CN112928460A - 天线装置和包括该天线装置的显示装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的实施方式的天线装置包括介电层和设置在介电层的顶表面上的天线图案。天线图案包括网格结构。天线图案的网格结构包括重复布置的单位单元，并且每个单位单元的对角线相对于天线装置的宽度方向或长度方向倾斜。提供一种具有降低的图案可视性并且具有改善的透射率和信号灵敏度的天线装置。
Description
相关申请的交叉引用和优先权声明
本申请要求于2019年12月5日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请No.10-2019-0161017的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种天线装置和包括该天线装置的显示装置。更具体地，本发明涉及一种包括辐射图案的天线装置和包括该天线装置的显示装置。
背景技术
随着信息技术的发展，诸如Wi-Fi、蓝牙等的无线通信技术与诸如智能电话形式的显示装置结合。在这种情况下，天线可以与显示装置结合以提供通信功能。
随着移动通信技术的迅速发展，在显示装置中需要能够进行高频或超高频通信的天线。此外，由于近来已经开发了具有高透明度和分辨率的薄层显示装置例如透明显示装置、柔性显示装置等，所以还需要具有改善的透明度和柔性的天线。
随着显示装置的屏幕变大、边框部分或遮光部分的空间或面积减小。在这种情况下，用于容纳天线的空间或面积也减小，因此用于天线中的信号发送和接收的辐射图案可能与显示装置的显示区域交叠。因此，来自显示装置的图像可能被辐射图案遮蔽，或者辐射图案可能被用户视觉识别，从而使图像质量劣化。
如果天线中的图案形成为网格图案，则可能发生显示面板的像素中断，从而引起莫尔现象和电极识别。
例如，韩国公开专利申请No.2016-0080444公开了嵌入在移动终端中的天线结构，但是没有考虑天线引起的图像劣化。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种具有改善的视觉特性和信号传导效率的天线装置。
根据本发明的一方面，提供一种显示装置，其包括具有改善的视觉特性和信号传导效率的天线装置。
(1)一种天线装置，包括：介电层；和天线图案，所述天线图案设置在所述介电层的顶表面上，所述天线图案包括网格结构，其中，所述天线图案的所述网格结构包括重复布置的单位单元，并且每个单位单元的对角线相对于所述天线装置的宽度方向或长度方向倾斜。
(2)根据上述(1)所述的天线装置，其中，所述单位单元具有菱形形状，并且所述单位单元的长对角线与所述长度方向之间的角度为2°至45°。
(3)根据上述(1)所述的天线装置，其中，所述天线图案包括辐射图案、从所述辐射图案的一侧延伸的传输线以及与所述传输线的端部电连接的信号焊盘。
(4)根据上述(3)所述的天线装置，其中，所述信号焊盘的侧壁沿所述长度方向延伸，并且所述传输线和所述辐射图案相对于所述长度方向倾斜。
(5)根据上述(3)所述的天线装置，其中，所述信号焊盘的所述侧壁和所述传输线沿所述长度方向延伸，并且所述辐射图案相对于所述长度方向倾斜。
(6)根据上述(3)所述的天线装置，还包括一对接地图案，所述一对接地图案通过介于其间的所述信号焊盘彼此面对，以与所述传输线电气上且物理上分离。
(7)根据上述(6)所述的天线装置，其中，所述一对接地图案彼此不对称。
(8)根据上述(7)所述的天线装置，其中，所述一对接地图案中的每一个包括第一部分和从所述第一部分倾斜地延伸的第二部分。
(9)根据上述(8)所述的天线装置，其中，所述第一部分包括实心金属图案，并且所述第二部分包括网格结构。
(10)根据上述(8)所述的天线装置，其中，所述一对接地图案中所包含的所述第二部分通过介于其间的所述传输线彼此不对称，并且所述一对接地图案中所包含的所述第一部分通过介于其间的所述信号焊盘彼此对称。
