天线结构和包括天线结构的显示设备的制作方法

本发明涉及一种天线结构和包括该天线结构的显示设备。更具体地，本发明涉及一种包括电极和介电层的天线结构以及包括该天线结构的显示设备。

背景技术：

随着信息技术的发展，使诸如wi-fi、蓝牙等的无线通信技术与例如智能电话中的显示设备结合。在这种情况下，天线可以与显示设备结合以提供通信功能。

移动通信技术已经迅速发展，并且在显示设备中需要能够进行超高频通信的天线。

此外，随着包括天线的显示设备变得更薄且轻质，也可减小用于天线的空间。因此，在有限的空间中可能不容易实现高频且宽带信号的接收/传输。

因此，可能需要如下的天线：该天线可以作为膜或贴片插入薄的显示设备中，并且即使在薄结构中也可以具有改善的辐射可靠性。

例如，当从驱动集成电路(ic)芯片向天线进行馈电时，由于天线的焊盘与外部电路结构或电路布线之间的接触电阻，可能导致天线中的阻抗失配，从而降低天线的辐射效率。

例如，韩国公开专利申请第2013-0095451号公开了嵌入在显示面板中的天线结构，但是未能提供上述问题的解决方案。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，提供了一种具有改善的信号传导效率和可靠性的天线结构。

根据本发明的一方面，提供了一种显示设备，该显示设备包括具有改善的信号传导效率和可靠性的天线结构。

本发明的上述方面将通过以下特征或构造来实现：

(1)一种天线结构，包括：介电层；在介电层上的辐射图案；以及在介电层上的信号焊盘，其中，该信号焊盘包括：结合区域，该结合区电连接至辐射图案并被配置为结合至外部电路结构；以及裕量区域，该裕量区域与结合区域相邻。

(2)根据上述(1)所述的天线结构，其中，外部电路结构包括：柔性电路板，该柔性电路板包括馈电布线；以及导电中间结构，其中，导电中间结构附接至信号焊盘的结合区域，并且柔性电路板的馈电布线经由导电中间结构电连接至信号焊盘。

(3)根据上述(2)所述的天线结构，其中，裕量区域不直接接触导电中间结构。

(4)根据上述(2)所述的天线结构，还包括在柔性电路板上的驱动集成电路芯片，该驱动集成电路芯片通过馈电布线向辐射图案供应电力。

(5)根据上述(4)所述的天线结构，其中，由驱动集成电路芯片提供与40ω至70ω相对应的电力，使得辐射图案在20ghz至30ghz的频率下操作。

(6)根据上述(1)所述的天线结构，其中，信号焊盘中的裕量区域的面积相对于结合区域的面积的比率在0.5至1.8的范围内。

(7)根据上述(1)所述的天线结构，其中，信号焊盘中的裕量区域的面积相对于结合区域的面积的比率在0.7至1.4的范围内。

(8)根据上述(1)所述的天线结构，还包括传输线，该传输线将辐射图案和信号焊盘彼此连接。

(9)根据上述(8)所述的天线结构，其中，信号焊盘的结合区域直接连接至传输线。

(10)根据上述(8)所述的天线结构，其中，信号焊盘的裕量区域直接连接至传输线。

(11)根据上述(1)所述的天线结构，其中，裕量区域的宽度大于结合区域的宽度。

(12)根据上述(1)所述的天线结构，其中，裕量区域包括：第一部分，该第一部分沿长度方向延伸并且接触结合区域；第二部分，该第二部分从第一部分的端部沿宽度方向扩展。

(13)根据上述(1)所述的天线结构，还包括一对接地焊盘，该一对接地焊盘与信号焊盘间隔开，该一对接地焊盘关于信号焊盘面向彼此。

(14)根据上述(13)所述的天线结构，其中，接地焊盘具有包围结合区域和所述裕量区域的长度。

(15)根据上述(1)所述的天线结构，其中，辐射图案具有网格结构，并且信号焊盘具有实心结构。

(16)根据上述(1)所述的天线结构，还包括虚设网格图案，该虚设网格图案围绕在介电层上的辐射图案。

(17)一种显示设备，其包括根据上述(1)至(16)中任一项所述的天线结构。

在如上所述的根据本发明示例性实施方式的天线结构中，连接至辐射图案的信号焊盘可以包括粘附至外部电路结构的结合区域和可以不直接粘附至外部电路结构的裕量区域。可以部分地分配用于外部电路结构的结合区域，该外部电路结构包括与信号焊盘的材料不同的材料，并且可以通过裕量区域提供信号焊盘的自由区域或附加区域，使得可以将经由信号焊盘的阻抗保持在期望的范围内。

