WO2020204573A1 - 안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2020204573A1
WO2020204573A1 PCT/KR2020/004400 KR2020004400W WO2020204573A1 WO 2020204573 A1 WO2020204573 A1 WO 2020204573A1 KR 2020004400 W KR2020004400 W KR 2020004400W WO 2020204573 A1 WO2020204573 A1 WO 2020204573A1
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electrode
antenna element
mesh structure
electrode layer
unit cell
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류한섭
박동필
오윤석
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동우화인켐 주식회사
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the present invention relates to an antenna element and a display device including the same.
  • it 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 a display device and implemented in the form of, for example, a smartphone.
  • an antenna may be coupled to the display device to perform a communication function.
  • an antenna for performing communication in a high frequency or ultra high frequency band needs to be coupled to the display device.
  • the antenna needs to be developed to have improved transparency and flexibility.
  • the space or area of the bezel portion or the light-shielding portion is decreasing.
  • the space or area in which the antenna can be built is also limited, and accordingly, the radiation electrode for transmitting and receiving signals included in the antenna may overlap the display area of the display device. Accordingly, the image of the display device may be obscured by the radiation electrode of the antenna, or the radiation electrode may be visually recognized by the user, thereby deteriorating image quality.
  • electrode visibility may be induced to a user due to overlapping or misalignment of the electrode lines.
  • Korean Patent Application Publication No. 2013-0095451 discloses an antenna integrated with a display panel, but does not consider image deterioration of the display device by the antenna.
  • An object of the present invention is to provide an antenna element having improved visual characteristics and signal transmission/reception efficiency.
  • An object of the present invention is to provide a display device including an antenna element having improved visual characteristics and signal transmission/reception efficiency.
  • dielectric layer A first electrode layer disposed on an upper surface of the dielectric layer, including a radiation electrode, and having a first mesh structure; And a second electrode layer disposed on the bottom surface of the dielectric layer and having a second mesh structure,
  • the first mesh structure and the second mesh structure are aligned so as to be projected out of the plane direction with the dielectric layer therebetween.
  • the first mesh structure includes first unit cells formed by crossing the first electrode lines
  • the second mesh structure includes second unit cells formed by crossing the second electrode lines, the antenna device.
  • the first electrode layer further comprises a dummy electrode separated from the radiation electrode around the radiation electrode.
  • the second electrode layer includes a lower radiation electrode and a lower dummy electrode formed from the second mesh structure.
  • the first electrode layer and the second electrode layer are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), chromium (Cr) , Titanium (Ti), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), molybdenum (Mo) , Zinc (Zn), or an antenna element comprising at least one selected from the group consisting of an alloy thereof.
  • a display device comprising the film antenna according to any one of 1 to 15 above.
  • An antenna element may include a radiation electrode and a ground electrode including a mesh structure in which a plurality of unit cells are aggregated.
  • the radiation electrode and the ground electrode may be aligned to be shifted from each other so as to form sub-unit cells in which the unit cells are evenly divided in a plane direction.
  • the antenna element may be inserted or mounted on the front surface of the display device, and the transmittance may be improved while increasing signal sensitivity, thereby minimizing deterioration in image quality of the display device.
  • the antenna element since the antenna element includes a mesh structure made of a metal material, flexibility characteristics are improved and thus can be effectively applied to a flexible display device.
  • 1 and 2 are schematic cross-sectional views and plan views, respectively, illustrating antenna elements according to exemplary embodiments.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a mesh structure included in a radiation electrode of an antenna element according to exemplary embodiments.
  • FIG. 4 is a schematic plan view illustrating a mesh structure included in a second electrode layer of an antenna element according to exemplary embodiments.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a radiation electrode and a second electrode layer of an antenna element according to exemplary embodiments.
  • FIG. 6 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 electrode and a ground electrode including a mesh structure, reducing electrode visibility, and improving transmittance and signal sensitivity.
  • the antenna element may be, for example, a microstrip patch antenna manufactured in the form of a transparent film.
  • the film antenna may be applied to, for example, a communication device for high-frequency or ultra-high frequency (eg, 3G, 4G, 5G or higher) mobile communication.
  • embodiments of the present invention provide a display device including the antenna element.
  • the object to which the antenna element is applied is not limited to a display device, and may be applied to various objects or structures such as vehicles, home appliances, and buildings.
  • 1 and 2 are schematic cross-sectional views and plan views, respectively, illustrating antenna elements according to exemplary embodiments.
  • antenna elements according to exemplary embodiments are disposed on a dielectric layer 100, a first electrode layer 120 disposed on an upper surface of the dielectric layer 100, and a lower surface of the dielectric layer 100
  • the second electrode layer 110 may be included.
  • the dielectric layer 100 may include an insulating material having a predetermined dielectric constant.
  • the dielectric layer 100 may include, for example, an inorganic insulating material such as glass, silicon oxide, silicon nitride, or metal oxide, or an organic insulating material such as an epoxy resin, an acrylic resin, or an imide-based resin.
  • the dielectric layer 100 may function as a film substrate for an antenna element on which the first electrode layer 110 is formed.
  • a transparent film may be provided as the dielectric layer 100.
  • the transparent film may include, for example, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; Cellulose resins such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose; Polycarbonate resin; Acrylic resins such as polymethyl (meth)acrylate and polyethyl (meth)acrylate; Styrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymer; Polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefin having a cyclo-based or norbornene structure, and ethylene-propylene copolymer; Vinyl chloride resin; Amide resins such as nylon and aromatic polyamide; Imide resin; Polyethersulfone resin; Sulfone resin; Polyether ether ketone resin; Sulfide polyphenylene resin; Vinyl alcohol
  • an adhesive film such as an optically clear adhesive (OCA) or an optically clear resin (OCR) may be included in the dielectric layer 100.
