WO2023063455A1 - 안테나를 구비하는 전자 기기 - Google Patents

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조일남
정병운
최국헌
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    • H05K2201/10098—Components for radio transmission, e.g. radio frequency identification [RFID] tag, printed or non-printed antennas

Definitions

  • the present specification relates to an electronic device having an antenna.
  • a specific implementation relates to an antenna module implemented in a multilayer circuit board and an electronic device having the same.
  • image display devices such as multimedia players having complex functions such as playing music or video files, playing games, and receiving broadcasts.
  • An image display device is a device that reproduces image content, and receives and reproduces images from various sources.
  • the image display device is implemented in various devices such as a PC (Personal Computer), a smart phone, a tablet PC, a laptop computer, and a TV.
  • An image display device such as a smart TV may provide an application for providing web content, such as a web browser.
  • a communication module including an antenna may be provided. Meanwhile, as the display area of an image display device is recently expanded, a space for disposing a communication module including an antenna is reduced. Accordingly, there is an increasing need to dispose an antenna inside a multi-layer circuit board on which a communication module is implemented.
  • a WiFi wireless interface may be considered as an interface for a communication service between electronic devices.
  • a millimeter wave band mmWave
  • high-speed data transmission between electronic devices is possible using a wireless interface such as 802.11ay.
  • an array antenna capable of operating in a mmWave band may be implemented on a display of an electronic device.
  • frequency band expansion and communication module design technology to support high-speed and high-capacity communication are rapidly evolving.
  • the application of technology to various industries such as TV, robot, vehicle, and terminal is being reviewed.
  • the demand for the development of a thinner and lighter full-screen display reflecting design elements is greatly increasing.
  • Another object is to provide an electronic device including an antenna module included in a display operating in a millimeter wave band and a component for controlling the antenna module.
  • Another object of the present specification is to provide an electronic device capable of communicating with other devices in a front direction by implementing an antenna element operating in a millimeter wave band on a display.
  • Another object of the present specification is to provide an antenna configuration capable of improving visibility while improving electrical characteristics of an antenna disposed inside a display.
  • Another object of the present specification is to provide an antenna module implementing dual polarization characteristics within a limited area.
  • Another object of the present specification is to provide an antenna module implemented in a display capable of minimizing signal loss in a millimeter wave band.
  • Another object of the present specification is to provide a multi-layered transparent antenna capable of maintaining transparency while maintaining antenna performance.
  • Another object of the present specification is to prevent interference between a touch sensor/circuit and a first metal mesh pattern in which an antenna pattern is formed.
  • an antenna module includes a flexible circuit board (FPCB) having a first ground pattern spaced apart from the feed line formed on both sides of a feed line formed on one surface; a first dielectric substrate configured such that a first metal mesh pattern operating as a radiator is connected to the feeding pattern formed on one surface of the FPCB; and a second dielectric substrate configured such that a second metal mesh pattern serving as a ground is connected to a second ground pattern formed on the other side of the FPCB.
  • FPCB flexible circuit board
  • the first metal mesh pattern includes an antenna pattern configured such that metal mesh grids are interconnected in one axis direction and another axis direction.
  • the first metal mesh pattern may include a feeding pattern configured such that metal mesh grids are interconnected in the one axial direction.
  • the first metal mesh pattern may include a dummy pattern configured such that metal mesh grids are disconnected in one axis direction and another axis direction.
  • an antenna element formed by a plurality of mesh grids formed by the first metal mesh pattern may be disposed above, below, or inside a display.
  • the feed line formed on the FPCB to a predetermined width may be configured to be connected to the feed pattern that feeds the antenna element.
  • the feed line is implemented as a CPW transmission line having the first ground pattern disposed on both sides of the feed line, and a transition region configured to perform impedance matching between the antenna element and the feed line can include
  • the feed line may include a signal line region in which the feed line is disposed by a predetermined length in the first axis direction.
  • the power supply line disposed in the signal line area may be formed in a microstrip line shape on a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the dummy pattern may include a first dummy pattern disposed in the dielectric region and disposed such that metal mesh lattices are disconnected from each other in the one axis direction and the other axis direction.
  • the dummy pattern may include a second dummy pattern disposed between the antenna pattern and the feeding pattern and having metal mesh gratings disposed in the direction of the other axis so as to be disconnected from the antenna pattern and the feeding pattern.
  • a dual polarization antenna having polarization in one axis direction and polarization in the other axis direction can be operated by the feeding pattern and the second feeding pattern.
  • the second feeding pattern may be configured such that metal mesh lattices are interconnected in the direction of the other axis.
  • the second metal mesh pattern may constitute a ground pattern by interconnecting metal mesh grids in the one axis direction and the other axis direction.
  • a patch antenna radiating a radio signal toward an upper portion of the first dielectric substrate may be configured by the antenna pattern among the first metal mesh patterns and the ground pattern corresponding to the second metal mesh pattern.
  • the shape, thickness and line width of the first metal mesh pattern in the height direction may correspond to the shape, thickness and line width of the second metal mesh pattern in the height direction.
  • a first point at which the first metal mesh pattern intersects in the one axis direction and the other axis direction corresponds to a second point at which the second metal mesh pattern intersects in the one axis direction and the other axis direction.
  • the antenna module may further include an OCA layer disposed on the same layer as the FPCB and configured to bond the first dielectric substrate and the second dielectric substrate.
  • the second dielectric substrate among the antenna modules may be disposed in an upper region of a display, and the antenna pattern may be configured to radiate a radio signal toward an upper portion of the first dielectric substrate.
  • the first dielectric substrate of the antenna module may be attached to a lower region of the display, and the second dielectric substrate of the antenna module may be attached to an upper region of the lower structure.
  • the antenna pattern may be configured to radiate a radio signal passing through the display in an upper direction of the first dielectric substrate.
  • the antenna module is disposed between a first display and a second display, the first dielectric substrate among the antenna modules is attached to a lower region of the first display, and the second dielectric substrate among the antenna modules It may be attached to an upper area of the second display.
  • the antenna pattern may be configured to radiate a radio signal passing through the first display in an upper direction of the first dielectric substrate.
  • the FPCB may be pre-bonded with the ACF layer by a heat-based press operation.
  • the second dielectric substrate may be bonded to the second dielectric substrate in a state in which the second metal mesh pattern formed on the second dielectric substrate and the ground pattern on the other surface of the FPCB are aligned.
  • An OCA layer may be formed to correspond to an upper end of the FPCB in a region adjacent to the FPCB on the same layer as the FPCB.
  • a second ACF layer may be attached to the top of the feed line formed on one surface of the FPCB.
  • the FPCB may be pre-bonded with the second ACF layer by a heat-based press operation.
  • the FPCB may be bonded to the first dielectric substrate in a state in which the first metal mesh pattern formed on the first dielectric substrate is aligned with the feed line on one surface of the FPCB.
  • the electronic device may include a display having a metal mesh pattern formed thereon to display information on a screen and radiate radio signals to electronic devices disposed nearby; and an antenna module disposed in a lower area of the electronic device.
  • the antenna module may include a flexible circuit board (FPCB) having feed lines and ground patterns formed on one surface and the other surface; a first dielectric substrate configured such that a first metal mesh pattern operating as a radiator is connected to the feeding pattern formed on the FPCB; and a second dielectric substrate configured such that a second metal mesh pattern serving as a ground is connected to the ground pattern formed on the FPCB.
  • FPCB flexible circuit board
  • the first metal mesh pattern may include an antenna pattern configured such that metal mesh grids are interconnected in one axial direction; and a feeding pattern configured such that metal mesh grids are interconnected in the axial direction.
  • the first metal mesh pattern may further include a dummy pattern in which metal mesh grids are disconnected in one axis direction and another axis direction.
  • the dummy pattern may include a first dummy pattern disposed in a dielectric region and having metal mesh lattices disconnected from each other in the one axis direction and the other axis direction; and a second dummy pattern disposed between the antenna pattern and the feeding pattern, wherein metal mesh gratings are disposed in the direction of the other axis so as to be disconnected from the antenna pattern and the feeding pattern.
  • a dual polarization antenna having polarization in one axis direction and polarization in the other axis direction can be operated by the feeding pattern and the second feeding pattern.
  • the second feeding pattern may be configured such that metal mesh lattices are interconnected in the direction of the other axis.
  • the second metal mesh pattern may constitute a ground pattern by interconnecting metal mesh grids in the one axis direction and the other axis direction.
  • the antenna pattern and the ground pattern corresponding to the second metal mesh pattern may be configured to radiate a wireless signal toward the front of the electronic device.
  • the electronic device includes a transceiver circuit electrically connected to the antenna module and configured to apply a first signal and a second signal to the antenna pattern through the feeding pattern and the second feeding pattern.
  • the electronic device may further include a processor operatively coupled to the transceiver circuitry and configured to control the transceiver circuitry.
  • the processor performs multiple input/output (MIMO) by applying the first signal and the second signal to an array antenna formed in a plurality of the antenna elements, and performing the first beamforming by the first signal and the first beamforming by the first signal.
  • MIMO multiple input/output
  • the transceiver circuit may be controlled so that the second beamforming is performed using two signals.
  • an antenna element operating in a millimeter wave band is implemented in a display with a metal mesh structure, so that communication with other devices in the front direction is possible.
  • an antenna configuration capable of improving visibility by using a dummy pattern while improving electrical characteristics of an antenna disposed inside a display may be provided.
  • an antenna module implemented in a display capable of minimizing a signal loss characteristic in a millimeter wave band by minimizing a distance between antennas and performing impedance matching in a transition section between a transparent antenna and a feed line.
  • transparency can be maintained while maintaining antenna performance through alignment between the metal mesh grid of the radiator and the metal mesh grid of the ground pattern.
  • the second metal mesh pattern for the multi-layered antenna structure operates as a ground pattern, so that interference between the touch sensor/circuit and the first metal mesh pattern in which the antenna pattern is formed can be prevented.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an entire wireless AV system including a video display device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 2 shows a detailed configuration of electronic devices supporting a wireless interface according to the present specification.
  • RTS Request to Send
  • CTS Clear to Send
  • 3B illustrates a block diagram of a communication system 400 according to one example herein.
  • FIG. 4 illustrates an electronic device in which a plurality of antenna modules and a plurality of transceiver circuit modules are disposed according to an embodiment.
