WO2021251701A1 - 안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021251701A1
WO2021251701A1 PCT/KR2021/007058 KR2021007058W WO2021251701A1 WO 2021251701 A1 WO2021251701 A1 WO 2021251701A1 KR 2021007058 W KR2021007058 W KR 2021007058W WO 2021251701 A1 WO2021251701 A1 WO 2021251701A1
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이재현
박동필
윤호동
최병진
홍원빈
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동우화인켐 주식회사
포항공과대학교 산학협력단
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    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

Definitions

  • It relates to an antenna element 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 ultra-high frequency band needs to be coupled to a display device.
  • a display device As thin, high-transparency, high-resolution display devices such as transparent displays and flexible displays are recently developed, an antenna needs to be developed to have improved transparency and flexibility.
  • the space or area of the bezel part or the light blocking part tends to be reduced.
  • the space or area in which the antenna can be embedded is also limited, and accordingly, a 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.
  • a double polarized antenna is an antenna having two polarized waves at a certain angle, unlike a general single polarized antenna having only vertical or horizontal polarization, and is emerging as a technology capable of reducing installation, operation and maintenance costs in a mobile communication system.
  • An object of the present invention is to provide an antenna device and a display device including the same.
  • dielectric layer a first radiator disposed on the dielectric layer in a first direction; a second radiator disposed on the dielectric layer in a second direction; a first transmission line extending in the first direction and connected to the first radiator; and a second transmission line extending in the second direction, connected to the second radiator, and physically or electrically separated from and intersecting the first transmission line.
  • the antenna element Including, the antenna element.
  • the first radiator, the second radiator, the first transmission line, and the second transmission line are formed on the same layer, and the second transmission line includes: two separate line segments; and a bridge electrically connecting the two separated line segments. Including, the antenna element.
  • a display device comprising the antenna element according to the above-described embodiments.
  • a polarized antenna can be implemented.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an antenna element.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an embodiment of an antenna element.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line a-b of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line c-d of FIG. 2 .
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line e-f of FIG. 2 .
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing another embodiment of an antenna element.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of an antenna element.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line g-h of FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along the line i-j of FIG. 7 .
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along line k-1 of FIG. 7 .
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of an antenna element.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view taken along line m-n of FIG. 11 .
  • FIG. 13 is a schematic plan view for explaining an embodiment of a display device.
  • directional terms such as “one side”, “the other side”, “top”, “bottom”, etc. are used in connection with the orientation of the disclosed figures. Since components of embodiments of the present invention may be positioned in various orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and not limitation.
  • each constituent unit is responsible for. That is, two or more components may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function.
  • each of the constituent units may additionally perform some or all of the functions of other constituent units, and some of the main functions of each constituent unit are dedicated to other constituent units. may be performed.
  • the antenna element described herein may be a patch antenna or a microstrip antenna manufactured in the form of a transparent film.
  • the antenna element may be applied to, for example, an electronic device for high-frequency or ultra-high frequency (3G, 4G, 5G or higher) mobile communication, Wi-Fi, Bluetooth, NFC, GPS, etc., but is not limited thereto.
  • the electronic device may include a mobile phone, a smart phone, a tablet, a notebook computer, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation device, an MP3 player, a digital camera, a wearable device, and the like, and the wearable device is a wrist device.
  • the electronic device may include a watch type, wristband type, ring type, belt type, necklace type, ankle band type, thigh band type, forearm band type, and the like.
  • the electronic device is not limited to the above-described example, and the wearable device is also not limited to the above-described example.
  • the x direction may correspond to the width direction of the antenna element
  • the y direction may correspond to the length direction of the antenna element
  • the z direction may correspond to the thickness direction of the antenna element
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an antenna element.
  • the antenna element 100 may include a dielectric layer 110 and an antenna conductive layer 120 .
  • the dielectric layer 110 may include an insulating material having a predetermined dielectric constant.
  • the dielectric layer 110 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 110 may function as a film substrate of the antenna element on which the antenna conductive layer 120 is formed.
  • a transparent film may be provided as the dielectric layer 110 .
  • 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-based resins such as nylon and aromatic polyamide; imide-based resin; polyether sulfone-based resin;
  • thermosetting resin such as (meth)acrylic, urethane, acrylic urethane, epoxy, or silicone 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 .
  • OCA optically clear adhesive
  • OCR optically clear resin
  • the dielectric layer 110 may be formed as a substantially single layer or a multilayer structure of at least two or more layers.
  • the dielectric constant of the dielectric layer 110 may be adjusted in the range of about 1.5 to 12, preferably, about 2 to 12.
  • an insulating layer eg, an insulation layer, a passivation layer, etc. of a display panel
  • the dielectric layer 110 may be provided as the dielectric layer 110 .
  • the antenna conductive layer 120 may be disposed on the upper surface of the dielectric layer 110 .
  • the antenna conductive layer 120 may include an antenna pattern including a first radiator and a second radiator.
  • Antenna patterns are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), niobium ( Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), tin (Sn), molybdenum (Mo), calcium ( It may include a low-resistance metal such as Ca) or an alloy containing any one of them. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the antenna pattern may include silver (Ag) or a silver alloy (eg, silver-palladium-copper (APC) alloy) to realize low resistance.
  • the antenna pattern may include copper (Cu) or a copper alloy (eg, a copper-calcium (CuCa) alloy) in consideration of low resistance and fine linewidth patterning.
  • the antenna pattern may include a transparent conductive oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (ITZO), zinc oxide (ZnOx), copper oxide (CuO), or the like.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ITZO indium zinc tin oxide
  • ZnOx zinc oxide
  • CuO copper oxide
  • the antenna pattern may include a laminated 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 conductive oxide layer.
  • 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 conductive oxide layer.
  • the antenna conductive layer 120 may include a blackening unit. Accordingly, it is possible to reduce the reflectance on the surface of the antenna conductive layer 120 , thereby reducing pattern recognition due to light reflection.
  • the blackening layer may be formed by converting the surface of the metal layer included in the antenna conductive layer 120 into a metal oxide or metal sulfide.
  • a blackening layer such as a black material coating layer or a plating layer may be formed on the antenna conductive layer 120 or the metal layer.
  • the black material or the plating layer may include silicon, carbon, copper, molybdenum, tin, chromium, molybdenum, nickel, cobalt, or an oxide, sulfide, alloy, etc. containing at least one of these.
  • composition and thickness of the blackening layer may be adjusted in consideration of the reflectance reduction effect and antenna radiation characteristics.
  • antenna conductive layer 120 A detailed description of the antenna conductive layer 120 will be described later with reference to FIGS. 2 to 12 .
