WO2021221346A1 - 안테나 적층체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

안테나 적층체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021221346A1
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WO
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layer
antenna
display panel
dielectric layer
lower ground
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PCT/KR2021/004489
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허윤호
김종민
이영준
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동우화인켐 주식회사
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    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
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    • 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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Definitions

  • It relates to an antenna stack 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 smart phone.
  • the antenna may be coupled to the display device to perform a communication function.
  • an antenna for performing communication in a high frequency or very high frequency band needs to be coupled to a display device.
  • an antenna needs to be developed to have improved transparency and flexibility.
  • the space or area of the bezel part or the light-shielding part tends to be reduced.
  • the space or area in which the antenna can be embedded is also limited, and accordingly, the radiator 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 radiator of the antenna or the radiator may be recognized by the user, thereby reducing image quality.
  • An object of the present invention is to provide an antenna stack and a display device including the same.
  • a display panel including an electrode structure; a dielectric layer disposed on the display panel; an antenna conductive layer disposed on the dielectric layer; and a lower ground layer disposed under the display panel and having a lower resistance than that of the display panel. Including, the antenna stack.
  • the antenna conductive layer includes a radiator and a transmission line connected to the radiator, and the lower ground layer at least partially overlaps the radiator.
  • a display device comprising the antenna stack according to the above-described embodiments.
  • the lower ground layer is provided as one of a SUS plate, a heat dissipation sheet, a digitizer, an electromagnetic wave shielding layer, a pressure sensor, and a fingerprint sensor of the display device.
  • a dielectric layer may be formed on a display panel, an antenna conductive layer may be formed on the dielectric layer, and a lower ground layer may be formed under the display panel.
  • the display panel and the lower ground layer may form a ground complex to improve signal characteristics of the antenna.
  • the lower ground layer may be provided as a functional layer for implementing a smart function of the display device. Therefore, it is possible to improve the space utilization and achieve the thinning requirement.
  • the lower ground layer may include a metal having a lower resistance than that of the display panel. Through this, the lower ground layer can supplement and improve the performance as a ground layer of the display panel. Accordingly, the signal characteristics of the antenna can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna stack according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a display panel according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating an antenna conductive layer according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna stack according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna stack according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view illustrating a display device according to an exemplary embodiment.
  • the antenna stack described herein includes a patch antenna or a microstrip antenna manufactured in the form of a transparent film, for example, high frequency or very high frequency (eg, 3G, 4G, 5G, or its above) can be applied to communication devices for mobile communication, Wi-Fi, Bluetooth, NFC, GPS, and the like.
  • high frequency or very high frequency eg, 3G, 4G, 5G, or its above
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna stack according to an embodiment.
  • an antenna stack 100 may include a display panel 110 , a dielectric layer 120 , an antenna conductive layer 130 , and a lower ground layer 140 .
  • the display panel 110 includes a metal, a metal alloy, or a metal oxide having a predetermined conductivity, and is coupled to the antenna conductive layer 130 with the dielectric layer 120 interposed therebetween to obtain capacitance or inductance. (inductance) can be formed. Through this, the antenna stack 100 may implement a vertical radiation characteristic.
  • the display panel 110 may include a liquid crystal display (LCD) panel, a light emitting diode (LED) panel, an organic light emitting diode (OLED) panel, a quantum dot light emitting diode (QLED) panel, and the like.
  • LCD liquid crystal display
  • LED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • QLED quantum dot light emitting diode
  • the display panel 110 (more specifically, the electrode structure 210 of FIG. 2 ) may at least partially overlap the antenna conductive layer 130 in the thickness direction of the antenna stack 100 .
  • the display panel 140 may serve as the ground of the antenna conductive layer 130 .
  • the antenna conductive layer 130 and the display panel 110 may be coupled to transmit/receive an antenna signal.
  • the display panel 110 (more specifically, the electrode structure 210 of FIG. 2 ) may entirely overlap the antenna conductive layer 130 .
  • the coupling area between the display panel 110 and the antenna conductive layer 130 may increase, and thereby, the gain and efficiency of the antenna may be increased.
  • the resistance of the display panel 110 may be 10 ⁇ /sq or less.
  • the display panel 110 may be formed by stacking several conductive layers in multiple layers to supplement physical properties (eg, adhesion, etc.).
  • the dielectric layer 120 may be disposed on the display panel 110 .
  • the dielectric layer 120 may be in contact with the display panel 110 , or another member may be interposed between the dielectric layer 120 and the display panel 110 .
  • the dielectric layer 120 may include an insulating material having a predetermined dielectric constant.
  • the dielectric layer 120 may include 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 120 may function as a film substrate on which the antenna conductive layer 130 is formed.
  • a transparent film may be provided as the dielectric layer 120 .
  • the transparent film may include a polyester-based resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; Cellulose resins, such as a diacetyl cellulose and a triacetyl cellulose; polycarbonate-based resin; acrylic resins such as polymethyl (meth)acrylate and polyethyl (meth)acrylate; styrenic resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymer; polyolefin-based resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefin having a cyclo-based or norbornene structure, and an ethylene-propylene copolymer; vinyl chloride-based resin; amide resins such as nylon and aromatic polyamide; imide-based resin; polyether sulfone-based resin; s
  • thermosetting resin such as (meth)acrylic, urethane, acrylic urethane, epoxy, or silicone or UV curable resin may be used as the dielectric layer 120 .
  • an adhesive film such as an optically clear adhesive (OCA) or an optically clear resin (OCR) may be included in the dielectric layer 120 .
  • OCA optically clear adhesive
  • OCR optically clear resin
  • the dielectric layer 120 may be formed as a substantially single layer or a multilayer structure of at least two or more layers.
  • a capacitance or inductance is formed between the antenna conductive layer 130 and/or the display panel 110 by the dielectric layer 120 , so that the antenna stack 100 can drive or sense a frequency.
  • the band can be adjusted.
  • the dielectric constant of the dielectric layer 120 exceeds about 12, the driving frequency is excessively reduced, so that driving in a desired high frequency band may not be realized.
  • the dielectric constant of the dielectric layer 120 may be in the range of about 1.5 to 12, preferably about 2 to 12.
  • the encapsulation layer 220 of the display panel 110 to be described later with reference to FIG. 2 may be provided as the dielectric layer 120 .
  • the thickness of the dielectric layer 120 may be 100 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • the thickness of the dielectric layer 120 is less than 100 ⁇ m, the distance between the antenna conductive layer 130 and the display panel 110 may be excessively close. In this case, the gain and efficiency of the antenna may be reduced.
