WO2019177382A1 - 안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2019177382A1
WO2019177382A1 PCT/KR2019/002929 KR2019002929W WO2019177382A1 WO 2019177382 A1 WO2019177382 A1 WO 2019177382A1 KR 2019002929 W KR2019002929 W KR 2019002929W WO 2019177382 A1 WO2019177382 A1 WO 2019177382A1
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WO
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antenna element
signal pad
pad
length
disposed
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PCT/KR2019/002929
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English (en)
French (fr)
Inventor
류한섭
오윤석
허윤호
홍원빈
Original Assignee
동우화인켐 주식회사
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Priority to CN201980018839.9A priority patent/CN111869007B/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas

Definitions

  • the present invention relates to an antenna element and a display device including the same. More particularly, the present invention relates to an antenna element including an electrode pattern and a display device including the same.
  • wireless communication technologies such as Wi-Fi and Bluetooth are combined with display devices, for example, in the form of smartphones.
  • an antenna may be coupled to the display device to perform a communication function.
  • the space occupied by the antenna may also be reduced. Accordingly, antenna elements that can be inserted into the thin display in the form of patches have been developed.
  • conductive structures such as radiation patterns, ground pads, and transmission lines may be disposed on the same layer or at the same level. As the conductive structures are disposed adjacently within a limited area, an antenna design for mutual noise reduction, signal loss suppression, and the like is required.
  • Korean Patent Publication No. 2013-0095451 discloses an antenna integrated in a display panel, but does not provide an alternative to the above-described problems.
  • One object of the present invention is to provide an antenna element having improved signal efficiency and reliability.
  • One object of the present invention is to provide a display device including an antenna element having improved signal efficiency and reliability.
  • a dielectric layer comprising: A radiation pattern disposed on the top surface of the dielectric layer; A signal pad electrically connected to the radiation pattern; And a ground pad disposed to be spaced apart from the signal pad and forming a separation space having a length greater than the length of the signal pad.
  • a pair of protruding bars extending in the longitudinal direction of the antenna element and facing in the width direction of the antenna element;
  • the signal pad is disposed at the inlet of the recess.
  • the antenna element of 3 above further comprising a transmission line connecting the radiation pattern and the signal pad.
  • the antenna element of claim 8 further comprising a lower ground layer disposed on the bottom surface of the dielectric layer.
  • ground pad includes a pair of bar patterns extending apart from each other with the signal pad therebetween.
  • the length of the signal pad is 50 to 700 ⁇ m
  • the length of the separation space is 200 ⁇ m to 3mm
  • the antenna element is 50 to 700 ⁇ m
  • the antenna element of claim 14 further comprising a dummy pattern arranged around the radiation pattern and including a mesh structure having the same shape as the mesh structure of the radiation pattern.
  • Display device comprising the antenna element according to any one of 1 to 15 above.
  • An antenna element includes a signal pad electrically connected to a radiation pattern, and a ground pad spaced apart from the signal pad.
  • the ground pad includes a recess into which the signal pad is inserted. Therefore, the noise around the signal pad through the ground pad can be effectively shielded.
  • the ground pad may have a separation space greater than a length of the signal pad.
  • the separation space ensures a separation space between the ground pad and the signal pad, thereby preventing signal loss due to self-radiation of the ground pad.
  • the antenna element may be applied to a display device including a mobile communication device capable of transmitting and receiving 3G or more, for example, 5G high frequency band, to improve optical characteristics such as radiation characteristics and transmittance.
  • 1 and 2 are schematic plan views and cross-sectional views illustrating antenna elements according to exemplary embodiments, respectively.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a structure of an antenna pattern in accordance with some example embodiments.
  • FIG. 4 is a schematic plan view illustrating an antenna element according to some example embodiments.
  • FIG. 5 is a schematic plan view illustrating an antenna element in accordance with some example embodiments.
  • 6 and 7 are schematic plan views illustrating the structure of an antenna pattern according to a comparative example, respectively.
  • FIG. 8 is a schematic plan view illustrating a display device according to example embodiments.
  • Embodiments of the present invention provide an antenna element including a radiation pattern, a signal pad, and a ground pad, wherein the ground pad includes a groove into which the signal pad is inserted.
  • the antenna element may be, for example, a microstrip patch antenna manufactured in the form of a transparent film.
  • the antenna element may be applied to, for example, a communication device for 3G to 5G mobile communication.
  • embodiments of the present invention provides a display device including the antenna element.
  • 1 and 2 are schematic plan views and cross-sectional views illustrating antenna elements according to exemplary embodiments, respectively.
  • first direction and second direction two directions parallel to the top surface of the dielectric layer 100 and intersecting with each other are defined as a first direction and a second direction.
  • first direction and the second direction may perpendicularly intersect each other.
  • the direction perpendicular to the top surface of the dielectric layer 100 is defined as the third direction.
  • the first direction may correspond to a length direction of the antenna element
  • the second direction may correspond to a width direction of the antenna element
  • third direction may correspond to a thickness direction of the antenna element.
  • the definition of the direction can be equally applied to the remaining drawings.
  • the antenna element may include a dielectric layer 100 and a first electrode layer 110 disposed on the dielectric layer 100.
  • the antenna element may further include a second electrode layer 90 disposed under the dielectric layer 100.
  • the dielectric layer 100 may include, for example, a transparent resin material having a collapsible flexibility.