(11)根据上述(6)所述的天线装置，其中，所述辐射图案、所述传输线、所述信号焊盘和所述接地图案在所述介电层的所述顶表面上以相同的水平设置。
(12)根据上述(1)所述的天线装置，还包括虚设网格图案，所述虚设网格图案设置在所述辐射图案周围，以与所述辐射图案电气上分离。
(13)根据上述(12)所述的天线装置，其中，所述虚设网格图案包括与所述天线图案中所包含的网格结构具有相同形状和取向的网格结构。
(14)根据上述(1)所述的天线装置，还包括接地层，所述接地层设置在所述介电层的底表面上。
(15)一种显示装置，包括根据上述实施方式的天线装置。
根据本发明的示例性实施方式，天线装置可以包括具有组装有多个单位单元的网格结构的辐射图案。辐射图案的单位单元的对角线可以相对于天线装置的宽度方向或长度方向倾斜。
因此，可以调节天线的极化特性，从而可以实现宽带发送/接收，并且可以实现具有改善的性能和减小的信号干扰的天线。此外，可以防止由于与诸如显示像素的其他电子装置的干扰而引起的莫尔现象，并且还可以抑制电极可视性。
天线元件可以被***或安装在显示装置的前侧上，以实现3G或更高，例如5G高频带的发送/接收。因此，可以在使显示装置的图像质量劣化最小化的同时增大信号灵敏度和透射率。
另外，天线装置可以包括由金属材料形成的网格结构以具有改善的柔性，并且可以有效地应用于柔性显示装置。
附图说明
图1和图2分别是示出根据示例性实施方式的天线装置的示意性横截面图和示意性俯视平面图。
图3是示出根据示例性实施方式的包括在辐射图案中的网格结构的示意性俯视平面图。
图4和图5是示出根据一些示例性实施方式的天线装置的示意性俯视平面图。
图6是示出根据示例性实施方式的显示装置的示意性俯视平面图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施方式，提供一种天线装置，其包括具有网格结构的辐射图案并且具有改善的透射率和信号传导灵敏度。
天线装置可以是例如以透明膜形式制造的微带贴片天线。天线装置可以应用于，用于与例如3G、4G、5G或更高的移动通信相对应的高频带或超高频带的移动通信的通信装置。
根据本发明的示例性实施方式，还提供一种包括天线装置的显示装置。天线装置的应用不限于显示装置，并且天线装置可以应用于诸如车辆、家用电器、建筑等的各种对象或结构。
在下文中，将参考附图详细描述本发明。然而，本领域技术人员将理解，提供参考附图描述的此类实施方式用于进一步理解本发明的精神，并且不限制如在详细说明书和所附权利要求中公开的要保护的主题。
图1和图2分别是示出根据示例性实施方式的天线装置的示意性横截面图和示意性俯视平面图。
参考图1和图2，平行于介电层100的顶表面并且彼此交叉的两个方向被定义为第一方向和第二方向。例如，第一方向和第二方向可以彼此垂直。垂直于介电层100的顶表面的方向被定义为第三方向。例如，第一方向可以对应于天线装置的长度方向，第二方向可以对应于天线装置的宽度方向，并且第三方向可以对应于天线装置的厚度方向。方向的定义适用于其他附图。
参考图1，根据示例性实施方式的天线装置可以包括介电层100和设置在介电层100的顶表面上的天线图案层110。天线装置还可包括设置在介电层的底表面上的接地层90。
介电层100可以包括具有预定介电常数的绝缘材料。介电层100可以包括例如无机绝缘材料，例如玻璃、氧化硅、氮化硅或金属氧化物，或有机绝缘材料，例如环氧树脂、丙烯酸系树脂或酰亚胺系树脂。介电层100可以用作其上形成有天线图案层110的天线装置的膜基板。另外，能够被折叠的具有柔性的材料可以被用于施加到柔性显示装置上。
