WO2021085919A1 - 안테나 구조체, 이를 포함하는 안테나 어레이 및 디스플레이 장치 - Google Patents

안테나 구조체, 이를 포함하는 안테나 어레이 및 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021085919A1
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WO
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radiation pattern
transmission line
antenna
antenna structure
signal pad
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PCT/KR2020/014366
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김종민
이영수
허윤호
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동우화인켐 주식회사
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/32—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by mechanical means

Definitions

  • the present invention relates to an antenna structure, an antenna array including the same, and a display device. More specifically, it relates to an antenna structure including an antenna pattern and a dielectric layer, an antenna array including the same, and a display device.
  • wireless communication technologies such as Wi-Fi and Bluetooth are combined with display devices 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 an ultra-high frequency band needs to be coupled to the display device.
  • the space occupied by the antenna may also decrease. Accordingly, there is a limit to simultaneously implementing high-frequency and wide-band signal transmission and reception in a limited space.
  • Korean Patent Application Publication No. 2013-0095451 discloses an antenna integrated with a display panel, but does not provide an alternative to the above-described problems.
  • An object of the present invention is to provide an antenna structure having improved signal efficiency and space efficiency.
  • An object of the present invention is to provide an antenna array and a display device including an antenna structure having improved signal efficiency and space efficiency.
  • the dielectric layer A radiation pattern disposed on the dielectric layer; A first signal pad supplying a first input signal to the radiation pattern; A second signal pad selectively supplying a second input signal to the radiation pattern; A first transmission line connecting the first signal pad to the radiation pattern; And a second transmission line connecting the second signal pad to the radiation pattern.
  • the antenna structure of the above 6, comprising an impedance matching pattern having a solid structure at a vertex to which the first transmission line and the second transmission line of the radiation pattern are connected.
  • a side of the radiation pattern to which the first transmission line and the second transmission line are connected includes an edge pattern defining an edge of the radiation pattern.
  • the mesh structure includes first unit lines and second unit lines intersecting each other, and some of the first unit lines are disposed on an extension line of the first transmission line, and the Some of the second unit lines are disposed on an extension line of the second transmission line.
  • the first input signal and the second input signal are each independently supplied, and one of a vertical polarization and a horizontal polarization is implemented by the first input signal, and the second input signal The other one of the vertical polarization and the horizontal polarization is implemented, the antenna structure.
  • the antenna structure according to 1 above further comprising an antenna ground layer disposed on a bottom surface of the dielectric layer.
  • a display device including the antenna structure according to the above-described embodiments.
  • first radiation pattern A second radiation pattern disposed to be spaced apart from the first radiation pattern in a first direction; A third radiation pattern disposed to be spaced apart from the first radiation pattern in a second direction; A first transmission line extending in the first direction and connecting a first signal pad and the first radiation pattern; A second transmission line extending in the second direction and connecting the second signal pad and the first radiation pattern; A third transmission line extending in the first direction and connecting the first radiation pattern and the second radiation pattern; And a fourth transmission line extending in the second direction and connecting the first radiation pattern and the third radiation pattern.
  • An antenna array comprising a plurality of antenna structures according to 18 above.
  • the antenna structure according to embodiments of the present invention may include a first signal pad and a second signal pad independently supplying an input signal to a radiation pattern. Therefore, one radiation pattern can implement a plurality of polarization characteristics.
  • the first input signal and the second input signal are alternately supplied through the first signal pad and the second signal pad, so that the horizontal polarization characteristic and the vertical polarization characteristic may be implemented together through one radiation pattern. have.
  • the antenna structure is applied to various target structures such as high-frequency or ultra-high frequency (e.g., 3G, 4G, 5G or higher) mobile communication devices, vehicles, buildings, etc.
  • high-frequency or ultra-high frequency e.g., 3G, 4G, 5G or higher
  • the optical properties can be improved together.
  • antenna gain may be improved by connecting a plurality of radiation patterns in series in an extension direction of each transmission line.
  • 1 to 7 are schematic plan views illustrating an antenna pattern layer of an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • FIG. 8 is a schematic plan view illustrating an antenna array in which a plurality of radiation patterns are arranged according to exemplary embodiments.
  • 9 and 10 are schematic plan views illustrating an antenna pattern layer of an antenna structure according to example embodiments.
  • 11 to 13 are schematic plan views illustrating an antenna array in which a plurality of antenna structures are arranged according to exemplary embodiments.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • 15 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna structure according to example embodiments.
  • 16 is a schematic plan view illustrating a display device according to example embodiments.
  • 17 and 18 are diagrams illustrating radiation patterns during operation of an antenna structure according to exemplary embodiments.
  • Exemplary embodiments of the present invention include a first signal pad and a second signal for supplying a first input signal and a second input signal to a radiation pattern and a radiation pattern disposed on a dielectric layer through a first transmission line and a second transmission line, respectively. It provides an antenna structure including a signal pad. An antenna structure with improved signal efficiency and space efficiency may be provided by implementing a plurality of polarization characteristics of one radiation pattern.
  • the antenna structure may be, for example, a microstrip patch antenna manufactured in the form of a transparent film.
  • the antenna structure is, for example, communication for high-frequency or ultra-high frequency (eg, 3G, 4G, 5G, or more) mobile communication, Wi-Fi, Bluetooth, NFC (Near Field Communication), GPS (Global Positioning System), etc. Applicable to devices.
  • the antenna structure may be applied to various target structures such as vehicles and buildings.
  • embodiments of the present invention provide a display device including the antenna structure.
  • two directions that are parallel to the top surface of the dielectric layer 110 and cross each other are defined as the x direction and the y direction.
  • the x-direction and y-direction may cross each other perpendicularly.
  • the direction perpendicular to the top surface of the dielectric layer 110 is defined as the z direction.
  • the x direction may correspond to a width direction of the antenna structure
  • the y direction may correspond to a length direction of the antenna structure
  • the z direction may correspond to a thickness direction of the antenna structure.
  • the definition of the direction may be applied equally to the remaining drawings.
  • FIG. 1 is a schematic plan view illustrating an antenna pattern layer of an antenna structure according to example embodiments.
  • the antenna structure may include a dielectric layer 110 and an antenna pattern layer disposed on the dielectric layer 110.
  • the antenna pattern layer may include a radiation pattern 121 and a first signal pad 127 and a second signal pad 128 electrically connected to the radiation pattern 121.
  • the radiation pattern 121 may be electrically connected to each other through the first signal pad 127 and the second signal pad 128 and the first transmission line 123 and the second transmission line 124.
  • the dielectric layer 110 may include, for example, a transparent resin material.
  • the dielectric layer 110 may include 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
  • a transparent film made of a thermosetting resin such as (meth)acrylic-based, urethane-based, acrylic-urethane-based, epoxy-based, silicone-based or UV-curable resin may be used as the dielectric layer 110.
  • an adhesive film such as an optically clear adhesive (OCA) or an optically clear resin (OCR) may be included in the dielectric layer 110.
  • the dielectric layer 110 may include an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, glass, or the like.
  • the dielectric layer 110 may be provided as a substantially single layer. In one embodiment, the dielectric layer 110 may include at least two or more layers of a multilayer structure.
  • Capacitance or inductance is formed between the antenna pattern layer and/or the antenna ground layer 130 by the dielectric layer 110, so that the frequency band in which the antenna structure can be driven or sensed can be adjusted.
  • the dielectric constant of the dielectric layer 110 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 antenna pattern layer includes a radiation pattern 121, a first signal pad 127 and a second signal pad 128, and the radiation pattern 121 includes the first signal pad 127 and the second signal pad.
  • the signal pads 128 may be electrically connected to each other through the first transmission line 123 and the second transmission line 124.
  • the radiation pattern 121, the first signal pad 127, the second signal pad 128, the first transmission line 123 and the second transmission line 124 are the dielectric layer 110 It can be disposed on the upper surface of the.
  • the radiation pattern 121, the first signal pad 127, the second signal pad 128, the first transmission line 123, and the second transmission line 124 may be disposed on substantially the same level.
  • the radiation pattern 121 may receive an input signal (electrical signal) from the first signal pad 127 and the second signal pad 128 and radiate an electromagnetic wave signal. Further, based on the reciprocal of the antenna, the electromagnetic wave signal may be received and converted into an electric signal.
  • an input signal electrical signal
  • the electromagnetic wave signal may be received and converted into an electric signal.
  • the radiation pattern 121 may be provided as a regular polygonal thin film.
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be connected to two adjacent sides of the regular polygonal radiation pattern 121 (two adjacent sides of a regular polygon in a plan view).
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be connected to the center of the two sides.
  • a virtual line passing through the center of the radiation pattern 121 and dividing the radiation pattern 121 may be defined as a center line CL.
  • the center line CL may extend in the length direction (the y direction) of the antenna structure.
  • the first transmission line 123 extends in a first direction and is connected to the radiation pattern 121
  • the second transmission line 124 extends in a second direction to the radiation pattern 121.
  • the first and second directions have an inclination with respect to the center line CL of the radiation pattern 121, and an angle between the first and second directions may be 80 to 100°, preferably 90°. .
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may form an inclination with a length direction (the y direction) of the antenna structure.
  • the first transmission line 123 and the second transmission in a direction perpendicular from the two inclined sides of the radiation pattern 121
  • the line 124 may be extended. In this case, the lengths of the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be reduced, and a transmission speed and efficiency of an input signal may be improved.
  • the radiation pattern 121 may have a rhombus shape.
  • the rhombus shape may include a shape in which one side is inclined with respect to the length direction (the y direction) of the antenna structure.
  • the rhombus shape may be symmetrical with respect to the center line CL.
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be connected to the center of each side of the radiation pattern 121.
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be branched from the radiation pattern 121 and connected to the first signal pad 127 and the second signal pad 128, respectively.
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be branched from the center of each side of the radiation pattern 121.
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 123 may be curved.
  • the first transmission line 123 may extend in the y direction from the first signal pad 127 and then bend in the first direction to be connected to the radiation pattern 121.
  • the second transmission line 124 may extend in the y direction from the second signal pad 128 and then be bent in the second direction to be connected to the radiation pattern 121.
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be formed symmetrically.
  • the symmetry criterion may include the center of the radiation pattern 121 or the center line CL.
  • first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be substantially integrally connected to the radiation pattern 121 to be provided as a single member. In one embodiment, each of the first transmission line 123 and the second transmission line 124 is substantially integrally connected to the first signal pad 127 and the second signal pad 128 to be provided as a single member. Can be
  • FIG. 2 is a schematic plan view illustrating an antenna pattern layer of an antenna structure according to example embodiments.
  • a detailed description of a configuration that is substantially the same as the configuration described with reference to FIG. 1 (eg, a configuration having the same reference numerals) may be omitted.
  • the antenna structure may include a radiation pattern 122, a first transmission line 125, and a second transmission line 126.
  • At least one side of the radiation pattern 122 may be arranged parallel to the width direction (the x direction) of the antenna structure.
  • the radiation pattern 122 may have a square shape, and one side of the square may be arranged parallel to the length direction (the x direction) of the antenna structure.
  • the first transmission line 125 and the second transmission line 126 may be branched from two adjacent sides of the radiation pattern 122.
  • the branched first transmission line 125 may be connected to the first signal pad 127 in a straight line, and the second transmission line 126 may be bent and connected to the second signal pad 128.
  • a phase difference between the first input signal and the second input signal supplied to the radiation pattern 122 through the first transmission line 125 and the second transmission line 126 by the driving IC chip 280 is Can be adjusted.
  • the first signal pad 127 and the second signal pad 128 may receive power from an external circuit structure and transmit power to the radiation pattern 121.
  • the first signal pad 127 may supply a first input signal having a first phase to the radiation pattern 121.
  • the second signal pad 128 may supply a second input signal having a second phase.
  • the first input signal and the second input signal may be alternately supplied.