  • the dielectric layer 100 may include polyester-based resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; Cellulose resins such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose; Polycarbonate resins; Acrylic resins such as polymethyl (meth) acrylate and polyethyl (meth) acrylate; Styrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymers; Polyolefin-based resins such as polyethylene, polypropylene, cyclo-based or norbornene-structured polyolefins, ethylene-propylene copolymers; Vinyl chloride-based resins; Amide resins such as nylon and aromatic polyamides; Imide resin; Polyether sulfone resin; Sulfone resins
  • a transparent film made of a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin such as (meth) acrylic, urethane, acrylic urethane, epoxy, silicone, or the like may be used as the dielectric layer 100.
  • an adhesive film such as an optically clear adhesive (OCA), an optically clear resin (OCR), or the like may be included in the dielectric layer 100.
  • dielectric layer 100 may include an inorganic insulating material such as glass, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like.
  • Capacitance or inductance is formed between the first electrode layer 110 and the second electrode layer 90 by the dielectric layer 100, so that a frequency band that the antenna element can drive or sense can be adjusted. Can be.
  • the dielectric constant of dielectric layer 100 may be adjusted to range from about 1.5 to 12. When the dielectric constant exceeds about 12, the driving frequency is excessively reduced, so that driving in a desired high frequency band may not be realized.
  • the first electrode layer 110 may be disposed on the top surface of the dielectric layer 100.
  • the first electrode layer 110 may include an antenna pattern of the antenna element.
  • the first electrode layer 110 may include a radiation pattern 120 and a ground pad 140.
  • the first electrode layer 110 may further include a transmission line 125 branching from the radiation pattern 120 and a signal pad 130 disposed at an end of the transmission line 125.
  • radiation pattern 120, transmission line 125, signal pad 130, and ground pad 140 may all be coplanar or coplanar on the top surface of dielectric layer 100. have.
  • the transmission line 125 may branch from the central portion of the radiation pattern 120 to extend in the first direction.
  • the signal pad 130 may be connected to a distal end of the radiation pattern 120 of the transmission line 125.
  • the radiation pattern 120, the transmission line 125 and the signal pad 130 may be substantially integrally connected and provided as a single member.
  • the ground pad 140 may be disposed to be adjacent to the signal pad 130.
  • the ground pad 140 may include protruding bars 144 and connecting bars 142 facing each other.
  • a pair of protruding bars 144 may be connected by one connecting bar 142 such that the ground pad 140 may be defined.
  • the protruding bar 144 extends in the first direction, and the pair of protruding bars 144 may face in the second direction.
  • the connection bar 142 extends in the second direction, and the pair of protruding bars 144 may be physically and electrically connected to each other.
  • the connection bar 142 may be connected to one ends of the protrusion bars 144 in the same direction.
  • the ground pad 140 may have a shape (eg, a cup shape) in which grooves are formed in a planar direction. Accordingly, the ground pad 140 may include a recess 150 defined by the protruding bars 144 and the connecting bar 142.
  • the signal pad 130 may be inserted into the inlet portion of the recess 150.
  • the signal pad 130 may face the connection bar 142 of the ground pad 140 in the first direction.
  • the signal pad 130 may be physically or electrically spaced apart from the ground pad 140 to partially block the inlet portion of the recess 150.
  • the ground pad 140 has a recessed structure, the periphery of the signal pad 130 may be effectively surrounded by the ground pad 140. Therefore, transmission and reception noise around the signal pad 130 or electrical noise generated from the display device in which the antenna element is mounted may be shielded more effectively.
  • ground pad 140 and the signal pad 130 may be disposed in a structure in which the signal pad 130 partially caps the inlet of the recess 150. Therefore, a space may be formed between the signal pad 130 and the connection bar 142 facing each other.
  • the length of the ground pad 140 may be increased by the separation space, and excessive volume or area increase of the ground pad 140 may be prevented by the separation space. Therefore, while the appropriate area of the ground pad 140 is secured to reduce the resistance, the radiation characteristics of the radiation pattern 120 may be inhibited or interfered by the ground pad 140.
  • the second electrode layer 90 may be disposed on the bottom surface of the dielectric layer 100.
  • the second electrode layer 90 may be provided as a lower ground layer of the antenna element.
  • the second electrode layer 90 may be provided as a ground electrode overlapping the radiation pattern 120 to form a vertical polarization.
  • connection member contact, via, flexible circuit board (FPCB, etc.) connecting the second electrode layer 90 and the ground pad 140 may be provided.
  • the second electrode layer 90 may be included as a separate component of the antenna element.
  • the conductive member of the display device on which the antenna element is mounted may be provided as a ground layer.
  • the conductive member may include, for example, various wirings such as a gate electrode, a scan line, or a data line of a thin film transistor (TFT) included in a display panel, or various electrodes such as a pixel electrode and a common electrode.
  • various wirings such as a gate electrode, a scan line, or a data line of a thin film transistor (TFT) included in a display panel, or various electrodes such as a pixel electrode and a common electrode.
  • TFT thin film transistor
  • the first electrode layer 110 and the second electrode layer 90 are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), chromium (Cr), and titanium.
  • Ti tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), tin (Sn), molybdenum (Mo) or alloys thereof.
  • These may be used alone or in combination of two or more.
  • silver (Ag) or silver alloys eg, silver-palladium-copper (APC) alloys
  • APC silver-palladium-copper
  • the first electrode layer 110 and the second electrode layer 90 may be indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc oxide (ITZO), or zinc oxide (ZnOx). It may also contain a transparent conductive oxide.
  • the first electrode layer 110 and the second electrode layer 90 may include the same conductive material (eg, metal and / or alloy). In some embodiments, the first electrode layer 110 and the second electrode layer 90 may include different conductive materials. For example, the first electrode layer 110 may include the above-described metal or alloy, and the second electrode layer 90 may include the above-mentioned transparent conductive oxide.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a structure of an antenna pattern in accordance with some example embodiments. For convenience of description, illustration of the dielectric layer and the radiation pattern is omitted in FIG. 3.