  • 5A illustrates a configuration in which an antenna inside a display is connected to an FPCB according to an embodiment.
  • 5B shows a configuration in which an FPCB connected to a display built-in antenna is connected to a main PCB according to an embodiment.
  • FIG. 6 shows a configuration diagram of an antenna module included in a display disclosed in this specification.
  • FIG. 7 illustrates a configuration in which an antenna module is disposed on a display according to various embodiments.
  • 8A and 8B show structures and radiation patterns of a double-layered antenna and a single-layered antenna.
  • 9A and 9B show the shape/structure and radiation pattern of a patch antenna as a multilayer antenna.
  • 10A and 10B show the shape/structure and radiation pattern of a slot antenna as a monolayer antenna.
  • 11A shows a configuration in which a multi-layered antenna presented in this specification is disposed in a display area.
  • 11B shows a layer structure of a mesh lattice structure of a multilayer patch antenna presented in this specification.
  • 12a and 12b show a metal mesh lattice structure of a transparent antenna presented in this specification.
  • 13a and 13b show an array antenna structure made of a transparent antenna according to the present specification.
  • FIG. 14 shows a current distribution according to a signal application method in a dual polarization antenna.
  • 15 shows an isolation diagram between antenna elements constituting an array antenna.
  • 16A and 16B show structures of first and second metal mesh patterns according to the present specification.
  • 17 and 18 show a plurality of manufacturing processes for the multi-layered transparent antenna disclosed in this specification.
  • FIG. 19 illustrates an antenna module having a dual polarization array antenna structure and an electronic device including the same according to an embodiment.
  • Electronic devices described in this specification include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation devices, slate PCs, and the like.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • slate PCs slate PCs
  • tablet PC ultrabook
  • wearable device eg, watch type terminal (smartwatch), glass type terminal (smart glass), HMD (head mounted display)
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an entire wireless AV system including a video display device according to an embodiment of the present specification.
  • the video display device 100 is connected to a wireless AV system (or broadcasting network) and an Internet network.
  • the video display device 100 is, for example, a network TV, a smart TV, or an HBBTV.
  • the video display device 100 may be wirelessly connected to a wireless AV system (or broadcasting network) through a wireless interface or wirelessly or wiredly connected to an Internet network through an Internet interface.
  • the video display device 100 may be configured to be connected to a server or other electronic device through a wireless communication system.
  • the video display device 100 needs to provide an 802.111 ay communication service operating in a mmWave band in order to transmit or receive large amounts of high-speed data.
  • the mmWave band may be any frequency band of 10 GHz to 300 GHz.
  • the mmWave band may include the 802.11ay band of the 60 GHz band.
  • the mmWave band may include a 5G frequency band of 28 GHz band or an 802.11ay band of 60 GHz band.
  • the 5G frequency band is set to about 24 to 43 GHz band
  • the 802.11ay band may be set to 57 to 70 GHz or 57 to 63 GHz band, but is not limited thereto.
  • the image display device 100 may wirelessly transmit or receive data with electronic devices around the image display device 100, such as a set-top box or other electronic devices, through a wireless interface.
  • the video display device 100 may transmit or receive wireless AV data with a set-top box or other electronic device, for example, a mobile terminal, disposed on the front or bottom of the video display device.
  • the video display device 100 includes, for example, a wireless interface 101b, a section filter 102b, an AIT filter 103b, an application data processing unit 104b, a data processing unit 111b, a media player 106b, and an internet protocol. It includes a processing unit 107b, an Internet interface 108b, and a runtime module 109b.
  • AIT Application Information Table
  • real-time broadcasting content Through the broadcasting interface 101b, AIT (Application Information Table) data, real-time broadcasting content, application data, and stream events are received. Meanwhile, the real-time broadcasting content may be named Linear A/V content.
  • the section filter 102b performs section filtering on the four types of data received through the air interface 101b and transmits the AIT data to the AIT filter 103b and the linear AV content to the data processor 111b, , stream events and application data are transmitted to the application data processor 104b.
  • non-linear A/V content and application data are received through the Internet interface 108b.
  • the non-linear AV content may be a COD (Content On Demand) application, for example.
  • Non-linear AV content is transmitted to the media player 106b, and application data is transmitted to the runtime module 109b.
  • the runtime module 109b includes, for example, an application manager and a browser as shown in FIG. 1 .
  • the application manager controls the life cycle of an interactive application using, for example, AIT data.
  • the browser performs, for example, a function of displaying and processing an interactive application.
  • a communication module having an antenna for providing a wireless interface in an electronic device such as the above-described image display device
  • a wireless interface for communication between electronic devices may be a WiFi wireless interface, but is not limited thereto.
  • a wireless interface supporting the 802.11 ay standard may be provided for high-speed data transmission between electronic devices.
  • the 802.11 ay standard is a successor standard for raising the throughput of the 802.11ad standard to 20 Gbps or more.
  • Electronic devices supporting the 802.11ay air interface may be configured to use a frequency band of about 57 to 64 GHz.
  • the 802.11 ay air interface can be configured to provide backward compatibility for the 802.11ad air interface. Meanwhile, an electronic device providing an 802.11 ay air interface has coexistence with legacy devices using the same band. It can be configured to provide.
  • the wireless environment of the 802.11ay standard may be configured to provide coverage of 10 meters or more in an indoor environment and 100 meters or more in an outdoor environment under line of sight (LOS) channel conditions.
  • LOS line of sight
  • An electronic device supporting an 802.11ay wireless interface may be configured to provide VR headset connectivity, support server backup, and support cloud applications requiring low latency.
  • the Ultra Short Range (USR) communication scenario which is a use case of 802.11ay, is a model for high-capacity data exchange between two terminals. USR communication scenarios can be configured to require low power consumption of less than 400 mW while providing fast link setup within 100 msec, transaction time within 1 second, and 10 Gbps data rate at an ultra-close distance of less than 10 cm. .
  • the 8K UHD Wireless Transfer at Smart Home Usage Model can be considered.
  • the smart home usage model can consider a wireless interface between a source device and a sink device to stream 8K UHD content in the home.
  • the source device may be any one of a set-top box, a Blu-ray player, a tablet, and a smart phone
  • the sink device may be any one of a smart TV and a display device, but is not limited thereto.
  • the radio interface may be configured to transmit uncompressed 8K UHD streaming (60 fps, 24 bits per pixel, minimum 4:2:2) in a coverage of less than 5 m between the sink device and the sink device.
  • a wireless interface may be configured such that data is transferred between electronic devices at a speed of at least 28 Gbps.
  • FIG. 2 shows a detailed configuration of electronic devices supporting a wireless interface according to the present specification.
  • 2 illustrates a block diagram of an access point 110 (typically a first wireless node) and an access terminal 120 (typically a second wireless node) in a wireless communication system.
  • Access point 110 is a transmitting entity on the downlink and a receiving entity on the uplink.
  • Access terminal 120 is a transmitting entity on the uplink and a receiving entity on the downlink.
  • a "transmitting entity” is a independently operated apparatus or device capable of transmitting data over a wireless channel
  • a “receiving entity” is a independently operated apparatus or device capable of receiving data over a wireless channel. It is a device or a device.
  • the set-top box (STB) of FIG. 1 may be an access point 110 and the electronic device 100 of FIG. 1 may be an access terminal 120, but is not limited thereto. Accordingly, it should be understood that access point 110 may alternatively be an access terminal, and access terminal 120 may alternatively be an access point.
  • the access point 110 includes a transmit data processor 220, a frame builder 222, a transmit processor 224, a plurality of transceivers 226-1 through 226-N, and a plurality of antennas ( 230-1 to 230-N).
  • Access point 110 also includes a controller 234 for controlling the operations of access point 110 .
  • the access point 110 includes a transmit data processor 220, a frame builder 222, a transmit processor 224, a plurality of transceivers 226-1 through 226-N, and a plurality of antennas ( 230-1 to 230-N).
  • Access point 110 also includes a controller 234 for controlling the operations of access point 110 .
  • transmit data processor 220 receives data (eg, data bits) from data source 215 and processes the data for transmission. For example, transmit data processor 220 can encode data (eg, data bits) into encoded data and modulate the encoded data into data symbols.
  • the transmit data processor 220 may support different modulation and coding schemes (MCSs). For example, transmit data processor 220 may encode the data at any one of a plurality of different coding rates (eg, using low-density parity check (LDPC) encoding).
  • MCSs modulation and coding schemes
  • Transmit data processor 220 also transmits data encoded using any one of a plurality of different modulation schemes, including but not limited to BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, 64APSK, 128APSK, 256QAM, and 256APSK. can be tampered with
  • Controller 234 may send a command to transmit data processor 220 specifying which modulation and coding scheme (MCS) to use (eg, based on channel conditions of the downlink).
  • MCS modulation and coding scheme
  • Transmit data processor 220 may encode and modulate data from data source 215 according to the specified MCS. It should be appreciated that the transmit data processor 220 may perform additional processing on the data, such as scrambling the data and/or other processing. Transmit data processor 220 outputs data symbols to frame builder 222.
  • Frame builder 222 constructs a frame (also referred to as a packet) and inserts data symbols into the data payload of the frame.
  • a frame may include a preamble, header and data payload.
  • the preamble may include a short training field (STF) sequence and a channel estimation (CE) sequence to assist the access terminal 120 in receiving the frame.
  • the header may contain information related to the data in the payload, such as the length of the data and the MCS used to encode and modulate the data. This information allows access terminal 120 to demodulate and decode data.
  • Data in the payload may be divided among a plurality of blocks, and each block may include a portion of data and a guard interval (GI) to assist the receiver in phase tracking.
  • the frame builder 222 outputs the frame to the transmit processor 224.
  • GI guard interval
  • Transmit processor 224 processes the frame for transmission on the downlink.
  • transmit processor 224 may support different transmission modes, eg, an orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) transmission mode and a single-carrier (SC) transmission mode.
  • controller 234 can send a command to transmit processor 224 specifying which transmission mode to use, and transmit processor 224 can process the frame for transmission according to the specified transmission mode.
  • Transmit processor 224 may apply a spectral mask to the frame such that the frequency configuration of the downlink signal meets specific spectral requirements.