  • the antenna element 100 may further include a ground layer 130 . Since the antenna element 100 includes the ground layer 130 , a vertical radiation characteristic may be implemented.
  • the ground layer 130 may be formed on the bottom surface of the dielectric layer 110 .
  • the ground layer 130 may be disposed to completely or partially overlap the antenna conductive layer 120 in a planar direction.
  • a conductive member of a display device or a display panel on which the antenna element 100 is mounted may be provided as the ground layer 130 .
  • the conductive member may include electrodes or wirings such as a gate electrode, a source/drain electrode, a pixel electrode, a common electrode, a data line, and a scan line of a thin film transistor (TFT) included in a display panel, and a stainless steel (SUS) of a display device. steel) plate, a heat dissipation sheet, a digitizer, an electromagnetic wave shielding layer, a pressure sensor, a fingerprint sensor, and the like.
  • TFT thin film transistor
  • SUS stainless steel
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an embodiment of an antenna element
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line ab of FIG. 2
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line cd in FIG. 2
  • FIG. 5 is FIG. It is a schematic cross-sectional view taken along the ef line of Fig. 2.
  • the antenna element 100a of FIG. 2 may be an embodiment of the antenna element 100 of FIG. 1 .
  • the transparent layer 410 is omitted for convenience of description.
  • the antenna element 100a includes an antenna conductive layer formed on the dielectric layer 110, and the antenna conductive layer includes a first radiator 310a and a second radiator 310b. ), a first transmission line 320a , a second transmission line 320b , and a pad electrode 330 .
  • the first radiator 310a is formed on the dielectric 110 in a mesh structure, and may be disposed on the upper surface of the dielectric layer 110 in the first direction.
  • the second radiator 310b is formed on the dielectric 110 in a mesh structure of substantially the same shape (eg, the same line width, the same spacing, etc.) or a different shape (eg, different line width, different spacing, etc.) as the first radiator 310a. is formed on the upper surface of the dielectric layer and may be disposed in the second direction.
  • the first direction and the second direction may be perpendicular to the z-axis and intersect the y-axis.
  • the first direction and the second direction may cross each other. In this case, the first direction and the second direction may be orthogonal to each other, but this is only an exemplary embodiment and is not limited thereto.
  • the resonant frequencies of the first radiator 310a and the second radiator 310b may be the same or different.
  • the resonant frequency of the first radiator 310a and the second radiator 310b may be 28 GHz or 39 GHz.
  • the resonance frequency of the first radiator 310a is 28 GHz and the resonance frequency of the second radiator 310b is 39 GHz, or the resonance frequency of the first radiator 310a is 39 GHz and the resonance frequency of the second radiator 310b is 39 GHz.
  • the frequency may be 28 GHz.
  • the above-described example is only an example and is not limited thereto.
  • the first radiator 310a is electrically connected to the first transmission line 320a to receive power through the first transmission line 320a
  • the second radiator 310b is electrically connected to the second transmission line 320b. Power may be supplied through the second transmission line 320b.
  • the first radiator 310a and the second radiator 310b may be implemented in a rectangular shape as shown in FIG. 2 .
  • the first transmission line 320a may be formed on the dielectric layer 110 to electrically connect the first signal pad 331a and the first radiator 310a. More specifically, the first transmission line 320a may be connected to the first signal pad 331a , and may extend from the first signal pad 331a in a first direction to be connected to the first transmission line 320a.
  • the first transmission line 320a may include substantially the same conductive material as the first radiator 310a. Also, the first transmission line 320a may be integrally connected to the first radiator 310a and formed as a substantially single member, or may be formed as a separate member from the first radiator 310a.
  • the first transmission line 320a may be formed in a mesh structure having substantially the same shape (eg, the same line width, the same spacing, etc.) as the first radiator 310a.
  • the second transmission line 320b may be formed on the dielectric layer 110 to electrically connect the second signal pad 331b and the first radiator 310b. More specifically, the second transmission line 320b may be connected to the first signal pad 331b, may extend from the first signal pad 331b in the first direction, and may be connected to the first transmission line 320b.
  • the second transmission line 320b may be physically and/or electrically spaced apart from the first transmission line 320a to intersect the first transmission line 320a.
  • the second transmission line 320b includes two line segments 321b separated in an intersection region 340 crossing the first transmission line 320a and a bridge 322b electrically connecting the separated portions.
  • the two line segments 321b may include substantially the same conductive material as the second radiator 310b, and may have substantially the same shape (eg, the same shape as the second radiator 310b). line width, the same spacing, etc.) may be formed in a mesh structure.
  • the bridge 322b may include substantially the same conductive material as the two line segments 321b, and may have substantially the same shape as the two line segments 321b (eg, the same line width, the same spacing, etc.). ) can be formed in a mesh structure.
  • the bridge 322b may include a conductive material different from that of the two line segments 321b.
  • the bridge 322b may be formed in a mesh structure having a shape different from that of the two line segments 321b or may have a solid structure unlike the two line segments 321b.
  • the pad electrode 330 is formed on the dielectric layer 110 , and includes a first signal pad 331a , a second signal pad 331b , a first ground pad 332a , a second ground pad 332b , and a third ground.
  • a pad 332c may be included.
  • the first signal pad 331a may be connected to an end of the first transmission line 320a and may be electrically connected to the first radiator 310a through the first transmission line 320a.
  • the second signal pad 331b may be connected to an end of the second transmission line 320b and may be electrically connected to the second radiator 310b through the second transmission line 320b.
  • the first signal pad 331a electrically connects the driving circuit unit (eg, radio frequency integrated circuit (RFIC), etc.) and the first radiator 310a
  • the second signal pad 331b connects the driving circuit unit and the second The radiator 310b may be electrically connected.
  • a flexible printed circuit board on the first signal pad 331a (or a capping electrode connected to the first signal pad) and the second signal pad 331b (or a capping electrode connected to the second signal pad) may be bonded, and a transmission line of the FPCB may be electrically connected to the first signal pad 331a and the second signal pad 331b.
  • the first signal pad 331a and the second signal pad 331b use an anisotropic conductive film (ACF) to enable electrical conduction up and down and to be insulated from side to side. It may be electrically connected to the FPCB by using a conductive film) bonding technique or by using a coaxial cable, but is not limited thereto.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the driving circuit unit may be mounted on an FPCB or a separate Printed Circuit Board (PCB) and electrically connected to a transmission line of the FPCB. Accordingly, each of the first radiator 310a and the second radiator 310b may be electrically connected to the driving circuit unit.