  • vertical polarization characteristics and horizontal polarization characteristics may be implemented through one radiation pattern 121.
  • one of a vertical polarization characteristic and a horizontal polarization characteristic may be implemented through the radiation pattern 121, and the other may be implemented when the second input signal is supplied.
  • a phase of the first input signal and a phase of the second input signal may be different from each other.
  • a second input signal having a phase different from that of the first input signal may be simultaneously supplied to implement circular polarization or elliptic polarization characteristics.
  • the first input signal and the second input signal having the phase difference are simultaneously supplied to the radiation pattern 121, so that a plurality of polarization characteristics may be implemented through the radiation pattern 121.
  • the polarization characteristics may include horizontal polarization, vertical polarization, right rotation polarization, left rotation polarization, and the like.
  • the phase difference between the first input signal and the second input signal may be about 80 to 100° (degrees).
  • the antenna structure can effectively implement a horizontal polarization characteristic, a vertical polarization characteristic, and a circular polarization characteristic together.
  • the phase difference may be 85 to 95°, more preferably about 90°.
  • the polarization axial ratio of the radiation pattern 121 may be 0 to 2.
  • the phase difference and the polarization axis ratio it is possible to adjust the polarization characteristic of the radiation signal.
  • the polarization axis ratio may be 0.8 to 1.2, and more preferably, the polarization axis ratio may be 0.9 to 1.1.
  • the antenna structure may additionally implement circular polarization (right rotation polarization and left rotation polarization) characteristics.
  • the radiation pattern 121, the first signal pad 127, the first transmission line 123, the second signal pad 128, and the second transmission line 124 have a symmetrical structure. I can.
  • the radiation pattern 121 may have a shape symmetrical with respect to the center line CL.
  • the first signal pad 127 and the second signal pad 128 may be formed symmetrically with respect to the center line CL, and the first transmission line 123 and the second transmission line 124 also have a center line CL. It can be formed symmetrically based on.
  • a phase difference between the first input signal and the second input signal may be adjusted by adjusting lengths of the first transmission line 123 and the second transmission line 124.
  • the lengths of the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may be substantially equally adjusted, and as shown in FIG. 2, the first transmission line ( 125) and the second transmission line 126 may have different lengths.
  • the first signal pad 127 and the second signal pad 128 are predetermined from the driving integrated circuit chip.
  • the predetermined phase difference may not be substantially changed and may be supplied to the radiation pattern 121.
  • a phase difference between input signals supplied from the driving integrated circuit chip may be substantially transmitted to the radiation pattern 121 as it is.
  • first transmission line 125 and the second transmission line 126 have a difference in length, even if a signal of the same phase is supplied to the first signal pad 127 and the second signal pad 128, Due to the difference in length, a phase difference may occur between input signals supplied to the radiation pattern 122 through the first transmission line 125 and the second transmission line 126.
  • the antenna pattern layer may further include a ground pad 129.
  • the ground pad 129 may be disposed around the first signal pad 127 and the second signal pad 128 to be electrically and physically spaced apart from the first signal pad 127 and the second signal pad 128.
  • a pair of ground pads 129 may be disposed to face each other in the second direction with the first signal pad 127 and the second signal pad 128 interposed therebetween.
  • the ground pad 129 may include a first ground pad 129a disposed between the first signal pad 127 and the second signal pad 128.
  • the ground pad 129 is a second ground pad disposed to face the first ground pad 129a with the first signal pad 127 and the second signal pad 128 therebetween. 129b).
  • the ground pad 129 may be disposed on the same layer as the antenna pattern layer or on the same level (eg, the upper surface of the dielectric layer 110 ). In this case, horizontal radiation characteristics may be implemented through the antenna structure. As will be described later with reference to FIG. 9, the antenna structure may further include an antenna ground layer 130 on a bottom surface of the dielectric layer 110. In this case, vertical radiation characteristics may be implemented through the antenna structure.
  • the ground pad 129 may be omitted in consideration of the beam width of the antenna signal.
  • the antenna pattern layer 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), zinc (Zn), tin (Sn), molybdenum (Mo), It may include a low-resistance metal such as calcium (Ca) or an alloy containing at least one of them. These may be used alone or in combination of two or more. For example, silver (Ag) or a silver alloy (eg, silver-palladium-copper (APC) alloy) may be used to implement low resistance.
  • APC silver-palladium-copper
  • the antenna pattern layer may include copper (Cu) or a copper alloy (eg, a copper-calcium (CuCa) alloy) in consideration of low resistance and fine line width patterning.
  • Cu copper
  • CuCa copper-calcium
  • the antenna pattern layer 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 antenna pattern layer may include a stacked structure of a transparent conductive oxide layer and a metal layer, and for example, may have a three-layer structure of a transparent conductive oxide layer-metal layer-transparent conductive oxide layer.
  • the signal transmission speed may be improved by lowering the resistance, and corrosion resistance and transparency may be improved by the transparent conductive oxide layer.
  • FIG 3 is a schematic plan view illustrating an antenna pattern layer of an antenna structure according to example embodiments.
  • the radiation pattern 121 may include a mesh structure.
  • the transmittance of the radiation pattern 121 is improved, and when the antenna structure is mounted on the display device, it is possible to suppress the radiation pattern 121 from being visually recognized by the user.
  • the first transmission line 123 and the second transmission line 124 may also be patterned together with the pattern 121 to include a mesh structure.
  • the dummy mesh pattern 140 may be disposed around the radiation pattern 121. As described with reference to FIG. 3, as the radiation pattern 121 includes the mesh structure, the transmittance of the antenna structure may be improved.
  • the pattern arrangement around the radiation pattern 121 is uniform to prevent the mesh structure or the conductive line included therein from being visually recognized by the user of the display device. I can.
  • a mesh metal layer is formed on the dielectric layer 110, and the mesh metal layer is cut along a predetermined separation area to form the dummy mesh pattern 140 into the radiation pattern 121 and the first transmission line 123. , It can be electrically and physically separated from the second transmission line 124, etc.
  • the radiation pattern 121, the first transmission line 123, and the second transmission line 124 may be distinguished from the dummy mesh pattern 140 by forming an edge or edge pattern as shown in FIG. 3, It may be distinguished from the dummy mesh pattern 140 only by being separated from the dummy mesh pattern 140 without a border or border pattern.
  • the dummy mesh pattern 140 also extends around the first transmission line 123 and the second transmission line 124 Can be.
  • the first signal pad 127, the second signal pad 128, and/or the ground pad 129 may also include a mesh structure, and in this case, the dummy mesh pattern 140 It may also extend around the pad 127, the second signal pad 128 and/or the ground pad 129.
  • the first signal pad 127 and the second signal pad 128 may have a solid structure.
  • the ground pad 129 may also have a solid structure for noise absorption efficiency.
  • FIGS. 4 to 7 are schematic plan views illustrating an antenna pattern layer of an antenna structure according to exemplary embodiments. Descriptions of the structures and configurations that are substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 3 may be omitted.
  • a first transmission line 1232 and a second transmission line 1242 may be formed to extend in a first direction and a second direction, respectively.
  • the first and second directions may be parallel to the virtual extension lines EL1 and EL2 respectively extending from the center of the radiation pattern 1211 in the direction of two adjacent vertices.
  • the radiation pattern 1211 may have a square (eg, rectangular or square) shape in which one side is parallel to the y direction.
  • the rectangle may include a first vertex and a second vertex adjacent to the first vertex.
  • the first transmission line 1232 may extend from the first vertex along a first virtual line EL1 connecting the first vertex and the center of the radiation pattern 1211.
  • the second transmission line 1242 may extend from the second vertex along a second virtual line EL2 connecting the second vertex and the center of the radiation pattern 1211.
  • the double polarization characteristic of the antenna can be effectively implemented through the first transmission line 1232 and the second transmission line 1242.
  • the angle ⁇ 1 between the extension direction (first direction) of the first transmission line 1232 and the extension direction (second direction) of the second transmission line 1242 is 80 to It can be 100°. In this case, multiple polarization characteristics can be effectively implemented.
  • the radiation pattern 1211 may have a substantially square shape.
  • the angle ⁇ 2 between the extension direction of the first transmission line 1232 or the first virtual line EL1 and the center line CL of the radiation pattern 1211 may be 40 to 50°, preferably, about It can be 45°.
  • the extension direction of the first transmission line 1232 and the extension direction of the second transmission line 1242 may be substantially orthogonal.
  • a distance d between the ground pads 129a and 129b and the radiation pattern 1211 may be about 1 to 2,000 ⁇ m.
  • each of the first transmission line 1232 and the second transmission line 1242 is bent in a direction parallel to the long side or the short side of the radiation pattern 1211 and extended parallel portions 1231 and 1241 It may include.
  • the parallel portions 1231 and 1241 may be formed parallel to the y direction.
  • the radiation pattern 1211 may have a mesh structure, and the first transmission line 1232 and the second transmission line 1242 may have a solid structure.
  • the gain of the antenna may be improved as the resistance of the transmission line decreases.
  • impedance matching patterns 1233 and 1243 are formed at the first vertex and the second vertex to which the radiation pattern 1211, the first transmission line 1232, and the second transmission line 1242 are connected, respectively. Can be formed.
  • the impedance matching patterns 1233 and 1243 may have a solid structure. In this case, the gain/radiation characteristics of the antenna may be improved.
  • the impedance matching patterns 1233 and 1243 may be formed of a metal or an alloy forming the radiation pattern 1211, and preferably, the radiation pattern 1211 and the transmission lines 1232 and 1242 ) Can be formed of the same material.
  • one side of the radiation pattern 1211 disposed between the first transmission line 1232 and the second transmission line 1242 may be formed as an edge pattern 1235.
  • the border pattern 1235 is one side of the radiation pattern 1211 and may define a boundary between the radiation pattern 1211 and the outside thereof.
  • the edge pattern 1235 may be formed of a metal or an alloy forming the radiation pattern 1211, and preferably, may be formed of the same material as the radiation pattern 1211 and the transmission lines 1232 and 1242.
  • the contact area of the radiation pattern 1211 and the impedance matching patterns 1233 and 1243 may be increased by the edge pattern 1235. Accordingly, power supply/signal efficiency by the impedance matching patterns 1233 and 1243 may be improved, and gain characteristics through the radiation pattern 1211 may also be improved.
  • the radiation pattern 1211 has a mesh structure, and the mesh structure may include a plurality of unit cells formed by conductive lines intersecting each other.
  • the edge pattern 1235 may continuously connect vertices of unit cells arranged on one side or one side of the impedance matching patterns 1233 and 1243 and the adjacent radiation pattern 1211 to each other.
  • the impedance matching patterns 1233 and 1243 and the edge pattern 1235 are a region in which an image is not displayed when the antenna structure is mounted on the display device 300 (for example, a peripheral region ( 320)).
  • the mesh structure of the radiation pattern 1211 may include unit mesh lines.
  • the unit mesh lines may include first unit mesh lines and second unit mesh lines intersecting each other.
  • the first unit mesh line and the second unit mesh line may intersect at an angle of about 90 o.
  • the first unit mesh line is formed parallel to the extension direction of the first transmission line 1232, and the second unit mesh line is parallel to the extension direction of the second transmission line 1242. Can be formed.
  • a part of the first unit mesh line (MUL1) is disposed on an extension line of the first transmission line 1232
  • a part of the second unit mesh line (MUL2) is a second transmission line It may be disposed on an extension of 1242.
  • the transmission lines 1232 and 1242 and the unit mesh lines are connected in a straight line, the gain characteristic of the antenna may be improved, and the vertical polarization and the horizontal polarization may be more reliably separated and driven.
  • FIG. 8 is a schematic plan view illustrating an antenna array in which a plurality of radiation patterns are arranged according to exemplary embodiments.
  • the antenna array may include a plurality of radiation patterns 121.