  • OCA optically clear adhesive
  • OCR optically clear resin
  • the dielectric layer 100 may include an inorganic insulating material such as glass, silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride.
  • the dielectric constant of the dielectric layer 100 may be adjusted in the range of 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 implemented.
  • the first electrode layer 120 may include an antenna pattern including a radiation electrode 122 and a transmission line 124.
  • the antenna pattern or the first electrode layer 120 may further include a pad electrode 125 connected to an end of the transmission line 124.
  • the first electrode layer 120 may further include a dummy electrode 126 arranged around the antenna pattern.
  • the first electrode layer 120 is silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W). ), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), tin (Sn), zinc (Zn), molybdenum (Mo ), calcium (Ca), or an alloy thereof. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the first electrode layer 120 may include silver (Ag) or a silver alloy to implement low resistance, and for example, may include a silver-palladium-copper (APC) alloy.
  • Ag silver
  • APC silver-palladium-copper
  • the first electrode layer 120 may include copper (Cu) or a copper alloy to implement low resistance and fine line width patterns.
  • the antenna pattern 50 may include a copper-potassium (Cu-Ca) alloy.
  • the first electrode layer 120 may include a transparent metal oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (ITZO), and zinc oxide (ZnOx).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ITZO indium zinc tin oxide
  • ZnOx zinc oxide
  • the first electrode layer 120 may have a multilayer structure including a metal or alloy layer and a transparent metal oxide layer.
  • the radiation electrode 122 or the first electrode layer 120 of the antenna pattern may include a mesh structure (a first mesh structure). Accordingly, the transmittance of the radiation electrode 122 may be increased, and the flexibility of the antenna element may be improved. Therefore, the antenna element can be effectively applied to a flexible display device.
  • the dummy electrode 126 also includes a mesh structure, and a mesh structure (first mesh structure) having substantially the same shape as the mesh structure included in the radiation electrode 122 is included in the dummy electrode 126. Can be included. In some embodiments, the dummy electrode 126 and the radiation electrode 122 may include the same metal.
  • the transmission line 124 may extend from one end of the radiation electrode 122 to be electrically connected to the pad electrode 125.
  • the transmission line 124 may protrude from the center of the radiation electrode 122 and extend.
  • the transmission line 124 includes substantially the same conductive material as the radiation electrode 122 and may be formed through a substantially the same etching process. In this case, the transmission line 124 may be integrally connected with the radiation electrode 122 to be provided as a substantially single member.
  • the transmission line 124 and the radiation electrode 122 may include substantially the same mesh structure.
  • the pad electrode 125 may include a signal pad 121 and a ground pad 123.
  • the signal pad 121 may be electrically connected to the radiation electrode 122 through a transmission line 124, and may electrically connect the driving circuit unit (eg, an IC chip) and the radiation electrode 122.
  • the driving circuit unit eg, an IC chip
  • a circuit board such as a flexible circuit board (FPCB) is bonded to the signal pad 121, and the driving circuit unit may be disposed on the flexible circuit board. Accordingly, signal transmission/reception may be implemented between the antenna pattern and the driving circuit unit.
  • the driving circuit unit may be directly mounted on the flexible circuit board.
  • a pair of ground pads 123 may be electrically and physically spaced apart from the signal pad 121 with the signal pad 121 interposed therebetween to face each other. Accordingly, vertical radiation and horizontal radiation may be implemented through the antenna element.
  • the pad electrode 125 may have a solid structure including the metal or alloy described above to reduce signal resistance.
  • the dummy electrode 126 may include substantially the same mesh structure as the radiation electrode 122 and may be electrically and physically separated or separated from the antenna pattern and the pad electrode 125.
  • the separation region 130 may be formed along a side line or profile of the antenna pattern to separate the dummy electrode 126 and the antenna pattern from each other.
  • the antenna pattern to include the mesh structure, it is possible to improve the transmittance of the antenna element.
  • the electrode line included in the mesh structure is formed of a low-resistance metal such as copper, silver, APC alloy, or CuCa alloy, thereby suppressing an increase in resistance. Therefore, it is possible to effectively implement a transparent film antenna with low resistance and high sensitivity.
  • the dummy electrodes 126 having the same mesh structure around the antenna pattern, it is possible to prevent the antenna pattern from being visually recognized by a user of the display device according to a difference in electrode arrangement for each location.
  • the second electrode layer 110 may be provided as a ground electrode of the antenna pattern.
  • capacitance or inductance is formed in the thickness direction of the antenna element between the radiation electrode 122 and the second electrode layer 110 by the dielectric layer 100, so that the antenna element is driven.
  • a frequency band that can be sensed can be adjusted.
  • the antenna element may be provided as a vertical radiation antenna through the second electrode layer 110.
  • the second electrode layer 110 includes the above-described metal or alloy, and has the same shape as the antenna pattern or the radiation electrode 122 (for example, the same line width, the same spacing). (Second mesh structure) may be included.
  • the second electrode layer 110, the radiation electrode 122, and the dummy electrode 126 may all include a mesh structure having the same shape.
  • first electrode layer 120 and the second electrode layer 110 projected or overlapped with each other in the thickness direction are formed to have the same mesh structure, while improving the transmittance of the antenna element, different conductive pattern shapes overlap, resulting in electrode visibility. Can be prevented.
  • the second electrode layer 110 may be formed to have a sufficient area to cover all the array of antenna patterns in a planar direction.