介电层100可以包括透明膜。例如，介电层100可以包括聚酯系树脂，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯；和纤维素系树脂，例如二乙酰纤维素和三乙酰纤维素；聚碳酸酯系树脂；丙烯酸系树脂，例如聚(甲基)丙烯酸甲酯和聚(甲基)丙烯酸乙酯；苯乙烯系树脂，例如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物；聚烯烃系树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、环烯烃或具有降冰片烯结构的聚烯烃和乙烯-丙烯共聚物；氯乙烯系树脂；酰胺系树脂，例如尼龙和芳族聚酰胺；酰亚胺系树脂；聚醚砜系树脂；砜系树脂；聚醚醚酮系树脂；聚苯硫醚树脂；乙烯醇系树脂；偏二氯乙烯系树脂；乙烯醇缩丁缩系树脂；烯丙基化物系树脂；聚甲醛系树脂；环氧系树脂；氨基甲酸酯或丙烯酸氨基甲酸酯系树脂；有机硅系树脂等。这些可以单独使用或以其两种以上的组合使用。
在一些实施方式中，介电层100中可以包括粘合膜，例如光学透明粘合剂(OCA)、光学透明树脂(OCR)等。
可以通过介电层100在天线图案层110和接地层90之间形成电容或电感，从而可以调节可以驱动或操作天线装置所处的频带。在一些实施方式中，可以将介电层100的介电常数调节在约1.5至约12的范围内。当介电常数超过约12时，驱动频率可能被过度降低，使得可能无法实现在期望的高频带中进行驱动。
天线图案层110可以设置在介电层90的顶表面上。天线图案层110可以包括天线装置的天线图案。天线图案可以包括辐射图案140、传输线130和焊盘电极120。
在示例性实施方式中，天线图案层110可以包含银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、铬(Cr)、钛(Ti)、钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钒(V)、铁(Fe)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钼(Mo)、钙(Ca)或包含至少一种所述金属的合金。
例如，辐射图案140可以包含银(Ag)或银合金(例如，银-钯-铜(APC))，或铜(Cu)或铜合金(例如，铜-钙(CuCa))以实现低电阻和精细的线宽图案。
在一些实施方式中，天线图案层110可以包含透明导电氧化物，诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锌锡氧化物(ITZO)、锌氧化物(ZnOx)等。
例如，天线图案层110可以具有包括金属或合金层以及透明金属氧化物层的多层结构。
接地层90可以形成在介电层90的底表面上。接地层90可以用作天线图案层110的接地部。例如，可以通过介电层100在辐射图案140和接地层90之间沿天线装置的厚度方向形成电容或电感。从而可以调节可以驱动或操作天线装置所处的频带。例如，天线装置可以通过接地层90用作竖直辐射天线。
在一个实施方式中，可以应用天线装置的显示装置或显示面板的导电构件可以用作接地层80。例如，该导电构件可以包括各种布线或电极，例如薄膜晶体管(TFT)阵列面板中包括的栅电极、源电极、漏电极、像素电极、公共电极、数据线、扫描线等。
在一个实施方式中，设置在显示装置的后部的诸如SUS板的金属构件、诸如数字转换器的传感器构件、散热片等可以用作接地层80。
参考图2，天线图案可以包括辐射图案140和传输线130。天线图案还可以包括连接到传输线130的端部的信号焊盘120。
为了便于描述，在图2中仅示出了一个天线图案，但多个天线图案可以阵列形式布置在介电层100上。在这种情况下，接地层90可以形成为具有足够的面积以覆盖整个天线图案阵列。
天线图案的传输线130可以从辐射图案140的一端延伸以电连接到信号焊盘120。例如，传输线130可以从辐射图案140的一侧的中心部分突出并延伸。
例如，诸如柔性电路板(FPCB)的电路板可以结合到信号焊盘120，并且可以在柔性电路板上设置驱动电路单元。因此，可以在天线图案和驱动电路单元之间实现信号发送/接收。
信号焊盘120可以具有包括如上所述的金属或合金的实心结构，以减小信号电阻。
在示例性实施方式中，辐射图案140、传输线130和信号焊盘120可以全部位于介电层100的顶表面上的相同层或相同水平处。