  • the plurality of radiation patterns 121 may be disposed at the same level on the dielectric layer 110.
  • An antenna array may be formed by an arrangement of a plurality of radiation patterns 121.
  • a distance between the center lines CL of adjacent radiation patterns 121 of the plurality of radiation patterns 121 may be greater than or equal to ⁇ /2.
  • the antenna array may transmit and receive frequencies of about 20 GHz band and about 30 to 40 GHz band.
  • the radiation pattern 121 may include a radiation pattern for a band of about 20 GHz and a radiation pattern for a band of about 30 to 40 GHz.
  • the two radiation patterns may be disposed together on the dielectric layer 110.
  • FIGS. 9 and 10 are schematic plan views illustrating an antenna pattern layer of an antenna structure according to example embodiments. Descriptions of the structures and configurations that are substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 8 may be omitted.
  • the antenna pattern layer may include a first radiation pattern 1212, a second radiation pattern 1213, and a third radiation pattern 1214.
  • the first radiation pattern 1212, the second radiation pattern 1213, and the third radiation pattern 1214 may have a rectangular or square shape.
  • the lengths and/or widths of the first radiation pattern 1212, the second radiation pattern 1213, and the third radiation pattern 1214 may be the same or different.
  • the second radiation pattern 1213 is disposed to be spaced apart from the first radiation pattern 1212 by a predetermined distance in the first direction, and the first radiation pattern 1212 and the first radiation pattern 1212 through the third transmission line 1236 extending in the first direction. Can be connected.
  • the third transmission line 1236 may connect two opposite vertices of the first radiation pattern 1212 and the second radiation pattern 1213 to each other.
  • the first transmission line 1232 extending in the first direction and connected to the first radiation pattern 1212, the first radiation pattern 1212, the first radiation pattern 1212 is extended in the first direction from the first radiation pattern 1212. 2
  • the third transmission line 1236 and the second radiation pattern 1213 connected to the radiation pattern 1213 may form one serial feed antenna.
  • the third radiation pattern 1214 is disposed to be spaced apart from the first radiation pattern 1212 by a predetermined interval in the second direction, and the first radiation pattern 1212 is formed through the fourth transmission line 1246 extending in the second direction.
  • the fourth transmission line 1246 may connect two opposite vertices of the first radiation pattern 1212 and the third radiation pattern 1214 to each other.
  • the second transmission line 1242 extending in the second direction and connected to the first radiation pattern 1212, the first radiation pattern 1212, the first radiation pattern 1212 is extended in the second direction to the first radiation pattern 1212.
  • the fourth transmission line 1246 and the third radiation pattern 1214 connected to the three radiation patterns 1214 may form another serial feed antenna.
  • the distance between the center of the first radiation pattern 1212 and the center of the second radiation pattern 1213, and between the center of the first radiation pattern 1212 and the center of the third radiation pattern 1214 (a) may be greater than or equal to ⁇ /2.
  • the antenna structure according to example embodiments may improve antenna gain by connecting a plurality of radiation patterns in series in an extension direction of each transmission line.
  • the antenna pattern layer may further include a fourth radiation pattern 1215 and a fifth radiation pattern 1216.
  • the length and/or width of the fourth radiation pattern 1215 and the fifth radiation pattern 1216 may be the first radiation pattern 1212, the second radiation pattern 1213, or the third radiation pattern. It may be the same as or different from the length and/or width of (1214).
  • the fourth radiation pattern 1215 is disposed to be spaced apart from the second radiation pattern 1213 by a predetermined interval in the first direction, and the second radiation pattern 1213 and the second radiation pattern 1213 through the fifth transmission line 1237 extending in the first direction. Can be connected.
  • the fifth transmission line 1237 may connect two opposite vertices of the second radiation pattern 1213 and the fourth radiation pattern 1215 to each other.
  • the first transmission line 1232, the first radiation pattern 1212, the third transmission line 1236, the second radiation pattern 1213, the fifth transmission line 1237, and the fourth radiation pattern 1215 Can form a single serial feed antenna.
  • the fifth radiation pattern 1216 is disposed at a predetermined interval in the second direction from the third radiation pattern 1214, and the third radiation pattern 1214 is formed through the sixth transmission line 1247 extending in the second direction. ) Can be connected.
  • the sixth transmission line 1247 may connect two opposite vertices of the third radiation pattern 1214 and the fifth radiation pattern 1216 to each other.
  • the second transmission line 1242, the first radiation pattern 1212, the fourth transmission line 1246, the third radiation pattern 1214, the sixth transmission line 1247, and the fifth radiation pattern 1216. May form another serial feed antenna.
  • the interval between the center of the second radiation pattern 1213 and the center of the fourth radiation pattern 1215, and between the center of the third radiation pattern 1214 and the center of the fifth radiation pattern 1216 (b) may be greater than or equal to ⁇ /2.
  • the radiation patterns 1212, 1213, 1214, 1215, 1216 of FIGS. 9 and 10 and/or the transmission lines 1232, 1236, 1237, 1242, 1246, 1247 are a solid structure or a mesh structure. Can have.
  • the antenna structures of FIGS. 9 and 10 may include the impedance matching patterns 1233 and 1243 described above with reference to FIG. 6 and the edge pattern 1235.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate an example including three or five radiation patterns, but these are only examples and are not particularly limited to the number of radiation patterns.
  • 11 to 13 are schematic plan views illustrating an antenna array in which a plurality of antenna structures are arranged according to exemplary embodiments. Descriptions of the structures and configurations that are substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 10 may be omitted.
  • the antenna array may include a plurality of antenna structures 1100 by being arranged to be spaced apart from each other in the x direction.
  • the antenna structure 1100 may be the antenna structure of FIGS. 9 and 10.
  • the plurality of antenna structures 1100 may be disposed at the same level on the dielectric layer 110.
  • the distance c between the antenna structures 1100 may be 0.5 mm or more.
  • the antenna array may include a plurality of antenna structures 1200 in which at least a portion of each other is overlapped in the x direction.
  • the antenna structure 1200 may be the antenna structure of FIG. 9.
  • the plurality of antenna structures 1200 may be disposed at the same level on the dielectric layer 110.
  • Adjacent antenna structures 1200a and 1200b may share at least one radiation pattern 1213 and 1214 with each other.
  • the antenna array may include a plurality of antenna structures 1300 in which at least a portion of each other is overlapped in the x direction.
  • the antenna structure 1300 may be the antenna structure of FIG. 10.
  • the plurality of antenna structures 1300 may be disposed at the same level on the dielectric layer 110.
  • Adjacent antenna structures 1300a and 1300b may share at least one radiation pattern 1213 and 1214 with each other.
  • the third radiation pattern 1214a of the antenna structure 1300a may be connected to each other through the fifth radiation pattern 1216b of the adjacent antenna structure 1300b and the transmission line 1249.
  • the antenna array according to exemplary embodiments may improve antenna gain by arranging a plurality of antenna structures to be spaced apart from each other or by arranging at least some of them to overlap each other.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna structure according to exemplary embodiments. Descriptions of the structures and configurations that are substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 13 may be omitted.
  • the antenna pattern layer may include a first radiation pattern 1217, a second radiation pattern 1218, and a third radiation pattern 1219.
  • the first radiation pattern 1217, the second radiation pattern 1218, and the third radiation pattern 1219 may have a rhombus shape.
  • the lengths and/or widths of the first radiation pattern 1217, the second radiation pattern 1218, and the third radiation pattern 1219 may be the same or different.
  • the second radiation pattern 1218 is disposed to be spaced apart from the first radiation pattern 1217 by a predetermined interval in the first direction, and the first radiation pattern 1217 and the first radiation pattern 1217 through the third transmission line 1238 extending in the first direction. Can be connected.
  • the third transmission line 1238 may connect two opposite sides of the first radiation pattern 1217 and the second radiation pattern 1218 to each other.
  • the first transmission line 123, the first radiation pattern 1217, the third transmission line 1238, and the second radiation pattern 1218 may form one serial feed antenna.
  • the third radiation pattern 1219 is disposed at a predetermined interval in the second direction from the first radiation pattern 1217, and the first radiation pattern 1217 through the fourth transmission line 1248 extending in the second direction. ) Can be connected.
  • the fourth transmission line 1248 may connect two opposite sides of the first radiation pattern 1217 and the third radiation pattern 1219 to each other.
  • the second transmission line 124, the first radiation pattern 1217, the fourth transmission line 1248, and the third radiation pattern 1219 may form another serial feed antenna.
  • the distance between the center of the first radiation pattern 1217 and the center of the second radiation pattern 1218 and between the center of the first radiation pattern 1217 and the center of the third radiation pattern 1219 (e) may be greater than or equal to ⁇ /2.
  • the antenna structure may further include a fourth radiation pattern and a fifth radiation pattern similar to FIG. 10.
  • a plurality of antenna structures may be arranged similarly to FIGS. 11, 12, and 13 to form an antenna array.
  • 15 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna structure according to example embodiments.
  • the antenna structure may further include a flexible circuit board (FPCB) 200.
  • the antenna structure may further include a driving integrated circuit (IC) chip 280 electrically connected through the flexible circuit board 200.
  • IC integrated circuit
  • the antenna pattern layer 120 may be disposed on the upper surface of the dielectric layer 110.
  • the antenna pattern layer 120 includes the radiation pattern 121, the first transmission line 123, the second transmission line 124, the first signal pad 127 and the second signal pad 128 described with reference to FIG. 1. And a ground pad 129 disposed around the first signal pad 127 and the second signal pad 128.
  • the antenna ground layer 130 may be formed on the bottom surface of the dielectric layer 110.
  • the antenna ground layer 130 may be disposed so as to entirely overlap with the antenna pattern layer 120 in a planar direction.
  • a display device on which the antenna structure is mounted or a conductive member of a display panel may be provided as the antenna ground layer 130.
  • the conductive member may include electrodes or wires such as gate electrodes, source/drain electrodes, pixel electrodes, common electrodes, data lines, scan lines, etc. included in a thin film transistor (TFT) array panel.
  • TFT thin film transistor
  • various structures including a conductive material disposed under the display panel may be provided as the ground layer.
  • a metal plate eg, a stainless steel plate such as an SUS plate
  • a pressure sensor e.g., a pressure sensor
  • a fingerprint sensor e.g., a fingerprint sensor
  • an electromagnetic wave shielding layer e.g., a heat dissipation sheet
  • a digitizer e.g., a digitizer, etc.
  • the antenna structure may be bonded or bonded to an external circuit structure in the bonding area BA.
  • the external circuit structure may include a flexible circuit board (FPCB) 200 and a conductive intermediate structure.
  • FPCB flexible circuit board
  • the flexible circuit board 200 may be disposed on the antenna pattern layer 120.
  • the flexible circuit board 200 may include a core layer 210, a circuit wiring 220, and a power supply ground 230.
  • An upper coverlay film 250 and a lower coverlay film 240 for wiring protection may be formed on the upper and lower surfaces of the core layer 210, respectively.
  • the core layer 210 may include a resin material having flexibility such as polyimide, epoxy resin, polyester, cycloolefin polymer (COP), liquid crystal polymer (LCP), and the like.
  • resin material having flexibility such as polyimide, epoxy resin, polyester, cycloolefin polymer (COP), liquid crystal polymer (LCP), and the like.
  • the circuit wiring 220 may be disposed on, for example, one surface (eg, a bottom surface) of the core layer 210.
  • the circuit wiring 220 may be provided as a wiring for distributing power from the driving integrated circuit (IC) chip 280 to the antenna pattern layer 120 or the radiation pattern 121.
  • IC driving integrated circuit
  • the circuit wiring 220 may be electrically connected to the first signal pad 127 and the second signal pad 128 of the antenna pattern layer 120.
  • electrical connection may be made through a conductive intermediate structure interposed between the circuit wiring 220 and the signal pads 127 and 128.