  • the thickness of the dielectric layer 120 exceeds 250 ⁇ m, the flexibility of the antenna stack 100 may decrease due to an increase in the thickness.
  • the thickness of the dielectric layer 120 may be 150 ⁇ m to 250 ⁇ m. In this case, the gain and efficiency of the antenna may be improved to 5 dB or more and 60% or more, respectively.
  • the antenna conductive layer 130 may be disposed on the dielectric layer 120 .
  • the antenna conductive layer 130 may be in contact with the dielectric layer 120 , and another member may be interposed between the antenna conductive layer 130 and the dielectric layer 120 .
  • the antenna conductive layer 130 includes silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), chromium (Cr), titanium (Ti), and tungsten (W). ), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), tin (Sn), molybdenum (Mo) ), a low-resistance metal such as calcium (Ca), or an alloy thereof may be included. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the antenna conductive layer 130 may include silver (Ag) or a silver alloy (eg, silver-palladium-copper (APC) alloy) to realize low resistance.
  • the antenna conductive layer 130 may include copper (Cu) or a copper alloy (eg, a copper-calcium (CuCa) alloy) in consideration of low resistance and fine line width patterning.
  • the antenna conductive layer 130 is a transparent metal such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (ITZO), zinc oxide (ZnOx), copper oxide (CuO), etc. Oxides may be included.
  • the antenna conductive layer 130 may include a stacked structure of a transparent conductive oxide layer and a metal layer, for example, a transparent conductive oxide layer-metal layer two-layer structure or a transparent conductive oxide layer-metal layer- It may have a three-layer structure of a transparent conductive oxide layer.
  • the signal transmission speed may be improved by lowering the resistance
  • the corrosion resistance and transparency may be improved by the transparent conductive oxide layer.
  • the lower ground layer 140 may be disposed under the display panel 110 .
  • the lower ground layer 140 may form a ground complex with the display panel 110 .
  • the ground composite may act as one ground layer to improve performance (grounding performance) of the ground layer.
  • the lower ground layer 140 compensates for this. and to improve the grounding performance of the entire ground composite. In this way, it is possible to improve the gain and efficiency of the antenna.
  • the lower ground layer 140 may include a metal, a metal alloy, or a metal oxide having a lower resistance than the display panel 110 . Accordingly, when the ground composite is formed together with the display panel 110 , the grounding performance of the display panel 110 may be effectively improved.
  • the lower ground layer 140 may at least partially overlap the antenna conductive layer 130 (more specifically, the radiator 310 of FIG. 3 ) in the thickness direction of the antenna stack 100 . . Accordingly, the lower ground layer 140 may serve as the ground of the antenna conductive layer 130 .
  • the antenna conductive layer 130 and the lower ground layer 140 may be coupled to transmit/receive an antenna signal. Grounding performance resulting from the lower ground layer 140 may be improved by the overlapping structure.
  • the lower ground layer 140 may entirely overlap the antenna conductive layer 130 (more specifically, the radiator 310 of FIG. 3 ). In this case, the coupling area between the lower ground layer 140 and the antenna conductive layer 130 may increase, and thereby, the gain and efficiency of the antenna may be increased.
  • the resistance of the lower ground layer 140 may be 0.5 ⁇ /sq or less.
  • the lower ground layer 140 serves as a ground complex, and the performance of the antenna, for example, the antenna gain It can contribute to the improvement of characteristics.
  • the lower ground layer 140 may be provided as a functional layer of the display device on which the antenna stack 100 is mounted.
  • the functional layer of the display device may be used as the lower ground layer 140 .
  • the functional layer is for implementing a smart function and may include a transparent electrode, a whole metal, a patterned metal, etc. depending on the function.
  • the functional layer may be, for example, a stainless steel (SUS) plate, a heat dissipation sheet, a digitizer, an electromagnetic wave shielding layer, a pressure sensor, a fingerprint sensor, and the like, preferably a heat dissipation sheet.
  • the heat dissipation sheet is a heat dissipation means provided in the form of a sheet to dissipate heat generated in the display device to the outside, and may be formed of a thermally conductive metal plate or the like.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a display panel according to an exemplary embodiment.
  • the display panel 110 may include an electrode structure 210 and an encapsulation layer 220 .
  • the electrode structure 210 may include a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode included in a thin film transistor (TFT) array of the display panel. Also, the electrode structure 210 may include a pixel electrode of a display panel.
  • TFT thin film transistor
  • the gate electrode, the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), and chromium (Cr), respectively.
  • the electrode structure 210 is a transparent metal oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (ITZO), zinc oxide (ZnOx), copper oxide (CuO), etc. may include.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ITZO indium zinc tin oxide
  • ZnOx zinc oxide
  • CuO copper oxide
  • the electrode structure 210 may include a stacked structure of a transparent conductive oxide layer and a metal layer, for example, a two-layer structure of a transparent conductive oxide layer-metal layer or a transparent conductive oxide layer-metal layer-transparent It may have a three-layer structure of a conductive oxide layer.
  • the signal transmission speed may be improved by lowering the resistance
  • the corrosion resistance and transparency may be improved by the transparent conductive oxide layer.
  • the encapsulation layer 220 may include an inorganic insulating material, an organic insulating material, or an organic-inorganic hybrid film.
  • the encapsulation layer 220 may be provided as an encapsulation layer protecting a thin film transistor (TFT), an electrode, and a display layer included in the display panel.
  • TFT thin film transistor
  • the encapsulation layer 220 may be manufactured together as a component or member included in the display panel.
  • the electrode structure 210 may be provided as a ground layer forming a ground complex together with the lower ground layer 140 .
  • the encapsulation layer 220 may be provided as the dielectric layer 120 .
  • the antenna conductive layer 130 may be disposed on the encapsulation layer 220 without additionally forming a separate dielectric layer.
  • the separate dielectric layer and the encapsulation layer 220 may act as one dielectric layer 120 .
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating an antenna conductive layer according to an embodiment.
  • the antenna conductive layer 130 may include a radiator 310 , a transmission line 320 , and a pad electrode 330 .
  • the radiator 310 may be formed in a mesh structure.
  • the radiator 310 may have a mesh structure having an aperture ratio or transmittance of 70% or more. Through this, transmittance of the radiator 310 may be increased, and flexibility of the antenna stack 100 may be improved. Accordingly, the antenna stack 100 can be effectively applied to a flexible display device.
  • the radiator 310 may be implemented in a rectangular shape as shown in FIG. 3 .
