天线元件及包括其的显示装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种天线元件及包括其的显示装置。


背景技术：

2.近来，随着信息化社会的发展，诸如wi
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fi、蓝牙(bluetooth)等的无线通信技术与显示装置结合，实现为例如智能电话的形式。在这种情况下，天线可以结合于显示装置以执行通信功能。
3.近来，随着移动通信技术的发展，用于执行高频或超高频带的通信的天线有必要结合于显示装置。
4.随着搭载天线的显示装置变得更薄、轻量化，天线所占的空间也可能减小。从而，在有限的空间内同时实现高频和宽频带信号的收发并非易事。
5.例如，在近来的5g高频带通信的情况下，随着波长变得更短，可能会发生信号的收发被阻断的情况，并且可能有必要实现多频带信号的收发。
6.有必要在显示装置中以膜或贴片的形式应用天线，并且，为了实现上述高频通信，即使是薄型结构，也有必要设计一种用于确保辐射特性的可靠性的天线结构。
7.例如，韩国公开专利第2010
‑
0114091号公开了一种双贴片天线模块，但是，由于在有限的空间内被制作为薄型，因而可能不足以应用于小型设备。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于，提供一种天线元件及包括其的显示装置。
9.本实用新型通过如下技术方案来实现上述技术目的。
10.1.一种天线元件，包括：电介质层；菱形形状的第一辐射体，其配置于所述电介质层的上表面上；传输线路，其与所述第一辐射体连接；信号焊盘，其连接于所述传输线路的一端；接地焊盘，其配置于所述信号焊盘的周边；以及第二辐射体，其从所述接地焊盘沿所述第一辐射体的底边延伸。
11.2.根据上述1所述的天线元件，所述第二辐射体与所述第一辐射体的底边以规定的间距平行地延伸。
12.3.根据上述1所述的天线元件，所述第一辐射体呈一个以上的角被切断的形状。
13.4.根据上述1所述的天线元件，所述第二辐射体呈一个以上的角被切断的形状。
14.5.根据上述1所述的天线元件，所述第一辐射体的谐振频率与所述第二辐射体的谐振频率不同。
15.6.根据上述1所述的天线元件，所述第二辐射体与所述第一辐射体及所述传输线路电隔开、物理隔开。
16.7.根据上述1所述的天线元件，所述第二辐射体和所述接地焊盘形成为单个部件。
17.8.根据上述1所述的天线元件，所述第一辐射体、第二辐射体以及所述传输线路中的至少一个形成为网格结构，所述信号焊盘和所述接地焊盘中的至少一个形成为实心
(solid)结构。
18.9.根据上述1所述的天线元件，所述第二辐射体包括一对第二辐射体，该一对第二辐射体在所述电介质层的上表面上被配置为隔着所述传输线路彼此相向。
19.10.根据上述1所述的天线元件，还包括：虚设图案，其在所述电介质层的上表面上配置于所述第一辐射体和所述第二辐射体的周边。
20.11.根据上述10所述的天线元件，所述虚设图案形成为网格结构天线元件。
21.12.一种显示装置，包括上述实施例的天线元件。
22.本实用新型的效果如下。
23.通过将第一辐射体和第二辐射体相邻地配置于电介质层的上表面上，可以实现第一辐射体和第二辐射体耦合的双频带天线。
24.此外，通过沿菱形形状的第一辐射体的底边实现第二辐射体，可以提高天线增益。
25.此外，通过将位于显示装置的显示部的天线元件的天线导电层形成为网格结构，从而可以提高天线元件的透射率，并且抑制在天线元件安装于显示装置时被用户可见。
附图说明
26.图1是示出一实施例的天线元件的示意性的剖视图。
27.图2是示出一实施例的天线元件的示意性的平面图。
28.图3是示出另一实施例的天线元件的示意性的平面图。
29.图4是示出又一实施例的天线元件的示意性的平面图。
30.图5是示出又一实施例的天线元件的示意性的平面图。
31.图6是示出又一实施例的天线元件的示意性的平面图。