  • the ground pad 140 may be defined by protrusion bars 144 facing in the second direction and connection bars 142 extending in the first direction.
  • Set 150 may be included.
  • the signal pad 130 may be disposed at the inlet of the recess 150.
  • the space 155 (eg, the area indicated by the dotted rectangle in FIG. 3) by the area of the recess 150 excluding the area of the inlet where the signal pad 130 is located. Can be defined.
  • the length D4 of the ground pad 140 may be defined as the longest distance in the first direction between the connecting bar 142 and the protruding bar 144.
  • the length D4 of the ground pad 140 may be substantially defined as the sum of the length D1 of the connection bar 142, the length D2 of the separation space 155, and the length D3 of the signal pad 130. Can be.
  • the length D1 of the connection bar 142 may range from about 200 ⁇ m to 3 mm.
  • the length D2 of the separation space 155 may be greater than the length D3 of the signal pad 130. Therefore, it is possible to prevent power supply and signal transmission and reception interference of the radiation pattern 120 due to self radiation by the ground pad 140.
  • the length D3 of the signal pad 130 may range from about 50 ⁇ m to 700 ⁇ m.
  • the length D2 of the spacing space 155 is about 200 to 3 mm, preferably about 800 ⁇ m to 3 mm.
  • the length D2 of the separation space 155 may be about 1.1 to 60 times, preferably 2 to 60 times, the length of the signal pad 130. In this case, noise around the signal pad 130 may be effectively shielded or eliminated while preventing self-radiation of the ground pad 140.
  • the distance W1 between the protruding bars 144 of the ground pad 140 may be greater than the width W2 of the signal pad 130 to prevent a short circuit with the signal pad 130.
  • the distance W1 between the protruding bars 144 may be substantially the same as the width of the spaced space 155 (eg, the width in the second direction).
  • the width W2 of the signal pad 130 may be about 10 to 500 ⁇ m.
  • the distance W1 between the protruding bars 144 may be about 20-1500 ⁇ m.
  • the protruding bar 144 may be formed to have a sufficient width for reducing the resistance of the ground pad 140 and noise removing efficiency.
  • the width W3 (eg, width in the second direction) of the protruding bar 144 is about 5-20 mm. It can be a range.
  • the length of the ground pad 140 and the width of the protruding bar 144 may be sufficiently increased to sufficiently secure the noise removing effect by reducing the resistance.
  • the spaced apart space 155 may be formed while shielding the periphery of the signal pad 130, thereby suppressing radiation characteristic interference by the ground pad 140.
  • FIG. 4 is a schematic plan view illustrating an antenna element according to some example embodiments.
  • the first electrode layer 110 may include a mesh structure.
  • the antenna pattern including the radiation pattern 120, the transmission line 125, the signal pad 130, and the ground pad 140 may include the mesh structure. Accordingly, the transmittance of the antenna element can be improved.
  • the dummy pattern 170 may be disposed on the dielectric layer 100 around the antenna pattern.
  • the dummy pattern 170 may include a mesh structure having substantially the same shape as the antenna pattern.
  • the dummy pattern 170 may uniform the electrode array around the antenna pattern to prevent the mesh structure or the electrode lines included therein from being recognized by a user of the display apparatus to which the antenna element is applied.
  • a mesh metal layer may be formed on the dielectric layer 100, and the mesh metal layer may be cut along the edge of the antenna pattern to form an isolation region 160. Accordingly, the dummy pattern 170 may be electrically and physically separated from the antenna pattern.
  • FIG. 5 is a schematic plan view illustrating an antenna element in accordance with some example embodiments. Detailed descriptions of configurations and / or structures substantially the same as or similar to those described with reference to FIG. 1 will be omitted.
  • a pair of ground pads 140a may be disposed with the signal pad 130 interposed therebetween.
  • connection bar 142 may be omitted from the ground pad 140 shown in FIG. 1, in which case the ground pad 140a may be physically separated substantially in parallel with the signal pad 130 interposed therebetween. And extend to include bar patterns.
  • the separation space 155 may have an open shape, and the length of the separation space 155 may extend from the end of the ground pad 140a to a position corresponding to the end of the signal pad 130 in the first direction. It can represent the vertical distance of.
  • the length of the separation space 155 may be substantially defined as a value obtained by subtracting the length of the signal pad 130 from the length of the ground pad 140a.
  • 6 and 7 are schematic plan views illustrating the structure of an antenna pattern according to a comparative example, respectively.
  • a signal pad 230, a transmission line 225, and a radiation pattern may be disposed on the dielectric layer 200.
  • a pair of ground pads 240 may be disposed to be adjacent to both sides of the signal pad 230 connected to the end of the transmission line 225 in the second direction.
  • a signal pad 330, a transmission line 325, a radiation pattern (not shown), and a ground pad 340 may be disposed on the dielectric layer 300.
  • the ground pad 340 may include a recess into which the signal pad 330 is inserted.
  • the signal pad 330 may be disposed to be too close to the connection bar 342 of the ground pad 340.
  • the length L2 of the signal pad 330 may be smaller than the distance L1 between the signal pad 330 and the connection bar 342.
  • the power supply and radiation characteristics of the signal pad 330 and the radiation pattern according to self-radiation of the ground pad 340 may be interfered with since sufficient space is not secured. Accordingly, the overall gain and signal efficiency of the antenna element can be reduced.
  • the length of the ground pad or the length of the space pad may be increased, for example, so that the space of the space is larger than the length of the signal pad. You can increase the area. Therefore, the noise removal efficiency can be improved without impairing the reliability of the radiation pattern and the signal pad.