  • the circuit wiring 220 may include a first circuit wiring and a second circuit wiring.
  • the first circuit wiring may electrically connect the driving integrated circuit chip 280 and the first signal pad 127.
  • the second circuit wiring may electrically connect the driving integrated circuit chip 280 and the second signal pad 128.
  • the conductive intermediate structure may be manufactured from, for example, an anisotropic conductive film (ACF).
  • the conductive intermediate structure may include conductive particles (eg, silver particles, copper particles, carbon particles, etc.) dispersed in the resin layer.
  • the lower coverlay film 240 may be partially cut or removed to expose a portion of the circuit wiring 220 to be bonded to the antenna pattern layer 120 in the bonding area BA.
  • the exposed portion of the circuit wiring 220 and the antenna pattern layer 120 may be bonded under pressure through a conductive intermediate structure.
  • a power supply ground 230 may be disposed on the upper surface of the core layer 210.
  • the feed ground 230 may have a line shape or a plate shape.
  • the power supply ground 230 may function as a barrier for shielding or suppressing noise or self-emission generated from the circuit wiring 220.
  • the circuit wiring 220 and the feed ground 230 may include the metal and/or alloy described in the antenna pattern layer 120.
  • the feed ground 230 is a ground pad 129 of the antenna pattern layer 120 (see FIG. 1) through a ground via or a ground contact (not shown) penetrating the core layer 210. And can be electrically connected.
  • a driving IC chip 280 may be disposed on the flexible circuit board 200. Power may be supplied from the driving IC chip 280 to the antenna pattern layer 120 through the circuit wiring 220.
  • the flexible circuit board 200 may further include a circuit or contact for electrically connecting the driving IC chip 280 and the circuit wiring 220.
  • the driving IC chip 280 may supply input signals of different phases to the first signal pad 127 and the second signal pad 128 through the circuit wiring 220.
  • the driving IC chip 280 may adjust the phases of the first input signal and the second input signal. Accordingly, a plurality of polarization characteristics may be implemented through the radiation pattern 121.
  • the driving IC chip 280 may adjust the supply timing of the first input signal and the second input signal. For example, the driving IC chip 280 may alternately supply the first input signal and the second input signal in order.
  • the driving IC chip 280 may form a phase difference between the first input signal and the second input signal.
  • the phase of the first input signal and the second input signal may be adjusted while a phase difference between the first input signal and the second input signal is substantially fixed. Through this, beam-steering is possible, and the direction of the antenna can be adjusted.
  • FIG. 15 shows an example in which the driving IC chip 280 is mounted on the flexible circuit board 200, but this is only an example. That is, the driving IC chip 280 may be mounted on another circuit board connected to the flexible circuit board 220. In this case, the other circuit board may be a display device on which the antenna structure is mounted or a circuit board of a display panel.
  • FIG. 16 is a schematic plan view illustrating a display device according to example embodiments.
  • FIG. 16 shows an external shape including a window of a display device.
  • the display device 300 may include a display area 310 and a peripheral area 320.
  • the peripheral area 320 may be disposed on both sides and/or both ends of the display area 310, for example.
  • the antenna pattern layer 120 included in the above-described antenna structure may be inserted into the peripheral area 320 of the display device 300 in the form of a patch.
  • the signal pads 127 and 128 and the ground pad 129 of the antenna pattern layer 120 may be disposed to correspond to the peripheral area 320 of the display device 300.
  • the peripheral area 320 may correspond to, for example, a light blocking portion or a bezel portion of an image display device.
  • the flexible circuit board 200 of the antenna structure is disposed in the peripheral area 320 to prevent image degradation in the display area 310 of the display device 300.
  • the driving IC chip 280 may be disposed on the flexible circuit board 200 in the peripheral area 320.
  • the signal pads 127 and 128 of the antenna pattern layer 120 may be adjacent to the flexible circuit board 200 and the driving IC chip 280 in the peripheral area 320, signal loss by shortening the signal transmission/reception path Can be suppressed.
  • the radiation pattern 121 of the antenna pattern layer 120 may at least partially overlap the display area 310. For example, as shown in FIG. 16, it is possible to reduce the visibility of the radiation pattern 121 by the user by utilizing the mesh structure.
  • an antenna structure was prepared by forming a radiation pattern of a mesh structure and two transmission lines extending in directions perpendicular to each other from both vertices of the radiation pattern on the dielectric layer.
  • the two transmission lines were bent in a direction parallel to each other to form parallel portions, and the two parallel portions were connected to two signal pads, respectively.
  • Ground pads were formed between and on the side of the two signal pads.
  • the two signal pads were connected to the driving IC chip through a flexible printed circuit board.
  • Example 1 For the antenna structure of Example 1, an electromagnetic field was analyzed while supplying a driving signal to a radiation pattern through a left signal pad in a driving IC chip, and the left diagram of FIG. 17 was obtained.
  • the electromagnetic field was analyzed while supplying the driving signal to the radiation pattern through the right signal pad to obtain the right diagram of FIG. 17.
  • the electromagnetic field diagram of FIG. 17 was obtained at a frequency of about 24 to 29.5 GHz and about 37 to 40 GHz using Ansys' HFSS Simulation.
  • the Theta pol radiation pattern and the Phi pol radiation pattern in the E-plane of Port 1 were substantially symmetrical to the Phi pol radiation pattern and the Theta pol radiation pattern in the H-plane of Port 2, respectively.
  • the Theta pol radiation pattern and the Phi pol radiation pattern in the H-plane of 1 were substantially symmetrical to the Phi pol radiation pattern and the Theta pol radiation pattern in the E-plane of Port 2, respectively.
  • the difference between the co-polarization level (Theta pol; H-pol) and the cross-polarization level (Phi pol; V-pol) is 10dBi or more, so when driving through the left signal pad, the gain for the Theta pol signal is high. , It was confirmed that the gain for the Phi pol signal appeared high when driving through the right signal pad.
  • the antenna structure of FIG. 4 was arranged as shown in FIG. 8 to form an antenna array (Example 2). In addition, the antenna structure of FIG. 4 was arranged to form an antenna array as shown in FIG. 12 (Example 3).
  • Table 1 was obtained as a result of measuring the gains of the antenna array of Example 2 and the antenna array of Example 3.
  • Example 3 Referring to Table 1, it can be seen that the co-polarization gain of Example 3 is greater than that of Example 2.

Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 안테나 구조체는 유전층, 유전층 상에 배치된 방사 패턴, 방사 패턴에 제1 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드, 방사 패턴에 제2 입력 신호를 선택적으로 공급하는 제2 신호 패드, 제1 신호 패드를 방사 패턴에 연결시키는 제1 전송 선로 및 제2 신호 패드를 방사 패턴에 연결시키는 제2 전송 선로를 포함한다. 하나의 방사 패턴이 복수의 편파 특성을 구현하여 신호 효율성 및 공간 효율성이 향상된 안테나 구조체를 제공할 수 있다.

Description

안테나 구조체, 이를 포함하는 안테나 어레이 및 디스플레이 장치
본 발명은 안테나 구조체, 이를 포함하는 안테나 어레이 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안테나 패턴 및 유전층을 포함하는 안테나 구조체, 이를 포함하는 안테나 어레이 및 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, 안테나가 탑재되는 디스플레이 장치가 보다 얇아지고 경량화됨에 따라, 상기 안테나가 차지하는 공간 역시 감소할 수 있다. 이에 따라, 제한된 공간 안에서 고주파, 광대역 신호 송수신이 동시에 구현되기에는 한계가 있다.
이에 따라, 상기 박형 디스플레이 장치에 필름 또는 패치 형태로 삽입되며 박형 구조에도 불구하고 방사 특성의 신뢰성이 확보되는 안테나가 개발될 필요가 있다.
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 공간 효율성을 갖는 안테나 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 신호 효율성 및 공간 효율성을 갖는 안테나 구조체를 포함하는 안테나 어레이 및 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 유전층; 상기 유전층 상에 배치된 방사 패턴; 상기 방사 패턴에 제1 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드; 상기 방사 패턴에 제2 입력 신호를 선택적으로 공급하는 제2 신호 패드; 상기 제1 신호 패드를 상기 방사 패턴에 연결시키는 제1 전송 선로; 및 상기 제2 신호 패드를 상기 방사 패턴에 연결시키는 제2 전송 선로를 포함하는, 안테나 구조체.
2. 위 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로의 연장 방향 및 상기 제2 전송 선로의 연장 방향 사이의 각도는 80 내지 100°인, 안테나 구조체.
3. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 정다각형 형상을 가지며, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 정다각형의 이웃하는 두 변에 각각 연결되는, 안테나 구조체.
4. 위 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 중심으로부터 상기 방사 패턴의 이웃한 두 꼭지점 방향으로 각각 연장되는 가상의 연장선에 평행하게 형성되는, 안테나 구조체.
5. 위 4에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 장변 방향 또는 단변 방향과 평행하게 꺾이는, 안테나 구조체.
6. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
7. 위 6에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 솔리드(solid) 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
8. 위 6에 있어서, 상기 방사 패턴의 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로가 연결된 꼭지점부에 솔리드 구조를 갖는 임피던스 매칭 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
9. 위 6에 있어서, 상기 방사 패턴의 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로가 연결된 변은 상기 방사 패턴의 일 테두리를 정의하는 테두리 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
10. 위 6에 있어서, 상기 메쉬 구조는 서로 교차하는 제1 단위 라인들 및 제2 단위 라인들을 포함하며, 상기 제1 단위 라인들 중 일부는 상기 제1 전송 선로의 연장선 상에 배치되고, 상기 제2 단위 라인들 중 일부는 상기 제2 전송 선로의 연장선 상에 배치되는, 안테나 구조체.
11. 위 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로의 길이는 동일한, 안테나 구조체.
12. 위 1에 있어서, 상기 방사 패턴의 중심선에 대하여 상기 제1 신호 패드 및 상기 제1 전송 선로는 상기 제2 신호 패드 및 상기 제2 전송 선로와 대칭인, 안테나 구조체.
13. 위 1에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드에 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호를 각각 급전하는 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 구조체.
14. 위 13에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드와 전기적으로 연결된 회로 배선을 포함하는 연성 회로 기판을 더 포함하며, 상기 구동 집적 회로 칩은 상기 연성 회로 기판 상에 배치되고 상기 회로 배선과 전기적으로 연결된, 안테나 구조체.
15. 위 1에 있어서, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호는 각각 단독으로 공급되며, 상기 제1 입력 신호에 의해 수직 편파 및 수평 편파 중 하나가 구현되고, 상기 제2 입력 신호에 의해 상기 수직 편파 및 상기 수평 편파 중 나머지 하나가 구현되는, 안테나 구조체.
16. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 저면 상에 배치된 안테나 그라운드 층을 더 포함하는, 안테나 구조체.
17. 상술한 실시예들에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치.
18. 제1 방사 패턴; 상기 제1 방사 패턴으로부터 제1 방향으로 이격되어 배치되는 제2 방사 패턴; 상기 제1 방사 패턴으로부터 제2 방향으로 이격되어 배치되는 제3 방사 패턴; 상기 제1 방향으로 연장되어 제1 신호 패드와 상기 제1 방사 패턴을 연결시키는 제1 전송 선로; 상기 제2 방향으로 연장되어 제2 신호 패드와 상기 제1 방사 패턴을 연결시키는 제2 전송 선로; 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 방사 패턴과 상기 제2 방사 패턴을 연결시키는 제3 전송 선로; 및 상기 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 방사 패턴과 상기 제3 방사 패턴을 연결시키는 제4 전송 선로를 포함하는, 안테나 구조체.
19. 복수의 위 18에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 안테나 어레이.
20. 위 19에 있어서, 상기 복수의 안테나 구조체는 서로 이격되어 배열되거나, 적어도 일부가 중첩되어 배열되는, 안테나 어레이.