  • the transmit processor 224 may support multiple-input-multiple-output (MIMO) transmission.
  • access point 110 has multiple antennas 230-1 through 230-N and multiple transceivers 226-1 through 226-N (eg, one for each antenna).
  • can include Transmit processor 224 may perform spatial processing on incoming frames and may provide a plurality of transmit frame streams to a plurality of antennas.
  • Transceivers 226-1 through 226-N receive and process (e.g., convert to analog, amplify, filter, and frequency upconvert) respective transmit frame streams to transmit antennas 230-1 through 230-N. ) Generates transmission signals for transmission through each.
  • the access terminal 120 includes a transmit data processor 260, a frame builder 262, a transmit processor 264, a plurality of transceivers 266-1 through 266-M, and a plurality of antennas ( 270-1 through 270-M) (eg, one antenna per transceiver).
  • Access terminal 120 may transmit data on the uplink to access point 110 and/or may transmit data to another access terminal (eg, for peer-to-peer communication).
  • Access terminal 120 also includes a controller 274 for controlling the operations of access terminal 120 .
  • Transceivers 266-1 through 266-M receive and process (e.g., convert to analog, amplification, filtering and frequency upconversion). For example, the transceiver 266 may up-convert the output of the transmit processor 264 into a transmit signal having a frequency of 60 GHz band.
  • the antenna module according to the present specification may be configured to perform beamforming operation in a 60 GHz band, for example, a band of about 57 to 63 GHz.
  • the antenna module may be configured to support MIMO transmission while performing beamforming operation in a 60 GHz band.
  • the antennas 270-1 to 270-M and the transceivers 266-1 to 266-M may be implemented in an integrated form on a multilayer circuit board.
  • an antenna operating with vertical polarization may be vertically disposed inside the multilayer circuit board.
  • access point 110 To receive data, access point 110 includes a receive processor 242 and a receive data processor 244 .
  • transceivers 226-1 through 226-N receive signals (e.g., from access terminal 120) and spatially process the received signals (e.g., frequency downconversion, amplification, filtering and converting to digital).
  • a receive processor 242 receives the outputs of transceivers 226-1 through 226-N and processes the outputs to recover data symbols.
  • access point 110 may receive data (eg, from access terminal 120) in a frame.
  • receive processor 242 can use the STF sequence in the frame's preamble to detect the start of a frame.
  • Receiver processor 242 may also use the STF for automatic gain control (AGC) adjustment.
  • AGC automatic gain control
  • Receive processor 242 may also perform channel estimation (eg, using the CE sequence in the preamble of the frame) and may perform channel equalization on the received signal based on the channel estimation.
  • Receive data processor 244 receives data symbols from receive processor 242 and an indication of the corresponding MSC scheme from controller 234 .
  • a receive data processor 244 demodulates and decodes the data symbols, recovers data according to the indicated MSC scheme, stores the recovered data (e.g., data bits) and/or data sink 246 for further processing. ) is output to
  • Access terminal 120 may transmit data using OFDM transmission mode or SC transmission mode.
  • receive processor 242 may process the received signal according to the selected transmission mode.
  • transmit processor 264 may support multiple-input-multiple-output (MIMO) transmission.
  • access point 110 may include multiple antennas 230-1 through 230-N and multiple transceivers 226-1 through 226-N (eg, one for each antenna).
  • MIMO multiple-input-multiple-output
  • access point 110 may include multiple antennas 230-1 through 230-N and multiple transceivers 226-1 through 226-N (eg, one for each antenna).
  • the antenna module according to the present specification may be configured to perform beamforming operation in a 60 GHz band, for example, a band of about 57 to 63 GHz.
  • the antenna module may be configured to support MIMO transmission while performing beamforming operation in a 60 GHz band.
  • the antennas 230-1 to 230-M and the transceivers 226-1 to 226-M may be implemented in an integrated form on a multilayer circuit board.
  • an antenna operating with vertical polarization among the antennas 230-1 to 230-M may be vertically disposed inside the multilayer circuit board.
  • each transceiver receives and processes (eg, frequency downconverts, amplifies, filters, and converts to digital) signals from respective antennas.
  • Receive processor 242 may perform spatial processing on the outputs of transceivers 226-1 through 226-N to recover data symbols.
  • Access point 110 also includes memory 236 coupled to controller 234 .
  • Memory 236 may store instructions that, when executed by controller 234, cause controller 234 to perform one or more of the operations described herein.
  • access terminal 120 also includes memory 276 coupled to controller 274 .
  • Memory 276 may store instructions that, when executed by controller 274, cause controller 274 to perform one or more of the operations described herein.
  • an electronic device supporting an 802.11ay air interface determines whether a communication medium is available for communication with another electronic device.
  • the electronic device transmits an RTS-TRN frame including a request to send (RTS) part and a first beam training sequence.
  • FIG. 3A shows a request to send (RTS) frame and a clear to send (CTS) frame according to the present specification.
  • the originating device can use the RTA frame to determine whether the communication medium is available for sending one or more data frames to the destination device.
  • the destination device sends a Clear to Send (CTS) frame back to the originating device if the communication medium is available.
  • the originating device transmits one or more data frames to the destination device.
  • the destination device sends one or more acknowledgment ("ACK”) frames to the originating device.
  • ACK acknowledgment
  • a frame 300 includes a frame control field 310, a duration field 312, a receiver address field 314, a transmitter address field 316, and a frame check sequence field 318. contains the RTS part that contains For improved communication and interference reduction purposes, frame 300 further includes a beam training sequence field 320 for configuring antennas of each of the destination device and one or more neighboring devices.
  • the CTS frame 350 includes a CTS portion including a frame control field 360, a duration field 362, a receiver address field 364, and a frame check sequence field 366. do.
  • frame 350 further includes a beam training sequence field 368 for configuring the antennas of each of the originating device and one or more neighboring devices.
  • the beam training sequence fields 320 and 368 may conform to a training (TRN) sequence according to IEEE 802.11ad or 802.11ay.
  • the originating device can use the beam training sequence field 368 to configure its antenna to transmit directionally to the destination device. Meanwhile, the originating device may use the beam training sequence field to configure its respective antennas in order to reduce transmission interference in the destination device. In this case, one may use the beam training sequence field to configure their respective antennas to create an antenna radiation pattern with nulls intended for the destination device.
  • FIG. 3B illustrates a block diagram of a communication system 400 according to one example herein.
  • the first and second devices 410 and 420 may improve communication performance by matching directions of the main beams.
  • the first and second devices 410 and 420 may form a signal-null having weak signal strength in a specific direction in order to reduce interference with the third device 430 .
  • a plurality of electronic devices may be configured to perform beamforming through array antennas.
  • some of a plurality of electronic devices may be configured to communicate with array antennas of other electronic devices through a single antenna.
  • a beam pattern is formed in an omnidirectional pattern.
  • the present invention is not limited thereto. Accordingly, three of the first to fourth devices 410 may perform beamforming and the other may not perform beamforming.
  • only one of the first to fourth devices 410 may perform beamforming, and the other three devices may not perform beamforming.
  • the other two devices 410 may not perform beamforming.
  • all of the first to fourth devices 410 may be configured to perform beamforming.
  • the first device 410 receives the intended reception of the CTS-TRN frame 350 based on the address indicated in the receiver address field 364 of the CTS-TRN frame 350. determine the device. In response to determining that it is the intended receiving device of the CTS-TRN frame 350, the first device 410 optionally transmits its own data for a directional transmission substantially destined for the second device 420.
  • the beam training sequence of the beam training sequence field 368 of the received CTS-TRN 350 may be used to configure the antenna. That is, the antenna of the first device 410 substantially has a primary lobe (eg, the highest gain lobe) aimed at the second device 420 and non-primary lobes aimed at other directions. configured to generate an antenna radiation pattern.
  • the second device 420 may optionally configure its antenna for directional reception (eg, a primary antenna radiation lobe) targeted at the first device 410 .
  • the antenna of the first device 410 is configured for directional transmission to the second device 420
  • the antenna of the second device 420 is configured for directional reception from the first device 410.
  • the first device 410 transmits one or more data frames to the second device 420 .
  • the first and second devices 410 and 420 perform directional transmission/reception (DIR-TX/RX) of one or more data frames through the primary lobe (main beam).
  • the first and second devices 410 and 420 partially modify the beam pattern of the third device 430 to reduce interference with the third device 430 caused by the antenna radiation pattern having non-primary lobes. can make it
  • the third device 430 determines that it is not the intended receiving device of the CTS-TRN frame 350 based on the address indicated in the receiver address field 364 of the CTS-TRN frame 350. . In response to determining that it is not the intended receiving device of the CTS-TRN frame 350, the third device 430 sends a null that is actually intended for the second device 420 and the first device 410. of the beam training sequence of the beam training sequence field 368 of the received CTS-TRN 350 and of the previously received RTS-TRN frame 300 to configure its antenna to generate an antenna radiation pattern each having The sequence in the beam training sequence field 320 is used.
  • the nulls may be based on the estimated angle of arrival of the previously received RTS-TRN frame 300 and CTS-TRN frame 350 .
  • the third device 430 communicates a desired BER, SNR, SINR, and/or one or more other communications to the first device 410 and the second device 420 (e.g., generate an antenna radiation pattern each having the desired signal powers, rejections or gains (to achieve the estimated interference at these devices 410 and 420 below a defined threshold).
  • the third device 430 estimates antenna gains in directions toward the first and second devices 410 and 420, and the third device 430 and the first and second devices 410 and 420 to one or more sectors to estimate antenna reciprocity differences (e.g., transmit antenna gain minus receive antenna gain) between and determine a corresponding estimated interference at first and second devices 410 and 420.
  • antenna reciprocity differences e.g., transmit antenna gain minus receive antenna gain
  • the third device 430 transmits an RTS-TRN frame 300 intended for the fourth device 440 , which the fourth device 440 receives.
  • the third device 430 determines that the first device 410 and the second device 420 determine the duration of the duration fields 312 and 362 of the RTS-TRN frame 300 and the CTS-TRN frame 350. Keep the antenna configuration with nulls targeting these devices as long as they are communicating based on the duration indicated in each of the fields. Since the antenna of the third device 430 is configured to generate nulls intended for the first device 410 and the second device 420, the RTS-TRN frame 300 by the third device 430 The transmission can produce reduced interference at the first device 410 and the second device 420 respectively.