  • FIG. 8 is a schematic plan view illustrating a display device according to example embodiments.
  • FIG. 8 illustrates an external shape including a window of the display device.
  • the display device 400 may include a display area 410 and a peripheral area 420.
  • the peripheral area 420 may be disposed at both sides and / or both ends of the display area 410, for example.
  • the above-described antenna element may be inserted into the peripheral area 420 of the display device 400 in the form of a film or a patch.
  • the radiation pattern 120 and the second electrode layer 90 of the antenna element may be disposed to at least partially overlap the display area 410.
  • the peripheral area 420 may correspond to, for example, the light blocking part or the bezel part of the image display device.
  • An integrated circuit (IC) chip for adjusting a driving characteristic and a radiation characteristic of the antenna element and supplying a feed signal may be disposed in the peripheral region 420.
  • the IC chip may supply a feed signal through the signal pad 130 of the antenna element.
  • the signal pad 130 may be adjacent to the peripheral area 420, it is possible to shorten the signal path and reduce signal loss.
  • Example 1 signal performance was measured using the antenna pattern of the design shown in FIG. In Comparative Example 1, the signal performance was measured using the antenna pattern of the design shown in FIG. In Comparative Example 2, signal performance was measured using the antenna pattern of the design shown in FIG.
  • An antenna pattern including copper was formed on the COP dielectric layer.
  • the antenna pattern size is as follows (see FIG. 3).
  • Pattern width of the ground pad (W1) 1.1 mm
  • An antenna pattern including copper was formed on the same dielectric layer as in Example 1 (see FIG. 5).
  • ground pads of 100 ⁇ m * 50 ⁇ m are disposed on both sides of the signal pad 230 having the same size in the second direction.
  • Example 2 An antenna pattern similar to that of Example 1 was formed as shown in FIG. 6 except that the length of the separation space was 20 ⁇ m.
  • the signal performance (dB) of the antenna pattern was measured while increasing the width of the signal pad (10 ⁇ m / 50 ⁇ m / 100 ⁇ m / 200 ⁇ m).
  • the first port and the second port included in the network analyzer were connected to each other, and the line loss was measured by the S21 value using the S-Parameter.
  • S21 for securing an output of 50% or more with 100% input can be set to about -3dB by the following equation.
  • Comparative Example 2 employing a recessed ground pad compared to Comparative Example 1, the signal performance was slightly increased. As in Example 1, the signal performance was significantly increased as the length of the separation space was increased.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 실시예들의 안테나 소자는 유전층, 유전층의 상면 상에 배치되는 방사 패턴, 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 신호 패드 및 신호 패드와 이격되어 배치되며 신호 패드의 길이보다 큰 이격 스페이스를 갖도록 리세스된 그라운드 패드를 포함한다. 그라운드 패드를 통해 노이즈 제거 효율 및 방사 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
본 발명은 안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전극 패턴을 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, 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 상기 디스플레이 장치에 결합될 필요가 있다.
예를 들면, 최근 5G의 고주파 대역의 통신의 경우 파장이 보다 짧아짐에 따라, 신호 송수신이 차단되는 경우가 발생할 수 있으며, 또한 송수신이 가능한 주파수 대역이 좁아 신호 손실, 신호 차단에 취약할 수 있다. 따라서, 원하는 지향성, 게인 및 신호 효율을 갖는 고주파 안테나에 대한 요구가 증가하고 있다.
또한, 안테나가 탑재되는 디스플레이 장치가 보다 얇아지고 경량화됨에 따라, 상기 안테나가 차지하는 공간 역시 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 박형 디스플레이에 패치 형태로 삽입될 수 있는 안테나 소자가 개발되고 있다. 상기 필름 안테나의 경우 동일 층 또는 동일 레벨에 방사 패턴, 그라운드 패드, 전송 선로 등과 같은 도전성 구조들이 배치될 수 있다. 제한된 면적 안에서 상기 도전성 구조들이 인접하게 배치됨에 따라 상호 노이즈 저감, 신호 손실 억제 등을 위한 안테나 설계가 필요하다.
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 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 신뢰성을 갖는 안테나 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 유전층; 상기 유전층의 상면 상에 배치되는 방사 패턴; 상기 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 신호 패드; 및 상기 신호 패드와 이격되어 배치되며 상기 신호 패드의 길이보다 큰 길이를 갖는 이격 스페이스를 형성하는 그라운드 패드를 포함하는, 안테나 소자.
2. 위 1에 있어서, 상기 그라운드 패드는,
상기 안테나 소자의 길이 방향으로 연장하며 상기 안테나 소자의 너비 방향으로 마주보는 한 쌍의 돌출 바들; 및
상기 너비 방향으로 연장하며 상기 돌출 바들을 연결시키는 연결 바를 포함하는, 안테나 소자.
3. 위 2에 있어서, 상기 연결 바는 상기 돌출 바들의 일단부들과 연결되어 리세스를 정의하며,
상기 신호 패드는 상기 리세스의 입구에 배치되는, 안테나 소자.
4. 위 3에 있어서, 상기 리세스 중 상기 신호 패드가 배치된 상기 입구를 제외한 영역에 의해 상기 이격 스페이스가 정의되는, 안테나 소자.
5. 위 4에 있어서, 상기 이격 스페이스의 너비는 상기 돌출 바들 사이의 거리와 동일한, 안테나 소자.
6. 위 3에 있어서, 상기 방사 패턴 및 상기 신호 패드를 연결시키는 전송 선로를 더 포함하는, 안테나 소자.