  • the second electrode layer 110 may also include a radiation electrode (for example, a lower radiation electrode) and a dummy electrode (for example, a lower dummy electrode) as shown in FIG. 2,
  • the radiation electrode and the dummy electrode of the second electrode layer 110 may be formed from the second mesh structure.
  • the antenna element may be provided as a double-sided radiation antenna in which antenna radiation is performed through each of the upper and lower surfaces of the dielectric layer 100.
  • the lower dummy electrode of the second electrode layer 110 may be overlapped with the radiation electrode 122 of the first electrode layer 120 in a thickness direction to serve as a ground electrode of the radiation electrode 122.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a mesh structure included in a radiation electrode of an antenna element according to exemplary embodiments.
  • a first mesh structure included in the radiation electrode 122 or the first electrode layer 120 may be defined by first electrode lines 50 crossing each other.
  • the first mesh structure includes a first unit cell 55 defined as the first electrode lines 50 substantially intersect in a honeycomb shape, and a plurality of first unit cells 55 are aggregated.
  • the first mesh structure of the first electrode layer 120 may be defined.
  • the first unit cell 55 may have a substantially rhombus shape.
  • the lengths of the two diagonal lines of the first unit cell 55 may be indicated by D1 and D2, respectively.
  • the long diagonal length D1 may be about 50 to 400 ⁇ m, but the diagonal length D2 may be about 20 to 200 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a schematic plan view illustrating a mesh structure included in a second electrode layer of an antenna element according to exemplary embodiments.
  • the second electrode layer 110 has a second mesh structure, and the second mesh structure has substantially the same shape as the first mesh structure included in the first electrode layer 120. Can have.
  • the second mesh structure may be defined by second electrode lines 60 intersecting each other.
  • the second mesh structure includes a second unit cell 65 defined as the second electrode lines 60 substantially intersect in a honeycomb shape, and a plurality of second unit cells 65 are aggregated.
  • the second mesh structure of the second electrode layer 110 may be defined.
  • the second unit cell 65 may also have a substantially rhombus shape, and the length of the long diagonal (D1) and the length of the short diagonal (D1) substantially the same as the first unit cell 55 included in the first electrode layer 120 D2) can have.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a radiation electrode and a second electrode layer of an antenna element according to exemplary embodiments.
  • the first mesh structure included in the first electrode layer 120 and the second mesh structure included in the second electrode layer 110 may be staggered with the dielectric layer 100 interposed therebetween. .
  • the second mesh structure of the second electrode layer 110 is projected onto the first mesh structure of the first electrode layer 120 in a planar direction, and the first electrode layer 120 shown in FIG.
  • a sub-cell 70 in which one unit cell 55 is divided may be defined.
  • the sub-cell 70 may be defined as the second unit cell 65 of the second electrode layer 110 illustrated in FIG. 4 is transparent and divided into a mesh structure of the first electrode layer 120.
  • each of the first unit cell 55 or the second unit cell 65 is a plurality of sub-cells 70 through overlapping or projection of the first and second electrode layers 120 and 110 described above. Can be divided substantially evenly.
  • each of the first unit cell 55 or the second unit cell 65 having a rhombus shape may be substantially uniformly divided into four to form four sub-cells 70.
  • the sub-cell 70 is the length of the long diagonal of the unit cells 55 and 65 described with reference to FIGS. 2 and 3 (D1) and the length of the long diagonal corresponding to each half of the length D2. And only a diagonal length.
  • the length of the long diagonal line of the sub-cell 70 may be about 25 to 200 ⁇ m, but the length of the diagonal line may be about 10 to 100 ⁇ m.
  • the first electrode layer 120 and the second electrode layer 110 may be overlapped or projected in a planar direction to be observed as a substantially one mesh structure in which a plurality of sub-cells 70 are repeated. Accordingly, the size of the unit cells 55 and 65 of the first electrode layer 120 and the second electrode layer 110 may be preset in consideration of the size of the sub-cell 70 in which electrode visibility is substantially prevented and transmittance is improved. .
  • the first electrode layer 120 and the second electrode layer 110 may be intentionally misaligned so that the unit cells 55 and 65 are substantially evenly divided, so that a desirable size of the sub-cell 70 may be formed.
  • the first electrode layer 120 including the radiation electrode 122 and the second electrode layer 110 provided as a ground electrode may be formed to include a mesh structure having the same line width and pitch. Can be formed. Accordingly, it is possible to prevent the electrode pattern from being visually recognized by the user through pattern uniformity while improving the transmittance of the antenna element.
  • each of the first and second electrode layers 120 and 110 may be intentionally misaligned to form sub-cells 70 having a size that prevents electrode visibility and improves transmittance. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in transmittance and an increase in electrode visibility due to an increase in the area occupied by the conductive layer because the upper and lower mesh structures overlap or are slightly misaligned in the thickness direction.
  • FIG. 6 is a schematic plan view illustrating a display device according to example embodiments.
  • FIG. 6 shows an external shape including a window of a display device.
  • the display device 200 may include a display area 210 and a peripheral area 220.
  • the peripheral area 220 may be disposed on both sides and/or both ends of the display area 210, for example.
  • the above-described antenna element may be inserted into the peripheral area 220 of the display apparatus 200 in the form of a patch or film.
  • the radiation electrode 122 of the antenna element described above is disposed to at least partially correspond to the display area 210 of the display device 200, and the pad electrode 125 is It may be arranged to correspond to the peripheral area 220.
  • the peripheral area 220 may correspond to, for example, a light blocking portion or a bezel portion of the display apparatus 200.
  • a driving circuit such as the display device 200 and/or an IC chip of the antenna element may be disposed in the peripheral area 220.