  • electronic devices supporting the 802.11ay air interface disclosed in this specification may form a signal null direction in a specific direction to reduce interference while matching main beam directions to each other using array antennas.
  • a plurality of electronic devices may form an initial beam direction through a beam training sequence and change a beam direction through a periodically updated beam training sequence.
  • the array antenna needs to be placed inside the multi-layer board on which the RFIC is placed. Also, for radiation efficiency, the array antenna needs to be disposed adjacent to the lateral area inside the multi-layer substrate.
  • a modem may be disposed on a multi-layer substrate on which an array antenna and an RFIC are disposed.
  • a connection length between the RFIC and the modem may be minimized.
  • a detailed structure is described in FIG. 5C.
  • FIG. 4 illustrates an electronic device in which a plurality of antenna modules and a plurality of transceiver circuit modules are disposed according to an embodiment.
  • a home appliance in which a plurality of antenna modules and a plurality of transceiver circuit modules are disposed may be a television, but is not limited thereto.
  • a home appliance in which a plurality of antenna modules and a plurality of transceiver circuit modules are disposed may include any home appliance or display device supporting a communication service in a millimeter wave band.
  • the electronic device 1000 includes a plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4, and antenna modules ANT 1 to ANT4 and a plurality of transceiver circuit modules 1210a to 1210d.
  • the plurality of transceiver circuit modules 1210a to 1210d may correspond to the above-described transceiver circuit 1250 .
  • the plurality of transceiver circuit modules 1210a to 1210d may be part of the transceiver circuit 1250 or part of a front-end module disposed between the antenna module and the transceiver circuit 1250 .
  • the plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4 may be configured as an array antenna in which a plurality of antenna elements are disposed.
  • the number of elements of the antenna modules ANT 1 to ANT4 is not limited to 2, 3, 4, etc. as shown.
  • the number of elements of the antenna modules ANT 1 to ANT4 can be expanded to 2, 4, 8, 16, and the like.
  • the same number or different numbers of elements of the antenna modules ANT 1 to ANT4 may be selected.
  • the plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4 may be disposed in different areas of the display or on the bottom or side of the electronic device.
  • the plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4 may be disposed on the top, left, bottom, and right sides of the display, but are not limited to this arrangement structure.
  • the plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4 may be disposed in upper left, upper right, lower left, and lower right portions of the display.
  • the antenna modules ANT 1 to ANT4 may be configured to transmit and receive signals in a specific direction in an arbitrary frequency band.
  • the antenna modules ANT 1 to ANT4 may operate in any one of a 28 GHz band, a 39 GHz band, and a 64 GHz band.
  • the electronic device may maintain a connection state with different entities through two or more of the antenna modules ANT 1 to ANT4 or perform a data transmission or reception operation for this purpose.
  • an electronic device corresponding to a display device may transmit or receive data with the first entity through the first antenna module ANT1.
  • the electronic device may transmit or receive data with the second entity through the second antenna module ANT2.
  • the electronic device may transmit or receive data with a mobile terminal (UE) through the first antenna module ANT1.
  • the electronic device may transmit or receive data with a control device such as a set-top box or an access point (AP) through the second antenna module ANT2.
  • UE mobile terminal
  • AP access point
  • Data may be transmitted or received with other entities through other antenna modules, for example, the third antenna module ANT3 and the fourth antenna module ANT4.
  • dual connectivity or multiple input/output (MIMO) may be performed through at least one of the first and second entities previously connected through the third and fourth antenna modules ANT3 and ANT4.
  • the mobile terminals UE1 and UE2 may be disposed in the front area of the electronic device, and the mobile terminals UE1 and UE2 may be configured to communicate with the first antenna module ANT1.
  • the set-top box (STB) or AP may be disposed in a lower area of the electronic device, and the set-top box (STB) or AP may be configured to communicate with the second antenna module (ANT2), but is limited thereto.
  • the second antenna module ANT2 may include both a first antenna radiating to the lower area and a second antenna radiating to the front area. Accordingly, the second antenna module ANT2 can communicate with the set-top box (STB) or the AP through the first antenna, and can communicate with any one of the mobile terminals UE1 and UE2 through the second antenna. .
  • any one of the mobile terminals UE1 and UE2 may be configured to perform multiple input/output (MIMO) with an electronic device.
  • UE1 may be configured to perform MIMO while performing beamforming with an electronic device.
  • an electronic device corresponding to an image display device may perform high-speed communication with other electronic devices or a set-top box through a WiFi wireless interface.
  • an electronic device may perform high-speed communication with another electronic device or a set-top box in a 60 GHz band through an 802.11 ay air interface.
  • the transceiver circuit modules 1210a to 1210d are operable to process a transmission signal and a reception signal in an RF frequency band.
  • the RF frequency band may be any frequency band of the millimeter band, such as the 28 GHz band, the 39 GHz band, and the 64 GHz band, as described above.
  • the transceiver circuit modules 1210a to 1210d may be referred to as RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d.
  • the number of RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d is not limited to 4, and can be changed to an arbitrary number of 2 or more depending on the application.
  • the RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d include an up-conversion module and a down-conversion module for converting signals in the RF frequency band into signals in the IF frequency band or converting signals in the IF frequency band into signals in the RF frequency band.
  • the up-conversion module and the down-conversion module may include a local oscillator (LO) capable of performing up-frequency conversion and down-frequency conversion.
  • LO local oscillator
  • a signal may be transferred from one of the plurality of transceiver circuit modules to an adjacent transceiver circuit module. Accordingly, the transmitted signal may be configured to be transmitted at least once to all of the plurality of transceiver circuit modules 1210a to 1210d.
  • a loop-structured data transfer path may be added.
  • adjacent RF SUB-MODULEs 1210b and 1210c can transmit signals in both directions (bi-direction).
  • a data delivery path of a feedback structure may be added.
  • at least one SUB-MODULE (1210c) is capable of uni-direction signal transmission to the remaining SUB-MODULEs (1210a, 1210b, 1210c) through the data transmission path of the feedback structure.
  • the plurality of RF SUB-MODULEs may include 1st to 4th RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d.
  • a signal from the first RF SUB-MODULE 1210a may be transferred to an adjacent RF SUB-MODULE 1210b and a fourth RF SUB-MODULE 1210d.
  • the second RF SUB-MODULE 1210b and the fourth RF SUB-MODULE 1210d may transmit the signal to an adjacent third RF SUB-MODULE 1210c. In this case, if bi-directional transmission is possible between the second RF SUB-MODULE 1210b and the third RF SUB-MODULE 1210c as shown in FIG.
  • this may be referred to as a loop structure.
  • this may be referred to as a feedback structure.
  • at least two signals may be transmitted to the third RF SUB-MODULE 1210c.
  • the baseband module may be provided only in specific modules among the first to fourth RF sub-modules 1210a to 1210d according to applications.
  • the baseband module may not be provided in the first to fourth RF sub-modules 1210a to 1210d, but may be configured as a separate controller, that is, the baseband processor 1400.
  • control signal transfer may be performed only by a separate control unit, that is, the baseband processor 1400 .
  • a communication module including an antenna may be provided. Meanwhile, as the display area of an image display device is recently expanded, a space for disposing a communication module including an antenna is reduced. Accordingly, there is an increasing need to dispose an antenna inside a multi-layer circuit board on which a communication module is implemented.
  • a WiFi wireless interface may be considered as an interface for a communication service between electronic devices.
  • a millimeter wave band mmWave
  • high-speed data transmission between electronic devices is possible using a wireless interface such as 802.11ay.
  • a wireless audio-video (AV) service and/or high-speed data transmission may be provided using an 802.11ay air interface as a mmWave air interface.
  • 802.11ay air interface it is not limited to the 802.11ay air interface, and any air interface in the 60 GHz band may be applied.
  • a 5G or 6G air interface using a 28 GHz band or a 60 GHz band may be used for high-speed data transmission between electronic devices.
  • FIG. 5A shows a configuration in which an antenna in a display is connected to an FPCB according to an embodiment.
  • 5B shows a configuration in which an FPCB connected to a display built-in antenna is connected to a main PCB according to an embodiment.
  • the display internal antenna 1110 is formed as a thin film between an optically clear adhesive layer (OCA layer) and a cyclo olefine polymer layer (COP) disposed under a cover glass of the display 151. It can be. Meanwhile, the copper sheet at the bottom of the display 151 is copper at the bottom of the OLED panel and may serve as a ground plane for the antenna 1110 in the display.
  • OCA layer optically clear adhesive layer
  • COP cyclo olefine polymer layer
  • a display structure in which a transparent antenna according to the present specification is embedded is described as follows.
  • a cyclo olefine polymer layer (COP) layer may be disposed on the OCA and the OLED display panel inside the display.
  • a dielectric in the form of a film such as a COP layer may be used as a dielectric substrate of the transparent antenna.
  • an antenna layer may be disposed on top of the dielectric in the form of a film.
  • the antenna layer may be implemented with Ag alloy, copper, aluminum, or the like.
  • the display built-in antenna 1110 and the transmission line may be disposed in the antenna layer.
  • the metal pattern of the feeder may be anisotropic conductive film (ACF) bonded to the CPW feeder 1121 in the CPW region.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the ACF bonding point may be selected as 2) point among 1) to 5) points. Accordingly, as the point 2) is selected as the boundary point between the transparent area and the opaque area of the display, the CPW feeding unit 1121, such as a feeder line, may be disposed in the opaque area. On the other hand, a transparent film radiator such as the display built-in antenna 1110 may be disposed in the transparent area.
  • the display built-in antenna 1110 may be connected to the main PCB through the FPCB.
  • the display built-in antenna 1110 may be connected to the main PCB through a connector connected to an end of the FPCB.
  • the connector may be electrically connected to a substrate disposed on the main PCB.
  • the display built-in antenna 1110 may be connected to the transceiver circuit 1250 disposed on the main PCB through the FPCB.
  • a power management IC PMIC
  • PMIC power management IC
  • the following feeding line transition step can be performed in order to supply a signal to the film antenna designed in a single layer according to the present invention.
  • the transition process of the power supply line is Connector (contact to Main PCB) *?* (Microstrip line) ⁇ ? ACF bonding (CPW-G; Coplanar Waveguide with Ground Plane) **Can be made with a film type antenna (1 layer).