7. 위 6에 있어서, 상기 신호 패드만이 상기 리세스의 입구에 삽입되며, 상기 전송 선로는 상기 리세스의 외부에 배치되는, 안테나 소자.
8. 위 6에 있어서, 상기 방사 패턴, 상기 전송 선로, 상기 신호 패드 및 상기 그라운드 패드는 상기 유전층의 상면 상에서 동일 레벨에 배치되는, 안테나 소자.
9. 위 8에 있어서, 상기 유전층의 저면 상에 배치되는 하부 그라운드 층을 더 포함하는, 안테나 소자.
10. 위 1에 있어서, 상기 그라운드 패드는 상기 신호 패드를 사이에 두고 서로 이격되어 연장하는 한 쌍의 바 패턴들을 포함하는, 안테나 소자.
11. 위 10에 있어서, 상기 이격 스페이스의 길이는 상기 바 패턴의 길이에서 상기 신호 패드의 길이를 차감한 값을 갖는, 안테나 소자.
12. 위 1에 있어서, 상기 이격 스페이스의 길이는 상기 신호 패드의 길이의 2 내지 300배인, 안테나 소자.
13. 위 12에 있어서, 상기 신호 패드의 길이는 50 내지 700㎛이며, 상기 이격 스페이스의 길이는 200㎛ 내지 3mm인, 안테나 소자.
14. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 메쉬 구조를 포함하는 안테나 소자.
15. 위 14에 있어서, 상기 방사 패턴 주변에 배열되며 상기 방사 패턴의 메쉬 구조와 동일한 형태의 메쉬 구조를 포함하는 더미 패턴을 더 포함하는, 안테나 소자.
16. 위 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 안테나 소자를 포함하는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 안테나 소자는 방사 패턴과 전기적으로 연결된 신호 패드, 및 상기 신호 패드와 이격된 그라운드 패드를 포함한다. 상기 그라운드 패드는 상기 신호 패드가 삽입되는 리세스를 포함한다. 따라서, 상기 그라운드 패드를 통한 상기 신호 패드 주변의 노이즈를 효과적으로 차폐시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 그라운드 패드는 상기 신호 패드의 길이보다 큰 이격 스페이스를 가질 수 있다. 상기 이격 스페이스에 의해 그라운드 패드와 상기 신호 패드 사이의 이격 공간이 확보되어, 상기 그라운드 패드의 자체 방사로 인한 신호 손실을 방지할 수 있다.
상기 안테나 소자는 3G 이상, 예를 들면 5G 고주파 대역의 송수신이 가능한 이동 통신 기기를 포함하는 디스플레이 장치에 적용되어 방사 특성 및 투과도와 같은 광학 특성을 함께 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패턴의 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 비교예에 따른 안테나 패턴의 구조를 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 9는 실시예 및 비교예에 따른 안테나 패턴의 신호 성능을 측정한 그래프이다.
본 발명의 실시예들은 방사패턴, 신호 패드 및 그라운드 패드를 포함하며, 상기 그라운드 패드가 상기 신호 패드가 삽입되는 홈을 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, 3G 내지 5G 이동통신을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 안테나 소자를 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 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 1 및 도 2에서 유전층(100)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(100)의 상면에 대해 수직한 방향은 제3 방향으로 정의된다. 예를 들면, 상기 제1 방향은 상기 안테나 소자의 길이 방향, 상기 제2 방향은 상기 안테나 소자의 너비 방향, 상기 제3 방향은 상기 안테나 소자의 두께 방향에 해당될 수 있다. 상기 방향의 정의는 나머지 도면들에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 안테나 소자는 유전층(100), 유전층(100) 상에 배치된 제1 전극층(110)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자는 유전층(100) 아래에 배치된 제2 전극층(90)을 더 포함할 수 있다.
유전층(100)은 예를 들면, 접힐 수 있는 유연성을 갖는 투명 수지 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 등의 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 투명 필름이 유전층(100)으로 활용될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 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 글래스, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수도 있다.
유전층(100)에 의해 제1 전극층(110) 및 제2 전극층(90) 사이에서 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 상기 안테나 소자가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 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 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다.
제1 전극층(110)은 유전층(100)의 상면 상에 배치될 수 있다. 제1 전극층(110)은 상기 안테나 소자의 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 전극층(110)은 방사 패턴(120) 및 그라운드 패드(140)를 포함할 수 있다. 제1 전극층(110)은 방사 패턴(120)으로부터 분기되는 전송 선로(125) 및 전송 선로(125) 말단에 배치된 신호 패드(130)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 패턴(120), 전송 선로(125), 신호 패드(130) 및 그라운드 패드(140)는 모두 유전층(100)의 상기 상면 상에서 동일 평면 또는 동일 레벨 상에 위치할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(120)의 중앙부로부터 전송 선로(125)가 분기되어 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. 전송 선로(125)의 방사 패턴(120)과 멀어지는 말단에 신호 패드(130)가 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 패턴(120), 전송 선로(125) 및 신호 패드(130)는 실질적으로 일체로 연결되어 단일 부재로서 제공될 수 있다.