  • a signal transmission/reception path can be shortened and signal loss can be suppressed.
  • the dummy electrode 126 of the antenna element may be disposed in the display area 210.
  • the second electrode layer 110 of the antenna element may be disposed in the display area 210.
  • the radiation electrode 122, the dummy electrode 126, and the second electrode layer 110 include a mesh structure having the same shape, but are disposed so that the unit cells are projected or intersected to be shifted, thereby effectively improving transmittance and preventing electrode visibility.
  • a first electrode layer and a second electrode layer having a mesh structure were formed on the upper and lower surfaces of the glass (0.7T) dielectric layer using an alloy (APC) of silver (Ag), palladium (Pd), and copper (Cu), respectively.
  • the electrode line included in the mesh structure was formed to have a line width of 3 ⁇ m and an electrode thickness (or height) of 2000 ⁇ , and the diagonal length of the rhombus unit cells included in the first electrode layer and the second electrode layer in the X-axis direction (only diagonal length ) was formed as 200 ⁇ m and the diagonal length (long diagonal length) in the Y-axis direction was 400 ⁇ m.
  • the first electrode layer and the second electrode layer are aligned so that the unit cell is projected into four equal sub-cells.
  • a diagonal length (short diagonal length) of the rhombus unit cells included in the first electrode layer and the second electrode layer in the X-axis direction is 100 ⁇ m and the diagonal length (long diagonal length) in the Y-axis direction is 200 ⁇ m, and the first electrode layer And unit cells of the second electrode layer are arranged to substantially overlap each other in a planar direction.
  • the transmittance of the antenna elements manufactured according to Examples and Comparative Examples was measured with a spectrophotometer (CM-3600A, Konica Minolta) under 550 nm wavelength conditions.
  • the antenna elements manufactured according to the Examples and Comparative Examples were visually observed to evaluate whether the electrode line or the mesh structure was visible. Specifically, the visibility was evaluated by the number of panel members who were observed with the naked eye and evaluated that the electrode patterns were clearly visible.
  • the transmittance is improved by arranging the mesh structures on the upper and lower portions of the dielectric layer to be shifted, and electrode visibility is also effectively suppressed.
  • electrode visibility was partially observed as the unit cell size increased.

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Abstract

본 발명의 실시예들의 안테나 소자는 유전층, 유전층의 상면 상에 배치되며 방사 전극을 포함하며 제1 메쉬 구조를 갖는 제1 전극층, 및 유전층의 저면 상에 배치되며 제2 메쉬 구조를 갖는 제2 전극층을 포함한다. 제1 메쉬 구조 및 제2 메쉬 구조는 유전층을 사이에 두고 평면 방향에서 서로 어긋나게 투영되도록 정렬된다.

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, 고주파 혹은 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.
상기 디스플레이 장치의 화면이 대면적화 되면서, 베젤부 혹은 차광부의 공간 혹은 면적은 감소되고 있는 추세이다. 이 경우, 안테나가 내장될 수 있는 공간 혹은 면적 역시 제한되며, 이에 따라, 안테나에 포함되는 신호 송수신을 위한 방사 전극이 상기 디스플레이 장치의 표시 영역과 중첩될 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이 장치의 이미지가 상기 안테나의 방사 전극에 의해 가려지거나 상기 방사 전극이 사용자에게 시인되어 이미지 품질이 저하될 수 있다.
또한, 안테나에 포함되는 전극들이 복수의 전극 라인들을 포함하는 경우, 전극 라인들의 중첩, 오정렬 등에 의해 사용자에게 전극 시인을 유발할 수도 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2013-0095451호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있으나, 안테나에 의한 디스플레이 장치의 이미지 열화에 대해서는 고려하지 않고 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 시각적 특성 및 신호 송수신 효율성을 갖는 안테나 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 시각적 특성 및 신호 송수신 효율성을 갖는 안테나 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 유전층; 상기 유전층의 상면 상에 배치되며 방사 전극을 포함하며 제1 메쉬 구조를 갖는 제1 전극층; 및 상기 유전층의 저면 상에 배치되며 제2 메쉬 구조를 갖는 제2 전극층을 포함하며,
상기 제1 메쉬 구조 및 상기 제2 메쉬 구조는 상기 유전층을 사이에 두고 평면 방향에서 서로 어긋나게 투영되도록 정렬된, 안테나 소자.
2. 위 1에 있어서, 제1 메쉬 구조는 제1 전극 라인들이 교차되어 형성된 제1 단위 셀들을 포함하며, 제2 메쉬 구조는 제2 전극 라인들이 교차되어 형성된 제2 단위 셀들을 포함하는, 안테나 소자.
3. 위 2에 있어서, 상기 제1 단위 셀들 및 상기 제2 단위 셀들이 평면 방향에서 어긋나게 투영되어 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀 각각보다 작은 서브 셀들이 형성되는, 안테나 소자.
4. 위 3에 있어서, 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀은 각각 복수의 상기 서브 셀들로 균등 분할되는, 안테나 소자.
5. 위 3에 있어서, 상기 제1 단위 셀, 상기 제2 단위 셀 및 상기 서브 셀은 마름모 형상인, 안테나 소자.
6. 위 5에 있어서, 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀은 각각 4개의 상기 서브 셀들로 분할되는, 안테나 소자.
7. 위 1에 있어서, 상기 제2 전극층은 상기 방사 전극에 대한 그라운드 전극으로 제공되는, 안테나 소자.
8. 위 7에 있어서, 상기 제1 전극층은 상기 방사 전극 주변에서 상기 방사 전극과 분리된 더미 전극을 더 포함하는, 안테나 소자.