  • the copper foil at the bottom of the OLED panel serves as a ground plane for the film-type patch antenna, strong directivity can be secured toward the front of the display.
  • the built-in display antenna proposed in the present invention can be beam-steered through a phase delay circuit and can operate in vertical/horizontal polarization mode depending on the configuration of the feed line.
  • the FPCB feed line is a signal line based on a microstrip line and can transmit a signal applied from a source to an antenna.
  • the upper surface of the FPCB is a ground plane
  • the lower surface is a signal line
  • the electric field distribution of the cross section may be the same as or similar to that of the microstrip line.
  • the lower surface of the FPCB is a ground plane
  • the upper surface is a signal line
  • the electric field distribution of the cross section may be the same as or similar to that of the microstrip line.
  • the FPCB signal line and the film type antenna may be bonded using an ACF bonding method.
  • ACF bonding it has a Co-planar Waveguide with Ground (CPW-G) type structure and is similar to the electric field distribution of a microstrip line.
  • CPW-G is insensitive to changes in characteristic impedance due to external factors such as structural change, coupling, and process error, compared to microstrip line or CPW structure. Therefore, the CPW-G structure has stable transition characteristics at the junction between the signal line and the antenna.
  • FIG. 6 shows a configuration diagram of an antenna module included in a display disclosed in this specification. Meanwhile, FIG. 7 shows a configuration in which an antenna module is disposed on a display according to various embodiments.
  • a double-layered type antenna design and signal line connection structure for display application are disclosed.
  • the OCA layer 1031 formed of the optical adhesive for the signal line substrate (FPCB, 1020) can be used.
  • An OCA layer 1031 having a thickness equal to that of the FPCB 1020 may be used.
  • PET layers 1032a and 1032b may be disposed above and below the OCA layer 1031 .
  • PET layers 1032a and 1032b corresponding to two thin films or transparent antennas printed on the COP layer may be attached to both sides of the adhesive and connected to each other at the end of the feed line. At this time, the top/bottom surfaces where the feed line and the transparent antenna come into contact are bonded and energized to each other by ACF bonding, respectively.
  • the transparent electrodes printed on the two thin films act as an antenna serving as a radiator 1100a and a ground plane 1100b, respectively.
  • the transparent electrode formed of the radiator 1100a and the ground plane 1100b may be formed in a metal mesh shape.
  • a mesh-type radiator formed on one side of the first dielectric 1032a corresponding to the first film and a first ground pattern formed by being separated by a gap in the radiator region may be included.
  • a mesh-type second ground pattern formed on the other side of the second dielectric 1032b corresponding to the second film may be included.
  • one side of the first dielectric 1032a and the other side of the second dielectric 1032b are regions facing each other, and may be formed in a multi-layered structure joined by the OCA layer 1031 .
  • an FPCB 1020 corresponding to a connection PCB connected to an external PCB may be inserted into the first dielectric 1032a and the second dielectric 1032b.
  • the first ground pattern may be formed as a floating ground area, and the second ground pattern may be directly connected to the ground area of the FPCB 1020 .
  • the first external attachment method and the second external attachment method may be composed of on-display and under-display structures, respectively.
  • the internal insertion method may be composed of an in-display structure.
  • the on-display structure is a method in which a transparent antenna 1100U is attached to an outer wall of the display 151. Since there is no interference with the display layer 151 in the antenna radiation direction in the boresight direction, radiation efficiency/gain can be configured to be the highest. However, since the antenna structure is exposed to the outside, physical friction and contact may occur.
  • the under-display structure is a method in which a transparent antenna 1100D is attached to the inner wall of the display 151. Since the display layer 151 is disposed above the antenna radiation direction in the boresight direction, insertion loss may occur according to display properties, and radiation efficiency/gain may be reduced. However, since the antenna structure is not exposed to the outside, physical friction and contact interference from the outside of the display are reduced.
  • the in-display structure is a method in which a transparent antenna 1100C is inserted into two layers of displays 151-1 and 151-2.
  • a bonding member 151b such as a transparent adhesive is disposed between the two layers of displays 151-1 and 151-2. It can be. Radiation efficiency/gain decreases due to display interference for the direction of antenna radiation in the boresight direction, but the antenna structure is not exposed inside/outside the display. Accordingly, the in-display structure has the lowest risk due to external impact.
  • the display antenna disclosed in this specification may be implemented with any one of the on-display structure, under-display, and in-display structure of FIGS. 7(a) to 7(c) according to applications.
  • the display antenna realized as a transparent antenna may be implemented as one of the first to third antenna modules 1100U, 1100D, and 1100C disposed between the upper region, the lower region, and the display of the display.
  • the display antenna disclosed in this specification may be configured to operate in a millimeter wave band.
  • the display antenna disclosed herein may be configured to operate in a 60 GHz band in addition to the 28 GHz band.
  • the display antenna disclosed herein may be configured to perform wireless communication between devices using the 60 GHz band in IPTV.
  • an ultra-thin transparent antenna that can be inserted into a display by implementing an antenna on a thin film through an etching method in the form of a single-layered coplanar metal mesh.
  • an array antenna supporting a dual polarization mode in a very small space, it is possible to shorten a signal path between a feeder line and a driving circuit and greatly reduce propagation path loss.
  • the transparent display antenna proposed in this specification can implement dual polarization characteristics by arranging patch antennas having vertical/horizontal polarization characteristics.
  • a dummy element and a dummy port may be configured to improve isolation between antennas and equalize radiation patterns of unit devices.
  • the transparent antenna may adopt a structure in which a radiator is formed on one surface of both surfaces of a dielectric such as PET and a ground pattern is formed on the other surface, but transparency issues may occur.
  • a single-layer transparent antenna for example, a slot-structured transparent antenna, may be considered.
  • the transparent antenna of the slot structure is radiated to the front and rear surfaces, and issues may arise in radiation performance.
  • the present specification intends to propose a structure in which a radiator and a ground pattern are separately formed in each PET, that is, a dielectric region, and bonded by OCA.
  • FIGS. 8A and 8B show structures and radiation patterns of a double-layered antenna and a single-layered antenna.
  • FIG. 8A shows the structure and radiation pattern of the multilayer antenna presented in this specification.
  • FIG. 8B shows the structure and radiation pattern of a monolayer antenna.
  • the multilayer antenna may be composed of a patch antenna in which metal mesh patterns 1100a and 1100b corresponding to transparent electrodes printed on two thin films 1032a and 1032b serve as a radiator and a ground plane, respectively. there is.
  • An electrode facing the touch sensor/circuit 160 may be configured as a ground plane, and an electrode facing the outside of the display 150 may be configured as a radiator.
  • the double-layered transparent antenna radiates radio waves in a single direction, strong radio waves can be transmitted and received in a target direction. Accordingly, the double-layered transparent antenna can realize high antenna gain (efficiency). In addition, since current leaking into the display 151 can be blocked, internal circuits can be protected and interference can be avoided.
  • the monolayer antenna radiates a signal in the direction of an internal circuit when applied to a display due to a structural limitation of having a bi-directional radiation pattern.
  • the antenna gain toward the outside of the display (target direction) may be halved.
  • the gain of the monolayer antenna may be reduced to about 1/2 times the gain of the multilayer antenna.
  • the touch sensor of the touch sensor/circuit 160 may also be configured with a metal mesh pattern.
  • the lattice structure of the first and second metal mesh patterns 1100a and 1100b of FIG. 8A is formed differently from the lattice structure of the touch sensor.
  • the lattice structure of the first and second metal mesh patterns 1100a and 1100b may have unit cells smaller in size than unit cells of the touch sensor to form an antenna pattern in a 60 GHz band.
  • the size of the second unit cell of the touch sensor may be formed as large as an integer multiple of the size of the first unit cell of the first and second metal mesh patterns 1100a and 1100b.
  • the second crossing point of the second lattice structure of the touch sensor may be formed differently from the first crossing point of the first lattice structure of the first and second metal mesh patterns 1100a and 1100b. Accordingly, it is possible to prevent a change in antenna performance due to a touch by the touch sensor. In addition, it is possible to prevent a decrease in touch performance according to an antenna operation.
  • the second metal mesh pattern 1100b for the multi-layered antenna structure operates as a ground pattern. Accordingly, interference between the touch sensor/circuit 160 and the first metal mesh pattern 1100a where the antenna pattern is formed can be prevented.
  • the multilayer antenna may be implemented as a patch antenna composed of a radiator and a ground plane.
  • a single layer antenna may be implemented as a slot antenna implemented on a ground plane.
  • performance can be compared under the same or similar conditions as those of a multi-layer display antenna.
  • a single-layer display antenna can be implemented as a slot antenna, and a multi-layer display antenna can be implemented as a patch antenna.
  • the gain of a monolayer slot antenna with a bidirectional radiation pattern is about 5.7 dBi.
  • the gain of the multilayer patch antenna having a unidirectional radiation pattern is about 8.5 dBi. Accordingly, the gain of the single-layer slot antenna is lower than that of the multi-layer patch antenna by about 2.8 dB.
  • FIGS. 9A and 9B show the shape/structure and radiation pattern of a patch antenna as a multilayer antenna.
  • FIGS. 10A and 10B show the shape/structure and radiation pattern of a slot antenna as a single-layer antenna.
  • a single layer antenna 1000a may include a display 151a corresponding to an antenna area and a signal line area 1022 .
  • An ACF bonding area corresponding to a transition area may be formed between the antenna area 151a and the signal line area 1022 .
  • the single layer antenna 1000a may be a slot antenna in which a slot area is implemented in the ground pattern 1100b.
  • the slot antenna may be implemented as a slot area having a predetermined length (L) and a predetermined width (W).
  • the length (L) and width (W) of the slot area may be configured as 1.2x0.15 mm, but are not limited thereto.
  • the width and length of the slot area overlapping and connected to the feed line 1120 may be 0.06 mm and 0.1 mm, respectively, but are not limited thereto.
  • a radiator corresponding to a slot antenna and a ground pattern 1100b are implemented on the same plane.
  • an antenna module 1000a may be disposed in a lower area of the display 151 of the electronic device. Radiation patterns are formed in both the front area R1 and the rear area R2 of the display 151 through the antenna module 1000a implemented as a single-layer antenna. Accordingly, a bi-directional radiation pattern is formed through the monolayer antenna.