그라운드 패드(140)는 신호 패드(130)와 인접하도록 배치될 수 있다. 그라운드 패드(140)는 서로 마주보는 돌출 바(bar)들(144) 및 연결 바(bar)(142)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 한 쌍의 돌출 바들(144)이 하나의 연결 바(142)에 의해 연결되어, 그라운드 패드(140)가 정의될 수 있다. 돌출 바(144)는 상기 제1 방향으로 연장하며, 한 쌍의 돌출 바들(144)이 상기 제2 방향으로 마주볼 수 있다. 연결 바(142)는 상기 제2 방향으로 연장하며, 상기 한 쌍의 돌출 바들(144)을 서로 물리적, 전기적으로 연결시킬 수 있다. 연결 바(142)는 돌출 바들(144)의 동일 방향의 일단부들과 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 그라운드 패드(140)는 평면 방향에서 홈이 형성된 형상(예를 들면, 컵 형상)을 가질 수 있다. 이에 따라, 그라운드 패드(140)는 돌출 바(bar)들(144) 및 연결 바(bar)(142)에 의해 정의되는 리세스(recess)(150)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 리세스(150)의 입구 부분에 신호 패드(130)가 삽입될 수 있다. 신호 패드(130)는 상기 제1 방향으로 그라운드 패드(140)의 연결 바(142)와 마주볼 수 있다. 신호 패드(130)는 그라운드 패드(140)와 물리적 또는 전기적으로 이격되어 리세스(150)의 상기 입구 부분을 부분적으로 막을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 실질적으로 신호 패드(130)만 리세스(150) 내부로 진입하며, 전송 선로(125)는 리세스(150) 내부로 연장하지 않고, 리세스(150) 외부에 위치할 수 있다.
상술한 바와 같이, 그라운드 패드(140)가 리세스된 구조를 가지므로 신호 패드(130) 주변이 그라운드 패드(140)에 의해 효과적으로 둘러싸일 수 있다. 따라서, 신호 패드(130) 주변에서의 송수신 노이즈 또는 상기 안테나 소자가 탑재되는 디스플레이 장치로부터 발생하는 전기적 노이즈가 보다 효과적으로 차폐될 수 있다.
또한, 리세스(150)의 상기 입구를 부분적으로 신호 패드(130)가 캡핑하는 구조로 그라운드 패드(140) 및 신호 패드(130)가 배치될 수 있다. 따라서, 서로 마주보는 신호 패드(130) 및 연결 바(142) 사이에는 이격 스페이스가 형성될 수 있다.
상기 이격 스페이스에 의해 그라운드 패드(140)의 길이가 증가할 수 있으며, 한편 상기 이격 스페이스에 의해 그라운드 패드(140)의 지나친 부피 혹은 면적 증가가 방지될 수 있다. 따라서, 그라운드 패드(140)의 적절한 면적이 확보되어 저항을 감소시키면서, 그라운드 패드(140)에 의해 방사 패턴(120)의 방사 특성이 저해 또는 간섭되는 것을 억제할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유전층(100)의 저면 상에는 제2 전극층(90)이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 전극층(90)은 상기 안테나 소자의 하부 그라운드 층으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 제2 전극층(90)은 방사 패턴(120)과 중첩되어 수직 편파를 형성하기 위한 그라운드 전극으로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 전극층(90)과 그라운드 패드(140)를 연결시키는 연결 부재(콘택, 비아(via), 연성 회로 기판(FPCB) 등)가 제공될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 전극층(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.
제1 전극층(110) 및 제2 전극층(90)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) 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.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극층(110) 및 제2 전극층(90)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극층(110) 및 제2 전극층(90)은 동일한 도전 물질(예를 들면, 금속 및/또는 합금)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 전극층(110) 및 제2 전극층(90)은 서로 다른 도전 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1 전극층(110)은 상술한 금속 또는 합금을 포함하며, 제2 전극층(90)은 상술한 투명 도전성 산화물을 포함할 수도 있다.
도 3은 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패턴의 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다. 설명의 편의를 위해 도 3에서는 유전층 및 방사 패턴의 도시는 생략되었다.
도 3을 참조하면, 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 그라운드 패드(140)는 상기 제2 방향으로 마주보는 돌출 바들(144) 및 제1 방향으로 연장하는 연결 바(142)에 의해 정의되는 리세스(150)를 포함할 수 있다. 신호 패드(130)는 리세스(150)의 입구에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 신호 패드(130)가 위치하는 상기 입구의 영역을 제외한 리세스(150)의 영역에 의해 이격 스페이스(155)(예를 들면, 도 3의 점선 사각형으로 표시된 영역)가 정의될 수 있다.
그라운드 패드(140)의 길이(D4)는 연결 바(142) 및 돌출 바(144) 사이의 상기 제1 방향으로의 최장 거리로 정의될 수 있다. 그라운드 패드(140)의 길이(D4)는 실질적으로 연결 바(142)의 길이(D1), 이격 스페이스(155)의 길이(D2) 및 신호 패드(130)의 길이(D3)의 합으로 정의될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 연결 바(142)의 길이(D1)는 약 200㎛ 내지 3mm 범위일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 이격 스페이스(155)의 길이(D2)는 신호 패드(130)의 길이(D3) 보다 클 수 있다. 따라서, 그라운드 패드(140)에 의한 자체 방사에 기인한 방사 패턴(120)의 급전, 신호 송수신 간섭을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 신호 패드(130)의 길이(D3)는 약 50 내지 700㎛ 범위일 수 있다. 이격 스페이스(155)의 길이(D2)는 약 200 내지 3mm이며, 바람직하게는 약 800㎛ 내지 3mm 범위일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이격 스페이스(155)의 길이(D2)는 신호 패드(130)의 길이 대비 약 1.1 내지 60배, 바람직하게는 2 내지 60배일 수 있다. 이 경우, 그라운드 패드(140)의 자체 방사를 방지하면서 신호 패드(130) 주변의 노이즈를 효과적으로 차폐 혹은 제거할 수 있다.