  • the radiator 310 is electrically connected to the transmission line 320 and may be powered through the transmission line 320 .
  • the transmission line 320 is disposed between the radiator 310 and the signal pad 331 of the pad electrode 330 , and may electrically connect the radiator 310 and the signal pad 331 .
  • the transmission line 320 may be branched from the central portion of the radiator 310 and connected to the signal pad 331 .
  • the transmission line 320 may include substantially the same conductive material as the radiator 310 .
  • the transmission line 320 may be provided as a substantially single member by being integrally connected with the radiator 310 , or may be provided as a separate member from the radiator 310 .
  • the transmission line 320 may be formed in a mesh structure having a shape substantially the same as or similar to that of the radiator 310 .
  • the pad electrode 330 may include a signal pad 331 and a ground pad 332 .
  • the signal pad 331 may be connected to an end of the transmission line 320 and may be electrically connected to the radiator 310 through the transmission line 320 . Through this, the signal pad 331 may electrically connect the driving circuit unit (eg, an IC chip, etc.) and the radiator 310 .
  • the driving circuit unit eg, an IC chip, etc.
  • a circuit board such as a flexible circuit board (FPCB) may be bonded to the signal pad 331 , and a driving circuit unit may be mounted on the flexible circuit board. Accordingly, the radiator 310 and the driving circuit unit may be electrically connected.
  • FPCB flexible circuit board
  • the ground pad 332 may be disposed to be electrically and physically separated from the signal pad 331 around the signal pad 331 .
  • a pair of ground pads 332 may be disposed to face each other with the signal pad 331 interposed therebetween.
  • the signal pad 331 and the ground pad 332 may include the above-described low-resistance metal or an alloy thereof to reduce signal resistance and may have a solid structure.
  • the signal pad 331 and the ground pad 332 may be formed in a multi-layer structure including the above-described low-resistance metal or an alloy layer thereof, and a transparent conductive oxide layer.
  • the antenna conductive layer 130 may further include a dummy pattern 340 .
  • the dummy pattern 340 may be arranged around the radiator 310 and the transmission line 320 .
  • the dummy pattern 340 is formed in a mesh structure having a shape substantially the same as or similar to that of the radiator 310 and/or the transmission line 320 , and may include the same metal as the radiator 310 and/or the transmission line 320 .
  • the dummy pattern 340 may be formed in a segmented mesh structure.
  • the dummy pattern 340 may be disposed to be electrically and physically separated from the radiator 310 and the transmission line 320 .
  • the separation region 341 may be formed along side lines or edges of the radiator 310 and the transmission line 320 to separate the dummy pattern 340 from the radiator 310 and the transmission line 320 . have.
  • the antenna stack is formed. It is possible to prevent the radiator 310 and the transmission line 320 from being viewed by a user of the mounted display device.
  • antenna conductor the emitter 310 and the transmission line 320
  • a plurality of antenna conductors may be arranged on the dielectric layer 120 in an array form.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna stack according to another embodiment.
  • the antenna stack 400 includes a display panel 110 , a dielectric layer 120 , an antenna conductive layer 130 , a lower ground layer 140 , and a lower dielectric layer 410 . can do.
  • the display panel 110 , the dielectric layer 120 , the antenna conductive layer 130 , and the lower ground layer 140 are the same as those described above with reference to FIGS. 1 to 3 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the lower dielectric layer 410 may be disposed between the display panel 110 and the lower ground layer 140 .
  • the lower dielectric layer 410 may be in contact with the display panel 110 and the lower ground layer 140 , and between the lower dielectric layer 410 and the display panel 110 and/or between the lower dielectric layer 410 and the lower portion.
  • Another member may be interposed between the ground layers 140 .
  • the lower dielectric layer 410 may include an insulating material having a predetermined dielectric constant.
  • the lower dielectric layer 410 may include 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.
  • a transparent film may be provided as the lower dielectric layer 410 .
  • the transparent film may include a polyester-based resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; Cellulose resins, such as a diacetyl cellulose and a triacetyl cellulose; polycarbonate-based resin; acrylic resins such as polymethyl (meth)acrylate and polyethyl (meth)acrylate; styrenic resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymer; polyolefin-based resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefin having a cyclo-based or norbornene structure, and an ethylene-propylene copolymer; vinyl chloride-based resin; amide resins such as nylon and aromatic polyamide; imide-based resin; polyether sulfone-based resin;
  • thermosetting resin such as (meth)acrylic, urethane, acrylic urethane, epoxy, silicone or the like or UV curable resin may be used as the lower dielectric layer 410 .
  • an adhesive film such as an optically clear adhesive (OCA) or an optically clear resin (OCR) may be included in the lower dielectric layer 410 .
  • OCA optically clear adhesive
  • OCR optically clear resin
  • the lower dielectric layer 410 may be formed as a substantially single layer or a multilayer structure of at least two or more layers.
  • a capacitance or inductance may be formed between the display panel 110 and/or the lower ground layer 140 by the lower dielectric layer 410 to form a ground complex.
  • a frequency band capable of being driven or sensed by the antenna stack 400 may be adjusted by the lower dielectric layer 410 .
  • the dielectric constant of the lower dielectric layer 410 exceeds about 12, the driving frequency is excessively reduced, so that driving in a desired high frequency band may not be realized.
  • the dielectric constant of the lower dielectric layer 410 may be in the range of about 1.5 to 12, preferably about 2 to 7.
  • the thickness of the lower dielectric layer 410 may be determined such that a distance between the electrode structure 210 of the display panel 110 and the lower ground layer 140 is 50 ⁇ m to 800 ⁇ m.
  • the distance between the electrode structure 210 and the lower ground layer 140 is greater than 800 ⁇ m, even when the resistance of the lower ground layer 140 is low, the target grounding performance is improved due to the formation of the above-described ground complex. The effect may not be practically realized.
  • the distance between the electrode structure 210 and the lower ground layer 140 may be 50 ⁇ m to 500 ⁇ m, and more preferably, 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the thickness of the lower dielectric layer 410 may be 50 ⁇ m to 800 ⁇ m, preferably 50 ⁇ m to 500 ⁇ m, and more preferably 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna stack according to another embodiment.
  • an antenna stack 500 includes a display panel 110 , a dielectric layer 120 , an antenna conductive layer 130 , a lower ground layer 140 , a lower dielectric layer 410 , It may include a first adhesive layer 510 and a second adhesive layer 520 .