  • PCB Printed Circuit Board
  • the first ground pad 332a, the second ground pad 332b, and the third ground pad 332c are disposed to be electrically and physically separated from the signal pads 331a and 331b around the signal pads 331a and 331b.
  • the first ground pad 332a and the third ground pad 332c are disposed to face each other with the signal pads 331a and 331b interposed therebetween, and the second ground pad 332b is the signal pads ( 331a and 331b).
  • the signal pads 331a, 331b and the ground pads 332a, 332b, 332c may be formed in a solid structure including the above-described metal or alloy to reduce signal resistance.
  • the signal pads 331a, 331b and the ground pads 332a, 332b, and 332c may be formed in a multi-layer structure including the aforementioned metal or alloy layer and a transparent conductive oxide layer.
  • the transparent layer 410 covering the first radiator 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, the two line segments 321b and the pad electrode 330 is a dielectric layer. It may be formed on (110).
  • the transparent layer 410 may be formed using a transparent insulating material such as the above-described transparent film.
  • the transparent layer 410 includes contact holes 411 partially exposing the top surfaces of the two line segments 321b, and the bridge 322b fills the contact holes 411 and is formed on the transparent layer 410, Two separated line segments 321b may be electrically connected.
  • the transparent layer 410 includes capping holes 412 partially exposing the top surfaces of the signal pads 331a and 331b and the ground pads 332a, 332b, and 332c, and can bond the FPCB to the antenna element.
  • a capping electrode 510 may be formed on the transparent layer 410 to fill the capping holes 412 .
  • the capping electrode 510 may have a solid structure including the above-described metal or alloy.
  • antenna pattern formed of two radiators 310a and 310b is illustrated in FIG. 2 , but a plurality of antenna patterns may be arranged in a linear or non-linear array form on the dielectric layer 110 .
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing another embodiment of an antenna element.
  • the antenna element 100b of FIG. 6 may be another embodiment of the antenna element 100 of FIG. 1 .
  • the antenna element 100b includes an antenna conductive layer formed on the dielectric layer 110, and the antenna conductive layer includes a first radiator 310a, a second radiator 310b, and a second radiator 310b. It may include a first transmission line 320a , a second transmission line 320b , a pad electrode 330 , and a dummy pattern 610 .
  • the first radiator 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, the second transmission line 320b, and the pad electrode 330 are the same as described above with reference to FIGS. 1 to 5 . A detailed description thereof will be omitted.
  • the dummy pattern 610 may be disposed around the first radiator 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, and the second transmission line 320b.
  • the dummy pattern 610 is formed of a mesh structure having substantially the same shape as at least one of the first radiator 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, and the second transmission line 320b, At least one of the first radiator 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, and the second transmission line 320b may include the same metal. According to an embodiment, the dummy pattern 610 may be formed in a segmented mesh structure in which some conductive lines are segmented.
  • the dummy pattern 610 may be disposed to be electrically and physically separated from the first radiator 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, the second transmission line 320b, and the pad electrode 330 .
  • the separation region 620 is formed along side lines or contours of the first radiator 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, and the second transmission line 320b, so that the dummy The pattern 610 may be separated from the first radiator 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, and the second transmission line 320b.
  • the dummy pattern 610 having a mesh structure substantially the same as that of at least one of the first transmission line 320a and the second transmission line 320b, when the antenna element is mounted on the display device, the difference in electrode arrangement for each position Accordingly, it is possible to prevent the antenna pattern from being recognized by the user of the display device.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the antenna element
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line gh of FIG. 7
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along line ij of FIG. 7
  • FIG. 10 is It is a schematic cross-sectional view taken along line KL of FIG. 7
  • the antenna element 100c of FIG. 7 may be another embodiment of the antenna element 100 of FIG. 1 .
  • the antenna element 100c includes an antenna conductive layer formed on the dielectric layer 110, and the antenna conductive layer includes a first radiator 810a and a second radiator 810b. ), a first transmission line 820a , a second transmission line 820b , and a pad electrode 830 .
  • the first radiator 810a, the second radiator 810b, the first transmission line 820a, the second transmission line 820b, and the pad electrode 830 are the first radiators described above with reference to FIGS. 2 to 6 . Since 310a, the second radiator 310b, the first transmission line 320a, the second transmission line 320b, and the pad electrode 330 are similar to each other, detailed descriptions thereof will be omitted in the overlapping scope.
  • the first radiator 810a, the first transmission line 820a, and the pad electrode 830 are formed on the dielectric layer 110, and the transparent layer 910 includes the first radiator 810a, the first transmission line 820a, and It may be formed on the dielectric layer 110 to cover the pad electrode 830 .
  • the second radiator 810b and the second transmission line 820b may be formed on the transparent layer 910 .
  • the second transmission line 820b may not be segmented unlike the second transmission line 320b described above with reference to FIGS. 2 to 6 .
  • the transparent layer 910 includes a contact hole 911 partially exposing the upper surface of the second signal pad 831b, and the second transmission line 820b fills the contact hole 911 and is formed on the transparent layer 410 to be electrically connected to the second signal pad 831b.
  • the transparent layer 910 includes capping holes 912 partially exposing the top surfaces of the first signal pad 831a and the ground pads 832a, 832b, and 832c, so that the FPCB can be bonded to the antenna element.
  • a capping electrode 920 may be formed on the transparent layer 910 to fill the capping holes 912 .
  • the capping electrode 920 may have a solid structure including the above-described metal or alloy.
  • the first radiator 810a and the first transmission line 820a, and the second radiator 810b and the second transmission line 820b include a transparent layer ( 910) may be formed in a separate layer. Since the first transmission line 820a and the second transmission line 820b are formed on separate layers, unlike the second transmission line 320b of FIGS. 2 to 6 , the second transmission line 820b is not segmented.
  • the first transmission line 820a may be physically and/or electrically spaced apart from each other to cross.
  • the dummy pattern 610 of FIG. 6 may be formed on the upper surface and/or the lower surface of the transparent layer 910 .
  • FIG. 7 only one antenna pattern formed of two radiators 810a and 810b is illustrated in FIG. 7 , but a plurality of antenna patterns are formed on the dielectric layer 110 in a linear or non-linear array form. can be arranged.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating another embodiment of an antenna element
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view taken along line m-n of FIG. 11
  • the antenna element 100d of FIG. 11 may be another embodiment of the antenna element 100 of FIG. 1 .
  • the antenna element 100d includes an antenna conductive layer formed on the dielectric layer 110, and the antenna conductive layer includes a first radiator 1010a and a second radiator 1010b. ), a first transmission line 1020a , a second transmission line 1020b , and a pad electrode 1030 .