신호 패드(130)와의 단락을 방지하기 위해 그라운드 패드(140)의 돌출 바들(144) 사이의 거리(W1)는 신호 패드(130)의 너비(W2) 보다 클 수 있다. 돌출 바들(144) 사이의 거리(W1)는 이격 스페이스(155)의 너비(예를 들면, 제2 방향으로의 너비)와 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 신호 패드(130)의 너비(W2)는 약 10 내지 500㎛일 수 있다. 돌출 바들(144) 사이의 거리(W1)는 약 20 내지 1500 ㎛일 수 있다.
돌출 바(144)는 그라운드 패드(140)의 저항 감소 및 노이즈 제거 효율을 위해 충분한 너비로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 돌출 바(144)의 너비(W3)(예를 들면, 제2 방향으로의 너비)는 약 5 내지 20mm 범위일 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따르면, 그라운드 패드(140)의 길이 및 돌출 바(144)의 너비를 충분히 증가시켜 저항 감소를 통한 노이즈 제거 효과를 충분히 확보할 수 있다. 또한, 리세스된 형상을 갖는 그라운드 패드(140) 설계를 통해 신호 패드(130) 주변을 차폐하면서 이격 스페이스(155)를 형성하여, 그라운드 패드(140)에 의한 방사 특성 간섭을 억제할 수 있다.
따라서, 노이즈 제거 특성 및 방사 신뢰성이 함께 향상된 안테나 소자가 구현될 수 있다.
도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 전극층(110)(도 2 참조)은 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 방사 패턴(120), 전송 선로(125), 신호 패드(130) 및 그라운드 패드(140)를 포함하는 안테나 패턴은 상기 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 안테나 소자의 투과율이 향상될 수 있다.
상기 안테나 패턴 주변에는 더미 패턴(170)이 유전층(100) 상에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 더미 패턴(170)은 상기 안테나 패턴와 실질적으로 동일한 형태의 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 더미 패턴(170)으로 상기 안테나 패턴 주변의 전극 배열을 균일화하여 상기 메쉬 구조 또는 이에 포함된 전극 라인이 상기 안테나 소자가 적용된 디스플레이 장치의 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 메쉬 금속 층이 유전층(100) 상에 형성되고, 상기 메쉬 금속 층이 상기 안테나 패턴의 테두리를 따라 절단되어 분리 영역(160)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 더미 패턴(170)을 상기 안테나 패턴으로부터 전기적, 물리적으로 이격시킬 수 있다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 5를 참조하면, 한쌍의 그라운드 패드들(140a)이 신호 패드(130)를 사이에 두고 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 그라운드 패드(140)에서 연결 바(142)가 생략될 수 있으며, 이 경우 그라운드 패드(140a)는 신호 패드(130)를 사이에 두고 실질적으로 평행하게 물리적으로 분리되어 연장하는 바 패턴들을 포함할 수 있다.
이에 따라, 이격 스페이스(155)는 개방된 형태를 가질 수 있으며, 이격 스페이스(155)의 길이는 그라운드 패드(140a)의 말단으로부터 상기 제1 방향으로 신호 패드(130)의 말단에 대응되는 위치까지의 수직 거리를 나타낼 수 있다.
예를 들면, 이격 스페이스(155)의 길이는 그라운드 패드(140a)의 길이에서 신호 패드(130)의 길이를 차감한 값으로 실질적으로 정의될 수 있다.
도 6 및 도 7은 각각 비교예에 따른 안테나 패턴의 구조를 나타내는 개략적인 평면도들이다.
도 6을 참조하면, 비교예에 있어서 유전층(200) 상에 신호 패드(230), 전송 선로(225) 및 방사 패턴(미도시)이 배치될 수 있다. 전송 선로(225)의 말단에 연결된 신호 패드(230)의 상기 제2 방향으로 양 측부에 인접하도록 한 쌍의 그라운드 패드들(240)이 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 비교예에서는, 서로 독립된 섬(island) 패턴 형상의 한 쌍의 그라운드 패드들(240)이 신호 패드(230)를 사이에 두고 배치된다. 이 경우, 리세스된 형상의 그라운드 패드를 갖는 실시예들에 비해 충분한 노이즈 차폐 효과가 구현되기 어렵다.
도 7을 참조하면, 유전층(300) 상에 신호 패드(330), 전송 선로(325), 방사 패턴(미도시) 및 그라운드 패드(340)가 배치될 수 있다. 그라운드 패드(340)는 신호 패드(330)가 삽입되는 리세스를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 비교예에서는, 신호 패드(330)가 그라운드 패드(340)의 연결 바(342)에 지나치게 인접하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 신호 패드(330)의 길이(L2)가 신호 패드(330) 및 연결 바(342) 사이의 거리(L1) 보다 작을 수 있다.
도 7의 비교예의 경우, 충분한 이격 스페이스가 확보되지 않음에 따라 그라운드 패드(340)의 자체 방사에 따른 신호 패드(330) 및 방사 패턴에서의 급전, 방사 특성이 간섭될 수 있다. 이에 따라, 안테나 소자의 전체적인 게인(gain) 및 신호 효율이 감소될 수 있다.
그러나, 도 1 내지 5를 참조로 설명한 예시적인 실시예들에 따르면 이격 스페이스가 충분히 확보된 상태에서(예를 들면, 이격 스페이스의 길이가 신호 패드의 길이보다 더 크도록), 그라운드 패드의 길이 혹은 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 방사 패턴 및 신호 패드에서의 신뢰성을 저해하지 않으면서 노이즈 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 8은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치(400)는 표시 영역(410) 및 주변 영역(420)을 포함할 수 있다. 주변 영역(420)은 예를 들면, 표시 영역(410)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 안테나 소자는 디스플레이 장치(400)의 주변 영역(420)에 필름 또는 패치 형태로 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 소자의 방사 패턴(120) 및 제2 전극층(90)은 표시 영역(410)과 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
주변 영역(420)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다. 주변 영역(420) 내에는 상기 안테나 소자의 구동 특성 및 방사 특성을 조절하고, 급전 신호 공급을 위한 집적 회로(IC) 칩이 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 IC 칩은 상기 안테나 소자의 신호 패드(130)를 통해 급전 신호를 공급할 수 있다. 이 경우, 신호 패드(130)를 주변 영역(420)에 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수긴 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
도 9는 실시예 및 비교예에 따른 안테나 패턴의 신호 성능을 측정한 그래프이다.