9. 위 8에 있어서, 상기 더미 전극은 상기 제1 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 소자.
10. 위 9에 있어서, 상기 제2 전극 층은 두께 방향으로 상기 방사 전극 및 상기 더미 전극과 전체적으로 중첩되는, 안테나 소자.
11. 위 1에 있어서, 상기 제2 전극층은 상기 제2 메쉬 구조로부터 형성된 하부 방사 전극 및 하부 더미 전극을 포함하는, 안테나 소자.
12. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 상기 상면 상에서 상기 방사 전극과 전기적으로 연결되는 전송 선로; 및 상기 전송 선로의 말단과 연결된 신호 패드를 더 포함하는, 안테나 소자.
13. 위 12에 있어서, 상기 신호 패드는 속이 찬(solid) 구조를 갖는 안테나 소자.
14. 위 12에 있어서, 상기 유전층의 상기 상면 상에 배치되며 상기 신호 패드 주변에 상기 신호 패드와 분리되도록 배치된 그라운드 패드를 더 포함하는, 안테나 소자.
15. 위 1에 있어서, 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 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), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 또는 이들의 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 안테나 소자.
16. 위 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 필름 안테나를 포함하는, 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 안테나 소자는 복수의 단위 셀들이 집합된 메쉬 구조를 포함하는 방사 전극 및 그라운드 전극을 포함할 수 있다. 상기 방사 전극 및 그라운드 전극은 평면 방향에서 상기 단위 셀이 균등하게 분할된 서브 단위 셀이 형성되도록 서로 어긋나게 정렬될 수 있다.
따라서, 방사 전극 및 그라운드 전극의 오정렬에 따른 전극 라인의 겹침, 전극 영역 증가에 따른 투과율 저하, 전극 시인 증가를 억제할 수 있다.
상기 안테나 소자는 디스플레이 장치의 전면부에 삽입 또는 실장될 수 있으며, 신호 감도를 증가시키면서 투과율을 향상시켜 디스플레이 장치의 이미지 품질 저하를 최소화할 수 있다. 또한, 상기 안테나 소자는 금속 재질의 메쉬 구조를 포함하므로, 유연성 특성이 향상되어 플렉시블 디스플레이 장치에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자의 방사 전극에 포함된 메쉬 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자의 제2 전극층에 포함된 메쉬 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자의 방사 전극 및 제2 전극층을 함께 투영한 개략적인 평면도이다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
본 발명의 실시예들은 메쉬 구조를 포함하는 방사 전극 및 그라운드 전극을 포함하며, 전극 시인을 감소시키고, 투과율 및 신호 감도가 함께 향상된 안테나 소자를 제공한다.
상기 안테나 소자는 예를 들면, 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 필름 안테나는 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파(예를 들면, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동통신을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 안테나 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 안테나 소자의 적용 대상이 디스플레이 장치에 한정되는 것은 아니며, 차량, 가전 기기, 건축물 등과 같은 다양한 대상체 또는 구조체에 적용될 수 있다.
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 단면도 및 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자는 유전층(100), 유전층(100)의 상면 상에 배치된 제1 전극층(120) 및 유전층(100)의 저면 상에 배치된 제2 전극층(110)을 포함할 수 있다.
유전층(100)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 유전층(100)은 예를 들면, 글래스, 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(100)은 제1 전극층(110)이 형성되는 안테나 소자의 필름 기재로서 기능할 수 있다.
예를 들면, 투명 필름이 유전층(100)으로 제공될 수 있다. 상기 투명 필름은 예를 들면, 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; 에폭시계 수지; 실리콘계 수지 등을 등의 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 또한, 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 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.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(120)은 방사 전극(122) 및 전송 라인(124)을 포함하는 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴 또는 제1 전극층(120)은 전송 라인(124)의 말단과 연결된 패드 전극(125)을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극층(120)은 상기 안테나 패턴 주변에 배열된 더미 전극(126)을 더 포함할 수 있다.
제1 전극층(120)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), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극층(120)은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금을 포함할 수 있으며, 예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극층(120)은 저저항 및 미세 선폭 패턴 구현을 위해 구리(Cu) 또는 구리 합금을 포함할 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴(50)은 구리-칼륨(Cu-Ca) 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극층(120)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수도 있다
예를 들면, 제1 전극층(120)은 금속 또는 합금층, 및 투명 금속 산화물층을 포함하는 복층 구조를 가질 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 안테나 패턴의 방사 전극(122) 또는 제1 전극층(120)은 메쉬(mesh) 구조(제1 메쉬 구조)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 방사 전극(122)의 투과율을 증가될 수 있으며, 상기 안테나 소자의 유연성이 향상될 수 있다. 따라서, 상기 안테나 소자는 플렉시블 디스플레이 장치에 효과적으로 적용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 더미 전극(126) 역시 메쉬 구조를 포함하며, 방사 전극(122)에 포함된 메쉬 구조와 실질적으로 동일한 형상의 메쉬 구조(제1 메쉬 구조)가 더미 전극(126)에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 더미 전극(126) 및 방사 전극(122)은 동일한 금속을 포함할 수 있다.