  • the first radiator 1010a, the second radiator 1010b, the first transmission line 1020a, the second transmission line 1020b, and the pad electrode 1030 are the first radiators described above with reference to FIGS. 7 to 10 . Since it is similar to 810a, the second radiator 810b, the first transmission line 820a, the second transmission line 820b, and the pad electrode 830, a detailed description thereof will be omitted in the overlapping scope.
  • a first radiator 1010a and a first transmission line 1020a are formed on the dielectric layer 110 , and a transparent layer 1110 covers the first radiator 1010a and the first transmission line 1020a and covers the dielectric layer 110 . may be formed on the In addition, the second radiator 1010b, the second transmission line 1020b, and the pad electrode 1030 may be formed on the transparent layer 1110 .
  • the transparent layer 1110 includes a contact hole 1111 partially exposing the upper surface of the first transmission line 1020a , and the first signal pad 1031a fills the contact hole 1111 and is formed on the transparent layer 1110 . to be electrically connected to the first transmission line 1020a.
  • the two radiators 310a, 310b; 810a, 810b; 1010a, 1010b are disposed in a first direction and a second direction that intersect respectively, and are connected to each radiator.
  • the two transmission lines 320a, 320b; 820a, 820b; 1020a, 1020b and crossing them it is possible to implement a dual polarization antenna with excellent isolation in a compact location.
  • FIG. 13 is a schematic plan view for explaining an embodiment of a display device. More specifically, FIG. 13 is a diagram illustrating an external shape including a window of a display device.
  • the display apparatus 1200 may include a display area 1210 and a peripheral area 1220 .
  • the display area 1210 may represent an area in which visual information is displayed, and the peripheral area 1220 may represent opaque areas disposed on both sides and/or both ends of the display area 1210 .
  • the peripheral area 1220 may correspond to a light blocking part or a bezel part of the display apparatus 1200 .
  • the above-described antenna element 100 may be mounted on the display device 1200 .
  • the first radiators 310a, 810a, and 1010a, the second radiators 310b, 810b, and 1010b of the antenna element 100, the first transmission lines 320a, 820a, and 1020a, and the second transmission lines 320b and 820b , 1020b are disposed to at least partially correspond to the display area 1210 of the display apparatus 1200
  • the pad electrodes 330 , 830 , and 1030 may be disposed to correspond to the peripheral area 1220 of the display apparatus 1200 .
  • a driving circuit such as an IC chip of the display device 1200 and/or an antenna element may be disposed in the peripheral region 1220 .
  • the signal transmission/reception path can be shortened and signal loss can be suppressed.
  • the dummy pattern 610 may be disposed to at least partially correspond to the display area 1210 of the display device 1200 .
  • the antenna element includes an antenna pattern and/or a dummy pattern formed in a mesh structure, transmittance is improved and electrode visibility can be significantly reduced or suppressed. Accordingly, while maintaining or improving desired communication reliability, image quality in the display area 1210 may also be improved.

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Abstract

본 발명은 안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 안테나 소자는, 유전층과, 상기 유전층의 상부에서 제1 방향으로 배치된 제1 방사체와, 상기 유전층의 상부에서 제2 방향으로 배치된 제2 방사체와, 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 방사체에 연결되는 제1 전송 선로와, 상기 제2 방향으로 연장되어 상기 제2 방사체에 연결되며, 상기 제1 전송 선로와 물리적 또는 전기적으로 분리되어 교차하는 제2 전송 선로를 포함할 수 있다.

Description

안테나 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
안테나 소자 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.
한편, 이중 편파 안테나는 수직 또는 수평 편파만을 가지는 일반적인 단일 편파 안테나와 달리 일정 각도의 편파 2개를 동시에 갖는 안테나로서, 이동 통신 시스템에서 설치와 운용 유지비를 절감할 수 있는 기술로 부각되고 있다.
따라서, 사용자에게 시인되지 않으며, 제한된 공간 안에서 고주파 통신을 구현하기 위한 이중 편파 안테나 설계가 필요하다.
안테나 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 유전층; 상기 유전층의 상부에서 제1 방향으로 배치된 제1 방사체; 상기 유전층의 상부에서 제2 방향으로 배치된 제2 방사체; 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 방사체에 연결되는 제1 전송 선로; 및 상기 제2 방향으로 연장되어 상기 제2 방사체에 연결되며, 상기 제1 전송 선로와 물리적 또는 전기적으로 분리되어 교차하는 제2 전송 선로; 를 포함하는, 안테나 소자.
2. 위 1에 있어서, 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 동일한 층에 형성되고, 상기 제2 전송 선로는, 분리된 2개의 선로 세그먼트; 및 상기 분리된 2개의 선로 세그먼트를 전기적으로 연결하는 브릿지; 를 포함하는, 안테나 소자.
3. 위 2에 있어서, 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 2개의 선로 세그먼트를 덮으며 상기 유전층 상에 형성되고, 상기 2개의 선로 세그먼트의 표면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀들을 포함하는 투명층; 을 더 포함하고, 상기 브릿지는 상기 콘택 홀들을 채우며 상기 투명층 상에 형성되는, 안테나 소자.
4. 위 1에 있어서, 상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체는 상이한 층에 형성되는, 안테나 소자.
5. 위 4에 있어서, 상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체 사이에는 투명층이 형성되는, 안테나 소자.
6. 위 1에 있어서, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 교차하는, 안테나 소자.
7. 위 6에 있어서, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 상기 유전층의 상면에 평행하며, 상기 안테나 소자의 길이 방향과 교차하는, 안테나 소자.
8. 위 1에 있어서, 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 메쉬 구조로 형성되는, 안테나 소자.
9. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 하부에 배치되는 그라운드층; 을 더 포함하는, 안테나 소자.
10. 위 1에 있어서, 상기 제1 전송 선로의 말단에 연결되는 제1 신호 패드; 및 상기 제2 전송 선로의 말단에 연결되는 제2 신호 패드; 를 더 포함하는, 안테나 소자.
11. 위 10에 있어서, 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드 주변에 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드와 분리되도록 배치된 그라운드 패드; 를 더 포함하는, 안테나 소자.
12. 위 11에 있어서, 상기 제1 신호 패드, 상기 제2 신호 패드 또는 상기 그라운드 패드는 속이 찬(solid) 구조로 형성되는, 안테나 소자.
13. 위 1에 있어서, 상기 유전층의 상부에 배치되는 더미 패턴; 을 더 포함하는, 안테나 소자.
14. 위 13에 있어서, 상기 더미 패턴은 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 주변에 배열되는, 안테나 소자.