구체적으로, 실시예 1에서는 도 3에 도시된 디자인의 안테나 패턴을 사용하여 신호 성능이 측정되었다. 비교예 1은 도 6에 도시된 디자인의 안테나 패턴을 사용하여 신호 성능이 측정되었다. 비교예 2는 도 7에 도시된 디자인의 안테나 패턴을 사용하여 신호 성능이 측정되었다.
실시예 1
COP 유전층 상에 구리를 포함하는 안테나 패턴을 형성하였으며, 실시예 1에서 안테나 패턴 사이즈는 아래와 같다(도 3 참조).
신호 패드(130) 길이(D3): 0.7mm
신호 패드(130) 너비(W2): 10㎛ / 50㎛ / 100㎛ / 200㎛
전송 선로(125) 길이: 2mm
그라운드 패드의 패턴 너비(W1): 1.1mm
그라운드 패드의 패턴 너비(W3): 10mm
이격 스페이스 길이(D2): 980㎛
비교예 1
실시예 1에서와 동일한 유전층 상에 구리를 포함하는 안테나 패턴을 형성하였다(도 5 참조).
실시예 1에서와 구체적으로 동일한 사이즈의 신호 패드(230)의 제2 방향으로의 양 측부에 100㎛*50㎛의 그라운드 패드가 배치되었다.
비교예 2
이격 스페이스의 길이가 20㎛ 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 안테나 패턴이 도 6에 도시된 바와 같이 형성되었다.
도 8을 참조하면, 신호 패드의 너비를 증가시키면서(10㎛ / 50㎛ / 100㎛ / 200㎛) 안테나 패턴의 신호 성능(dB)을 측정하였다.
구체적으로, Network Analyzer에 포함된 제1 Port 와 제2 Port를 각각 연결하고 선로 손실을 S-Parameter를 이용하여 S21 값으로 측정하였다.
예를 들면, 100%의 입력으로 출력이 50% 이상을 확보하기 위한 S21은 아래 수식에 의해 약 -3dB 설정될 수 있다.
[수식] S21(dB) = 10 * Log (출력세기/입력세기)
비교예 1 대비 리세스된 그라운드 패드가 채용된 비교예 2에서 신호 성능이 소폭 증가하였으며, 실시예 1과 같이 이격 스페이스의 길이가 증가함에 따라 현저히 신호 성능이 증가하였다.

Claims (16)

  1. 유전층;
    상기 유전층의 상면 상에 배치되는 방사 패턴;
    상기 방사 패턴과 전기적으로 연결되는 신호 패드; 및
    상기 신호 패드와 이격되어 배치되며 상기 신호 패드의 길이보다 큰 길이를 갖는 이격 스페이스를 형성하는 그라운드 패드를 포함하는, 안테나 소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 패드는,
    상기 안테나 소자의 길이 방향으로 연장하며 상기 안테나 소자의 너비 방향으로 마주보는 한 쌍의 돌출 바들; 및
    상기 너비 방향으로 연장하며 상기 돌출 바들을 연결시키는 연결 바를 포함하는, 안테나 소자.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 연결 바는 상기 돌출 바들의 일단부들과 연결되어 리세스를 정의하며,
    상기 신호 패드는 상기 리세스의 입구에 배치되는, 안테나 소자.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 리세스 중 상기 신호 패드가 배치된 상기 입구를 제외한 영역에 의해 상기 이격 스페이스가 정의되는, 안테나 소자.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 이격 스페이스의 너비는 상기 돌출 바들 사이의 거리와 동일한, 안테나 소자.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 방사 패턴 및 상기 신호 패드를 연결시키는 전송 선로를 더 포함하는, 안테나 소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 신호 패드만이 상기 리세스의 입구에 삽입되며, 상기 전송 선로는 상기 리세스의 외부에 배치되는, 안테나 소자.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 방사 패턴, 상기 전송 선로, 상기 신호 패드 및 상기 그라운드 패드는 상기 유전층의 상면 상에서 동일 레벨에 배치되는, 안테나 소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 유전층의 저면 상에 배치되는 하부 그라운드 층을 더 포함하는, 안테나 소자.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 패드는 상기 신호 패드를 사이에 두고 서로 이격되어 연장하는 한 쌍의 바 패턴들을 포함하는, 안테나 소자.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 이격 스페이스의 길이는 상기 바 패턴의 길이에서 상기 신호 패드의 길이를 차감한 값을 갖는, 안테나 소자.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 이격 스페이스의 길이는 상기 신호 패드의 길이의 2 내지 300배인, 안테나 소자.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 신호 패드의 길이는 50 내지 700㎛이며, 상기 이격 스페이스의 길이는 200㎛ 내지 3mm인, 안테나 소자.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 메쉬 구조를 포함하는 안테나 소자.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 방사 패턴 주변에 배열되며 상기 방사 패턴의 메쉬 구조와 동일한 형태의 메쉬 구조를 포함하는 더미 패턴을 더 포함하는, 안테나 소자.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 안테나 소자를 포함하는, 디스플레이 장치.
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