본 발명의 실시예들에 따른 안테나 구조체는 방사 패턴에 독립적으로 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드를 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 방사 패턴이 복수의 편파 특성을 구현할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드를 통해 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호가 교대로 공급되어 1개의 방사 패턴을 통해 수평 편파 특성 및 수직 편파 특성이 함께 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층의 적어도 일부를 메쉬 구조로 형성하여, 안테나 구조체의 투과율을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 구조체는 고주파 혹은 초고주파(예를 들면, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동 통신 기기를 포함하는 디스플레이 장치, 차량, 건축물 등 다양한 대상 구조물에 적용되어 방사 특성 및 투과도와 같은 광학 특성을 함께 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 복수의 방사 패턴을 각 전송 선로의 연장 방향으로 직렬로 연결함으로써 안테나 이득을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따라 복수의 방사 패턴들이 배열된 안테나 어레이를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 9 및 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 11 내지 도 13은 예시적인 실시예들에 따라 복수의 안테나 구조체가 배열된 안테나 어레이를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 17 및 도 18은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 동작 시 방사 패턴을 나타내는 다이어그램이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 유전층 상에 배치된 방사 패턴 및 방사 패턴에 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로를 통해 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호를 각각 공급하는 제1 신호 패드 및 제2 신호 패드를 포함하는 안테나 구조체를 제공한다. 하나의 방사 패턴이 복수의 편파 특성을 구현하여 신호 효율성 및 공간 효율성이 향상된 안테나 구조체를 제공할 수 있다.
상기 안테나 구조체는 예를 들면, 투명 필름 형태로 제작되는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)일 수 있다. 상기 안테나 구조체는 예를 들면, 고주파 또는 초고주파(예컨대, 3G, 4G, 5G, 또는 그 이상) 이동통신, Wi-Fi, 블루투스, NFC(Near Field Communication), GPS(Global Positioning System) 등을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다. 또한, 상기 안테나 구조체는 차량, 건축물 등 다양한 대상 구조물에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 안테나 구조체를 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.
이하 도면들에서, 예를 들면 유전층(110)의 상면에 평행하며, 서로 교차하는 두 방향을 x 방향 및 y 방향으로 정의한다. 예를 들면, 상기 x 방향 및 y 방향은 서로 수직으로 교차할 수 있다. 유전층(110)의 상면에 대해 수직한 방향은 z 방향으로 정의된다. 예를 들면, 상기 x 방향은 상기 안테나 구조체의 너비 방향, 상기 y 방향은 상기 안테나 구조체의 길이 방향, 상기 z 방향은 상기 안테나 구조체의 두께 방향에 해당될 수 있다. 상기 방향의 정의는 나머지 도면들에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 안테나 구조체는 유전층(110) 및 유전층(110) 상에 배치된 안테나 패턴층을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴층은 방사 패턴(121) 및 방사 패턴(121)과 전기적으로 연결된 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(121)은 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
유전층(110)은 예를 들면, 투명 수지 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유전층(110)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(110)으로 활용될 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 또한, 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름이 유전층(110)에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(110)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 글래스 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 유전층(110)은 실질적으로 단일 층으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유전층(110)은 적어도 2층 이상의 복층 구조를 포함할 수도 있다.
유전층(110)에 의해 상기 안테나 패턴층 및/또는 안테나 그라운드 층(130) 사이에서 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 상기 안테나 구조체가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 유전층(110)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.
상술한 바와 같이, 상기 안테나 패턴층은 방사 패턴(121), 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 포함하며, 방사 패턴(121)은 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121), 제1 신호 패드(127), 제2 신호 패드(128), 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 유전층(110)의 상면 상에 배치될 수 있다. 방사 패턴(121), 제1 신호 패드(127), 제2 신호 패드(128), 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 실질적으로 동일 레벨 상에 배치될 수 있다.
방사 패턴(121)은 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)로부터 입력 신호(전기 신호)를 공급 받아 전자기파 신호를 방사할 수 있다. 또한, 안테나의 쌍대성(reciprocal)에 근거하여, 전자기파 신호를 수신하여 전기 신호로 변환할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121)은 정다각형 형상의 박막으로 제공될 수 있다. 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 정다각형 방사 패턴(121)의 이웃하는 두 변(평면 시점에서 정다각형의 이웃하는 두 변)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 상기 두 변의 중앙에 연결될 수 있다.
방사 패턴(121)의 중심을 통과하고 방사 패턴(121)을 양분하는 가상의 선은 중심선(CL)으로 정의될 수 있다. 중심선(CL)은 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 구조체의 길이 방향(상기 y 방향)으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123)는 제1 방향으로 연장되어 방사 패턴(121)에 연결되고, 제2 전송 선로(124)는 제2 방향으로 연장되어 방사 패턴(121)에 연결될 수 있다. 이때, 제1 방향 및 제2 방향은 방사 패턴(121)의 중심선(CL)에 대하여 경사를 가지며, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도는 80 내지 100°, 바람직하게는 90°일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 상기 안테나 구조체의 길이 방향(상기 y 방향)과 경사를 형성할 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(121)이 도 1에 도시된 바와 같이 마름모 형상을 포함할 경우, 방사 패턴(121)의 경사진 두 변으로부터 수직인 방향으로 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)가 연장될 수 있다. 이 경우, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)의 길이를 감소시킬 수 있으며, 입력 신호의 전달 속도 및 효율을 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121)은 마름모 형상을 포함할 수 있다. 상기 마름모 형상은 하나의 변이 상기 안테나 구조체의 길이 방향(상기 y 방향)에 대하여 경사진 형상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 마름모 형상은 중심선(CL)을 기준으로 좌우 대칭일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 방사 패턴(121)의 각 변의 중심에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 방사 패턴(121)으로부터 분기되어 각각 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 방사 패턴(121)의 각 변의 중심으로부터 분기될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(123)는 굴곡질 수 있다. 예를 들어, 제1 전송 선로(123)는 제1 신호 패드(127)로부터 y 방향으로 연장되다가 제1 방향으로 꺾여 방사 패턴(121)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 전송 선로(124)는 제2 신호 패드(128)로부터 y 방향으로 연장되다가 제2 방향으로 꺾여 방사 패턴(121)에 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 대칭으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 대칭의 기준은 방사 패턴(121)의 중심 또는 중심선(CL)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 방사 패턴(121)과 실질적으로 일체로 연결되어 단일 부재로서 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124) 각각은 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와도 실질적으로 일체로 연결되어 단일 부재로서 제공될 수 있다
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1을 참조로 설명한 구성과 실질적으로 동일한 구성(예를 들면, 도면 부호가 동일한 구성)에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체는 방사 패턴(122), 제1 전송 선로(125) 및 제2 전송 선로(126)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 방사 패턴(122)은 적어도 한 변이 상기 안테나 구조체의 너비 방향(상기 x 방향)과 평행하게 배열될 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(122)은 정사각형 형상을 포함할 수 있으며, 정사각형의 한 변이 상기 안테나 구조체의 길이 방향(상기 x 방향)과 평행하게 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(125) 및 제2 전송 선로(126)는 방사 패턴(122)의 이웃하는 두 변으로부터 분기될 수 있다. 분기된 제1 전송 선로(125)는 제1 신호 패드(127)와 직선으로 연결되고, 제2 전송 선로(126)는 굴곡되어 제2 신호 패드(128)에 연결될 수 있다. 이 경우, 구동 IC 칩(280)에 의해 제1 전송 선로(125) 및 제2 전송 선로(126)를 통해 방사 패턴(122)에 공급되는 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호의 위상차가 조절될 수 있다.
제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)는 외부 회로 구조물로부터 전력을 공급받아 방사 패턴(121)으로 전달할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 신호 패드(127)는 방사 패턴(121)에 제1 위상을 갖는 제1 입력 신호를 공급할 수 있다. 제2 신호 패드(128)는 제2 위상을 갖는 제2 입력 신호를 공급할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호는 교대로 공급될 수 있다. 이 경우, 하나의 방사 패턴(121)을 통해 수직 편파 특성 및 수평 편파 특성이 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 입력 신호가 공급될 때 방사 패턴(121)을 통해 수직 편파 특성 및 수평 편파 특성 중 하나가 구현되고, 상기 제2 입력 신호가 공급될 때 나머지 하나가 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 입력 신호의 위상과 상기 제2 입력 신호의 위상은 상이할 수 있다. 상기 제1 입력 신호와 상이한 위상의 제2 입력 신호가 동시에 공급되어 원형 편파 또는 타원 편파 특성이 구현될 수 있다. 상기 위상차를 갖는 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호가 방사 패턴(121)에 동시에 공급되어, 방사 패턴(121)을 통해 복수의 편파 특성이 구현될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호의 위상차를 조절하거나 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호를 개별적으로 서로 전환하면서 공급하여, 하나의 방사 패턴(121)을 통해 복수의 편파 특성을 구현할 수 있다. 상기 편파 특성은 수평 편파, 수직 편파, 우회전 편파, 좌회전 편파 등을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호가 동시에 공급될 경우, 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 상기 위상차는 약 80 내지 100°(도)일 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 구조체가 수평 편파 특성, 수직 편파 특성 및 원형 편파 특성을 함께 효과적으로 구현할 수 있다. 바람직하게는, 상기 위상차는 85 내지 95°, 보다 바람직하게는 약 90°일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121)의 편파 축비(Axial ratio)는 0 내지 2일 수 있다. 상기 위상차와 상기 편파 축비를 조절함으로써, 방사 신호의 편파 특성을 조절할 수 있다. 바람직하게는, 상기 편파 축비는 0.8 내지 1.2일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 편파 축비는 0.9 내지 1.1일 수 있다.
예를 들면, 상기 위상차가 약 90°이고, 방사 패턴의 axial ratio가 약 1일 경우, 상기 안테나 구조체가 원형 편파(우회전 편파 및 좌회전 편파) 특성을 추가적으로 구현할 수 있다.
하나의 방사 패턴(121)을 통해 복수의 편파 특성을 구현하여, 다양한 편파 형태의 신호들을 효과적으로 송수신할 수 있다. 또한, 수평 편파 안테나와 수직 편파 안테나를 일체화할 수 있으므로, 안테나를 디스플레이 장치 등에 실장할 때 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121), 제1 신호 패드(127), 제1 전송 선로(123), 제2 신호 패드(128) 및 제2 전송 선로(124)는 대칭 구조를 가질 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(121)은 중심선(CL)을 기준으로 대칭인 형상을 가질 수 있다. 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)는 중심선(CL)을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있으며, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)도 중심선(CL)을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)의 길이를 조절하여 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 위상차를 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전송 선로(123)와 제2 전송 선로(124)의 길이를 실질적으로 동일하게 조절할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전송 선로(125)와 제2 전송 선로(126)의 길이를 다르게 조절할 수도 있다.
예를 들면, 제1 전송 선로(123)와 제2 전송 선로(124)의 길이가 실질적으로 동일할 경우, 구동 집적 회로 칩으로부터 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)에 소정 위상차를 갖는 입력 신호들을 공급할 경우, 상기 소정 위상차가 실질적으로 변화하지 않고 방사 패턴(121)에 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호 간의 위상차의 조절이 용이해질 수 있다. 예를 들면, 상기 구동 집적 회로 칩에서 급전하는 입력 신호들의 위상차가 방사 패턴(121)에 실질적으로 그대로 전달될 수 있다.
예를 들면, 제1 전송 선로(125)와 제2 전송 선로(126)가 길이 차이를 가질 경우, 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)에 동일한 위상의 신호가 공급되더라도, 상기 길이 차이에 의해 제1 전송 선로(125) 및 제2 전송 선로(126)를 통해 방사 패턴(122)에 공급되는 입력 신호들 사이에 위상차가 발생할 수 있다.