  • the monolayer antenna 1000a may be implemented as a 1x4 slot array antenna.
  • the gain of the monolayer antenna 1000a may be about 5.7 dBi as described above.
  • a multilayer antenna 1000 may include a display 151a corresponding to an antenna area and a signal line area 1022 .
  • An ACF bonding area corresponding to a transition area may be formed between the antenna area 151a and the signal line area 1022 .
  • the multilayer antenna 1000 may be a patch antenna in which the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a are implemented on the display 151a corresponding to the antenna area.
  • the patch antenna may be implemented as a rectangular patch antenna having predetermined lengths L1 and L2.
  • the patch antenna may be implemented in an inset structure in which an inset is formed at a portion connected to the feeding pattern 1120a without an impedance matching circuit.
  • the lengths (L1 and L2) of the patch antenna may be 1.2x1.2 mm, but are not limited thereto.
  • the width and inset spacing of the feeding pattern 1120a may be 0.18 mm and 0.06 mm, respectively, but are not limited thereto.
  • the patch antenna may be disposed at an angle rotated at a predetermined angle, but is not limited thereto.
  • the patch antenna may be connected to the first feed pattern 1120a and the second feed pattern 1120b to operate as a dual polarization antenna.
  • the first feed pattern 1120a and the second feed pattern 1120b may be connected to the feed lines 1120 formed in the signal line region 1022 .
  • the signal line area 1022 may be implemented as a CPW feed line in which the ground pattern 1160 is disposed on each of the feed lines 1120, but is not limited thereto.
  • the first metal mesh pattern 1100a including the antenna pattern 1110a, the feed pattern 1120a, and the dummy pattern 1130 may be implemented on the first layer.
  • a second metal mesh pattern corresponding to the ground pattern may be implemented on a second layer that is a lower region of the first layer. Referring to FIGS. 6, 7, and 10A, the first metal mesh pattern 1100a may be formed on the first dielectric region 1032a. The second metal mesh pattern 1100b may be formed on the second dielectric region 1032b.
  • the antenna module 1000 may be disposed in a lower area of the display 151 of the electronic device.
  • a radiation pattern is formed in the front area R1 of the display 151 through the antenna module 1000a implemented as a double-layered antenna. Accordingly, a unidirectional radiation pattern is formed through the double-layered antenna.
  • the monolayer antenna 1000a may be implemented as a 1x4 slot array antenna.
  • the gain of the multilayer antenna 1000 may be about 8.5 dBi as described above.
  • the multi-layered antenna structure presented in this specification may be implemented in a display area of an electronic device.
  • FIG. 11A shows a configuration in which a multi-layered antenna presented in this specification is disposed in a display area.
  • a transparent antenna formed of a metal mesh lattice in the form of a transparent electrode may be disposed in a lower region of the display 151 .
  • the transparent antenna may be formed in a lower area of the display 151, and the feed line 1120 may be formed in an opaque area such as an FPCB.
  • the first metal mesh pattern 1100a corresponding to the front area of the multi-layered antenna structure may include the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a.
  • the first metal mesh pattern 1100a may further include a dummy pattern 1130a.
  • a second dummy pattern 1132 may be formed in an inset region of the patch antenna.
  • FIG. 11B shows a layer structure of a mesh lattice structure of a multilayer patch antenna presented in this specification.
  • the first metal mesh pattern 1100a corresponding to the front area of the multi-layered antenna structure may include an antenna pattern 1110a and a dummy pattern 1130a.
  • a floating ground pattern 1130a may be formed as a dummy pattern on both sides of the antenna pattern 1110a.
  • the first metal mesh pattern 1100a may include a power supply pattern 1120a and a dummy pattern 1130a.
  • a floating ground pattern 1130a may be formed as a dummy pattern on both sides of the feed pattern 1120a. Accordingly, the floating ground patterns 1130a corresponding to the dummy patterns may be formed to be disconnected from each other at the first point P1 that is a lattice crossing point.
  • the second metal mesh pattern 1100b corresponding to the rear area of the multi-layered antenna structure may be formed as a ground pattern.
  • An OCA layer 1031 corresponding to an adhesive layer may be disposed between the first metal mesh pattern 1100a disposed on the front side and the second metal mesh pattern 1100b disposed on the rear side.
  • the second metal mesh pattern 1100b corresponding to the ground pattern may be configured to be electrically connected to the ground area corresponding to the signal line area.
  • the second metal mesh pattern 1100b may be formed to be interconnected at a second point P2 that is a lattice crossing point.
  • the first point P1 of the floating ground pattern 1130a and the second point P2 of the second metal mesh pattern 1100b may be formed to correspond to each other.
  • the layer structure of the mesh grid structure of the multilayer antenna will be described in detail with reference to FIGS. 16A and 16B.
  • FIGS. 12A and 12B show a metal mesh lattice structure of a transparent antenna presented in this specification.
  • FIG. 12A shows a metal mesh lattice structure in which antenna patterns, feeding patterns, and inset regions of the patch antennas of FIGS. 11A and 11B are enlarged.
  • 12B shows a metal mesh lattice structure composed of a single metal mesh lattice.
  • the metal mesh lattice of the second dummy pattern 1132 may be formed to be disconnected from the metal mesh lattice of the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a.
  • the first dummy pattern 1131 may be formed in both directions, for example, in one direction and in the other direction.
  • the second dummy pattern 1132 may be formed only in one direction, for example, in the other direction.
  • the dummy pattern 1130a including the first dummy pattern 1131 and the second dummy pattern 1132 will be described in detail below.
  • a metal mesh grid is uniformly printed over the entire layer to have the same optical transmittance. Accordingly, visibility of the display antenna, ie, invisibility, can be improved.
  • an antenna pattern may be implemented by disconnecting a part of a metal mesh grid in consideration of an antenna path.
  • the dummy pattern 1130a is disposed on the same plane as the antenna pattern 1110a. Since the dummy pattern 1130a is disconnected from the antenna pattern 1110a and implemented as a floating ground, it has a high resistance component. Coupling effects between the antenna pattern 1110a and the dummy pattern 1130a may occur, but do not significantly affect antenna radiation characteristics. For example, even considering the coupling between the antenna pattern 1110a and the dummy pattern 1130a, the antenna radiation pattern and reflection coefficient characteristics show similar levels. For example, only about 0.1 dB of efficiency reduction occurs due to coupling between the antenna pattern 1110a and the dummy pattern 1130a.
  • the optical transmittance (T total ) and sheet resistance (R MM ) of the transparent antenna are as shown in Equations 1 and 2 below.
  • T is the transmittance
  • TA is the transparent area
  • P is the mesh pitch
  • W is the mesh width.
  • R MM represents sheet resistance
  • t represents thickness
  • ⁇ represents conductivity.
  • the transparent antenna may form a metal mesh pattern on both sides of a single dielectric corresponding to one of PET of FIG. 6 .
  • a two-layer structure may be formed by forming a radiator on one side of PET and a ground on the other side, but transparency may cause an issue.
  • a metal mesh pattern can be formed on only one side of a single dielectric and used as a radiator, but radiation patterns on both sides may cause issues in radiation performance because there is no ground.
  • an antenna pattern and a ground pattern are separately formed on each of the PETs 1032a and 1032b, and a structure in which each of the PETs 1032a and 1032b is bonded to the OCA 1031 is formed. can do.
  • the antenna module 1100 may include a flexible circuit board (FPCB) 1020, a first dielectric substrate 1032a and a second dielectric substrate 1032b.
  • FPCB flexible circuit board
  • the antenna module 1100 may be configured to further include an OCA layer 1031.
  • a power supply line may be formed on one side of the FPCB 1020 .
  • a first ground pattern 1150 spaced apart from the feed line 1120 may be formed on both sides of the feed line 1120 .
  • a first metal mesh pattern 1100a may be formed on the first dielectric substrate 1032a.
  • the first dielectric substrate 1032a may be disposed on the first metal mesh pattern 1100a.
  • the first dielectric substrate 1032a may be configured such that the first metal mesh pattern 1100a is connected to the feeding pattern 1120 formed on one surface of the FPCB 1020 .
  • a second metal mesh pattern 1100b may be formed on the second dielectric substrate 1032b.
  • the second dielectric substrate 1032b may be disposed under the second metal mesh pattern.
  • the second dielectric substrate 1032b may be configured such that the second metal mesh pattern 1100b is connected to the second ground pattern 1150b formed on the other surface of the FPCB 1020 .
  • an alignment error between the first metal mesh pattern 1100a formed on the first dielectric substrate 1032a and the second metal mesh pattern 1100b formed on the second dielectric substrate 1032b is common. has a smaller value than
  • the first metal mesh pattern 1100a may include an antenna pattern 1110a, a power feeding pattern 1120a, and a dummy pattern 1130a.
  • the antenna module 1100 may have an on-display structure.
  • the second dielectric substrate 1032b is disposed in the upper area of the display.
  • the antenna pattern 1110a may radiate a radio signal toward an upper portion of the first dielectric substrate 1032a.
  • the antenna module 1100 may have an under-display structure.
  • the first dielectric substrate 1032a is attached to the lower area of the display 151 .
  • the second dielectric substrate 1032b may be attached to an upper region of the lower structure.
  • the antenna pattern 1110a may pass through the display 151 in the upper direction of the first dielectric substrate 1032a and radiate a radio signal.
  • the antenna module 1100 may have an in-display structure.
  • the antenna module 1100 is disposed between the first display 151-1 and the second display 151-2.
  • the first dielectric substrate 1032a may be attached to a lower area of the first display 151-1.
  • the second dielectric substrate 1032b may be attached to an upper region of the second display 151-2.
  • the antenna pattern 1110a may pass through the first display 151 - 1 in the upper direction of the first dielectric substrate 1032a and radiate a radio signal.
  • the antenna pattern 1110a may be configured such that metal mesh gratings are interconnected in one axis direction and another axis direction.
  • the feeding pattern 1120a may be configured such that metal mesh grids are interconnected in one axial direction.
  • the metal mesh lattice of the feeding pattern 1120a may be formed only in one axial direction in consideration of the line width of the feeding line 1120 .