32.图7是用于说明一实施例的显示装置的示意性的平面图。
具体实施方式
33.下面参照附图对实施例进行详细描述。在对每个图的构成要素附加附图标记时，应注意的是，对于相同的构成要素，即使标示于不同的图上，也尽可能使其具有相同的附图标记。
34.在对实施例进行描述时，当判断为对相关公知技术的具体说明可能不必要地使实施例的要旨模糊时，将省略其详细的描述。另外，后述的术语是考虑实施例中的功能而定义的术语，故可能会根据用户、运营者的意图或惯例等而不同。因此，其定义应基于整个说明书的内容来界定。
35.第一、第二等术语可以用于说明多样的构成要素，但仅用于区分一构成要素与另一构成要素的目的。除非上下文中明确不同地定义，单数的表述包括复数的表述，并且“包括”或“具有”等术语应被理解为用于指定说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或其组合的存在，并不预先排除一个或更多的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或其组合的存在或可附加性。
36.此外，诸如“一侧”、“另一侧”、“上部”、“下部”等的方向性术语与所公开的图的定向而使用。由于本实用新型实施例的构成要素可以以多样的定向设定位置，因而方向性术语是以例示为目的使用的，并非意图对其进行限制。
37.此外，本说明书中对构成部的区分仅仅是按各构成部所负责的主要功能来区分的。即，可以使两个以上的构成部合为一个构成部或使一个构成部按更细分化的功能分为两个以上来具备该构成部。另外，每个构成部除了执行自身所负责的主要功能外还可以执行别的构成部负责的功能中的部分或全部的功能，并且每个构成部所负责的主要功能中的部分功能也可以由别的构成部专门负责而执行。
38.本说明书中描述的天线元件可以是以透明膜形式制作的贴片天线(patch antenna)或微带天线(microstrip antenna)。天线元件例如可以应用于用于高频至超高频(例如，3g、4g、5g或更高)移动通信、wi
‑
fi、蓝牙、nfc(near field communication，近距离无线通信)、gps(global positioning system，全球定位系统)等的通信设备，但不限于此。此外，天线元件可以应用于车辆、建筑等多样的对象体或结构物。
39.在以下附图中，将平行于电介质层的上表面且相互交叉的两个方向定义为第一方向和第二方向。此时，第一方向和第二方向可以彼此垂直地交叉。此外，将垂直于电介质层的上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元件的长度方向，第二方向可以对应于天线元件的宽度方向，并且第三方向可以对应于天线元件的厚度方向。
40.图1是示出一实施例的天线元件的示意性的剖视图。
41.参照图1，天线元件100可以包括电介质层110和天线导电层120。
42.电介质层110可以包括具有规定的介电常数的绝缘物质。根据一实施例，电介质层110可以包括诸如玻璃、氧化硅、氮化硅和金属氧化物等的无机绝缘物质，或诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、酰亚胺基系树脂等的有机绝缘物质。电介质层110可以作为形成天线导电层120的天线元件的膜基材发挥功能。
43.根据一实施例，透明膜可以被设置为电介质层110。此时，透明膜可以包括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聚酯树脂；二乙酰纤维素、三乙酰纤维素等纤维素树脂；聚碳酸酯树脂；聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯等丙烯酸树脂；聚苯乙烯、丙烯腈
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苯乙烯共聚物等苯乙烯树脂；聚乙烯、聚丙烯、具有环基或降冰片烯结构的聚烯烃、乙烯