  • the display panel 110 , the dielectric layer 120 , the antenna conductive layer 130 , and the lower ground layer 140 are the same as those described above with reference to FIGS. 1 to 3 , and the lower dielectric layer 410 is shown in FIG. 4 . Therefore, since it is the same as described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first adhesive layer 510 may be disposed between the antenna conductive layer 130 and the dielectric layer 120
  • the second adhesive layer 520 may be disposed between the dielectric layer 120 and the display panel 110 .
  • the first adhesive layer 510 and the second adhesive layer 520 may include an adhesive film such as an optically clear adhesive (OCA), an optically clear resin (OCR), and the like.
  • OCA optically clear adhesive
  • OCR optically clear resin
  • the antenna conductive layer 130 and the display panel 110 may be electrically and physically separated by the dielectric layer 120 .
  • the display panel 110 and the lower ground layer 140 may be connected to each other by a via or a contact penetrating the dielectric layer 120 .
  • the display panel 110 and the lower ground layer 140 may be electrically and physically separated by the lower dielectric layer 410 . Also, the display panel 110 and the lower ground layer 140 may be connected to each other by a via or a contact penetrating the lower dielectric layer 410 .
  • FIG. 6 is a schematic plan view illustrating a display device according to an exemplary embodiment. More specifically, FIG. 6 is a diagram illustrating an external shape including a window of a display device.
  • the display apparatus 600 may include a display area 610 and a peripheral area 620 .
  • the display area 610 may indicate an area in which visual information is displayed, and the peripheral area 620 may indicate opaque areas disposed on both sides and/or both ends of the display area 610 .
  • the peripheral area 620 may correspond to a light blocking part or a bezel part of the display apparatus 600 .
  • the above-described antenna stacks 100 , 400 , and 500 may be mounted on the display device 600 .
  • the radiator 310 and the transmission line 320 of the antenna stacks 100 , 400 , and 500 are disposed to at least partially correspond to the display area 610 of the display device 600
  • the pad electrode 330 is It may be disposed to correspond to the peripheral area 620 of the display apparatus 600 .
  • a portion of the transmission line 320 may be disposed to correspond to the peripheral area 620 of the display apparatus 600 .
  • a driving circuit such as an IC chip of the display device 600 and/or the antenna stacks 100 , 400 , and 500 may be disposed in the peripheral region 620 .
  • a signal transmission/reception path may be shortened and signal loss may be suppressed.
  • the dummy pattern 340 may be disposed to at least partially correspond to the display area 610 of the display device 600 .
  • the antenna stack 100, 400, and 500 includes the radiator 310, the transmission line 320, and/or the dummy pattern 340 formed in a mesh structure, the transmittance is improved and the electrode visibility can be significantly reduced or suppressed. have. Accordingly, while maintaining or improving desired communication reliability, the image quality in the display area 610 may also be improved.
  • the lower ground layer 140 of the antenna stack 100 , 400 , 500 is a stainless steel (SUS) plate, a heat dissipation sheet, a digitizer, an electromagnetic wave shielding layer, and a pressure of the display device 600 . It may be provided as a functional layer for implementing smart functions such as a sensor, a fingerprint sensor, and the like. In other words, the functional layer of the display device 600 may be used as the lower ground layer 140 of the antenna stacks 100 , 400 , and 500 .
  • SUS stainless steel
  • the functional layer of the display device 600 as the lower ground layer 140 of the antenna stacks 100 , 400 , and 500 without forming a separate lower ground layer, so that the display device 600 or Mechanical design of the antenna stacks 100 , 400 , and 500 may be easy.
  • a 4-array patch antenna conductive layer using a mesh pattern of a copper-calcium (CuCa) alloy material was formed on the upper surface of the cyclo-olefin polymer dielectric layer, and the OLED panel was bonded to the lower surface of the dielectric layer.
  • the OLED panel includes an electrode structure having a resistance of 10 ⁇ /sq formed on a polyimide base film having a thickness of 50 ⁇ m.
  • a copper sheet having a resistance of 0.5 ⁇ /sq was bonded to the bottom of the OLED panel as a lower ground layer.
  • Example 1 is an example in which the lower ground layer is directly formed on the polyimide base film of the OLED panel, and Examples 2 to 11 are the lower dielectric layer (film or adhesive) between the electrode structure and the lower ground layer of the OLED panel. These are examples of adjusting the distance between the electrode structure of the OLED panel and the lower ground layer by adding
  • a 4-array patch antenna conductive layer using a mesh pattern of a copper-calcium (CuCa) alloy material was formed on the upper surface of the cyclo-olefin polymer dielectric layer, and the OLED panel was bonded to the lower surface of the dielectric layer.
  • CuCa copper-calcium
  • Table 1 was obtained as a result of measuring antenna gains at a target frequency of 28.0 GHz for the antenna stacks of Examples 1 to 11 and Comparative Examples.
  • Example 1 50 8.5
  • Example 2 100
  • Example 3 125 7.8
  • Example 4 150
  • Example 5 300
  • Example 6 400
  • Example 7 500
  • Example 8 600
  • Example 9 700
  • Example 10 800
  • Example 11 900

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Abstract

일 실시예에 따른 안테나 적층체는, 전극 구조체를 포함하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널 상에 배치되는 유전층; 상기 유전층 상에 배치되는 안테나 도전층; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되며 상기 디스플레이 패널보다 저항이 낮은 하부 그라운드층; 을 포함할 수 있다.

Description

안테나 적층체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
안테나 적층체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치와 관련된다.
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 디스플레이 장치에 결합되어 통신 기능이 수행될 수 있다.
최근 이동통신 기술이 진화하면서, 고주파 또는 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 디스플레이 장치에 결합될 필요가 있다. 또한, 최근 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이와 같은 박형, 고투명, 고해상도의 디스플레이 장치가 개발되면서, 안테나 역시 향상된 투명성, 유연성을 갖도록 개발될 필요가 있다.
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 방사체가 디스플레이 장치의 표시 영역과 중첩될 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치의 이미지가 안테나의 방사체에 의해 가려지거나 방사체가 사용자에게 시인되어 이미지 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 사용자에게 시인되지 않으며, 제한된 공간 안에서 원하는 안테나 이득의 고주파 통신을 구현하기 위한 안테나 설계가 필요하다.
안테나 적층체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 전극 구조체를 포함하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널 상에 배치되는 유전층; 상기 유전층 상에 배치되는 안테나 도전층; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되며 상기 디스플레이 패널보다 저항이 낮은 하부 그라운드층; 을 포함하는, 안테나 적층체.
2. 위 1에 있어서, 상기 디스플레이 패널 및 상기 하부 그라운드층 사이에 배치된 하부 유전층; 을 더 포함하는, 안테나 적층체.