15. 위 13에 있어서, 상기 더미 패턴은 메쉬 구조로 형성되는, 안테나 소자.
16. 위 13에 있어서, 상기 더미 패턴은 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로와 전기적으로 분리되는, 안테나 소자.
17. 상술한 실시예들에 따른 안테나 소자를 포함하는, 디스플레이 장치.
2개의 방사체들을 각각 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 배치하고, 각 방사체에 연결되는 2개의 전송 선로를 물리적 및/또는 전기적으로 이격시켜 교차시킴으로써, 콤팩트(compact)한 위치에 우수한 격리도의 이중 편파 안테나를 구현할 수 있다.
도 1은 안테나 소자의 일 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 안테나 소자의 일 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 3는 도 2의 a-b 선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 2의 c-d 선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 2의 e-f 선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 6은 안테나 소자의 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7은 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7의 g-h 선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 7의 i-j 선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 10은 도 7의 k-l 선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 11은 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 12는 도 11의 m-n 선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 13은 디스플레이 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공기 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "일측", "타측", "상부", "하부" 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주 기능별로 구분한 것에 불과하다. 즉, 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있다.
본 명세서에서 설명되는 안테나 소자는 투명 필름 형태로 제작되는 패치 안테나(patch antenna) 또는 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna)일 수 있다. 안테나 소자는 예를 들면, 고주파 내지 초고주파(3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동통신, Wi-Fi, 블루투스, NFC, GPS 등을 위한 전자 장치에 적용될 수 있으나 여기에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 전자 장치는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 장치, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있고, 웨어러블 디바이스는 손목시계형, 손목 밴드형, 반지형, 벨트형, 목걸이형, 발목 밴드형, 허벅지 밴드형, 팔뚝 밴드형 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 웨어러블 디바이스 역시 상술한 예에 제한되지 않는다.
이하 도면들에서, 유전층의 상면에 평행하며 서로 수직하게 교차하는 두 방향을 x 방향 및 y 방향으로 정의하고, 유전층의 상면에 대해 수직한 방향을 z 방향으로 정의한다. 예를 들면, x 방향은 안테나 소자의 너비 방향, y 방향은 안테나 소자의 길이 방향, z 방향은 안테나 소자의 두께 방향에 해당될 수 있다.
도 1은 안테나 소자의 일 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 안테나 소자(100)는 유전층(110) 및 안테나 도전층(120)을 포함할 수 있다.
유전층(110)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유전층(110)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(110)은 안테나 도전층(120)이 형성되는 안테나 소자의 필름 기재로서 기능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 투명 필름이 유전층(110)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(110)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(110)에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유전층(110)은 실질적으로 단일 층으로 형성되거나, 적어도 2층 이상의 복층 구조로 형성될 수 있다.
유전층(110)에 의해 정전용량(capacitance) 또는 인덕턴스(inductance)가 형성되어, 안테나 소자(100)가 구동 혹은 센싱할 수 있는 주파수 대역이 조절될 수 있다. 유전층(110)의 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따르면, 유전층(110)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위, 바람직하게는 약 2 내지 12 범위로 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 소자(100)가 실장되는 디스플레이 장치 내부의 절연층(예를 들면, 디스플레이 패널의 인켑슐레이션 층, 패시베이션 층 등)이 유전층(110)으로 제공될 수도 있다.
안테나 도전층(120)은 유전층(110)의 상면 상에 배치될 수 있다. 안테나 도전층(120)은 제1 방사체 및 제2 방사체를 포함하는 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
안테나 패턴은 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 어느 하나를 함유하는 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴은 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금)을 포함할 수 있다. 다른 예를 들면, 안테나 패턴은 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 패턴은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx), 산화 구리(CuO) 등과 같은 투명 전도성 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 패턴은 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.
일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(120)은 흑화 처리부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 안테나 도전층(120) 표면에서의 반사율을 감소시켜, 광반사에 따른 패턴 시인을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(120)에 포함된 금속층의 표면을 금속 산화물 또는 금속 황화물로 변환시켜, 흑화층을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 도전층(120) 또는 금속층 상에 흑색 재료 코팅층, 또는 도금층과 같은 흑화층을 형성할 수 있다. 여기서 흑색 재료 또는 도금층은 규소, 탄소, 구리, 몰리브덴, 주석, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 코발트 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 산화물, 황화물, 합금 등을 포함할 수 있다.
흑화층의 조성 및 두께는 반사율 저감 효과, 안테나 방사 특성을 고려하여 조절될 수 있다.
안테나 도전층(120)에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 도 12를 참조하여 후술하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 안테나 소자(100)는 그라운드층(130)을 더 포함할 수 있다. 안테나 소자(100)가 그라운드층(130)을 포함함으로써 수직 방사 특성이 구현될 수 있다.
그라운드층(130)은 유전층(110)의 저면 상에 형성될 수 있다. 그라운드층(130)은 평면 방향에서 안테나 도전층(120)과 전체적으로 또는 부분적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 소자(100)가 실장되는 디스플레이 장치 또는 디스플레이 패널의 도전성 부재가 그라운드층(130)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 도전성 부재는 디스플레이 패널에 포함된 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 화소 전극, 공통 전극, 데이터 라인, 스캔 라인 등과 같은 전극 또는 배선, 및 디스플레이 장치의 SUS(Stainless steel) 플레이트, 방열 시트, 디지타이저(digitizer), 전자파 차폐층, 압력센서, 지문센서 등을 포함할 수 있다.
도 2는 안테나 소자의 일 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이고, 도 3는 도 2의 a-b 선에 따른 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 2의 c-d 선에 따른 개략적인 단면도이고, 도 5는 도 2의 e-f 선에 따른 개략적인 단면도이다. 여기서 도 2의 안테나 소자(100a)는 도 1의 안테나 소자(100)의 일 실시예일 수 있다. 또한, 도 2에는 설명의 편의를 위해 투명층(410)이 생략된다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 안테나 소자(100a)는 유전층(110) 상에 형성된 안테나 도전층을 포함하며, 안테나 도전층은 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a), 제2 전송 선로(320b) 및 패드 전극(330)을 포함할 수 있다.