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丙烯共聚物等聚烯烃树脂；氯乙烯树脂；尼龙、芳香族聚酰胺等胺基树脂；酰亚胺树脂；聚醚砜树脂；砜树脂；聚醚醚酮树脂；聚亚苯基砜树脂；乙烯醇树脂；偏二氯乙烯树脂；乙烯醇缩丁醛树脂；丙烯酸酯树脂；聚甲醛树酯；环氧树脂等热塑性树脂等。这些可以单独使用或组合两种以上而使用。此外，可以将由(甲基)丙烯酸基、尿烷基、丙烯酸聚氨酯基、环氧基、硅基等热固性树脂或紫外线硬化性树脂制成的透明膜用作电介质层110。
44.根据一实施例，电介质层110中可以包括诸如光学透明粘合剂(optically clear adhesive：oca)、光学透明树脂(optically clear resin：ocr)等的粘合膜。
45.根据一实施例，电介质层110实质上可以形成为单层，或者可以包括至少2层以上的多层结构。
46.可以通过电介质层110形成电容(capacitance)或电感(inductance)，从而可以调节天线元件100能够驱动或感测的频带。当电介质层110的介电常数超过约12时，驱动频率过度减少，从而可能无法实现期望的高频带中的驱动。因此，根据一实施例，电介质层110的介电常数可以被调节至约1.5至12的范围，优选地，约2至12的范围。
47.根据一实施例，也可以是安装天线元件100的显示装置内部的绝缘层(例如，显示
面板的封装层、钝化层等)被设置为电介质层110。
48.天线导电层120可以配置于电介质层110的上表面上。天线导电层120可以包括一个以上的天线图案，该天线图案包括第一辐射体和第二辐射体。
49.天线导电层120可以包括诸如银(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)等的低电阻金属或含其中的至少一个的合金。这些可以单独地或组合两个以上而使用。例如，为了实现低电阻，天线导电层120可以包括银(ag)或银合金(例如，银
‑
钯
‑
铜(apc)合金)。又例如，考虑到低电阻及微细线宽图案化，天线导电层120可以包括铜(cu)或铜合金(例如，铜
‑
钙(cuca)合金)。
50.根据一实施例，天线导电层120可以包括诸如铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物(izo)、铟锌锡氧化物(itzo)、锌氧化物(znox)、氧化铜(cuo)等的透明导电性金属氧化物。
51.根据一实施例，天线导电层120可以包括透明导电性氧化物层和金属层的层叠结构，也可以例如具有透明导电性氧化物层
‑
金属层的二层结构或透明导电性氧化物层
‑
金属层
‑
透明导电性氧化物层的三层结构。在这种情况下，可以在通过金属层提高挠性特性的同时，降低电阻以提高信号传递速度，并且可以通过透明导电性氧化物层来提高耐腐蚀性和透明性。
52.根据示例性的实施例，天线导电层120可以包括黑化处理部。从而，可以减小天线导电层120的表面上的反射率，以减小由于光反射而引起的图案可见度。
53.根据一实施例，可以将天线导电层120中包括的金属层的表面转换为金属氧化物或金属硫化物来形成黑化层。根据一实施例，可以在天线导电层120或金属层上形成黑色材料涂层或诸如镀金层的黑化层。这里，黑色材料或镀金层可以包括含硅、碳、铜、钼、锡、铬、钼、镍、钴或这些中的至少一个的氧化物、硫化物、合金等。
54.黑化层的组成和厚度可以考虑反射率降低效果、天线辐射特性来调节。
55.关于天线导电层120的具体说明将参照2至图7进行后述。
56.根据一实施例，天线元件100还可以包括接地层130。由于天线元件100包括接地层130，因而可以实现垂直辐射特性。
57.接地层130可以形成于电介质层110的底面上。接地层130可以被配置为隔着电介质层110与天线导电层120至少部分地重叠。例如，接地层130可以与天线导电层120的辐射体(参见图2的210、230)重叠。