3. 위 2에 있어서, 상기 하부 유전층의 두께는 50㎛ 내지 800㎛인, 안테나 적층체.
4. 위 1에 있어서, 상기 전극 구조체와 상기 하부 그라운드층 사이의 거리는 50㎛ 내지 800㎛인, 안테나 적층체.
5. 위 1에 있어서, 상기 디스플레이 패널의 저항은 10Ω/sq 이하인, 안테나 적층체.
6. 위 1에 있어서, 상기 하부 그라운드층의 저항은 0.5Ω/sq 이하인, 안테나 적층체.
7. 위 1에 있어서, 상기 안테나 패턴층과 상기 유전층 사이에 배치되는 제1 점접착층; 및 상기 유전층과 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되는 제2 점접착층; 을 더 포함하는, 안테나 적층체.
8. 위 1에 있어서, 상기 안테나 도전층은 방사체 및 상기 방사체에 연결되는 전송 선로를 포함하며, 상기 하부 그라운드층은 상기 방사체와 적어도 부분적으로 중첩되는, 안테나 적층체.
9. 상술한 실시예들에 따른 안테나 적층체를 포함하는, 디스플레이 장치.
10. 위 7에 있어서, 상기 하부 그라운드층은 상기 디스플레이 장치의 SUS 플레이트, 방열 시트, 디지타이저, 전자파 차폐층, 압력센서, 지문 센서 중 하나로 제공되는, 디스플레이 장치.
일 실시예에 따른 안테나 적층체는 디스플레이 패널 상에 유전층이 형성되고, 유전층 상에 안테나 도전층이 형성되며, 디스플레이 패널 하부에 하부 그라운드층이 형성될 수 있다. 디스플레이 패널과 하부 그라운드층이 그라운드 복합체를 형성하여 안테나의 신호 특성을 향상시킬 수 있다.
하부 그라운드층은 디스플레이 장치의 스마트 기능 구현을 위한 기능성 층으로 제공될 수 있다. 따라서, 공간 활용성을 향상시키고 박막화 요구를 달성할 수 있다.
하부 그라운드층은 디스플레이 패널보다 저항이 낮은 금속을 포함할 수 있다. 이를 통해 하부 그라운드층은 디스플레이 패널의 그라운드 층으로서의 성능을 보충 및 향상시킬 수 있다. 따라서, 안테나의 신호 특성이 향상될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 안테나 도전층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
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.
본 명세서에서 설명되는 안테나 적층체는 투명 필름 형태로 제작되는 패치 안테나(patch antenna) 또는 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna)를 포함하며, 예를 들면 고주파 또는 초고주파(예컨대, 3G, 4G, 5G, 또는 그 이상) 이동통신, Wi-Fi, 블루투스, NFC, GPS 등을 위한 통신 기기에 적용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 안테나 적층체(100)는 디스플레이 패널(110), 유전층(120), 안테나 도전층(130) 및 하부 그라운드층(140)을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 소정의 도전성을 갖는 금속, 금속 합금 또는 금속 산화물을 포함하며, 유전층(120)을 사이에 두고 안테나 도전층(130)과 커플링(coupling)되어 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)를 형성할 수 있다. 이를 통해 안테나 적층체(100)는 수직 방사 특성이 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(110)은 LCD(liquid crystal display) 패널, LED(light emitting diode) 패널, OLED(organic light emitting diode) 패널, QLED(quantum dot light emitting diodes) 패널 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(110)(보다 구체적으로, 도 2의 전극 구조체(210))은 안테나 도전층(130)과 안테나 적층체(100)의 두께 방향으로 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(140)은 안테나 도전층(130)의 그라운드로 제공될 수 있다. 예를 들면, 안테나 도전층(130)과 디스플레이 패널(110)이 커플링되어 안테나 신호를 송수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(110)(보다 구체적으로, 도 2의 전극 구조체(210))은 안테나 도전층(130)과 전체적으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(110)과 안테나 도전층(130)의 커플링 면적이 증가할 수 있으며, 이를 통해 안테나의 게인 및 효율이 증가될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(110)(보다 구체적으로, 도 2의 전극 구조체(210))의 저항은 10Ω/sq 이하일 수 있다. 디스플레이 패널(110)은 물리적인 특성(예컨대, 밀착력 등)을 보완하기 위해 여러 전도성층이 다층으로 적층되어 형성될 수 있다.
유전층(120)은 디스플레이 패널(110) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 유전층(120)은 디스플레이 패널(110)과 접촉될 수도 있고, 유전층(120)과 디스플레이 패널(110) 사이에 다른 부재가 개재될 수도 있다.
유전층(120)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유전층(120)은 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(120)은 안테나 도전층(130)이 형성되는 필름 기재로서 기능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 투명 필름이 유전층(120)으로 제공될 수 있다. 이때 투명 필름은 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 수지 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 투명 필름이 유전층(120)으로 활용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름이 유전층(120)에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유전층(120)은 실질적으로 단일 층으로 형성되거나, 적어도 2층 이상의 복층 구조로 형성될 수 있다.
유전층(120)에 의해 안테나 도전층(130) 및/또는 디스플레이 패널(110) 사이에 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 안테나 적층체(100)가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 유전층(120)의 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따르면, 유전층(120)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위, 바람직하게는 약 2 내지 12일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 2를 참조하여 후술하는 디스플레이 패널(110)의 인캡슐레이션층(220)이 유전층(120)으로 제공될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 유전층(120)의 두께는 100㎛ 내지 250㎛일 수 있다. 유전층(120)의 두께가 100㎛ 미만일 경우, 안테나 도전층(130)과 디스플레이 패널(110) 사이의 거리가 과도하게 가까울 수 있다. 이 경우, 안테나의 게인 및 효율이 감소할 수 있다. 또한, 유전층(120)의 두께가 250㎛를 초과하는 경우 안테나 적층체(100)의 두께 증가에 따른 플렉시블 특성이 저하될 수 있다. 바람직하게는 유전층(120)의 두께는 150㎛ 내지 250㎛일 수 있으며 이 경우, 안테나의 게인 및 효율이 각각 5dB 이상, 60% 이상으로 향상될 수 있다
안테나 도전층(130)은 유전층(120) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 안테나 도전층(130)은 유전층(120)과 접촉할 수도 있고, 안테나 도전층(130)과 유전층(120) 사이에 다른 부재가 개재될 수도 있다.