제1 방사체(310a)는 메쉬(mesh) 구조로 유전체(110) 상에 형성되며, 유전층(110)의 상면 상에서 제1 방향으로 배치될 수 있다. 제2 방사체(310b)는 제1 방사체(310a)와 실질적으로 동일 형상(예컨대, 동일한 선폭, 동일한 간격 등) 또는 상이한 형상(예컨대, 상이한 선폭, 상이한 간격 등)의 메쉬 구조로 유전체(110) 상에 형성되며, 유전층의 상면 상에서 제2 방향으로 배치될 수 있다. 여기서, 제1 방향 및 제2 방향은 z 축에 수직하며 y 축과 교차할 수 있다. 또한, 제1 방향 및 제2 방향은 서로 교차할 수 있다. 이때, 제1 방향 및 제2 방향은 직교할 수 있으나 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 방사체(310a) 및 제2 방사체(310b)의 공진 주파수는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 제1 방사체(310a) 및 제2 방사체(310b)의 공진 주파수는 28GHz 또는 39GHz 일 수 있다. 다른 예를 들면, 제1 방사체(310a)의 공진 주파수는 28GHz이고 제2 방사체(310b)의 공진 주파수는 39GHz이거나, 제1 방사체(310a)의 공진 주파수는 39GHz이고 제2 방사체(310b)의 공진 주파수는 28GHz일 수 있다. 그러나 상술한 예는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 방사체(310a)는 제1 전송 선로(320a)와 전기적으로 연결되어 제1 전송 선로(320a)를 통해 급전되고, 제2 방사체(310b)는 제2 전송 선로(320b)와 전기적으로 연결되어 제2 전송 선로(320b)를 통해 급전될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 방사체(310a) 및 제2 방사체(310b)는 도 2에 도시된 바와 같이 직사각형으로 구현될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 제1 방사체(310a) 및 제2 방사체(310b)의 모양에 특별한 제한은 없다. 즉, 제1 방사체(310a) 및 제2 방사체(310b)는 마름모, 원, 다각형 등의 다양한 평면형 모양으로 구현되거나, 하나 이상의 노치(notch)를 포함하는 다양한 평면형 모양으로 구현될 수 있다.
제1 전송 선로(320a)는 유전층(110) 상에 형성되어 제1 신호 패드(331a)와 제1 방사체(310a)를 전기적으로 연결할 수 있다. 보다 구체적으로 제1 전송 선로(320a)는 제1 신호 패드(331a)에 연결되고, 제1 신호 패드(331a)로부터 제1 방향으로 연장되어 제1 전송 선로(320a)에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320a)는 제1 방사체(310a)와 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있다. 또한 제1 전송 선로(320a)는 제1 방사체(310a)와 일체로 연결되어 실질적으로 단일 부재로 형성되거나, 제1 방사체(310a)와는 별개의 부재로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320a)는 제1 방사체(310a)와 실질적으로 동일한 형상(예를 들면, 동일한 선폭, 동일한 간격 등)의 메쉬 구조로 형성될 수 있다.
제2 전송 선로(320b)는 유전층(110) 상에 형성되어 제2 신호 패드(331b)와 제1 방사체(310b)를 전기적으로 연결할 수 있다. 보다 구체적으로 제2 전송 선로(320b)는 제1 신호 패드(331b)에 연결되고, 제1 신호 패드(331b)로부터 제1 방향으로 연장되어 제1 전송 선로(320b)에 연결될 수 있다.
제2 전송 선로(320b)는 제1 전송 선로(320a)와 물리적 및/또는 전기적으로 이격되어 제1 전송 선로(320a)와 교차할 수 있다. 이를 위해 제2 전송 선로(320b)는 제1 전송 선로(320a)와 교차되는 교차 영역(340)에서 분리되는 2개의 선로 세그먼트들(321b)과, 분리된 부분을 전기적으로 연결하는 브릿지(322b)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 2개의 선로 세그먼트들(321b)은 제2 방사체(310b)와 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있으며, 제2 방사체(310b)와 실질적으로 동일한 형상(예를 들면, 동일한 선폭, 동일한 간격 등)의 메쉬 구조로 형성될 수 있다.
또한 브릿지(322b)는 2개의 선로 세그먼트들(321b)과 실질적으로 동일한 도전 물질을 포함할 수 있으며, 2개의 선로 세그먼트들(321b)과 실질적으로 동일한 형상(예를 들면, 동일한 선폭, 동일한 간격 등)의 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 브릿지(322b)는 2개의 선로 세그먼트들(321b)과 상이한 도전 물질을 포함할 수 있다. 또한, 브릿지(322b)는 2개의 선로 세그먼트들(321b)과 상이한 형상의 메쉬 구조로 형성되거나, 2개의 선로 세그먼트들(321b)과 달리 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다.
패드 전극(330)은 유전층(110) 상에 형성되며, 제1 신호 패드(331a), 제2 신호 패드(331b), 제1 그라운드 패드(332a), 제2 그라운드 패드(332b) 및 제3 그라운드 패드(332c)를 포함할 수 있다.
제1 신호 패드(331a)는 제1 전송 선로(320a)의 말단에 연결되어, 제1 전송 선로(320a)를 통해 제1 방사체(310a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 신호 패드(331b)는 제2 전송 선로(320b)의 말단에 연결되어, 제2 전송 선로(320b)를 통해 제2 방사체(310b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해 제1 신호 패드(331a)는 구동 회로부(예컨대, RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit) 등)와 제1 방사체(310a)를 전기적으로 연결시키고, 제2 신호 패드(331b)는 구동 회로부와 제2 방사체(310b)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 제1 신호 패드(331a)(또는 제1 신호 패드에 연결된 캡핑(capping) 전극) 및 제2 신호 패드(331b)(또는 제2 신호 패드에 연결된 캡핑 전극) 상에 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)이 접합되고, FPCB의 전송 선로가 제1 신호 패드(331a) 및 제2 신호 패드(331b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대 제1 신호 패드(331a) 및 제2 신호 패드(331b)는, 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)를 이용하여 상하로 전기적 도통이 가능하게 하고 좌우로는 절연되는 접합 방법인 ACF(Anisotropic Conductive Film) bonding 기법을 이용하거나 동축 케이블(coaxial cable)을 이용하여, FPCB에 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 구동 회로부는 FPCB 또는 별개의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 상에 실장되어, FPCB의 전송 선로에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 방사체(310a) 및 제2 방사체(310b) 각각과 구동 회로부는 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 그라운드 패드(332a), 제2 그라운드 패드(332b) 및 제3 그라운드 패드(332c)는 신호 패드들(331a, 331b) 주변에서 신호 패드들(331a, 331b)과 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 그라운드 패드(332a) 및 제3 그라운드 패드(332c)는 신호 패드들(331a, 331b)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되며, 제2 그라운드 패드(332b)는 신호 패드들(331a, 331b) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 패드들(331a, 331b) 및 그라운드 패드들(332a, 332b, 332c)은 신호 저항 감소를 위해 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면 신호 패드들(331a, 331b) 및 그라운드 패드들(332a, 332b, 332c)은 전술한 금속 또는 합금층, 및 투명 전도성 산화물층을 포함하는 복층 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a), 2개의 선로 세그먼트들(321b) 및 패드 전극(330)을 덮는 투명층(410)이 유전층(110) 상에 형성될 수 있다. 투명층(410)은 전술한 투명 필름과 같은 투명한 절연 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 투명층(410)은 2개의 선로 세그먼트들(321b)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀들(411)을 포함하며, 브릿지(322b)는 이 콘택 홀들(411)을 채우며 투명층(410) 상에 형성되어 분리되어 있는 2개의 선로 세그먼트들(321b)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 투명층(410)은 신호 패드들(331a, 331b) 및 그라운드 패드들(332a, 332b, 332c)의 상면을 부분적으로 노출시키는 캡핑 홀들(412)을 포함하며, 안테나 소자에 FPCB를 접합시킬 수 있도록 캡핑 전극(510)이 캡핑 홀들(412)을 채우며 투명층(410) 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면 캡핑 전극(510)은 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다.