전송 선로(124)는 방사 전극(122)의 일단으로부터 연장되어 패드 전극(125)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 전송 선로(124)는 방사 전극(122)의 중앙부에서 돌출되어 연장할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전송 선로(124)는 방사 전극(122)과 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함하며, 실질적으로 동일한 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 이 경우, 전송 선로(124)는 방사 전극(122)과 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전송 선로(124) 및 방사 전극(122)은 실질적으로 동일한 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
패드 전극(125)은 신호 패드(121) 및 그라운드 패드(123)을 포함할 수 있다. 신호 패드(121)는 전송 선로(124)를 통해 방사 전극(122)과 전기적으로 연결되며, 구동 회로부(예를 들면, IC 칩)와 방사 전극(122)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
예를 들면, 신호 패드(121) 상에 연성 회로 기판(FPCB)와 같은 회로 기판이 접합되며, 상기 연성 회로 기판 상에 상기 구동 회로부가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 안테나 패턴 및 상기 구동 회로부 사이에서 신호 송수신이 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 구동 회로부는 상기 연성 회로 기판 상에 직접 실장될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 한 쌍의 그라운드 패드들(123)이 신호 패드(121)를 사이에 두고 신호 패드(121)와 전기적, 물리적으로 이격되어 서로 마주보며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 안테나 소자를 통해 수직 방사와 함께 수평 방사가 구현될 수 있다.
패드 전극(125)은 신호 저항 감소를 위해 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 구조를 가질 수 있다.
더미 전극(126)은 상술한 바와 같이, 방사 전극(122)과 실질적으로 동일한 메쉬 구조를 포함할 수 있으며, 상기 안테나 패턴 및 패드 전극(125)과 전기적, 물리적으로 분리 혹은 이격될 수 있다.
예를 들면, 분리 영역(130)이 상기 안테나 패턴의 측면 라인 혹은 프로파일을 따라 형성되어, 더미 전극(126)과 상기 안테나 패턴을 서로 분리시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 안테나 패턴을 상기 메쉬 구조를 포함하도록 형성함으로써, 상기 안테나 소자의 투과율을 향상시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 메쉬 구조를 채용하면서 상기 메쉬 구조에 포함되는 전극 라인은 구리, 은, APC 합금 또는 CuCa 합금과 같은 저저항 금속으로 형성함으로써, 저항 증가를 억제할 수 있다. 따라서, 저저항, 고감도의 투명 필름 안테나를 효과적으로 구현할 수 있다.
또한, 상기 안테나 패턴 주변에 동일한 메쉬 구조의 더미 전극(126)을 배열함으로써, 위치별 전극 배열 차이에 따라 디스플레이 장치의 사용자에게 상기 안테나 패턴이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
제2 전극층(110)은 상기 안테나 패턴의 그라운드 전극으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 유전층(100)에 의해 방사 전극(122) 및 제2 전극층(110) 사이에서 상기 안테나 소자의 두께 방향으로 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 상기 안테나 소자가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 소자는 제2 전극층(110)을 통해 수직 방사 안테나로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 전극층(110)은 상술한 금속 또는 합금을 포함하며, 상기 안테나 패턴 또는 방사 전극(122)과 동일한 형상(예를 들면, 동일 선폭, 동일 간격)의 메쉬 구조(제2 메쉬 구조)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 전극층(110), 방사 전극(122) 및 더미 전극(126)은 모두 동일한 형상의 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
두께 방향으로 서로 투영 또는 중첩되는 제1 전극층(120) 및 제2 전극층(110)을 동일한 메쉬 구조를 갖도록 형성함에 따라, 안테나 소자의 투과율을 향상시키면서, 상이한 도전 패턴 형상이 중첩되어 전극 시인이 초래되는 것을 방지할 수 있다.
설명의 편의를 위해 도 2에서는 하나의 안테나 패턴만이 도시되었으나, 복수의 상기 안테나 패턴들이 유전층(100) 상에 어레이 형태로 배열될 수 있다. 이 경우, 제2 전극층(110)은 상기 안테나 패턴의 어레이를 평면 방향에서 모두 커버할 수 있는 충분한 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 전극층(110) 역시 도 2에 도시된 바와 같이 방사 전극(예를 들면, 하부 방사 전극) 및 더미 전극(예를 들면, 하부 더미 전극)을 포함할 수 있으며, 제2 전극층(110)의 상기 방사 전극 및 상기 더미 전극은 상기 제2 메쉬 구조로부터 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 안테나 소자는 유전층(100)의 상면 및 하면 각각을 통해 안테나 방사가 수행되는 양면 방사 안테나로 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 전극층(110)의 상기 하부 더미 전극은 두께 방향으로 제1 전극층(120)의 방사 전극(122)과 중첩되어 방사 전극(122)의 그라운드 전극으로 제공될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자의 방사 전극에 포함된 메쉬 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 방사 전극(122) 또는 제1 전극층(120)에 포함된 제1 메쉬 구조는 서로 교차하는 제1 전극 라인들(50)에 의해 정의될 수 있다.
상기 제1 메쉬 구조는 제1 전극 라인들(50)이 실질적으로 벌집(honeycomb) 형상으로 교차함에 따라 정의되는 제1 단위 셀(55)을 포함하며, 복수의 제1 단위 셀들(55)이 집합되어 상기 제1 전극층(120)의 상기 제1 메쉬 구조가 정의될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 단위 셀(55)은 실질적으로 마름모 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 단위 셀(55)의 두 대각선의 길이는 각각 D1 및 D2로 표시될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 장 대각선의 길이(D1)는 약 50 내지 400㎛, 단 대각선의 길이(D2)는 약 20 내지 200㎛일 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자의 제2 전극층에 포함된 메쉬 구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이 제2 전극층(110)은 제2 메쉬 구조를 가지며, 상기 제2 메쉬 구조는 제1 전극층(120)에 포함된 상기 제1 메쉬 구조와 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 메쉬 구조는 서로 교차하는 제2 전극 라인들(60)에 의해 정의될 수 있다.