此外，可以限制结合区域的面积，使得可以抑制对外部电路结构的辐射量，并且可以通过裕量区域来增加到辐射图案的电力量或电波量。

在一些实施方式中，天线电极层的至少一部分可以形成为网格结构以提高天线结构的透射率。例如，天线结构可以用于显示设备(该显示设备可以包括能够接收和传输3g或更高(例如5g高频)信号的移动通信设备)，以提供改善的辐射特性和光学特性(诸如透射率)。

附图说明

图1是示出根据示例性实施方式的天线结构的天线电极层的示意性俯视平面图。

图2是示出根据示例性实施方式的天线结构的示意性横截面图。

图3至图6是示出根据一些示例性实施方式的天线结构的天线电极层的俯视平面图。

图7是示出根据示例性实施方式的显示设备的示意性俯视平面图。

图8是示出根据示例性实施方式的基于天线结构的裕量区域长度的变化的s参数和增益量的变化的图线。

具体实施方式

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种天线结构，其包括介电层和包括辐射图案和信号焊盘的天线电极层。在天线结构中，信号焊盘包括结合区域和裕量区域，以提供改善的辐射效率。天线结构可以包括被制造为透明膜的微带贴片天线。天线结构可以用于针对高频或超高频移动通信的通信设备。

根据本发明的示例性实施方式，还提供了一种包括该天线结构的显示设备。

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这样的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。

在附图中，将平行于介电层110的顶表面并且彼此交叉的两个方向定义为第一方向和第二方向。例如，第一方向和第二方向彼此垂直。将垂直于介电层110的顶表面的方向定义为第三方向。例如，第一方向可以对应于天线结构的长度方向，第二方向可以对应于天线结构的宽度方向，并且第三方向可以对应于天线结构的第三方向。

图1是示出根据示例性实施方式的天线结构的天线电极层的示意性俯视平面图。

参考图1，天线结构可以包括介电层110和布置在介电层110上的天线电极层。天线电极层可以包括辐射图案122和电连接到辐射图案122的信号焊盘130。辐射图案122和信号焊盘130可以经由传输线124彼此电连接。

介电层110可以包括例如透明树脂材料。介电层110可以包括热塑性树脂，例如聚酯类树脂，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等；纤维素类树脂，诸如二乙酰纤维素、三乙酰纤维素等；聚碳酸酯类树脂；丙烯酸树脂，诸如聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯等；苯乙烯类树脂，诸如聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物等；聚烯烃类树脂，诸如聚乙烯、聚丙烯、基于环的聚烯烃、降冰片烯结构的聚烯烃、乙烯-丙烯共聚物等；氯乙烯类树脂；酰胺类树脂，诸如尼龙，芳族聚酰胺等；酰亚胺类树脂；聚醚砜类树脂；砜类树脂；聚醚醚酮类树脂；聚苯硫醚类树脂；乙烯醇类树脂；偏二氯乙烯类树脂；乙烯基缩丁醛类树脂；烯丙基化物类树脂；聚甲醛类树脂；环氧类树脂等，这些可以单独使用或以其组合使用。

由热固性树脂或紫外光固化性树脂(诸如(甲基)丙烯酸类树脂、氨基甲酸酯类树脂、环氧类树脂、有机硅类树脂等)形成的透明膜可以用作介电层110。在一些实施方式中，包括光学透明粘合剂(oca)或光学透明树脂(ocr)的粘合膜可以包括在介电层110中。

在一些实施方式中，介电层110可以包括无机绝缘材料，诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、玻璃等。

在一个实施方式中，介电层110可以是基本上单层。在一个实施方式中，介电层110可以具有包括至少两层的多层结构。

可以通过介电层110在天线电极层与天线接地层140(参见图2)之间产生电容或电感，从而可以控制操作天线结构的频率范围。在一些实施方式中，介电层110的介电常数可以在约1.5至约12的范围内。如果介电常数超过约12，则驱动频率可能过度降低，并且可能无法实现期望的高频天线操作。

如上所述，天线电极层可以包括辐射图案122和信号焊盘130，并且辐射图案122和信号焊盘130可以经由传输线124彼此电连接。

例如，传输线124可以从辐射图案122的中央部分延伸以连接到信号焊盘130。在一个实施方式中，传输线124可以基本上整体地连接到辐射图案122而作为单一构件。在一个实施方式中，传输线124也可以基本上整体地连接到的信号焊盘130而作为单一构件。