58.根据一实施例，安装天线元件100的显示装置或显示面板的导电部件可以被设置为接地层130。例如，导电部件可以包括显示面板中包括的薄膜晶体管(tft)的诸如栅极、源/漏极、像素电极、公共电极、数据线、扫描线等的电极或布线以及显示装置的不锈钢(sus，stainless steel)板、散热片、数字转换器(digitizer)、电磁波屏蔽层、压力传感器、指纹传感器等。
59.图2是示出一实施例的天线元件的示意性的平面图。
60.参照图1和图2，一实施例的天线元件100可以包括形成于电介质层110的上表面上的天线导电层120，并且天线导电层120可以包括：包括第一辐射体210和第二辐射体230的天线图案、传输线路220、焊盘电极240。
61.第一辐射体210可以辐射或接收无线信号。第一辐射体210可以形成为网格(mesh)
结构。由此，可以增加第一辐射体210的透射率，并且可以提高天线元件100的柔性。因此，天线元件100可以有效地应用于柔性显示装置。
62.第一辐射体210可以被实现为能够在第一谐振频率下进行驱动或工作。例如，第一辐射体210的第一方向的长度和第二方向的长度可以根据第一辐射体210的期望的第一谐振频率、辐射电阻和增益而决定。这里，第一谐振频率可以是28ghz频带，但不限于此。
63.根据一实施例，如图2所示，第一辐射体210可以被实现为连接传输线路220的底边相对于平行于第二方向的直线具有倾斜角的菱形或钻石形。但是，这仅仅是一实施例，对第一辐射体210的形状不作特殊的限制。即，第一辐射体210可以被实现为矩形、圆形等多样的形状。
64.传输线路220可以向第一辐射体210供给信号。传输线路220可以配置于第一辐射体210与焊盘电极240的信号焊盘241之间，并且从第一辐射体210分歧以将第一辐射体210和信号焊盘241电连接。
65.根据一实施例，传输线路220可以包括与第一辐射体210实质上相同的导电物质。此外，传输线路220可以与第一辐射体210一体地连接而实质上形成为单个部件，或者形成为与第一辐射体210独立的部件。
66.根据一实施例，传输线路220可以形成为与第一辐射体210实质上相同的形状(例如，相同的线宽、相同的间距等)的网格结构。
67.第二辐射体230可以辐射或接收无线信号。第一辐射体210和传输线路220可以电隔开、物理隔开，并且与第一辐射体210和传输线路220耦合以被供电。
68.第二辐射体230可以从焊盘电极240的接地焊盘242向第一辐射体210与传输线路220平行地延伸。此外，第二辐射体230的第一辐射体210侧的角呈被切断的形状，沿菱形形状的第一辐射体210的底边延伸，并且第二辐射体230的角被切断的部分231可以与第一辐射体210以规定的间距d间隔开而与第一辐射体210的相对边平行。这里，规定的间距d可以在实质上不会因在第二辐射体220与第一辐射体210之间生成的电场而对第一辐射体210造成影响的范围内决定。例如，规定的间距d在所有位置都是恒定的，并且可以是50μm至125μm。
69.根据一实施例，第二辐射体230可以与接地焊盘242一体地连接而实质上形成为单个部件，或者形成为与接地焊盘242独立的部件。此外，第二辐射体230的宽度可以形成得小于或等于或大于接地焊盘242的宽度。
70.根据一实施例，一对第二辐射体230可以形成为被配置为在底面配置有接地层130的电介质层110的上表面上隔着传输线路220彼此相向的cpw接地(coplanar waveguide with ground，接地共面波导)结构。
71.第二辐射体230的第一方向的长度可以考虑期望的第二谐振频率在满足数学式1的范围内决定。这里，第二谐振频率可以高于第一谐振频率。例如，第二谐振频率可以是38ghz频带，但不限于此。
72.【数学式1】
73.l1<l3≤l1+l2
74.其中，l1可以表示传输线路220的第一方向的长度，l2可以表示第一辐射体210的第一方向的长度，l3可以表示第二辐射体230的第一方向的长度。