설명의 편의를 위해 도 2에서는 2개의 방사체들(310a, 310b)로 형성된 하나의 안테나 패턴만이 도시되어 있으나, 복수의 안테나 패턴들이 유전층(110) 상에 선형 어레이 형태 또는 비선형 어레이 형태로 배열될 수 있다.
도 6은 안테나 소자의 다른 실시예를 나타내는 개략적인 평면도이다. 여기서 도 6의 안테나 소자(100b)는 도 1의 안테나 소자(100)의 다른 실시예일 수 있다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 안테나 소자(100b)는 유전층(110) 상에 형성된 안테나 도전층을 포함하며, 안테나 도전층은 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a), 제2 전송 선로(320b), 패드 전극(330) 및 더미 패턴(610)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a), 제2 전송 선로(320b) 및 패드 전극(330)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
더미 패턴(610)은 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a) 및 제2 전송 선로(320b) 주변에 배치될 수 있다.
더미 패턴(610)은 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a) 및 제2 전송 선로(320b) 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 형상의 메쉬 구조로 형성되며, 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a) 및 제2 전송 선로(320b) 중 적어도 하나와 동일한 금속을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 더미 패턴(610)은 일부 도전 라인이 분절된 형태인 분절된 메쉬 구조로 형성될 수 있다.
더미 패턴(610)은 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a), 제2 전송 선로(320b) 및 패드 전극(330)과 전기적, 물리적으로 분리되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 분리 영역(620)이 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a) 및 제2 전송 선로(320b)의 측면 라인 혹은 윤곽을 따라 형성되어, 더미 패턴(610)을 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a) 및 제2 전송 선로(320b)로부터 분리시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a) 및 제2 전송 선로(320b) 주변에 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a) 및 제2 전송 선로(320b) 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 메쉬 구조의 더미 패턴(610)을 배열함으로써, 안테나 소자가 디스플레이 장치에 탑재되는 경우, 위치별 전극 배열 차이에 따라 디스플레이 장치의 사용자에게 안테나 패턴이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 8은 도 7의 g-h 선에 따른 개략적인 단면도이고, 도 9는 도 7의 i-j 선에 따른 개략적인 단면도이고, 도 10은 도 7의 k-l 선에 따른 개략적인 단면도이다. 여기서 도 7의 안테나 소자(100c)는 도 1의 안테나 소자(100)의 또 다른 실시예일 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 안테나 소자(100c)는 유전층(110) 상에 형성된 안테나 도전층을 포함하며, 안테나 도전층은 제1 방사체(810a), 제2 방사체(810b), 제1 전송 선로(820a), 제2 전송 선로(820b) 및 패드 전극(830)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 방사체(810a), 제2 방사체(810b), 제1 전송 선로(820a), 제2 전송 선로(820b) 및 패드 전극(830)은 도 2 내지 도 6을 참조하여 전술한 제1 방사체(310a), 제2 방사체(310b), 제1 전송 선로(320a), 제2 전송 선로(320b) 및 패드 전극(330)과 각각 유사하므로 중복되는 범위에서 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 방사체(810a), 제1 전송 선로(820a) 및 패드 전극(830)이 유전층(110) 상에 형성되며, 투명층(910)이 제1 방사체(810a), 제1 전송 선로(820a) 및 패드 전극(830)을 덮으며 유전층(110) 상에 형성될 수 있다. 또한, 제2 방사체(810b) 및 제2 전송 선로(820b)가 투명층(910) 상에 형성될 수 있다. 이때, 제2 전송 선로(820b)는 도 2 내지 도 6을 참조하여 전술한 제2 전송 선로(320b)와 달리 분절되지 않을 수 있다.
투명층(910)은 제2 신호 패드(831b)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘텍 홀(911)을 포함하며, 제2 전송 선로(820b)는 콘텍 홀(911)을 채우며 투명층(410) 상에 형성되어 제2 신호 패드(831b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 투명층(910)은 제1 신호 패드(831a)와 그라운드 패드들(832a, 832b, 832c)의 상면을 부분적으로 노출시키는 캡핑 홀들(912)을 포함하며, 안테나 소자에 FPCB를 접합시킬 수 있도록 캡핑 전극(920)이 캡핑 홀들(912)을 채우며 투명층(910) 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡핑 전극(920)은 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 속이 찬(solid) 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 방사체(810a) 및 제1 전송 선로(820a)와, 제2 방사체(810b) 및 제2 전송 선로(820b)는 투명층(910)을 사이에 두고 별개의 층에 형성될 수 있다. 제1 전송 선로(820a)와 제2 전송 선로(820b)가 별개의 층에 형성되므로, 도 2 내지 도 6의 제2 전송 선로(320b)와 달리, 제2 전송 선로(820b)는 분절되지 않더라도 제1 전송 선로(820a)와 물리적 및/또는 전기적으로 이격되어 교차할 수 있다.
한편 일 실시예에 따르면, 도 6의 더미 패턴(610)이 투명층(910)의 상면 및/또는 하면에 형성될 수 있다.
또한, 설명의 편의를 위해 도 7에서는 2개의 방사체들(810a, 810b)로 형성된 하나의 안테나 패턴만이 도시되어 있으나, 복수의 안테나 패턴들이 유전층(110) 상에 선형 어레이 형태 또는 비선형 어레이 형태로 배열될 수 있다.