안테나 도전층(130)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 등과 같은 저저항 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 안테나 도전층(130)은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금)을 포함할 수 있다. 다른 예를 들면, 안테나 도전층(130)은 저저항 및 미세 선폭 패터닝을 고려하여 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슘(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(130)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx), 산화 구리(CuO) 등과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(130)은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 투명 도전성 산화물 층-금속층의 2층 구조 또는 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
하부 그라운드층(140)은 디스플레이 패널(110)의 하부에 배치될 수 있다. 하부 그라운드층(140)은 디스플레이 패널(110)과 그라운드 복합체를 형성할 수 있다. 그라운드 복합체는 하나의 그라운드층으로 작용하여 그라운드층의 성능(그라운딩 성능)을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 디스플레이 패널(110)의 그라운딩 성능이 불충분할 경우, 예컨대, 디스플레이 패널(110)의 높은 저항으로 인한 전기적 손실에 의해 방사 효율이 충분하지 않은 경우, 하부 그라운드층(140)이 이를 보충 및 증가시켜 그라운드 복합체 전체의 그라운딩 성능을 향상시킬 수 있다. 이를 통해 안테나의 게인 및 효율을 개선할 수 있다.
하부 그라운드층(140)은 디스플레이 패널(110)보다 저항이 낮은 금속, 금속 합금 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(110)과 함께 그라운드 복합체를 형성할 때, 디스플레이 패널(110)의 그라운딩 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하부 그라운드층(140)은 안테나 도전층(130)(보다 구체적으로, 도 3의 방사체(310))과 안테나 적층체(100)의 두께 방향으로 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 따라서, 하부 그라운드층(140)은 안테나 도전층(130)의 그라운드로 제공될 수 있다. 예를 들면, 안테나 도전층(130)과 하부 그라운드층(140)이 커플링되어 안테나 신호를 송수신할 수 있다. 이러한 중첩 구조에 의해 하부 그라운드층(140)으로부터 기인하는 그라운딩 성능이 향상될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하부 그라운드층(140)은 안테나 도전층(130)(보다 구체적으로, 도 3의 방사체(310))과 전체적으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 하부 그라운드층(140)과 안테나 도전층(130)의 커플링 면적이 증가할 수 있으며, 이를 통해 안테나의 게인 및 효율이 증가될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하부 그라운드층(140)의 저항은 0.5Ω/sq이하일 수 있다. 하부 그라운드층(140)의 저항이 적어도 0.5Ω/sq이하를 만족하여야 디스플레이 패널(110)의 그라운딩 성능이 불충분한 경우에 하부 그라운드층(140)이 그라운드 복합체로서 안테나의 성능, 예를 들면 안테나 게인 특성 향상에 기여할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하부 그라운드층(140)은 안테나 적층체(100)가 실장되는 디스플레이 장치의 기능성 층으로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 디스플레이 장치의 기능성 층이 하부 그라운드층(140)으로 이용될 수 있다. 여기서 기능성 층은 스마트 기능 구현을 위한 것으로 그 기능에 따라 투명 전극, 통메탈, 패턴이 있는 금속 등을 포함할 수 있다. 기능성 층은, 예컨대, SUS(stainless steel) 플레이트, 방열 시트, 디지타이저(digitizer), 전자파 차폐층, 압력 센서, 지문 센서 등일 수 있으며, 바람직하게는 방열 시트일 수 있다. 방열 시트는 디스플레이 장치에서 발생한 열을 외부로 방출하기 위하여 시트 형태로 구비된 방열 수단으로서 열전도성 금속판 등으로 형성될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 패널(110)은 전극 구조체(210) 및 인캡슐레이션층(220)을 포함할 수 있다.
전극 구조체(210)은 디스플레이 패널의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이에 포함된 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다. 또한, 전극 구조체(210)은 디스플레이 패널의 화소 전극을 포함할 수 있다.
예를 들면, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 및 화소 전극은 각각 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 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(210)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx), 산화 구리(CuO) 등과 같은 투명 금속 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(210)은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 투명 도전성 산화물 층-금속층의 2층 구조 또는 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
인캡슐레이션층(220)은 무기 절연 물질, 유기 절연 물질 또는 유-무기 하이브리드 필름을 포함할 수 있다. 인캡슐레이션 층(220)은 디스플레이 패널에 포함되는 박막 트랜지스터(TFT), 전극 및 표시층을 보호하는 밀봉층으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인캡슐레이션층(220)은 디스플레이 패널에 포함된 구성 또는 부재로서 함께 제조될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전극 구조체(210)는 하부 그라운드층(140)과 함께 그라운드 복합체를 형성하는 그라운드층으로 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 인캡슐레이션층(220)이 유전층(120)으로 제공될 수 있다. 이 경우, 별도의 유전층을 추가로 형성하지 않고 인캡슐레이션층(220) 상에 안테나 도전층(130)을 배치할 수 있다. 또한, 별도의 유전층을 형성하고 별도의 유전층 상에 안테나 도전층(130)을 배치함으로써, 별도의 유전층과 인캡슐레이션층(220)이 하나의 유전층(120)으로 작용할 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 안테나 도전층을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 안테나 도전층(130)은 방사체(310), 전송 선로(320) 및 패드 전극(330)을 포함할 수 있다.
방사체(310)는 메쉬(mesh) 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 방사체(310)는 70% 이상의 개구율 또는 투과율을 갖는 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해 방사체(310)의 투과율이 증가될 수 있으며 안테나 적층체(100)의 유연성이 향상될 수 있다. 따라서, 안테나 적층체(100)는 플렉시블 디스플레이 장치에 효과적으로 적용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 방사체(310)는 도 3에 도시된 바와 같이 직사각형으로 구현될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 방사체(310)의 모양에 특별한 제한은 없다. 즉, 방사체(310)는 마름모, 원 등 다양한 모양으로 구현될 수 있다.
방사체(310)는 전송 선로(320)에 전기적으로 연결되며 전송 선로(320)를 통해 급전될 수 있다.
전송 선로(320)는 방사체(310)와, 패드 전극(330)의 신호 패드(331) 사이에 배치되며, 방사체(310)와 신호 패드(331)를 전기적으로 연결할 수 있다.
전송 선로(320)는 방사체(310)의 중앙부에서 분기되어 신호 패드(331)에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전송 선로(320)는 방사체(310)와 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다. 또한, 전송 선로(320)는 방사체(310)와 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 제공되거나, 방사체(310)와는 별개의 부재로 제공될 수 있다.
전송 선로(320)는 방사체(310)와 실질적으로 동일하거나 유사한 형상의 메쉬 구조로 형성될 수 있다.