상기 안테나 패턴층은 그라운드 패드(129)를 더 포함할 수 있다. 그라운드 패드(129)는 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128) 주변에서 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 전기적, 물리적으로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드(129)들이 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 각각 사이에 두고 상기 제2 방향으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 그라운드 패드(129)는 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128) 사이에 배치된 제1 그라운드 패드(129a)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 그라운드 패드(129)는 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 사이에 두고 제1 그라운드 패드(129a)와 마주보고 배치된 제2 그라운드 패드(129b)를 포함할 수 있다.
그라운드 패드(129)는 상기 안테나 패턴층과 동일 층 혹은 동일 레벨(예를 들면, 유전층(110)의 상면) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 구조체를 통해 수평 방사 특성이 구현될 수 있다. 도 9를 참조로 후술하는 바와 같이, 상기 안테나 구조체는 유전층(110)의 저면 상에 안테나 그라운드 층(130)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 안테나 구조체를 통해 수직 방사 특성이 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 그라운드 패드(129)는 안테나 신호의 빔 폭(beam width)을 고려하여 생략될 수도 있다.
상기 안테나 패턴층은 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), 칼슘(Ca) 등과 같은 저저항 금속 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 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.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나 패턴층은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슘(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 패턴층은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 패턴층은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 상기 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다
도 3는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3를 참조하면, 방사 패턴(121)은 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 이 경우, 방사 패턴(121)의 투과율이 향상되며 상기 안테나 구조체가 디스플레이 장치에 실장되는 경우 방사 패턴(121)이 사용자에게 시인되는 것을 억제할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124) 또한 패턴(121)과 함께 패터닝되어 메쉬 구조를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(121)이 메쉬 구조를 포함하는 경우, 방사 패턴(121) 주변에 더미 메쉬 패턴(140)이 배치될 수 있다. 도 3를 참조로 설명한 바와 같이 방사 패턴(121)이 상기 메쉬 구조를 포함함에 따라 안테나 구조체의 투과율이 향상될 수 있다.
방사 패턴(121) 주변에 더미 메쉬 패턴(140)이 배치됨에 따라, 방사 패턴(121) 주변의 패턴 배열을 균일화하여 상기 메쉬 구조 또는 이에 포함된 도전 라인이 디스플레이 장치의 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 메쉬 금속 층이 유전층(110) 상에 형성되고, 상기 메쉬 금속 층이 소정의 분리 영역을 따라 절단되어 더미 메쉬 패턴(140)을 방사 패턴(121), 제1 전송 선로(123), 제2 전송 선로(124) 등으로부터 전기적, 물리적으로 이격시킬 수 있다. 이때, 방사 패턴(121), 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)는 도 3에 도시된 바와 같이 테두리 또는 테두리 패턴이 형성되어 더미 메쉬 패턴(140)과 구분될 수도 있고, 테두리 또는 테두리 패턴 없이 더미 메쉬 패턴(140)과의 이격만으로 더미 메쉬 패턴(140)과 구분될 수도 있다.
제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124) 역시 메쉬 구조를 포함하는 경우, 더미 메쉬 패턴(140)은 제1 전송 선로(123) 및 제2 전송 선로(124)의 주변으로도 확장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 신호 패드(127), 제2 신호 패드(128) 및/또는 그라운드 패드(129) 역시 메쉬 구조를 포함할 수 있으며, 이 경우 더미 메쉬 패턴(140)은 제1 신호 패드(127), 제2 신호 패드(128) 및/또는 그라운드 패드(129) 주변으로도 확장될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)는 속이 찬(solid) 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 그라운드 패드(129) 역시 노이즈 흡수 효율을 위해 속이 찬 구조를 가질 수 있다.
도 4 내지 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1 내지 3을 참조로 설명한 구조 및 구성과 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)는 각각 제1 방향 및 제2 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 제1 방향 및 제2 방향은 방사 패턴(1211)의 중심으로부터 서로 이웃한 두 꼭지점 방향으로 각각 연장되는 가상의 연장선들(EL1, EL2)에 평행할 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(1211)은 일 변이 상기 y 방향과 평행한 사각형(예를 들면, 직사각형 또는 정사각형) 형상을 가질 수 있다. 상기 사각형은 제1 꼭지점 및 상기 제1 꼭지점과 이웃한 제2 꼭지점을 포함할 수 있다.
제1 전송 선로(1232)는 상기 제1 꼭지점으로부터 상기 제1 꼭지점과 방사 패턴(1211)의 중심을 잇는 제1 가상선(EL1)을 따라 연장될 수 있다. 제2 전송 선로(1242)는 상기 제2 꼭지점으로부터 상기 제2 꼭지점과 방사 패턴(1211)의 중심을 잇는 제2 가상선(EL2)을 따라 연장될 수 있다.
이 경우, 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)를 통해 안테나의 이중 편파 특성이 효과적으로 구현될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(1232)의 연장 방향(제1 방향)과 및 제2 전송 선로(1242)의 연장 방향(제2 방향) 사이의 각도(θ 1)는 80 내지 100°일 수 있다. 이 경우, 복수 편파 특성이 효과적으로 구현될 수 있다.
예를 들면, 방사 패턴(1211)은 실질적으로 정사각형 형상을 가질 수 있다. 제1 전송 선로(1232) 또는 제1 가상선(EL1)의 연장 방향과 방사 패턴(1211)의 중심선(CL) 사이의 각도(θ 2)는 40 내지 50°일 수 있으며, 바람직하게는, 약 45°일 수 있다.
바람직하게는, 제1 전송 선로(1232)의 연장 방향과 및 제2 전송 선로(1242)의 연장 방향은 실질적으로 직교할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 그라운드 패드(129a, 129b)와 방사 패턴(1211) 사이의 거리(d)는 약 1 내지 2,000㎛일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242) 각각은 방사 패턴(1211)의 장변 또는 단변 방향과 평행한 방향으로 꺽여서 연장된 평행부들(1231, 1241)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 평행부들(1231, 1241)은 상기 y 방향과 평행하게 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 방사 패턴(1211)은 메쉬 구조를 갖고, 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)는 속이 찬 솔리드(solid) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 전송 선로의 저항 감소에 따라 안테나의 게인이 개선될 수 있다.
도 6을 참조하면, 방사 패턴(1211)과 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)가 각각 연결되는 상기 제1 꼭지점 및 상기 제2 꼭지점에는 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)들이 형성될 수 있다. 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)들은 솔리드 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 안테나의 게인/방사 특성이 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)들은 방사 패턴(1211)을 형성하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는, 방사 패턴(1211) 및 전송 선로들(1232, 1242)과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(1211)의 제1 전송 선로(1232) 및 제2 전송 선로(1242)의 사이에 배치된 일 변은 테두리 패턴(1235)으로 형성될 수 있다. 테두리 패턴(1235)은 방사 패턴(1211)의 일 변으로서 방사 패턴(1211)과 그 외부 사이의 경계를 정의할 수 있다.
테두리 패턴(1235)은 방사 패턴(1211)을 형성하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는, 방사 패턴(1211) 및 전송 선로(1232, 1242)들과 동일한 소재로 형성될 수 있다.
테두리 패턴(1235)에 의해 방사 패턴(1211) 및 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 따라서, 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)에 의한 급전/신호 효율성이 향상되고, 방사 패턴(1211)을 통한 게인 특성도 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 방사 패턴(1211)은 메쉬 구조를 가지며, 상기 메쉬 구조는 서로 교차하는 도전 라인들에 의해 형성된 복수의 단위 셀들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 테두리 패턴(1235)은 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)과 인접한 방사 패턴(1211)의 일 측 혹은 일 변에 배열된 단위 셀들의 꼭지점들을 서로 연속적으로 연결시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243) 및 테두리 패턴(1235)은 안테나 구조체가 디스플레이 장치(300)에 실장될 때, 화상이 표시되지 않는 영역(예를 들면, 주변 영역(320))에 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 방사 패턴(1211)의 상기 메쉬 구조는 단위 메쉬 라인들을 포함할 수 있다. 상기 단위 메쉬 라인들은 서로 교차하는 제1 단위 메쉬 라인들 및 제2 단위 메쉬 라인들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 단위 메쉬 라인 및 상기 제2 단위 메쉬 라인은 약 90 o 각도로 교차할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 단위 메쉬 라인은 제1 전송 선로(1232)의 연장 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제2 단위 메쉬 라인은 제2 전송 선로(1242)의 연장 방향과 평행하게 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 단위 메쉬 라인의 일부(MUL1)는 제1 전송 선로(1232)의 연장선 상에 배치되고, 상기 제2 단위 메쉬 라인의 일부(MUL2)는 제2 전송 선로(1242)의 연장선 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 전송 선로들(1232, 1242)와 상기 단위 메쉬 라인들이 일직선으로 연결되어 안테나의 게인 특성이 향상될 수 있으며, 수직 편파와 수평 편파가 보다 확실히 분리 구동될 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따라 복수의 방사 패턴들이 배열된 안테나 어레이를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8을 참조하면, 안테나 어레이는 복수의 방사 패턴(121)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 방사 패턴(121)들은 유전층(110) 상의 동일 레벨에 배치될 수 있다.
복수의 방사 패턴(121)의 배열에 의해 안테나 어레이가 형성될 수 있다.
따라서, 방사 신호의 지향성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 복수의 방사 패턴(121)의 인접하는 방사 패턴(121)들의 중심선(CL) 사이의 거리는 λ/2 이상일 수 있다.
상기 안테나 어레이는 약 20GHz 대역 및 약 30 내지 40GHz 대역의 주파수를 송수신할 수 있다. 예를 들면, 방사 패턴(121)은 약 20GHz 대역용 방사 패턴 및 약 30 내지 40GHz 대역용 방사 패턴을 포함할 수 있다. 상기 두 가지 방사 패턴은 유전층(110) 상에 함께 배치될 수 있다.
도 9 및 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체의 안테나 패턴층을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1 내지 8을 참조로 설명한 구조 및 구성과 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 안테나 패턴층은 제1 방사 패턴(1212), 제2 방사 패턴(1213) 및 제3 방사 패턴(1214)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 방사 패턴(1212), 제2 방사 패턴(1213) 및 제3 방사 패턴(1214)은 직사각형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 방사 패턴(1212), 제2 방사 패턴(1213) 및 제3 방사 패턴(1214)의 길이 및/또는 너비는 서로 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
제2 방사 패턴(1213)은 제1 방사 패턴(1212)으로부터 제1 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되고, 제1 방향으로 연장된 제3 전송 선로(1236)를 통해 제1 방사 패턴(1212)과 연결될 수 있다. 이때, 제3 전송 선로(1236)는 제1 방사 패턴(1212) 및 제2 방사 패턴(1213)의 대향하는 두 꼭지점을 서로 연결할 수 있다. 이를 통해, 제1 방향으로 연장되어 제1 방사 패턴(1212)에 연결되는 제1 전송 선로(1232), 제1 방사 패턴(1212), 제1 방사 패턴(1212)으로부터 제1 방향으로 연장되어 제2 방사 패턴(1213)에 연결되는 제3 전송 선로(1236), 및 제2 방사 패턴(1213)은 하나의 직렬 급전 안테나를 형성할 수 있다.