信号焊盘130可以将电力从外部电路结构传输到辐射图案122。在示例性实施方式中，信号焊盘130可以包括结合区域132和裕量区域134。

结合区域132可以用作可以直接附接到或结合到外部电路结构的区域。例如，如下面参考图2和3所描述的，外部电路结构可以包括柔性电路板(例如，fpcb)200和导电中间结构150。

裕量区域134可以是可以不直接附接或结合到外部电路结构的区域。裕量区域134可以包括信号焊盘130的除了结合区域132之外的其余部分。

例如，在约20ghz至约30ghz的范围内的高频通信中，可以在40ω至70ω，优选地50ω至60ω的范围内，更优选地约50ω设置阻抗，以通过驱动集成电路芯片280实现没有信号反射率的谐振(参见图2)。

包括在外部电路结构中的导电图案可以包括与信号焊盘130的导电材料不同的导电材料。在这种情况下，通过天线电极层设置的阻抗值可能由于与信号焊盘130的接触电阻而改变或受到干扰，从而导致阻抗失配。此外，当增加信号焊盘130的面积以改善向辐射图案122的馈电或辐射传输效率时，阻抗失配会加剧。

然而，根据示例性实施方式，可以部分地分配用于将外部电路结构附接到信号焊盘130的结合区域132，并且可以另外地分配裕量区域134。因此，可以通过裕量区域134维持期望的阻抗，并且可以减小或抑制在结合区域132处可能引起的阻抗失配。

此外，可以通过裕量区域134获得到辐射图案122的足够的辐射或馈电量。因此，即使当信号焊盘130的面积增加时，也可以防止阻抗失配同时实现足够的辐射效率和天线增益特性。

如图1所示，信号焊盘130的结合区域132可以与传输线124相邻。在这种情况下，外部电路结构和辐射图案122之间的信号传输路径可以变短。例如，信号焊盘130的沿第一方向的前端部分可以对应于结合区域132，信号焊盘130的后端部分可以对应于裕量区域134。

在一些实施方式中，裕量区域134的面积相对于结合区域132的面积的比率可以在约0.5至约1.8的范围内。在该范围内，可以在不降低来自外部电路结构的馈电效率的情况下，通过裕量区域134来增加增益量并且防止由于阻抗失配而引起的噪声。

优选地，裕量区域134的面积相对于结合区域132的面积的比率可以在约0.7至约1.4的范围内。更优选地，裕量区域134的面积相对于结合区域132的面积的比率可以在约0.9至约1.4的范围内。

天线电极层还可以包括接地焊盘135。接地焊盘135可以布置在信号焊盘130的周围，以与信号焊盘130电分离且物理分离。例如，一对接地焊盘135可以相对于信号焊盘130沿第二方向面向彼此。

接地焊盘135可以被布置在与天线电极层相同的层或相同的水平处(例如，介电层110的顶表面)。在这种情况下，也可以通过天线结构提供横向辐射特性。如以下参考图2所述，天线结构还可以包括在介电层的下表面上的天线接地层140。在这种情况下，可以通过天线结构实现竖直辐射特性。

如图1所示，接地焊盘135的长度(沿第一方向的长度)可以包围结合区域132和裕量区域134两者。例如，接地焊盘135的长度可以等于或大于信号焊盘130的整个长度。

天线电极层可以包括银(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)、钙(ca)或其合金。这些可以单独使用或以其组合使用。例如，可以使用银(ag)或银合金(例如，银-钯-铜(apc)合金)来提供低电阻。

在一些实施方式中，天线电极层可以包括透明金属氧化物，诸如铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物(izo)、铟锡锌氧化物(itzo)或锌氧化物(znox)。在一些实施方式中，天线电极层可以具有包括透明金属氧化物层和金属层的多层结构。例如，天线电极层可以具有第一透明金属氧化物层-金属层-第二透明金属氧化物层的三层结构。在这种情况下，可以通过金属层来改善导电性和柔性，并且可以通过透明金属氧化物层来增强透明性和化学稳定性。

在一些实施方式中，辐射图案122可以包括网格结构。在这种情况下，可以提高辐射图案122的透射率，并且在将天线结构安装在显示设备上时可以抑制辐射图案122被用户识别。在一个实施方式中，传输线124也可与辐射图案122一起被图案化以包括网格结构。