도 11은 안테나 소자의 또 다른 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 12는 도 11의 m-n 선에 따른 개략적인 단면도이다. 여기서 도 11의 안테나 소자(100d)는 도 1의 안테나 소자(100)의 또 다른 실시예일 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 안테나 소자(100d)는 유전층(110) 상에 형성된 안테나 도전층을 포함하며, 안테나 도전층은 제1 방사체(1010a), 제2 방사체(1010b), 제1 전송 선로(1020a), 제2 전송 선로(1020b) 및 패드 전극(1030)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 방사체(1010a), 제2 방사체(1010b), 제1 전송 선로(1020a), 제2 전송 선로(1020b) 및 패드 전극(1030)은 도 7 내지 도 10을 참조하여 전술한 제1 방사체(810a), 제2 방사체(810b), 제1 전송 선로(820a), 제2 전송 선로(820b) 및 패드 전극(830)과 유사하므로 중복되는 범위에서 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 방사체(1010a) 및 제1 전송 선로(1020a)가 유전층(110) 상에 형성되며, 투명층(1110)이 제1 방사체(1010a) 및 제1 전송 선로(1020a)를 덮으며 유전층(110) 상에 형성될 수 있다. 또한, 제2 방사체(1010b), 제2 전송 선로(1020b) 및 패드 전극(1030)이 투명층(1110) 상에 형성될 수 있다.
투명층(1110)은 제1 전송 선로(1020a)의 상면을 부분적으로 노출시키는 콘텍 홀(1111)을 포함하며, 제1 신호 패드(1031a)는 콘텍 홀(1111)을 채우며 투명층(1110) 상에 형성되어 제1 전송 선로(1020a)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2 내지 도 12를 참조하여 상술한 바와 같이, 2개의 방사체들(310a, 310b; 810a, 810b; 1010a, 1010b)을 각각 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 배치하고, 각 방사체에 연결되는 2개의 전송 선로(320a, 320b; 820a, 820b; 1020a, 1020b)를 물리적 및/또는 전기적으로 이격시켜 교차시킴으로써, 콤팩트(compact)한 위치에 우수한 격리도의 이중 편파 안테나를 구현할 수 있다.
도 13은 디스플레이 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 보다 구체적으로, 도 13은 디스플레이 장치의 윈도우를 포함하는 외부 형상을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 디스플레이 장치(1200)는 표시 영역(1210) 및 주변 영역(1220)을 포함할 수 있다.
표시 영역(1210)은 시각 정보가 표시되는 영역을 나타내고, 주변 영역(1220)은 표시 영역(1210)의 양 측부 및/또는 양 단부에 배치된 불투명한 영역을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 주변 영역(1220)은 디스플레이 장치(1200)의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전술한 안테나 소자(100)는 디스플레이 장치(1200)에 탑재될 수 있다. 예컨대, 안테나 소자(100)의 제1 방사체(310a, 810a, 1010a), 제2 방사체(310b, 810b, 1010b), 제1 전송 선로(320a, 820a, 1020a) 및 제2 전송 선로(320b, 820b, 1020b)는 디스플레이 장치(1200)의 표시 영역(1210)에 적어도 부분적으로 대응되도록 배치되며, 패드 전극(330, 830, 1030)은 디스플레이 장치(1200)의 주변 영역(1220)에 대응되도록 배치될 수 있다.
주변 영역(1220)에는 디스플레이 장치(1200) 및/또는 안테나 소자의 IC 칩과 같은 구동 회로가 배치될 수 있다.
안테나 소자의 패드 전극(330, 830, 1030)을 구동 회로에 인접하도록 배치함으로써, 신호 송수신 경로를 단축시켜 신호 손실을 억제할 수 있다.
안테나 소자가 더미 패턴(610)을 포함하는 경우, 더미 패턴(610)은 디스플레이 장치(1200)의 표시 영역(1210)에 적어도 부분적으로 대응되도록 배치될 수 있다.
안테나 소자는 메쉬 구조로 형성된 안테나 패턴 및/또는 더미 패턴을 포함하므로, 투과성이 향상되며 전극 시인이 현저히 감소 또는 억제될 수 있다. 따라서, 원하는 통신 신뢰성을 유지 또는 향상시키면서, 표시 영역(1210)에서의 이미지 품질 역시 함께 향상될 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.

Claims (17)

  1. 유전층;
    상기 유전층의 상부에서 제1 방향으로 배치된 제1 방사체;
    상기 유전층의 상부에서 제2 방향으로 배치된 제2 방사체;
    상기 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 방사체에 연결되는 제1 전송 선로; 및
    상기 제2 방향으로 연장되어 상기 제2 방사체에 연결되며, 상기 제1 전송 선로와 물리적 또는 전기적으로 분리되어 교차하는 제2 전송 선로; 를 포함하는,
    안테나 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 동일한 층에 형성되고,
    상기 제2 전송 선로는,
    분리된 2개의 선로 세그먼트; 및
    상기 분리된 2개의 선로 세그먼트를 전기적으로 연결하는 브릿지; 를 포함하는,
    안테나 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 2개의 선로 세그먼트를 덮으며 상기 유전층 상에 형성되고, 상기 2개의 선로 세그먼트의 표면을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀들을 포함하는 투명층; 을 더 포함하고,
    상기 브릿지는 상기 콘택 홀들을 채우며 상기 투명층 상에 형성되는,
    안테나 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체는 상이한 층에 형성되는,
    안테나 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체 사이에는 투명층이 형성되는,
    안테나 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 교차하는,
    안테나 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 상기 유전층의 상면에 평행하며, 상기 안테나 소자의 길이 방향과 교차하는,
    안테나 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로는 메쉬 구조로 형성되는,
    안테나 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유전층의 하부에 배치되는 그라운드층; 을 더 포함하는,
    안테나 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전송 선로의 말단에 연결되는 제1 신호 패드; 및
    상기 제2 전송 선로의 말단에 연결되는 제2 신호 패드; 를 더 포함하는,
    안테나 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드 주변에 상기 제1 신호 패드 및 상기 제2 신호 패드와 분리되도록 배치된 그라운드 패드; 를 더 포함하는,
    안테나 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 신호 패드, 상기 제2 신호 패드 또는 상기 그라운드 패드는 속이 찬(solid) 구조로 형성되는,
    안테나 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유전층의 상부에 배치되는 더미 패턴; 을 더 포함하는,
    안테나 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 더미 패턴은 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 주변에 배열되는,
    안테나 소자.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 더미 패턴은 메쉬 구조로 형성되는,
    안테나 소자.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 더미 패턴은 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로와 전기적으로 분리되는,
    안테나 소자.
  17. 제1항의 안테나 소자를 포함하는,
    디스플레이 장치.
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