상기 제2 메쉬 구조는 제2 전극 라인들(60)이 실질적으로 벌집(honeycomb) 형상으로 교차함에 따라 정의되는 제2 단위 셀(65)을 포함하며, 복수의 제2 단위 셀들(65)이 집합되어 상기 제2 전극층(110)의 상기 제2 메쉬 구조가 정의될 수 있다.
제2 단위 셀(65) 역시 실질적으로 마름모 형상을 가질 수 있으며, 제1 전극층(120)에 포함된 제1 단위 셀(55)과 실질적으로 동일한 장 대각선의 길이(D1) 및 단 대각선의 길이(D2)를 가질 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 소자의 방사 전극 및 제2 전극층을 함께 투영한 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 유전층(100)을 사이에 두고 제1 전극층(120)에 포함된 제1 메쉬 구조 및 제2 전극층(110)에 포함된 제2 메쉬 구조는 어긋나게(staggered) 정렬될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 평면 방향에서 제2 전극층(110)의 제2 메쉬 구조가 제1 전극층(120)의 제1 메쉬 구조로 투영되어 도 3에 도시된 제1 전극층(120)의 제1 단위 셀(55)이 분할된 서브 셀(70)이 정의될 수 있다. 또는, 서브 셀(70)은 도 4에 도시된 제2 전극층(110)의 제2 단위 셀(65)이 제1 전극층(120)의 메쉬 구조로 투명되어 분할됨으로써 정의될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 단위 셀(55) 또는 제2 단위 셀(65) 각각은 상술한 제1 및 제2 전극층(120, 110)의 중첩 또는 투영을 통해 복수의 서브 셀들(70)로 실질적으로 균등 분할될 수 있다. 예를 들면, 마름모 형상을 갖는 제1 단위 셀(55) 또는 제2 단위 셀(65) 각각은 실질적으로 균일하게 4분할 되어 4개의 서브 셀들(70)이 형성될 수 있다.
서브 셀(70)은 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 단위 셀(55, 65)의 장 대각선의 길이(D1) 및 단 대각선이 길이(D2)의 각각 1/2에 해당되는 장 대각선의 길이 및 단 대각선의 길이를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 서브 셀(70)의 장 대각선의 길이는 약 25 내지 200㎛, 단 대각선의 길이는 약 10 내지 100㎛일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 평면 방향에서 제1 전극층(120) 및 제2 전극층(110) 중첩 또는 투영되어 복수의 서브 셀들(70)이 반복되는 실질적으로 하나의 메쉬 구조로 관찰될 수 있다. 따라서, 전극 시인이 실질적으로 방지되며 투과율이 향상되는 서브 셀(70) 사이즈를 고려하여 제1 전극층(120) 및 제2 전극층(110)의 단위 셀들(55, 65)의 사이즈를 미리 설정할 수 있다.
이후, 제1 전극층(120) 및 제2 전극층(110)을 의도적으로 단위 셀들(55, 65)이 실질적으로 균등 분할되도록 오정렬시켜 바람직한 서브 셀(70) 사이즈가 형성되도록 정렬시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따르면, 방사 전극(122)을 포함하는 제1 전극층(120) 및 그라운드 전극으로 제공되는 제2 전극층(110)을 동일한 선폭, 피치의 메쉬 구조를 포함하도록 형성할 수 있다. 이에 따라, 안테나 소자의 투과성을 향상시키면서 패턴 균일화를 통해 전극 패턴이 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 전극층들(120, 110) 각각의 메쉬 구조를 의도적으로 어긋나게 정렬시켜 전극 시인이 방지되고 투과율을 향상되는 사이즈의 서브 셀들(70)을 형성할 수 있다. 따라서, 상, 하부의 메쉬 구조가 두께 방향으로 겹치거나 미세하게 오정렬되어 도전층 점유 면적이 증가함에 따른 투과율 감소 및 전극 시인 증가를 방지할 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 6은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 장치(200)는 표시 영역(210) 및 주변 영역(220)을 포함할 수 있다. 주변 영역(220)은 예를 들면, 표시 영역(210)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 안테나 소자는 디스플레이 장치(200)의 주변 영역(220)에 패치 또는 필름 형태로 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상술한 안테나 소자의 방사 전극(122)은 디스플레이 장치(200)의 표시 영역(210)에 적어도 부분적으로 대응되도록 배치되며, 패드 전극(125)은 디스플레이 장치(200)의 주변 영역(220)에 대응되도록 배치될 수 있다.
주변 영역(220)은 예를 들면, 디스플레이 장치(200)의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다. 또한, 주변 영역(220)에는 디스플레이 장치(200) 및/또는 상기 안테나 소자의 IC 칩과 같은 구동 회로가 배치될 수 있다.
상기 안테나 소자의 패드 전극(125)을 상기 구동 회로에 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시 영역(210) 내에 상기 안테나 소자의 더미 전극(126)이 배치될 수 있다. 또한, 표시 영역(210) 내에 상기 안테나 소자의 제2 전극층(110)이 배치될 수 있다.
방사 전극(122), 더미 전극(126) 및 제2 전극층(110)이 동일 형상의 메쉬 구조를 포함하되 단위 셀들이 어긋나게 투영 또는 교차되도록 배치하여 투과율 향상 및 전극 시인 방지를 함께 효과적으로 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 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.
실시예 1
글래스(0.7T) 유전층의 상면 및 저면 상에 각각 은(Ag), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu)의 합금(APC)을 사용하여 메쉬 구조의 제1 전극층 및 제2 전극층을 형성하였다. 상기 메쉬 구조에 포함된 전극 라인 선폭은 3㎛, 전극 두께(또는 높이)는 2000Å이 되도록 형성하였으며, 제1 전극층 및 제2 전극층에 포함된 마름모 단위셀의 X축 방향의 대각선 길이(단 대각선 길이)는 200㎛ 및 Y축 방향의 대각선 길이(장 대각선 길이)는 400㎛로 형성되었다. 제1 전극층 및 제2 전극층은 도 5에 도시된 바와 같이 단위 셀이 균등한 4개의 서브 셀들로 투영되도록 어긋나게 정렬되었다.