在一些实施方式中，信号焊盘130可以具有实心结构。因此，可以减小结合区域132与外部电路结构之间的接触电阻，并且可以提高通过裕量区域134将电波和电力传输到辐射图案122的效率。在一个实施方式中，为了噪声吸收效率，接地焊盘135也可具有实心结构。

图2是示出根据示例性实施方式的天线结构的示意性横截面图。

参考图2，天线结构可以包括膜天线100和柔性电路板(fpcb)200。天线结构还可以包括驱动集成电路(ic)芯片280，其经由柔性电路板200电连接到薄膜天线100。

如参考图1所述，薄膜天线100可以包括介电层110和布置在介电层110的上表面上的天线电极层。天线电极层可以包括辐射图案122、传输线124和信号焊盘130，并且信号焊盘130可以包括结合区域132和裕量区域134。还可以围绕信号焊盘130布置与信号焊盘130间隔开的接地焊盘135。

在一些实施方式中，在介电层110的下表面上可以形成天线接地层140。在平面图中，天线接地层140可以与天线电极层完全交叠。

在实施方式中，可以将其上安装有天线结构的显示设备或显示面板的导电构件设置为天线接地层140。例如，该导电构件可以包括包含在薄膜晶体管(tft)阵列面板中的电极或导线，诸如栅电极、源/漏电极、像素电极、公共电极、数据线、扫描线等。

柔性电路板200可以布置在天线电极层上以电连接到薄膜天线100。柔性电路板200可以包括芯层210、馈电布线220和馈电地线230。在芯层210的上表面和下表面上可以分别形成上覆盖膜250和下覆盖膜240，以保护布线。

芯层210可包括例如柔性树脂材料，诸如聚酰亚胺、环氧树脂、聚酯、环烯烃聚合物(cop)、液晶聚合物(lcp)等。

馈电布线220可以布置在例如芯层210的下表面上。馈电布线220可以用作用于将电力从驱动集成电路(ic)芯片280分配到天线电极层或辐射图案122的布线。

在示例性实施方式中，馈电布线220可以经由导电中间结构150电连接到天线电极层的信号焊盘130。

导电中间结构150可以由例如各向异性导电膜(acf)制成。在这种情况下，导电中间结构150可以包括分散在树脂层中的导电颗粒(例如，银颗粒、铜颗粒、碳颗粒等)。

如参考图1所述，导电中间结构150可以与包含在信号焊盘130中的结合区域132选择性地结合或接触，并且信号焊盘130的裕量区域134可以保持为与导电中间结构150的非结合区域。

如上所述，导电中间结构150可以包括与信号焊盘130中所包括的材料(例如树脂材料和导电颗粒)不同的材料，从而导致天线电极层中的阻抗失配。然而，根据示例性实施方式，可以通过分配可以不与导电中间结构150结合的裕量区域134来减轻或抑制阻抗失配。

例如，下覆盖膜240可以被部分切下或去除，以暴露馈电布线220的具有对应于结合区域132的尺寸的一部分。暴露的馈电布线220和结合区域132可以被加压并且通过导电中间结构150彼此结合。

在一些实施方式中，下覆盖膜240可以布置在裕量区域134上。在一些实施方式中，裕量区域134还可以在柔性电路板200和导电中间结构150的结合过程中提供对准裕量。因此，当在结合区域132上发生未对准时，可以通过裕量区域134提供另外的结合裕量。

馈电地线230可以布置在芯层210的上表面上。馈电地线230可以具有线形或板形。馈电地线230可以用作用于屏蔽或抑制从馈电布线220产生的噪声或自辐射的屏障。

馈电布线220和馈电地线230可以包括如在天线电极层中提到的金属和/或合金。

在一些实施方式中，馈电地线230可以通过穿过芯层210形成的接地触点(未示出)电连接到天线电极层的接地焊盘135(参见图1)。

驱动ic芯片280可以布置在柔性电路板200上。可以通过馈电布线220从驱动ic芯片280向天线电极层供电。例如，柔性电路板200还可以包括将驱动ic芯片280和馈电布线220电连接的电路或触点。

图3至图6是示出了根据一些示例性实施方式的天线结构的天线电极层的俯视平面图。本文中省略了对与参考图1所示的元件/结构基本相同或相似的元件/结构的详细描述。

参考图3，可以邻近传输线124布置信号焊盘130的裕量区域134。例如，信号焊盘130沿第一方向的前端部分可以用作裕量区域134，且后端部分可以用作信号焊盘130的结合区域132。在这种情况下，裕量区域134可以直接连接到传输线124。