  • the metal mesh lattice of the feeding pattern 1120a may be configured to be interconnected in one axis direction and another axis direction.
  • the dummy pattern 1130a may be configured such that metal mesh grids are disconnected in one axis direction and another axis direction.
  • the dummy pattern 1130a may be disposed adjacent to the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a to improve visibility and ground performance.
  • the dummy pattern 1130a may be formed as a floating ground without being connected to the ground pattern 1150 .
  • the antenna element 1110 may be disposed by a plurality of mesh grids formed by the first metal mesh pattern 1100a.
  • the antenna element formed by the first metal mesh pattern 1100a may be disposed above, below or inside the display as shown in FIGS. 7(a) to 7(c).
  • the feed line 1120 formed to a predetermined width on the FPCB 1020 may be configured to be connected to the feed pattern 1120a that feeds the antenna element.
  • the display antenna may include a transparent antenna area 151a, an ACF bonding area 1021 and a signal line area 1022.
  • the transparent antenna area may correspond to the display area.
  • the ACF bonding area corresponds to the transition area 1021 and may be composed of a CPW line area.
  • the signal line area 1022 may be configured as a microstrip line area.
  • FIGS. 13A and 13B show an array antenna configuration made of transparent antennas according to the present specification.
  • FIG. 13A shows a 1x4 array antenna configuration in which four double-layered transparent antenna elements are disposed.
  • 13B shows a 1x8 array antenna configuration in which eight multi-layered transparent antenna elements are disposed.
  • the first metal mesh pattern 1100a constituting each patch antenna element may include an antenna pattern 1110a, a feeding pattern 1120a, and a dummy pattern 1130.
  • Each patch antenna element including the antenna pattern 1110a, the feed pattern 1120a, and the dummy pattern 1130 may be arranged in a horizontal direction to form a 1x4 array antenna.
  • Each patch antenna element may be configured as a dual polarization antenna by being connected to a feeding pattern that is fed in one axis direction and another axis direction.
  • the feed line 1120 formed in the transition area 1021 and the signal line area 1022 may be configured to apply the first polarized signal and the second polarized signal to the antenna pattern 1110a.
  • the feed lines 1120 may be alternately arranged so that the vertical polarization signal and the horizontal polarization signal are respectively applied to the antenna pattern 1110a.
  • the interval between each patch antenna element may be set to about 2.5 mm, but is not limited thereto.
  • a length from one end of the antenna area 151a to the end of the patch antenna element may be set to about 1.6 mm, but is not limited thereto.
  • the length of the transition region 1021 may be set to about 1.0 mm, but is not limited thereto.
  • the length of the signal line area 1022 may be set to about 10 mm, but is not limited thereto.
  • the total length of the antenna module 1000 may be set to about 12.5 mm, but is not limited thereto.
  • the first metal mesh pattern 1100a constituting each patch antenna element may include an antenna pattern 1110a, a feeding pattern 1120a, and a dummy pattern 1130.
  • Each patch antenna element including the antenna pattern 1110a, the feed pattern 1120a, and the dummy pattern 1130 may be arranged in a horizontal direction to form a 1x8 array antenna.
  • Each patch antenna element may be configured as a dual polarization antenna by being connected to a feeding pattern that is fed in one axis direction and another axis direction.
  • the feed line 1120 formed in the transition area 1021 and the signal line area 1022 may be configured to apply the first polarized signal and the second polarized signal to the antenna pattern 1110a.
  • the feed lines 1120 may be alternately arranged so that the vertical polarization signal and the horizontal polarization signal are respectively applied to the antenna pattern 1110a.
  • the interval between each patch antenna element may be set to about 2.5 mm, but is not limited thereto.
  • the length from one end of the antenna region 151a to the end of the patch antenna element may be set to about 1.6 mm in the same manner as in the configuration of FIG. 13A, but is not limited thereto.
  • the length of the transition region 1021 may be set to about 1.0 mm in the same manner as in the configuration of FIG. 13A, but is not limited thereto.
  • the length of the signal line region 1022 may be set to about 10 mm in the same manner as in the configuration of FIG. 13A, but is not limited thereto.
  • the total length of the antenna module 1000 may be set to about 22.5 mm, but is not limited thereto.
  • the transparent electrode printed on the two thin films serves as a radiator and a ground, respectively, and configures the following feed line transition process to supply signals to the antenna.
  • the signal is transmitted to the transparent antenna.
  • the multi-layered transparent antenna structure proposed in this specification can dramatically reduce rear radiation toward the inside of the display and greatly increase antenna radiation efficiency by using the characteristics of the patch antenna having strong directivity toward the outside of the display.
  • all of the multilayer transparent antenna structures having an in-display and an on-/under-display method are configured to radiate and direct radio waves to an external area of the display.
  • the power supply line 1120 may include a transition region 1021 and a signal line region 1022. there is. In other words, the power supply line 1120 may be formed on the transition region 1021 and the signal line region 1022 .
  • the switching region 1021 is implemented as a CPW transmission line in which the first ground pattern 1150 is disposed on both sides of the feed line 1120, and performs impedance matching between the antenna element 1100 and the feed line 1120 It can be.
  • the signal line area 1022 may be configured such that the power supply line 1120 is disposed by a predetermined length in the first axial direction.
  • the power supply line 1120 disposed in the signal line area 1022 may be formed in a microstrip line shape on a flexible printed circuit board (FPCB) 1031 .
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the dummy pattern 1130a may be disposed in the dielectric region of the first dielectric substrate 1032a.
  • the first dielectric substrate 1032a may include a metal region and a dielectric region.
  • the metal area corresponds to an area where the antenna pattern 1110a or the feeding pattern 1120a is formed.
  • the dielectric region corresponds to a region in which a metal pattern such as the antenna pattern 1110a or the feed pattern 1120a is not disposed.
  • the dummy pattern 1130a may include the first dummy pattern 1131 .
  • the dummy pattern 1130a may further include a second dummy pattern 1132 .
  • the first dummy pattern 1131 may be disposed in the dielectric region, and metal mesh grids may be disposed to be disconnected from each other in one axial direction and the other axial direction.
  • the second dummy pattern 1132 may be disposed between the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a.
  • the second dummy pattern 1132 may be disposed in the other axis direction such that the metal mesh gratings are disconnected from the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a.
  • the second dummy pattern 1132 is disposed between the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a. Considering the space between the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a, the second dummy pattern 1132 may be disposed only in the other axis direction.
  • FIG. 14 shows a current distribution according to a signal application method in a dual polarization antenna.
  • a first signal is applied to the feeding pattern 1120a formed in one axial direction to form a first polarized signal in the antenna element.
  • a second signal is applied to the second feed pattern 1120b formed in the direction of the other axis to form a second polarized signal in the antenna element.
  • the antenna pattern 1110a may be connected to the feeding pattern 1120a and the second feeding pattern 1120b.
  • the feeding pattern 1120a and the second feeding pattern 1120b it can operate as a dual polarization antenna having polarization in one axis direction and polarization in the other axis direction.
  • the antenna element 1110 may operate as a dual polarization antenna having a first polarization and a second polarization by the antenna pattern 1110a connected to the feeding pattern 1120a and the second feeding pattern 1120b.
  • the feeding pattern 1120a may be configured such that metal mesh grids are interconnected in one axial direction.
  • the second feeding pattern 1120b may be configured such that the metal mesh grids are interconnected in the other axis direction.
  • the multi-layered transparent antenna structure of the present specification may be composed of a dual polarization antenna and an array antenna.
  • FIG. 15 shows an isolation diagram between antenna elements constituting an array antenna.
  • 15(a) shows an isolation diagram between antenna elements constituting a 1x4 array antenna.
  • 15(a) shows an isolation diagram between antenna elements constituting a 1x8 array antenna.
  • isolation between each antenna port constituting a 1x4 array antenna, that is, between a first port and an eighth port is shown in a 55-65 GHz band.
  • ports 1, 3, 5, and 7 are ports to which a first polarization signal, for example, a vertical polarization signal is applied.
  • ports 2, 4, 6, and 8 are ports to which a second polarization signal, for example, a horizontal polarization signal is applied.
  • the isolation between each antenna port constituting the 1x4 array antenna, that is, between the first port and the eighth port has a value of -17 dB or less in the entire band. Accordingly, the level of interference between each antenna element constituting the 1x4 array antenna is almost negligible.
  • the interference level between each antenna element constituting the 1x4 array antenna is low, and beam pattern distortion can be prevented during beamforming.
  • interference between multiple input/output (MIMO) streams can be reduced due to a low level of interference between orthogonal polarizations.
  • ports 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, and 15 are ports to which a first polarization signal, for example, a vertical polarization signal is applied.
  • ports 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, and 16 are ports to which a second polarization signal, for example, a horizontal polarization signal is applied.
  • the isolation between each antenna port constituting the 1x8 array antenna, that is, between the first port and the 16th port has a value of -15 dB or less in the entire band.
  • the level of interference between each antenna element constituting the 1x8 array antenna is almost negligible. Therefore, the interference level between each antenna element constituting the 1x8 array antenna is low, and beam pattern distortion can be prevented during beamforming.
  • interference between multiple input/output (MIMO) streams can be reduced due to a low level of interference between orthogonal polarizations.
  • the multi-layered transparent antenna disclosed in this specification may be configured to include an antenna pattern and a ground pattern.
  • the multi-layered transparent antenna structure according to the present specification may include a first metal mesh pattern 1100a and a second metal mesh pattern 1100b.
  • the multi-layered transparent antenna structure according to the present specification may include an antenna pattern 1110a corresponding to the first metal mesh pattern 1100a and a ground pattern corresponding to the second metal mesh pattern 1100b.
  • FIGS. 16A and 16B show structures of first and second metal mesh patterns according to the present specification.
  • FIG. 16A shows a structure in which the structures of the first and second metal mesh patterns according to the present specification are separated by a predetermined interval in the thickness direction.
  • 16B shows a front view of structures of first and second metal mesh patterns according to the present specification.
  • the second metal mesh pattern 1100b may constitute a ground pattern by interconnecting metal mesh grids in one axis direction and another axis direction.
  • a patch antenna radiating a radio signal toward the top of the first dielectric substrate 1031a by a ground pattern corresponding to the antenna pattern 1110a and the second metal mesh pattern 1100b among the first metal mesh patterns 1100a. do.