실시예 2
제1 전극층 및 제2 전극층에 포함된 마름모 단위셀의 X축 방향의 대각선 길이(단 대각선 길이)를 300㎛ 및 Y축 방향의 대각선 길이(장 대각선 길이)를 600㎛로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 안테나 소자를 형성하였다.
비교예
제1 전극층 및 제2 전극층에 포함된 마름모 단위셀의 X축 방향의 대각선 길이(단 대각선 길이)를 100㎛ 및 Y축 방향의 대각선 길이(장 대각선 길이)를 200㎛로 형성하고, 제1 전극층 및 제2 전극층의 단위셀들이 평면 방향에서 실질적으로 서로 오버랩되도록 정렬되었다.
실험예
(1) 안테나 구동 특성 평가
실시예들 및 비교예의 안테나 소자에 대해 제1 전극층이 방사 전극 제2 전극층이 그라운드 전극으로 작동하도록 급전을 수행하고, Vector Network Analyzer(제조사: Anritsu, Model 명: MS4644B) 및 방사 챔버를 활용하여 안테나 특성 관련 파라미터들(S11, Re(Z), Im(Z), Gain, Directivity, 방사 효율)을 측정하였다. 평가결과는 아래 표 1에 기재된 바와 같다(※ 방사효율(%) = (Gain/Directivity)*100).
Figure PCTKR2020004400-appb-img-000001
표 1을 참조하면, 메쉬 구조들이 어긋나게 배치되는 실시예들의 경우에도 안테나 특성의 변동, 저하 없이 유사한 수준으로 유지되었다.
(2) 투과율 및 시인성 평가
1) 투과율 측정
실시예들 및 비교예에 의해 제조된 안테나 소자의 투과율을 550nm 파장 조건 하에서 분광측색계(CM-3600A, Konica Minolta)로 측정하였다.
2) 시인성 평가
실시예들 및 비교예에 의해 제조된 안테나 소자들을 육안으로 관찰하여 전극 라인 또는 메쉬 구조의 시인여부를 평가하였다. 구체적으로 10명의 패널들에게 육안으로 관찰시켜 전극 패턴들이 명확히 시인된다고 평가한 패널의 명수를 통해 시인성을 아래와 같이 평가하였다.
ⓞ: 10명 중 0명
○: 10명 중 1 내지 3명
△: 10명 중 4 내지 5명
×: 10명 중 6명 이상
평가 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.
Figure PCTKR2020004400-appb-img-000002
표 2를 참조하면, 유전층 상부, 하부의 메쉬 구조를 어긋나게 배열하여 투과율이 향상되고, 전극 시인 역시 효과적으로 억제되었다. 다만, 실시예 2에서는 단위 셀 사이즈가 증가함에 따라 전극 시인이 일부 관찰되었다.

Claims (16)

  1. 유전층;
    상기 유전층의 상면 상에 배치되며 방사 전극을 포함하며 제1 메쉬 구조를 갖는 제1 전극층; 및
    상기 유전층의 저면 상에 배치되며 제2 메쉬 구조를 갖는 제2 전극층을 포함하며,
    상기 제1 메쉬 구조 및 상기 제2 메쉬 구조는 상기 유전층을 사이에 두고 평면 방향에서 서로 어긋나게 투영되도록 정렬된, 안테나 소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 제1 메쉬 구조는 제1 전극 라인들이 교차되어 형성된 제1 단위 셀들을 포함하며, 제2 메쉬 구조는 제2 전극 라인들이 교차되어 형성된 제2 단위 셀들을 포함하는, 안테나 소자.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 단위 셀들 및 상기 제2 단위 셀들이 평면 방향에서 어긋나게 투영되어 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀 각각보다 작은 서브 셀들이 형성되는, 안테나 소자.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀은 각각 복수의 상기 서브 셀들로 균등 분할되는, 안테나 소자.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 단위 셀, 상기 제2 단위 셀 및 상기 서브 셀은 마름모 형상인, 안테나 소자.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀은 각각 4개의 상기 서브 셀들로 분할되는, 안테나 소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 전극층은 상기 방사 전극에 대한 그라운드 전극으로 제공되는, 안테나 소자.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 전극층은 상기 방사 전극 주변에서 상기 방사 전극과 분리된 더미 전극을 더 포함하는, 안테나 소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 더미 전극은 상기 제1 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 소자.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 전극 층은 두께 방향으로 상기 방사 전극 및 상기 더미 전극과 전체적으로 중첩되는, 안테나 소자.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 전극층은 상기 제2 메쉬 구조로부터 형성된 하부 방사 전극 및 하부 더미 전극을 포함하는, 안테나 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전층의 상기 상면 상에서 상기 방사 전극과 전기적으로 연결되는 전송 선로; 및
    상기 전송 선로의 말단과 연결된 신호 패드를 더 포함하는, 안테나 소자.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 신호 패드는 속이 찬(solid) 구조를 갖는 안테나 소자.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 유전층의 상기 상면 상에 배치되며 상기 신호 패드 주변에 상기 신호 패드와 분리되도록 배치된 그라운드 패드를 더 포함하는, 안테나 소자.
  15. 청구항 1에 있어서, 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 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), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 안테나 소자.
  16. 청구항 1에 따른 필름 안테나를 포함하는, 디스플레이 장치.
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