패드 전극(330)은 신호 패드(331) 및 그라운드 패드(332)를 포함할 수 있다.
신호 패드(331)는 전송 선로(320)의 말단에 연결되어, 전송 선로(320)를 통해 방사체(310)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해 신호 패드(331)는 구동 회로부(예컨대, IC 칩 등)와 방사체(310)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 신호 패드(331) 상에 연성 회로 기판(FPCB)과 같은 회로 기판이 접합되며, 연성 회로 기판 상에 구동 회로부가 실장될 수 있다. 이에 따라 방사체(310) 및 구동 회로부는 전기적으로 연결될 수 있다.
그라운드 패드(332)는 신호 패드(331) 주변에서 신호 패드(331)와 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드들(332)이 신호 패드(331)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 패드(331) 및 그라운드 패드(332)은 신호 저항 감소를 위해, 상술한 저저항 금속 또는 이들의 합금을 포함하며 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다. 이때, 신호 패드(331) 및 그라운드 패드(332)는 상술한 저저항 금속 또는 이들의 합금층, 및 투명 전도성 산화물층을 포함하는 복층 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(130)은 더미 패턴(340)을 더 포함할 수 있다.
더미 패턴(340)은 방사체(310) 및 전송 선로(320) 주변에 배열될 수 있다.
더미 패턴(340)은 방사체(310) 및/또는 전송 선로(320)와 실질적으로 동일하거나 유사한 형상의 메쉬 구조로 형성되며, 방사체(310) 및/또는 전송 선로(320)와 동일한 금속을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 더미 패턴(340)은 분절된 메쉬 구조로 형성될 수 있다.
더미 패턴(340)은 방사체(310) 및 전송 선로(320)과 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 분리 영역(341)이 방사체(310) 및 전송 선로(320)의 측면 라인 혹은 테두리를 따라 형성되어, 더미 패턴(340)을 방사체(310) 및 전송 선로(320)으로부터 분리시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 방사체(310) 및 전송 선로(320) 주변에 방사체(310) 및/또는 전송 선로(320)와 실질적으로 동일하거나 유사한 메쉬 구조의 더미 패턴(340)을 배열함으로써, 안테나 적층체가 탑재되는 디스플레이 장치의 사용자에게 방사체(310) 및 전송 선로(320)가 시인되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해 도 3에서는 하나의 안테나 도전(방사체(310) 및 전송 선로(320))만이 도시되어 있으나, 복수의 안테나 도전들이 유전층(120) 상에 어레이 형태로 배열될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 안테나 적층체(400)는 디스플레이 패널(110), 유전층(120), 안테나 도전층(130), 하부 그라운드층(140) 및 하부 유전층(410)을 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널(110), 유전층(120), 안테나 도전층(130) 및 하부 그라운드층(140)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
하부 유전층(410)은 디스플레이 패널(110)과 하부 그라운드층(140) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 하부 유전층(410)은 디스플레이 패널(110) 및 하부 그라운드층(140)과 접촉될 수도 있고, 하부 유전층(410)과 디스플레이 패널(110) 사이 및/또는 하부 유전층(410)과 하부 그라운드층(140) 사이에 다른 부재가 개재될 수도 있다.
하부 유전층(410)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 하부 유전층(410)은 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.
일 실시예에 따르면, 투명 필름이 하부 유전층(410)으로 제공될 수 있다. 이때 투명 필름은 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 수지 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 투명 필름이 하부 유전층(410)으로 활용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름이 하부 유전층(410)에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하부 유전층(410)은 실질적으로 단일 층으로 형성되거나, 적어도 2층 이상의 복층 구조로 형성될 수 있다.
하부 유전층(410)에 의해 디스플레이 패널(110) 및/또는 하부 그라운드층(140) 사이에 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 그라운드 복합체가 형성될 수 있다. 하부 유전층(410)에 의해 안테나 적층체(400)가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 하부 유전층(410)의 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따르면, 하부 유전층(410)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위, 바람직하게는 약 2 내지 7일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(110)의 전극 구조체(210)와 하부 그라운드층(140) 사이의 거리가 50㎛ 내지 800㎛가 되도록 하부 유전층(410)의 두께가 결정될 수 있다. 전극 구조체(210)와 하부 그라운드층(140) 사이의 거리가 800㎛ 초과일 경우, 하부 그라운드층(140)의 저항이 저저항인 경우에도 전술한 그라운드 복합체의 형성으로 인한 목표로 하는 그라운딩 성능 향상 효과가 실질적으로 구현되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 전극 구조체(210)와 하부 그라운드층(140) 사이의 거리는 50㎛ 내지 500㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 50㎛ 내지 300㎛일 수 있다. 예컨대, 하부 유전층(410)의 두께는 50㎛ 내지 800㎛일 수 있으며, 바람직하게는 50㎛ 내지 500㎛, 보다 바람직하게는 50㎛ 내지 300㎛일 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 안테나 적층체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 안테나 적층체(500)는 디스플레이 패널(110), 유전층(120), 안테나 도전층(130), 하부 그라운드층(140), 하부 유전층(410), 제1 점접착층(510) 및 제2 점접착층(520)을 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널(110), 유전층(120), 안테나 도전층(130) 및 하부 그라운드층(140)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 바와 같고, 하부 유전층(410)은 도 4를 참조하여 전술한 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 점접착층(510)은 안테나 도전층(130)과 유전층(120) 사이에 배치되고, 제2 점접착층(520)은 유전층(120)과 디스플레이 패널(110) 사이에 배치될 수 있다.
제1 점접착층(510) 및 제2 점접착층(520)은 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(130) 및 디스플레이 패널(110)은 유전층(120)에 의해 전기적 및 물리적으로 분리될 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(110) 및 하부 그라운드층(140)은 유전층(120)을 관통하는 비아(via) 또는 컨택에 의해 서로 연결될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(110) 및 하부 그라운드층(140)은 하부 유전층(410)에 의해 전기적 및 물리적으로 분리될 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(110) 및 하부 그라운드층(140)은 하부 유전층(410)을 관통하는 비아(via) 또는 컨택에 의해 서로 연결될 수도 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 보다 구체적으로, 도 6은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 장치(600)는 표시 영역(610) 및 주변 영역(620)을 포함할 수 있다. 표시 영역(610)은 시각 정보가 표시되는 영역을 나타내고, 주변 영역(620)은 표시 영역(610)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치된 불투명한 영역을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 주변 영역(620)은 디스플레이 장치(600)의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전술한 안테나 적층체(100, 400, 500)가 디스플레이 장치(600)에 탑재될 수 있다. 예컨대, 안테나 적층체(100, 400, 500)의 방사체(310) 및 전송 선로(320)가 디스플레이 장치(600)의 표시 영역(610)에 적어도 부분적으로 대응되도록 배치되며, 패드 전극(330)이 디스플레이 장치(600)의 주변 영역(620)에 대응되도록 배치될 수 있다. 이때, 전송 선로(320)의 일부분이 디스플레이 장치(600)의 주변 영역(620)에 대응되도록 배치될 수도 있다.