天线图案的辐射图案140和传输线130可以包括网格结构。因此，可以增大辐射图案140的透射率，并且可以改善天线装置的柔性。因此，天线装置可以有效地应用于柔性显示装置。
具有网格结构的天线图案可以包括重复布置的单位单元。在这种情况下，单位单元可以形成为多边形结构，例如菱形、六边形或正方形。
单位单元的所有对角线可以相对于天线装置的宽度方向或长度方向倾斜。因此，可以调节天线的极化特性，从而可以实现宽带发送和接收，并且可以减少信号干扰以实现具有改善的性能的天线。此外，可以抑制由于与诸如显示像素的另一电子装置的干扰而引起的莫尔现象，并且也可以抑制电极的视觉识别。
在示例性实施方式中，传输线130和辐射图案140可以相对于天线图案的长度方向倾斜。在这种情况下，长度方向可以是第一方向，并且信号焊盘的侧壁可以沿长度方向延伸。
在这种情况下，传输线130可以包括与辐射图案140基本上相同的导电材料，并且可以通过基本上相同的蚀刻工艺形成。在这种情况下，传输线130可以与辐射图案140一体地连接以被设置为基本上单个构件。例如，传输线130和辐射图案140可以包括具有基本上相同的形状(例如，相同的线宽、相同的间隔距离、相同的取向)的网格结构。
在一些实施方式中，辐射图案140可以相对于天线图案的长度方向倾斜。在这种情况下，长度方向可以是第一方向，并且信号焊盘的侧壁可以沿长度方向延伸。
可以利用网格结构，并且网格结构中包括的导线可以由诸如铜、银、APC合金、CuCa合金等的低电阻金属形成，从而抑制电阻增加。因此，可以有效地实现具有低电阻和高灵敏度的透明天线装置。
图3是示出根据示例性实施方式的包括在辐射图案中的网格结构的示意性俯视平面图。为了便于说明，在图3中省略了介电层的图示。
如图3所示，包括在辐射图案140和传输线130中的网格结构可以由彼此交叉的导线50限定。
网格结构可以包括由基本以蜂窝形状相交的导线50限定的单位单元55，并且多个单位单元55可以聚集以形成天线图案的网格结构。
在示例性实施方式中，单位单元55可以具有基本菱形的形状。在这种情况下，单位单元55的两条对角线可以分别各自由D1和D2表示。例如，长对角线可以由D1指示，而短对角线可以由D2指示。
单位单元55的长对角线D1可以相对于天线装置的长度方向倾斜。在这种情况下，长度方向可以与第一方向基本相同。
在示例性实施方式中，单位单元55的长对角线可以形成为相对于长度方向以2°至45°的角度倾斜。当长对角线与单位单元55的长度方向之间的角度小于2°时，单位单元55的长对角线可沿与长度方向基本相同的方向形成，因此，可能导致显示装置的各种电子装置和辐射图案140之间的干扰。
当长对角线与单位单元55的长度方向之间的角度超过45°时，传输线130的长度可能增加，从而由于电阻增加而导致信号丢失。此外，天线图案的空间效率可能变差。
优选地，长对角线与单位单元55的长度方向之间形成的角度可以是4°至22.5°。
在一些实施方式中，当单位单元55具有基本上菱形的形状时，长对角线D1的长度可以为约100μm至约400μm，短对角线D2的长度可以为约20μm至约200μm。在上述范围内，可以基本上防止电极可视性，并且可以更有效地获得具有改善的透射率的天线图案。
在一个实施方式中，考虑到防止电极可视性和减小天线图案的电阻，导线50的线宽可以为0.5μm至5μm。
图4和图5是示出根据一些示例性实施方式的天线装置的示意性俯视平面图。本文省略了对与参考图1至图3描述的元件和构造基本上相同或相似的元件和构造的详细描述。
参考图4，天线装置还可以包括彼此间隔开的一对接地图案150，其中信号焊盘120介于该一对接地图案150之间。
接地图案150可以与传输线130和信号焊盘120在电气上且物理上分离。该一对接地图案150可以具有彼此不对称的形状。
辐射图案140、传输线130、信号焊盘120和接地图案150可以全部位于介电层100的顶表面上的相同层或相同水平处。