在图3的实施方式中，裕量区域134可以布置在结合区域132和传输线124之间，使得可以在将电波或电力供应给辐射图案122之前解决阻抗失配，并且可以改善到辐射图案122的电波或电力的方向性。

参考图4，裕量区域134a的宽度(例如，沿第二方向的宽度)可以大于结合区域132的宽度。在这种情况下，当柔性电路板200或导电中间结构150未与结合区域132对准时，可以通过裕量区域134a实现另外的对准裕量。

另外，可以相对减小裕量区域134a的长度，从而可以减小信号焊盘130的整个面积。

参考图5，裕量区域136可以沿宽度方向(例如，第二方向)包括延伸部分。

例如，裕量区域136可以包括沿长度方向(例如，第一方向)延伸并且接触结合区域132的第一部分136a，以及从第一部分136a的端部沿宽度方向延伸的第二部分。

可以通过具有与结合区域132的形状基本相同或相似的形状的第一部分136a来减轻或抑制阻抗失配。通过第二部分136b可以进一步减小信号焊盘130的电阻，从而可以提高向辐射图案122供应电波和电力的效率。

参考图6，当辐射图案122包括网格结构时，可以在辐射图案122的周围布置虚设网格图案126。如参考图1所描述的，辐射图案122可以包括网格结构，从而可以提高膜天线100或天线结构的透射率。

可以在辐射图案122的周围布置虚设网格图案126，使得辐射图案122周围的电极布置可以变得均匀，以防止显示设备的用户识别在其中包括的网格结构或电极线。

例如，可以在介电层110上形成网格金属层，并且可以沿预定的分离区域129蚀刻网格金属层，以形成与辐射图案122和传输线124电分离且物理分离的虚设网格图案126。

如图6所示，当传输线124也包括网格结构时，也可以在传输线124周围形成虚设网格图案126。在实施方式中，信号焊盘130和/或接地焊盘135也可以包括网格结构。在这种情况下，也可以在信号焊盘130和/或接地焊盘135周围形成虚设网格图案126。

图7是示出根据示例性实施方式的显示设备的示意性俯视平面图。例如，图7示出了包括显示设备的窗口的外形。

参考图7，显示设备300可以包括显示区域310和外围区域320。例如，外围区域320可以布置在显示区域310的两个侧部和/或两个端部。

在一些实施方式中，可以将包括在上述天线结构中的膜天线100作为贴片结构插入在显示设备300的外围区域320中。在一些实施方式中，膜天线100的信号焊盘130和接地焊盘135可以布置在显示设备300的外围区域320处。

外围区域320可以对应于例如图像显示设备的遮光部分或边框部分。在示例性实施方式中，天线结构的柔性电路板200可以布置在外围区域320处，以防止在显示设备300的显示区域310中的图像劣化。

此外，驱动ic芯片280也可以布置在位于外围区域320处的柔性电路板200上。膜天线的焊盘130和135可以被布置为与在外围区域320处的柔性电路板200和驱动ic芯片280相邻，从而可以缩短信号发送和接收路径以抑制信号损失。

膜天线100的辐射图案122可以至少部分地与显示区域310交叠。例如，如图6所示，可以利用网格结构来减小辐射图案122对用户的可见性。

在下文中，提出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。这样的改变和修改适当地包括在所附权利要求中。

实验实施例：根据裕量区域的长度/面积的变化来测量s11

在聚酰亚胺介电层上形成包括银-钯-铜(apc)合金并且具有250mm的宽度的信号焊盘。将信号焊盘的结合区域的长度固定为650mm。在结合区域上形成acf层，暴露柔性电路板的铜馈送布线，然后将结合区域和铜馈送布线彼此结合。在增加未形成acf层的裕量区域的长度的同时，相对于柔性电路板-信号焊盘连接结构阻抗为50ω的情况下使用网络分析器提取在约28.5ghz的频率下s参数(s11)和增益量。模拟结果如图8的曲线图所示。

参考图8，随着裕量区域长度的增大(裕量区域的面积比增大)，增益量增大并且s11值减小(即，辐射效率增大)。更具体地，从信号焊盘的长度为约950mm(裕量区域的长度：300mm，裕量区域相对于结合区域的面积比：约0.46)时观察到增益量的增大和s11值的减小。当面积比超过约0.5时，清楚地观察到增益量的增大和s11值的减小。然而，当裕量区域的长度(裕量区域相对于结合区域的面积比)过度增大时，增益量减小并且s11值再次增大。