주변 영역(620)에는 디스플레이 장치(600) 및/또는 안테나 적층체(100, 400, 500)의 IC 칩과 같은 구동 회로가 배치될 수 있다.
안테나 적층체(100, 400, 500)의 패드 전극(330)을 구동 회로에 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
안테나 적층체(100, 400, 500)가 더미 패턴(340)을 포함하는 경우, 더미 패턴(340)은 디스플레이 장치(600)의 표시 영역(610)에 적어도 부분적으로 대응되도록 배치될 수 있다.
안테나 적층체(100, 400, 500)가 메쉬 구조로 형성된 방사체(310), 전송 선로(320) 및/또는 더미 패턴(340)을 포함하므로, 투과성이 향상되며 전극 시인이 현저히 감소 또는 억제될 수 있다. 따라서, 원하는 통신 신뢰성을 유지 또는 향상시키면서, 표시 영역(610)에서의 이미지 품질 역시 함께 향상될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 적층체(100, 400, 500)의 하부 그라운드층(140)이 디스플레이 장치(600)의 SUS(stainless steel) 플레이트, 방열 시트, 디지타이저(digitizer), 전자파 차폐층, 압력 센서, 지문 센서 등과 같은 스마트 기능 구현을 위한 기능성 층으로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 디스플레이 장치(600)의 기능성 층이 안테나 적층체(100, 400, 500)의 하부 그라운드층(140)으로 이용될 수 있다. 따라서, 별도의 하부 그라운드층을 형성하지 않고, 디스플레이 장치(600)의 기능성 층을 안테나 적층체(100, 400, 500)의 하부 그라운드층(140)으로 활용하는 것이 가능하므로 디스플레이 장치(600) 또는 안테나 적층체(100, 400, 500)의 기구적 설계가 용이할 수 있다.
이제까지 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
실시예 1 내지 실시예 11
시클로계 올레핀 폴리머 유전층의 상면 상에 구리-칼슘(CuCa) 합금 소재의 메쉬 패턴을 사용한 4 array 패치 안테나 도전층을 형성하고, 유전층의 저면에 OLED 패널을 접합하였다. 이때, OLED 패널은 50㎛ 두께의 폴리이미드 기재 필름 상에 형성된 10Ω/sq 저항을 가지는 전극 구조체를 포함한다.
OLED 패널의 저면에 하부 그라운드층으로 0.5Ω/sq 저항을 갖는 구리 시트를 접합하였다.
실시예 1은 OLED 패널의 폴리이미드 기재 필름 상에 하부 그라운드층을 직접 형성한 예이고, 실시예 2 내지 실시예 11은 OLED 패널의 전극 구조체와 하부 그라운드층 사이에 하부 유전층(필름 또는 점접착제)를 추가하여 OLED 패널의 전극 구조체와 하부 그라운드층 사이의 거리를 조절한 예들이다.
비교예
시클로계 올레핀 폴리머 유전층의 상면 상에 구리-칼슘(CuCa) 합금 소재의 메쉬 패턴을 사용한 4 array 패치 안테나 도전층을 형성하고, 유전층의 저면에 OLED 패널을 접합하였다.
실험예 - OLED 패널의 전극 구조체와 하부 그라운드층 사이의 거리에 따른 안테나 특성 평가
실시예 1 내지 실시예 11, 및 비교예의 안테나 적층체에 대하여 타겟 주파수 28.0GHz에서 안테나 게인을 측정한 결과 표 1을 획득할 수 있었다.
OLED 패널의 전극 구조체와 하부 그라운드층 사이의 거리(㎛) Gain(dBi) @ 28GHz
실시예 1 50 8.5
실시예 2 100 8.0
실시예 3 125 7.8
실시예 4 150 7.6
실시예 5 300 7.0
실시예 6 400 6.7
실시예 7 500 6.5
실시예 8 600 6.3
실시예 9 700 6.2
실시예 10 800 6.1
실시예 11 900 5.9
비교예 OLED 패널 하부에 하부 그라운드층 없음 4.7
표 1을 참조하면, 타겟 주파수 28.0GHz에서 안테나 게인을 측정한 결과, OLED 패널의 전극 구조체의 하부에 하부 그라운드층이 없는 비교예와 달리 저저항의 하부 그라운드층을 포함하는 실시예 1 내지 실시예 11의 경우, 안테나 게인 특성이 우수함을 확인할 수 있으며, 특히 두께가 800㎛ 이하인 실시예 1 내지 실시예 10의 경우 게인이 6dBi 이상을 만족하는 것을 확인하였다.

Claims (10)

  1. 전극 구조체를 포함하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상에 배치되는 유전층;
    상기 유전층 상에 배치되는 안테나 도전층; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치되며 상기 디스플레이 패널보다 저항이 낮은 하부 그라운드층; 을 포함하는,
    안테나 적층체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 및 상기 하부 그라운드층 사이에 배치된 하부 유전층; 을 더 포함하는,
    안테나 적층체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부 유전층의 두께는 50㎛ 내지 800㎛인,
    안테나 적층체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극 구조체와 상기 하부 그라운드층 사이의 거리는 50㎛ 내지 800㎛인,
    안테나 적층체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 저항은 10Ω/sq 이하인,
    안테나 적층체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 그라운드층의 저항은 0.5Ω/sq 이하인,
    안테나 적층체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패턴층과 상기 유전층 사이에 배치되는 제1 점접착층; 및
    상기 유전층과 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되는 제2 점접착층; 을 더 포함하는,
    안테나 적층체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 도전층은 방사체 및 상기 방사체에 연결되는 전송 선로를 포함하며,
    상기 하부 그라운드층은 상기 방사체와 적어도 부분적으로 중첩되는,
    안테나 적층체.
  9. 제1항의 안테나 적층체를 포함하는,
    디스플레이 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 하부 그라운드층은 상기 디스플레이 장치의 SUS 플레이트, 방열 시트, 디지타이저, 전자파 차폐층, 압력센서, 지문 센서 중 하나로 제공되는,
    디스플레이 장치.
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