在示例性实施方式中，接地图案150可以分为第一部分150和第二部分155。在这种情况下，第二部分155可以相对于第一部分150倾斜地延伸。第一部分150可以包括实心金属图案，并且第二部分155可以包括网格结构。
接地图案150的第二部分155可以包括具有与辐射图案140的形状基本相同的形状的网格结构。例如，第二部分155和辐射图案140可以包括具有相同线宽、相同间距和相同取向的网格结构。另外，接地图案150的第二部分155可以包括与辐射图案140和传输线130的导电材料基本上相同的导电材料，并且可以通过基本上相同的蚀刻工艺形成。
网格结构的单位单元55的每条对角线可以形成为相对于天线装置的宽度方向或长度方向倾斜。例如，单位单元55的长对角线D2可以相对于长度方向倾斜。优选地，第二部分155、辐射图案140和传输线130中包括的网格结构可以相同角度倾斜。
在一些实施方式中，第二部分155可以具有不对称的形状，其中传输线130介于第二部分155之间。第一部分153可以具有对称的形状，其中信号焊盘120介于第一部分153之间。
参考图5，天线图案层110还可以包括虚设网格图案160，其布置在天线图案周围，以与天线图案和接地图案150在电气上且物理上分离或间隔开。
在一些实施方式中，虚设网格图案160还可以包括网格结构，并且可以包括具有与辐射图案140中的形状基本相同的形状的网格结构。在一些实施方式中，虚设网格图案160和辐射图案140可以包含相同的金属。
因此，天线图案周围的电极布置可以变得均匀，并且由于电极布置的局部偏差，可以防止显示装置的用户在视觉上识别天线图案的网格结构或其中包括的导线。
图6是示出根据一些示例性实施方式的显示装置的示意性俯视平面图。例如，图6示出了包括显示装置的窗口的外形。
参考图6，显示装置200可以包括显示区域210和***区域220。例如，***区域220可以位于显示区域210的两个侧向部分和/或两个端部上。
在一些实施方式中，上述天线装置可以贴片或膜的形式***显示装置200的***区域220中。在一些实施方式中，如上所述的天线装置的辐射图案140可以被设置为至少部分地对应于显示装置200的显示区域210，并且信号焊盘120可以被设置为对应于显示装置200的***区域220。
***区域220可以对应于例如图像显示装置的遮光部分或边框部分。另外，可以在***区域220中设置用于控制天线装置的驱动/辐射特性并提供馈送信号的驱动集成电路(IC)芯片。在这种情况下，天线装置的信号焊盘120可以与驱动集成电路芯片相邻，使得可以缩短信号发送/接收路径，从而抑制信号损失。
在一些实施方式中，天线装置的网格结构可以设置在显示区域210中。网格结构中包括的单位单元55的对角线可以相对于天线装置的长度方向(例如，第一方向)以预定角度的角度倾斜。因此，可以防止由包括网格结构的天线图案引起的图像质量下降。
在下文中，提出了优选实施方式以更具体地描述本发明。然而，给出以下实施例仅用于说明本发明，并且相关领域的技术人员将清楚地理解，这些实施例不限制所附权利要求，而是在本发明的范围和精神内可以进行各种改变和修改。此类改变和修改被适当地包括在所附权利要求中。
实施例1
在玻璃介电层(0.7T)的顶表面上，使用银(Ag)、钯(Pd)和铜(Cu)的合金(APC)形成具有网格结构的辐射图案和传输线。网格结构中包括的导线形成为具有2.5μm的线宽和
的厚度(或高度)，并且网格结构形成为具有菱形的单位单元。菱形单位单元的X轴对角线(短对角线)的长度为150μm，Y轴对角线的长度(长对角线长度)为250μm。
网格结构的菱形单位单元的长对角线形成为相对于第一方向(Y轴方向)以2°的角度倾斜。
实施例2
通过与实施例1相同的方法形成天线装置，不同之处在于，网格结构的菱形单位单元的长对角线形成为相对于第一方向(Y轴方向)以10°的角度倾斜。
实施例3
通过与实施例1相同的方法形成天线装置，不同之处在于，网格结构的菱形单位单元的长对角线形成为相对于第一方向(Y轴方向)以20°的角度倾斜。
实施例4
通过与实施例1相同的方法形成天线装置，不同之处在于，网格结构的菱形单位单元的长对角线形成为相对于第一方向(Y轴方向)以45°的角度倾斜。