75.根据一实施例，第二辐射体230可以形成为与第一辐射体210实质上相同的形状(例如，相同的线宽、相同的间距等)的网格结构。由此，可以提高天线图案的透射率，并且可以防止在天线元件100安装于显示装置时被用户可见。第二辐射体23可以包括与第一辐射体210实质上相同的导电物质。
76.如图2所示，第二辐射体230可以形成为cpw接地(coplanar waveguide with ground，共面波导接地)结构，第一辐射体230和cpw接地结构的第二辐射体230将传输线路220的供电电流分成两部分。当一个传输线路220的供电电流被分成两部分时，第一辐射体210和第二辐射体230的增益可能下降。根据一实施例，第二辐射体230的第一方向的长度满足前述数学式1，并且实现为将第二辐射体220的第一辐射体230侧的角切断而使角被切断的部分231与第一辐射体210以规定的间距d间隔开而与第一辐射体210的相对边平行，从而可以减小第一辐射体210和第二辐射体230的耦合距离。由此，可以提高第一辐射体210和第二辐射体230的增益。
77.焊盘电极240可以包括信号焊盘241和接地焊盘242。
78.信号焊盘241可以连接于传输线路220的末端，并通过传输线路220与第一辐射体210电连接。由此，信号焊盘241可以使驱动电路部(例如，ic芯片等)和第一辐射体210电连接。例如，可以在信号焊盘241上接合诸如柔性电路板(fpcb)的电路板，并在柔性电路板上安装驱动电路部。从而，第一辐射体210和驱动电路部可以电连接。
79.接地焊盘242可以在信号焊盘241的周边被配置为与信号焊盘241电分离、物理分离。例如，一对接地焊盘242可以被配置为隔着信号焊盘241彼此相向。
80.根据一实施例，信号焊盘241和接地焊盘242可以为了减小信号电阻而形成为包括上述金属或合金的实心(solid)结构。
81.另一方面，为了说明的方便起见，图2中仅示出一个天线图案，但可以有多个天线图案以阵列形式排列于电介质层110的上表面上。在这种情况下，为了使来自每个天线图案的辐射干扰最小化，天线图案之间的间隔距离可以大于与天线图案的谐振频率(例如，第一谐振频率或第二谐振频率)相对应的波长的一半。
82.图3是示出另一实施例的天线元件的示意性的平面图。
83.参照图1和图3，天线导电层120可以包括：包括第一辐射体310和第二辐射体230的天线图案、传输线路220、以及焊盘电极240。这里，由于传输线路220、第二辐射体230以及焊盘电极240与参照图2所前述的相同，因而省略其详细的说明。此外，由于第一辐射体310与图2的第一辐射体210相似，因而在重复的范围内省略其详细的说明。
84.如图3所示，第一辐射体310可以包括一个以上的角被切断的部分311。即，在第一辐射体31中，一个以上的角可以被切断，此时，切断的大小或面积可以因期望的天线元件的规格而异。由此，第一辐射体310可以产生圆偏振。
85.图4是示出又一实施例的天线元件的示意性的平面图。
86.参照图1和图4，天线导电层120可以包括：包括第一辐射体210和第二辐射体430的天线图案、传输线路220、以及焊盘电极240。这里，由于第一辐射体210、传输线路220以及焊盘电极240与参照图2所前述的相同，因而省略其详细的说明。此外，由于第二辐射体430与图2的第二辐射体230相似，因而在重复的范围内省略其详细的说明。
87.如图4所示，除了角被切断的部分231外，第二辐射体430还可以包括角被进一步切
断的部分432。即，在第二辐射体430中，除了第一辐射体210侧的角外，还可以进一步切断一个以上的角，此时，切断的大小或面积可以与角被切断的部分231的切断大小和面积相同。但是，不限于此，角被切断的部分432的切断大小或面积可以因期望的天线元件的规格而异。
88.图5是示出又一实施例的天线元件的示意性的平面图。
89.参照图1和图5，天线导电层120可以包括：包括第一辐射体310和第二辐射体430的天线图案、传输线路220、以及焊盘电极240。这里，由于传输线路220和焊盘电极240与参照图2所前述的相同，第一辐射体310与图3所前述的相同，并且第二辐射体430与参照图4所前述的相同，因而省略其详细的说明。