또한, 제3 방사 패턴(1214)은 제1 방사 패턴(1212)으로부터 제2 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되고, 제2 방향으로 연장된 제4 전송 선로(1246)를 통해 제1 방사 패턴(1212)과 연결될 수 있다. 이때, 제4 전송 선로(1246)는 제1 방사 패턴(1212) 및 제3 방사 패턴(1214)의 대향하는 두 꼭지점을 서로 연결할 수 있다. 이를 통해, 제2 방향으로 연장되어 제1 방사 패턴(1212)에 연결되는 제2 전송 선로(1242), 제1 방사 패턴(1212), 제1 방사 패턴(1212)으로부터 제2 방향으로 연장되어 제3 방사 패턴(1214)에 연결되는 제4 전송 선로(1246), 및 제3 방사 패턴(1214)은 또 다른 하나의 직렬 급전 안테나를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 방사 패턴(1212)의 중심과 제2 방사 패턴(1213)의 중심 사이, 및 제1 방사 패턴(1212)의 중심과 제3 방사 패턴(1214)의 중심 사이의 간격(a)은 λ/2 이상일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체는 복수의 방사 패턴을 각 전송 선로의 연장 방향으로 직렬로 연결함으로써 안테나 이득을 향상시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 안테나 패턴층은 제4 방사 패턴(1215) 및 제5 방사 패턴(1216)을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제4 방사 패턴(1215) 및 제5 방사 패턴(1216)의 길이 및/또는 너비는 제1 방사 패턴(1212), 제2 방사 패턴(1213) 또는 제3 방사 패턴(1214)의 길이 및/또는 너비와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
제4 방사 패턴(1215)은 제2 방사 패턴(1213)으로부터 제1 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되고, 제1 방향으로 연장된 제5 전송 선로(1237)를 통해 제2 방사 패턴(1213)과 연결될 수 있다. 이때, 제5 전송 선로(1237)는 제2 방사 패턴(1213) 및 제4 방사 패턴(1215)의 대향하는 두 꼭지점을 서로 연결할 수 있다. 이를 통해, 제1 전송 선로(1232), 제1 방사 패턴(1212), 제3 전송 선로(1236), 제2 방사 패턴(1213), 제5 전송 선로(1237) 및 제4 방사 패턴(1215)은 하나의 직렬 급전 안테나를 형성할 수 있다.
또한, 제5 방사 패턴(1216)은 제3 방사 패턴(1214)으로부터 제2 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되고, 제2 방향으로 연장된 제6 전송 선로(1247)를 통해 제3 방사 패턴(1214)과 연결될 수 있다. 이때, 제6 전송 선로(1247)는 제3 방사 패턴(1214) 및 제5 방사 패턴(1216)의 대향하는 두 꼭지점을 서로 연결할 수 있다. 이를 통해, 제2 전송 선로(1242), 제1 방사 패턴(1212), 제4 전송 선로(1246), 제3 방사 패턴(1214), 제6 전송 선로(1247) 및 제5 방사 패턴(1216)은 또 다른 하나의 직렬 급전 안테나를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 방사 패턴(1213)의 중심과 제4 방사 패턴(1215)의 중심 사이, 및 제3 방사 패턴(1214)의 중심과 제5 방사 패턴(1216)의 중심 사이의 간격(b)은 λ/2 이상일 수 있다.
도 9 및 도 10의 방사 패턴들(1212, 1213, 1214, 1215, 1216) 및/또는 전송 선로들(1232, 1236, 1237, 1242, 1246, 1247)은 속이 찬 솔리드(solid) 구조 또는 메쉬 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10의 안테나 구조체들은 도 6를 참조하여 전술한 임피던스 매칭 패턴(1233, 1243)들 및 테두리 패턴(1235)을 포함할 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10은 3개 또는 5개의 방사 패턴을 포함하는 예를 도시하나, 이는 일 실시예들에 불과할 뿐 방사 패턴의 개수에 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 11 내지 도 13은 예시적인 실시예들에 따라 복수의 안테나 구조체가 배열된 안테나 어레이를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 1 내지 10을 참조로 설명한 구조 및 구성과 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 11을 참조하면, 안테나 어레이는 x 방향으로 서로 이격되어 배열되어 복수의 안테나 구조체(1100)를 포함할 수 있다. 여기서 안테나 구조체(1100)는 도 9 및 도 10의 안테나 구조체일 수 있다. 예를 들면, 복수의 안테나 구조체(1100)는 유전층(110) 상의 동일 레벨에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 구조체(1100) 사이의 간격(c)은 0.5mm 이상일 수 있다.
도 12를 참조하면, 안테나 어레이는 x 방향으로 서로 적어도 일부가 중첩된 복수의 안테나 구조체(1200)를 포함할 수 있다. 여기서 안테나 구조체(1200)는 도 9의 안테나 구조체일 수 있다. 예를 들면, 복수의 안테나 구조체(1200)는 유전층(110) 상의 동일 레벨에 배치될 수 있다.
인접하는 안테나 구조체(1200a, 1200b)는 적어도 하나의 방사 패턴(1213, 1214)을 서로 공유할 수 있다.
도 13을 참조하면, 안테나 어레이는 x 방향으로 서로 적어도 일부가 중첩된 복수의 안테나 구조체(1300)를 포함할 수 있다. 여기서 안테나 구조체(1300)는 도 10의 안테나 구조체일 수 있다. 예를 들면, 복수의 안테나 구조체(1300)는 유전층(110) 상의 동일 레벨에 배치될 수 있다.
인접하는 안테나 구조체(1300a, 1300b)는 적어도 하나의 방사 패턴(1213, 1214)를 서로 공유할 수 있다.
또한, 안테나 구조체(1300a)의 제3 방사 패턴(1214a)은 인접하는 안테나 구조체(1300b)의 제5 방사 패턴(1216b)과 전송 선로(1249)를 통해 서로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 안테나 어레이는 복수의 안테나 구조체를 서로 이격시켜 배열하거나 또는 적어도 일부를 중첩시켜 배열함으로써 안테나 이득을 향상시킬 수 있다.
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1 내지 13을 참조로 설명한 구조 및 구성과 실질적으로 동일한 내용에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 안테나 패턴층은 제1 방사 패턴(1217), 제2 방사 패턴(1218) 및 제3 방사 패턴(1219)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 방사 패턴(1217), 제2 방사 패턴(1218) 및 제3 방사 패턴(1219)은 마름모 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 방사 패턴(1217), 제2 방사 패턴(1218) 및 제3 방사 패턴(1219)의 길이 및/또는 너비는 서로 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
제2 방사 패턴(1218)은 제1 방사 패턴(1217)으로부터 제1 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되고, 제1 방향으로 연장된 제3 전송 선로(1238)를 통해 제1 방사 패턴(1217)과 연결될 수 있다. 이때, 제3 전송 선로(1238)는 제1 방사 패턴(1217) 및 제2 방사 패턴(1218)의 대향하는 두 변을 서로 연결할 수 있다. 이를 통해, 제1 전송 선로(123), 제1 방사 패턴(1217), 제3 전송 선로(1238), 및 제2 방사 패턴(1218)은 하나의 직렬 급전 안테나를 형성할 수 있다.
또한, 제3 방사 패턴(1219)은 제1 방사 패턴(1217)으로부터 제2 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되고, 제2 방향으로 연장된 제4 전송 선로(1248)를 통해 제1 방사 패턴(1217)과 연결될 수 있다. 이때, 제4 전송 선로(1248)는 제1 방사 패턴(1217) 및 제3 방사 패턴(1219)의 대향하는 두 변을 서로 연결할 수 있다. 이를 통해, 제2 전송 선로(124), 제1 방사 패턴(1217), 제4 전송 선로(1248), 및 제3 방사 패턴(1219)은 또 다른 하나의 직렬 급전 안테나를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 방사 패턴(1217)의 중심과 제2 방사 패턴(1218)의 중심 사이, 및 제1 방사 패턴(1217)의 중심과 제3 방사 패턴(1219)의 중심 사이의 간격(e)은 λ/2 이상일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 구조체는 도 10과 유사하게 제4 방사 패턴 및 제5 방사 패턴을 더 포함할 수 있다. 또한, 복수의 안테나 구조체가 도 11, 도 12 및 도 13과 유사하게 배열되어 안테나 어레이를 형성할 수 있다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 15를 참조하면, 상기 안테나 구조체는 연성 회로 기판(FPCB)(200)을 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조체는 연성 회로 기판(200)을 통해 전기적으로 연결된 구동 집적 회로(IC) 칩(280)을 더 포함할 수 있다.
유전층(110)의 상면 상에 안테나 패턴층(120)이 배치될 수 있다. 안테나 패턴층(120) 도 1을 참조로 설명한 방사 패턴(121), 제1 전송 선로(123), 제2 전송 선로(124), 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)를 포함하며, 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)의 주변에 배치된 그라운드 패드(129)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 유전층(110)의 저면 상에는 안테나 그라운드 층(130)이 형성될 수 있다. 안테나 그라운드 층(130)은 평면 방향에서 안테나 패턴층(120)과 전체적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나 구조체가 실장되는 디스플레이 장치 또는 디스플레이 패널의 도전성 부재가 안테나 그라운드 층(130)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 도전성 부재는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 패널에 포함되는 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 화소 전극, 공통 전극, 데이터 라인, 스캔 라인 등과 같은 전극 혹은 배선 들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 예를 들면 상기 디스플레이 패널 아래에 배치된 도전성 물질을 포함하는 각종 구조물들이 상기 그라운드 층으로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 금속 플레이트(예를 들면, SUS 플레이트와 같은 스테인리스 스틸 플레이트), 압력 센서, 지문 센서, 전자파 차폐층, 방열 시트, 디지타이저(digitizer) 등이 상기 그라운드 층으로 제공될 수 있다.
상기 안테나 구조체는 본딩 영역(BA)에서 외부 회로 구조물과 접합 또는 본딩될 수 있다. 예를 들면, 상기 외부 회로 구조물은 연성 회로 기판(FPCB)(200) 및 도전성 중개 구조물을 포함할 수 있다.
연성 회로 기판(200)은 안테나 패턴층(120) 상에 배치될 수 있다. 연성 회로 기판(200)은 코어층(210), 회로 배선(220) 및 급전 그라운드(230)를 포함할 수 있다. 코어층(210)의 상면 및 하면 상에는 각각 배선 보호를 위한 상부 커버레이(coverlay) 필름(250) 및 하부 커버레이 필름(240)이 형성될 수 있다.
코어층(210)은 예를 들면, 폴리이미드, 에폭시 수지, 폴리 에스테르, 시클로 올레핀 폴리머(COP), 액정 폴리머(LCP) 등과 같은 유연성을 갖는 수지 물질을 포함할 수 있다.
회로 배선(220)은 예를 들면, 코어층(210)의 일면(예를 들면, 저면) 상에 배치될 수 있다. 회로 배선(220)은 구동 집적 회로(IC) 칩(280)으로부터 안테나 패턴층(120) 혹은 방사 패턴(121)으로 전력을 분배하는 배선으로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 회로 배선(220)은 안테나 패턴층(120)의 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 회로 배선(220)과 신호 패드들(127, 128) 사이에 개재된 도전성 중개 구조물을 통해 전기적 연결이 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 회로 배선(220)은 제1 회로 배선 및 제2 회로 배선을 포함할 수 있다. 상기 제1 회로 배선은 구동 집적 회로 칩(280)과 제1 신호 패드(127)를 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제2 회로 배선은 구동 집적 회로 칩(280)과 제2 신호 패드(128)를 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제1 회로 배선과 상기 제2 회로 배선의 길이를 조절함으로써, 방사 패턴(121, 122)에 공급되는 입력 신호의 위상차를 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 회로 배선은 직선으로 형성하고, 상기 제2 회로 배선은 하나 이상의 굴곡부를 갖도록 형성하여 길이 차이를 만들 수 있다.
상기 도전성 중개 구조물은 예를 들면, 이방성 도전 필름(ACF)으로부터 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 도전성 중개 구조물은 수지 층 내에 분산된 도전성 입자(예를 들면, 은 입자, 구리 입자, 카본 입자 등)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 하부 커버레이 필름(240)을 부분적으로 절단 또는 제거하여, 본딩 영역(BA)에서 안테나 패턴층(120)과 접합될 회로 배선(220)의 부분을 노출시킬 수 있다. 노출된 회로 배선(220) 부분과 안테나 패턴층(120)을 도전성 중개 구조물을 통해 가압 본딩할 수 있다.
