000Å, 상기 제2 전극의 투과율은 10% 이하인, 필름 안테나.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 전극은 메쉬-타입 구조를 가지며, 상기 제2 전극은 솔리드 패턴 구조를 갖는, 필름 안테나.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 전극의 두께는 1500 내지 5000Å, 상기 제1 전극의 투과율은 70% 이상이며,
    상기 제2 전극의 두께는 350 내지 5000Å, 상기 제2 전극의 투과율은 10% 이하인, 필름 안테나.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 전극 주변에 형성된 더미 메쉬 층을 더 포함하는, 필름 안테나.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 절연층 내에 형성되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 전기적으로 연결시키는 비아 구조물을 더 포함하는, 필름 안테나.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극은 디스플레이 장치의 표시 영역 내에 배치되며, 상기 제2 전극은 상기 디스플레이 장치의 주변 영역 내에 배치되는, 필름 안테나.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극은 안테나 어레이 전극 및 전송 선로를 포함하는, 필름 안테나.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제2 전극은 구동 전극 또는 패드 전극을 포함하는, 필름 안테나.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극에 포함된 상기 전송 선로와 전기적으로 연결되는, 필름 안테나.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 전극의 투과율은 0(zero)인, 필름 안테나.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항의 필름 안테나를 포함하는, 디스플레이 장치.
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