实施例5
通过与实施例1相同的方法形成天线装置，不同之处在于，网格结构的菱形单位单元的长对角线形成为相对于第一方向(Y轴方向)以50°的角度倾斜。
比较例
网格结构的菱形单位单元的长对角线形成为相对于第一方向(Y轴方向)以0°的角度倾斜。即，单位单元的长对角线平行于第一方向(Y轴方向)。
实验例
(1)天线驱动特性的评价
对实施例和比较例的每个天线装置进行馈电，并且测量天线增益。
(2)电极可视性的评价
用肉眼观察实施例和比较例的每个天线装置，以评价是否在视觉上识别出导线或网格结构。具体地，10个面板用于观察天线装置，如下所述，通过判定为清晰识别出电极图案的面板数来评价电极可视性。
○：10个面板中有1-3个
△：10个面板中有4-5个
×：10个面板中有6个或更多个
结果显示在下表1中。
[表1]
参考表1，与比较例相比，在将网格结构形成为相对于第一方向以预定角度倾斜的实施例中，由于信号效率改善，因此获得了高增益特性。
另外，在比较例中明显地引起了莫尔现象和电极视觉识别。然而，在实施例的天线装置中，防止了显示装置的使用者视觉上识别网格结构和其中包括的导线。
Claims (15)
1.一种天线装置，包括：
介电层；和
天线图案，所述天线图案设置在所述介电层的顶表面上，所述天线图案包括网格结构，
其中，所述天线图案的所述网格结构包括重复布置的单位单元，并且每个单位单元的对角线相对于所述天线装置的宽度方向或长度方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述单位单元具有菱形形状，并且所述单位单元的长对角线与所述长度方向之间的角度为2°至45°。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述天线图案包括辐射图案、从所述辐射图案的一侧延伸的传输线以及与所述传输线的端部电连接的信号焊盘。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其中，所述信号焊盘的侧壁沿所述长度方向延伸，并且所述传输线和所述辐射图案相对于所述长度方向倾斜。
5.根据权利要求3所述的天线装置，其中，所述信号焊盘的所述侧壁和所述传输线沿所述长度方向延伸，并且所述辐射图案相对于所述长度方向倾斜。
6.根据权利要求3所述的天线装置，还包括一对接地图案，所述一对接地图案通过介于其间的所述信号焊盘彼此面对，以与所述传输线电气上且物理上分离。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，所述一对接地图案彼此不对称。
8.根据权利要求7所述的天线装置，其中，所述一对接地图案中的每一个包括第一部分和从所述第一部分倾斜地延伸的第二部分。
9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，所述第一部分包括实心金属图案，并且所述第二部分包括网格结构。
10.根据权利要求8所述的天线装置，其中，所述一对接地图案中所包含的所述第二部分通过介于其间的所述传输线彼此不对称，并且所述一对接地图案中所包含的所述第一部分通过介于其间的所述信号焊盘彼此对称。
11.根据权利要求6所述的天线装置，其中，所述辐射图案、所述传输线、所述信号焊盘和所述接地图案在所述介电层的所述顶表面上以相同的水平设置。
12.根据权利要求1所述的天线装置，还包括虚设网格图案，所述虚设网格图案设置在所述辐射图案周围，以与所述辐射图案电气上分离。
13.根据权利要求12所述的天线装置，其中，所述虚设网格图案包括与所述天线图案中所包含的网格结构具有相同形状和取向的网格结构。
14.根据权利要求1所述的天线装置，还包括接地层，所述接地层设置在所述介电层的底表面上。
15.一种显示装置，包括根据权利要求1所述的天线装置。
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