90.如图5所示，在第一辐射体310中，一个以上的角可以被切断；在第二辐射体430中，除了第一辐射体310侧的角外，还可以进一步切断一个以上的角。
91.图6是示出又一实施例的天线元件的示意性的平面图。
92.参照图1和图6，天线导电层120可以包括：包括第一辐射体210和第二辐射体230的天线图案、传输线路220、焊盘电极240、以及虚设图案250。这里，由于第一辐射体210、第二辐射体230、传输线路220以及焊盘电极240与参照图2所前述的相同，因而省略其详细的说明。
93.虚设图案250可以排列于第一辐射体210和第二辐射体230的周边，并且还可以进一步地排列在第一辐射体210与第二辐射体230之间和/或第二辐射体230与传输线路220之间。
94.虚设图案250可以形成为与第一辐射体210、第二辐射体230以及传输线路220中的至少一个实质上相同的形状(例如，相同的线宽、相同的间距等)的网格结构，并且包括与第一辐射体210、第二辐射体230以及传输线路220中的至少一个相同的金属。根据一实施例，形成虚设图案250的网格电极的一部分可以被分段。
95.虚设图案250可以被配置为与第一辐射体210、第二辐射体230、传输线路220以及焊盘电极240电分离、物理分离。例如，分离区域251可以沿第一辐射体210、第二辐射体230和传输线路220的侧面线或或轮廓形成，以从第一辐射体210、第二辐射体230和传输线路220分离虚设图案250。
96.如上所述，通过在第一辐射体210、第二辐射体230以及传输线路220的周边排列与第一辐射体210、第二辐射体230以及传输线路220中的至少一个实质上相同的网格结构的虚设图案250，可以防止因每个位置的电极排列差异而致使天线图案被搭载有天线元件的显示装置的用户可见。
97.图7是用于说明一实施例的显示装置的示意性的平面图。更具体地，图7是示出包括显示装置的窗的外部形状的图。
98.参照图7，显示装置700可以包括显示区域710和周边区域720。周边区域720例如可以配置于显示区域710的两侧部和/或两端部。
99.根据一实施例，前述天线元件可以以膜或贴片形式插入于显示装置700。例如，天线元件的第一辐射体210、310、第二辐射体230、430以及传输线路220可以被配置为至少部分地对应于显示装置700的显示区域710，焊盘电极240可以被配置为对应于显示装置700的周边区域720。
100.周边区域720例如可以对应于显示装置700的遮光部或边框部。此外，我可以在周边区域720配置诸如显示装置700和/或天线元件的ic芯片的驱动电路。
101.通过将天线元件的焊盘电极240配置为与驱动电路相邻，可以缩短信号收发路径以抑制信号损失。
102.当天线元件包括虚设图案250时，虚设图案250可以被配置为至少部分地对应于显示装置700的显示区域710。
103.由于天线元件包括形成为网格结构的天线图案和/或虚设图案，因而可以提高透射率并且显著降低或抑制电极可见度。因此，在维持或提高期望的通信可靠性的同时，还能够提高显示区域710中的图像质量。
104.至此，以优选实施例为中心进行了分析。本领域中的一般的技术人员将可以理解在不脱离本实用新型的本质特性的范围内可以以变形的形态实现本实用新型。因此，本实用新型的范围不限于前述实施例，而是应被解释为包括落入与权利要求书中记载的内容等同的范围内的多样的实施方式。
105.[实验例：对应于第一辐射体与第二辐射体的间隔距离d的性能评估]
[0106]
在电介质层上形成了如图2所示的形态的第一辐射体和第二辐射体。在逐渐增加第二辐射体与第一辐射体的间隔距离d的同时，测量了第一辐射体和第二辐射体的天线增益。
[0107]
[表1]
[0108][0109]
参照表1，可以看出，随着第二辐射体与第一辐射体的间隔距离d增加，第一辐射体的天线增益和第二辐射体的天线增益增加而后减小。尤其，可以看出，当间隔距离d为50μm～125μm时，第一辐射体和第二辐射体分别可以获得优秀的水平的天线增益。