코어층(210)의 상면 상에는 급전 그라운드(230)가 배치될 수 있다. 급전 그라운드(230)는 라인 형태 또는 플레이트 형태를 가질 수 있다. 급전 그라운드(230)는 회로 배선(220)으로부터 발생하는 노이즈 또는 자체 방사를 차폐 또는 억제하는 배리어로 기능할 수 있다.
회로 배선(220) 및 급전 그라운드(230)는 안테나 패턴층(120)에서 설명한 금속 및/또는 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 급전 그라운드(230)는 코어층(210)을 관통하는 그라운드 비아 또는 그라운드 콘택(도시되지 않음)을 통해 안테나 패턴층(120)의 그라운드 패드(129)(도 1 참조)와 전기적으로 연결될 수 있다.
연성 회로 기판(200) 상에는 구동 IC 칩(280)이 배치될 수 있다. 구동 IC 칩(280)으로부터 회로 배선(220)을 통해 안테나 패턴층(120)으로 전력이 공급될 수 있다. 예를 들면, 연성 회로 기판(200) 내에는 구동 IC 칩(280)과 회로 배선(220)을 전기적으로 연결시키는 회로 또는 콘택을 더 포함할 수 있다.
구동 IC 칩(280)은 회로 배선(220)을 통해 제1 신호 패드(127) 및 제2 신호 패드(128)에 상이한 위상의 입력 신호를 급전할 수 있다. 구동 IC 칩(280)은 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 위상을 조절할 수 있다. 따라서, 방사 패턴(121)을 통해 복수의 편파 특성이 구현될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 구동 IC 칩(280)은 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 공급 시기를 조절할 수 있다. 예를 들면, 구동 IC 칩(280)은 상기 제1 입력 신호와 제2 입력 신호를 차례로 번갈아 가면서 공급할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 구동 IC 칩(280)은 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호의 위상차를 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호 사이의 위상차를 실질적으로 고정한 상태로, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호의 위상을 조절할 수 있다. 이를 통해, 빔-스티어링(Beam-steering)이 가능하여, 안테나의 지향 방향을 조절할 수 있다.
한편, 도 15는 구동 IC 칩(280)이 연성 회로 기판(200) 상에 실장되는 예를 도시하나 이는 일 실시예에 불과하다. 즉, 구동 IC 칩(280)은 연성 회로 기판(220)과 연결된 타 회로 기판에 실장될 수도 있다. 이때, 타 회로 기판은 상기 안테나 구조체가 실장되는 디스플레이 장치 또는 디스플레이 패널의 회로 기판일 수 있다.
도 16은 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 도 16은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시하고 있다.
도 16을 참조하면, 디스플레이 장치(300)는 표시 영역(310) 및 주변 영역(320)을 포함할 수 있다. 주변 영역(320)은 예를 들면, 표시 영역(310)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 안테나 구조체에 포함되는 안테나 패턴층(120)은 디스플레이 장치(300)의 주변 영역(320)에 패치 형태로 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 안테나 패턴층(120)의 신호 패드들(127, 128) 및 그라운드 패드(129)는 디스플레이 장치(300)의 주변 영역(320)에 대응되도록 배치될 수 있다.
주변 영역(320)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면 상기 안테나 구조체의 연성 회로 기판(200)은 주변 영역(320)에 배치되어 디스플레이 장치(300)의 표시 영역(310)에서의 이미지 저하를 방지할 수 있다.
또한, 주변 영역(320)에는 연성 회로 기판(200) 상에서 구동 IC 칩(280)이 함께 배치될 수 있다. 안테나 패턴층(120)의 신호 패드들(127, 128)을 주변 영역(320) 내에서 연성 회로 기판(200) 및 구동 IC 칩(280)과 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
안테나 패턴층(120)의 방사 패턴(121)은 표시 영역(310)과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 예를 들면, 도 16에 도시된 바와 같이 메쉬 구조를 활용하여 방사 패턴(121)이 사용자에게 시인되는 것을 감소시킬 수 있다.
실시예 1
도 8에 도시된 바와 같이, 유전층 상에 메쉬 구조의 방사 패턴과 방사 패턴의 양 꼭지점으로부터 서로 직교하는 방향으로 연장된 2개의 전송 선로를 형성하여 안테나 구조체를 준비하였다.
2개의 전송 선로는 서로 평행한 방향으로 꺽여 평행부들을 형성하였으며, 2개의 평행부들은 2개의 신호 패드와 각각 연결되었다.
2개의 신호 패드들 사이 및 측부에는 그라운드 패드들이 형성되었다.
2개의 신호 패드는 연성 인쇄 회로 기판을 통해 구동 IC 칩과 연결되었다.
실험예 - 편파 특성 확인
실시예 1의 안테나 구조체에 대하여, 구동 IC 칩에서 좌측 신호 패드를 통해 방사 패턴에 구동 신호를 급전하면서 전자기장을 분석하여 도 17의 좌측 다이어그램을 획득하였다.
구동 IC 칩에서 우측 신호 패드를 통해 방사 패턴에 구동 신호를 급전하면서 전자기장을 분석하여 도 17의 우측 다이어그램을 획득하였다.
도 17의 전자기장 다이어그램은 Ansys사의 HFSS Simulation을 이용하여 주파수 약 24 내지 29.5GHz 및 약 37 내지 40GHz 조건에서 획득되었다.
도 17을 참조하면, 안테나 구조체가 좌측 전송 선로를 통해 구동되는 경우와 우측 전송 선로를 통해 구동되는 경우, 좌우로 대칭되는 전자기장 패턴이 나타난 것이 확인되었다.
도 18은 좌측 신호 패드(Port 1) 및 우측 신호 패드(Port 2)를 통한 구동 시 안테나 구조체의 E-plane과 H-plane의 방사 패턴이다.
좌측 신호 패드와 우측 신호 패드 각각을 통해 안테나 구조체가 구동될 때, 서로 전체적으로 좌우 대칭인 방사 패턴이 나타나는 것이 확인되었다. 방사 패턴을 살펴보면 유사한 수준의 gain이 확보됨을 확인할 수 있었다.
구체적으로, Port 1의 E-plane에서의 Theta pol 방사 패턴 및 Phi pol 방사 패턴이 Port 2의 H-plane에서의 Phi pol 방사 패턴 및 Theta pol 방사 패턴과 각각 실질적으로 좌우 대칭으로 나타났으며, Port 1의 H-plane에서의 Theta pol 방사 패턴 및 Phi pol 방사 패턴이 Port 2의 E-plane에서의 Phi pol 방사 패턴 및 Theta pol 방사 패턴과 각각 실질적으로 좌우 대칭으로 나타났다.
이 때, co-polarization level(Theta pol; H-pol)과 cross-polarization level(Phi pol; V-pol)의 차이가 10dBi 이상으로서 좌측 신호 패드를 통한 구동 시 Theta pol 신호에 대한 gain이 높게 나타나고, 우측 신호 패드를 통한 구동 시 Phi pol 신호에 대한 gain이 높게 나타나는 것이 확인되었다.
실시예 2 및 실시예 3
도 4의 안테나 구조체를 도 8과 같이 배열하여 안테나 어레이를 형성하였다(실시예 2). 또한, 도 4의 안테나 구조체를 배열하여 도 12와 같은 안테나 어레이를 형성하였다(실시예 3).
실험예 - 안테나 이득 확인
실시예 2의 안테나 어레이와 실시예 3의 안테나 어레이의 gain을 측정한 결과 표 1을 획득할 수 있었다.
주파수
(GHz)		 실시예 2 실시예 3
Co-pol Cross-pol Co-pol Cross-pol
27 +9.10 -8.98 +12.60 -4.02
28 +9.79 -4.32 +12.64 -5.75
29 +9.95 +0.50 +11.06 -4.08
표 1을 참조하면, 실시예 2에 비하여 실시예 3의 co-polarization gain이 더 크다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (20)

  1. 유전층;
    상기 유전층 상에 배치된 방사 패턴;
    상기 방사 패턴에 제1 입력 신호를 공급하는 제1 신호 패드;
    상기 방사 패턴에 제2 입력 신호를 선택적으로 공급하는 제2 신호 패드;
    상기 제1 신호 패드를 상기 방사 패턴에 연결시키는 제1 전송 선로; 및
    상기 제2 신호 패드를 상기 방사 패턴에 연결시키는 제2 전송 선로를 포함하는, 안테나 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로의 연장 방향 및 상기 제2 전송 선로의 연장 방향 사이의 각도는 80 내지 100 o인, 안테나 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 정다각형 형상을 가지며, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 정다각형의 이웃하는 두 변에 각각 연결되는, 안테나 구조체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 중심으로부터 상기 방사 패턴의 이웃한 두 꼭지점 방향으로 각각 연장되는 가상의 연장선에 평행하게 형성되는, 안테나 구조체.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 상기 방사 패턴의 장변 방향 또는 단변 방향과 평행하게 꺾이는, 안테나 구조체.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴은 메쉬 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 솔리드(solid) 구조를 포함하는, 안테나 구조체.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 방사 패턴의 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로가 연결된 꼭지점부에 솔리드 구조를 갖는 임피던스 매칭 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 방사 패턴의 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로가 연결된 변은 상기 방사 패턴의 일 테두리를 정의하는 테두리 패턴을 포함하는, 안테나 구조체.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 메쉬 구조는 서로 교차하는 제1 단위 라인들 및 제2 단위 라인들을 포함하며,
    상기 제1 단위 라인들 중 일부는 상기 제1 전송 선로의 연장선 상에 배치되고, 상기 제2 단위 라인들 중 일부는 상기 제2 전송 선로의 연장선 상에 배치되는, 안테나 구조체.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로와 상기 제2 전송 선로의 길이는 동일한, 안테나 구조체.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 방사 패턴의 중심선에 대하여 상기 제1 신호 패드 및 상기 제1 전송 선로는 상기 제2 신호 패드 및 상기 제2 전송 선로와 대칭인, 안테나 구조체.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드에 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호를 각각 급전하는 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 구조체.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드와 전기적으로 연결된 회로 배선을 포함하는 연성 회로 기판을 더 포함하며,
    상기 구동 집적 회로 칩은 상기 연성 회로 기판 상에 배치되고 상기 회로 배선과 전기적으로 연결된, 안테나 구조체.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호는 각각 단독으로 공급되며, 상기 제1 입력 신호에 의해 수직 편파 및 수평 편파 중 하나가 구현되고, 상기 제2 입력 신호에 의해 상기 수직 편파 및 상기 수평 편파 중 나머지 하나가 구현되는, 안테나 구조체.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 유전층의 저면 상에 배치된 안테나 그라운드 층을 더 포함하는, 안테나 구조체.
  17. 청구항 1에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치.
  18. 제1 방사 패턴;
    상기 제1 방사 패턴으로부터 제1 방향으로 이격되어 배치되는 제2 방사 패턴;
    상기 제1 방사 패턴으로부터 제2 방향으로 이격되어 배치되는 제3 방사 패턴;
    상기 제1 방향으로 연장되어 제1 신호 패드와 상기 제1 방사 패턴을 연결시키는 제1 전송 선로;
    상기 제2 방향으로 연장되어 제2 신호 패드와 상기 제1 방사 패턴을 연결시키는 제2 전송 선로;
    상기 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 방사 패턴과 상기 제2 방사 패턴을 연결시키는 제3 전송 선로; 및
    상기 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 방사 패턴과 상기 제3 방사 패턴을 연결시키는 제4 전송 선로를 포함하는, 안테나 구조체.
  19. 복수의 청구항 18에 따른 안테나 구조체를 포함하는, 안테나 어레이.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 복수의 안테나 구조체는 서로 이격되어 배열되거나, 적어도 일부가 중첩되어 배열되는, 안테나 어레이.
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