  • the shape of the first metal mesh pattern 1100a may be formed to correspond to the shape of the second metal mesh pattern 1100b.
  • the thickness of the first metal mesh pattern 1100a in the height direction may correspond to the thickness of the second metal mesh pattern 1100b in the height direction.
  • the line width of the first metal mesh pattern 1100a may correspond to the line width of the second metal mesh pattern 1100b.
  • the shape, thickness and line width of the first metal mesh pattern 1100a in the height direction may correspond to the shape, thickness and line width of the second metal mesh pattern 1100b in the height direction.
  • At least one of the shape, height direction thickness and line width of the first metal mesh pattern 1100a may correspond to at least one of the shape, height direction thickness and line width of the second metal mesh pattern 1100b.
  • the top and bottom metal mesh cells may have the same shape, thickness, and line width.
  • the gratings of the two layers may be configured to be aligned. Accordingly, when viewed from the front of the display, the metal mesh cells of the upper and lower surfaces overlap, thereby improving optical transmittance.
  • the distance h between the upper and lower metal mesh cells may be formed to be the same as the thickness of the OCA corresponding to the optical adhesive. Electrical performance (bandwidth) and optical performance (moire, color shift) of the transparent antenna can be adjusted according to the distance (h) between the metal mesh cells. Accordingly, the distance h between the metal mesh cells may be optimized to suit the display environment.
  • Grid crossing points of the first metal mesh pattern 1100a and the second metal mesh pattern 1100b may be formed to correspond to each other.
  • the first point P1 at which the first metal mesh pattern 1100a intersects in one axis direction and the other axis direction is the second point P2 at which the second metal mesh pattern 1100b intersects in one axis direction and the other axis direction. ) and can be formed to correspond. Therefore, when viewed from the front of the display, the mesh grid on the upper surface and the mesh grid on the lower surface appear to overlap, so that transparency can be maintained even when the transparent antenna is implemented in the display.
  • the antenna module 1100 may include a flexible circuit board (FPCB) 1031, a first dielectric substrate 1032a, and a second dielectric substrate 1032b.
  • the antenna module 1100 may be configured to further include an OCA layer 1031.
  • the OCA layer 1031 is configured to bond the first dielectric substrate 1032a and the second dielectric substrate 1032b.
  • the OCA layer 1031 may be formed on the same layer as the FPCB 1020 .
  • the multi-layered transparent antenna disclosed in this specification may be manufactured through a plurality of manufacturing processes.
  • FIGS. 17 and 18 show a plurality of manufacturing processes for the multi-layered transparent antenna disclosed herein.
  • the FPCB 1020 is pre-bonded with the ACF layer 1020a by a heat-based press operation.
  • the second metal mesh pattern 1100b formed on the second dielectric substrate 1032b and the ground pattern 1150 on the other surface of the FPCB 1020 are aligned.
  • the FPCB 1020 is bonded to the second dielectric substrate 1032b. Therefore, the OCA layer 1031 is formed in an area adjacent to the FPCB 1020 on the same layer as the FPCB 1020 to correspond to the upper end of the FPCB 1020. ⁇
  • the ground pattern 1150 of the FPCB 1020 may be attached to the ACF layer 1020a through an ACF attaching process.
  • a first pre-bonding process is performed while the ground pattern 1150 of the FPCB 1020 is attached to the ACF layer 1020a.
  • the ground pattern 1150 and the ACF layer 1020a are bonded through a low temperature & press operation.
  • the temperature of the first pre-bonding process may be about 60-90 degrees and the time may be about 3-5 seconds, but is not limited thereto.
  • the ground pattern 1150 of the FPCB 1020 and the second metal mesh pattern 1100b of the second dielectric region 1032b are aligned.
  • Bonding is performed between the ground pattern 1150 of the FPCB 1020 and the second metal mesh pattern 1100b of the second dielectric region 1032b through the first bonding process. Accordingly, conduction is performed in a state in which the ground pattern 1150 and the second metal mesh pattern 1100b are aligned.
  • the temperature of the first bonding process the ground pattern 1150 and the second metal mesh pattern 1100b are bonded through a high temperature & press operation.
  • the temperature of the first bonding process may be about 160-210 degrees and the time may be about 5-20 seconds, but is not limited thereto.
  • the OCA layer 1031 may be formed adjacent to the FPCB 1020 on the same plane.
  • a second ACF layer 1020b is attached to the top of the power supply line 1120 formed on one surface of the FPCB 1020.
  • the FPCB 1020 is pre-bonded with the second ACF layer 1020b by a heat-based press operation.
  • the first metal mesh pattern 1100a formed on the first dielectric substrate 1032a is aligned with the feed line 1120 on one side of the FPCB 1020. In an aligned state, the FPCB 1020 is bonded with the first dielectric substrate 1032a.
  • the power supply line 1120 of the FPCB 1020 may be attached to the second ACF layer 1020b through the second ACF attachment process.
  • a second pre-bonding process is performed.
  • the power supply line 1120 and the ACF layer 1020a are bonded through a low temperature & press operation.
  • the temperature of the second pre-bonding process may be about 60-90 degrees and the time may be about 3-5 seconds, but is not limited thereto.
  • 8) Through an alignment process, alignment between the power supply line 1120 of the FPCB 1020 and the first metal mesh pattern 1100a of the first dielectric region 1032a is achieved.
  • the multi-layered transparent antenna structure according to the present specification has been described.
  • a frequency band expansion and communication module design technology for supporting high-speed and high-capacity communication is rapidly evolving.
  • the application of technology to various industries such as TV, robot, vehicle, and terminal is being reviewed.
  • the demand for the development of a thinner and lighter full-screen display reflecting design elements is greatly increasing.
  • OCA optical adhesive
  • FPCB signal line board
  • the transparent antenna proposed in this specification may be configured to maintain directivity outside the display.
  • the transparent electrode printed on the two thin films serves as a radiator and a ground plane, respectively.
  • the transparent antenna in the form of a transparent electrode is designed to operate as a patch antenna by being coupled to a microstrip line or CPW type feed line. In this case, the transparent electrode may use a metal mesh wire etching method.
  • the dual polarization array antenna structure disclosed in this specification may be composed of a plurality of array antennas disposed at different locations of an electronic device.
  • FIG. 19 illustrates an antenna module having a dual polarization array antenna structure and an electronic device including the same according to an embodiment.
  • an electronic device may include a display 151 and an antenna module 1100.
  • the display 151 is configured to display information on a screen.
  • a metal mesh pattern may be formed on the display 151 to radiate wireless signals to electronic devices disposed nearby.
  • the antenna module 1100 may be disposed in a lower area of the electronic device. In this regard, the position where the antenna module 1100 is disposed is not limited thereto and may be variously changed according to applications.
  • the antenna module 1100 may include a flexible circuit board (FPCB) 1020, a first dielectric substrate 1032a, and a second dielectric substrate 1032b.
  • the antenna module 1100 may be configured to further include an OCA layer 1031.
  • a power supply line 1120 may be formed on one surface of the FPCB 1020 .
  • a first ground pattern 1150 spaced apart from the feed line 1120 may be formed on both sides of the feed line 1120 .
  • a first metal mesh pattern 1100a may be formed on the first dielectric substrate 1032a.
  • the first dielectric substrate 1032a may be disposed on the first metal mesh pattern 1100a.
  • the first dielectric substrate 1032a may be configured such that the first metal mesh pattern 1100a is connected to the feeding pattern 1120 formed on one surface of the FPCB 1020 .
  • a second metal mesh pattern 1100b may be formed on the second dielectric substrate 1032b.
  • the second dielectric substrate 1032b may be disposed under the second metal mesh pattern.
  • the second dielectric substrate 1032b may be configured such that the second metal mesh pattern 1100b is connected to the second ground pattern 1150b formed on the other surface of the FPCB 1020 .
  • an alignment error between the first metal mesh pattern 1100a formed on the first dielectric substrate 1032a and the second metal mesh pattern 1100b formed on the second dielectric substrate 1032b is common. has a smaller value than
  • the first metal mesh pattern 1100a may include an antenna pattern 1110a, a power feeding pattern 1120a, and a dummy pattern 1130a.
  • the antenna pattern 1110a may be configured such that metal mesh gratings are interconnected in one axis direction and another axis direction.
  • the feeding pattern 1120a may be configured such that metal mesh grids are interconnected in one axial direction.
  • the metal mesh lattice of the feeding pattern 1120a may be formed only in one axial direction in consideration of the line width of the feeding line 1120 .
  • the metal mesh lattice of the feeding pattern 1120a may be configured to be interconnected in one axis direction and another axis direction.
  • the dummy pattern 1130a may be configured such that metal mesh grids are disconnected in one axis direction and another axis direction.
  • the dummy pattern 1130a may be disposed adjacent to the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a to improve visibility and ground performance.
  • the dummy pattern 1130a may be formed as a floating ground without being connected to the ground pattern 1150 .
  • the dummy pattern 1130a may be disposed in the dielectric region of the first dielectric substrate 1032a.
  • the first dielectric substrate 1032a may include a metal region and a dielectric region.
  • the metal area corresponds to an area where the antenna pattern 1110a or the feeding pattern 1120a is formed.
  • the dielectric region corresponds to a region in which a metal pattern such as the antenna pattern 1110a or the feed pattern 1120a is not disposed.
  • the dummy pattern 1130a may include the first dummy pattern 1131 .
  • the dummy pattern 1130a may further include a second dummy pattern 1132 .
  • the first dummy pattern 1131 may be disposed in the dielectric region, and metal mesh grids may be disposed to be disconnected from each other in one axial direction and the other axial direction.
  • the second dummy pattern 1132 may be disposed between the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a.
  • the second dummy pattern 1132 may be disposed in the other axis direction such that the metal mesh gratings are disconnected from the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a.
  • the second dummy pattern 1132 is disposed between the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a. Considering the space between the antenna pattern 1110a and the feeding pattern 1120a, the second dummy pattern 1132 may be disposed only in the other axis direction.
  • the transparent antenna disclosed in this specification may operate as a dual polarization antenna.
  • the antenna pattern 1110a may be connected to the feeding pattern 1120a and the second feeding pattern 1120b.
  • the feeding pattern 1120a and the second feeding pattern 1120b it can operate as a dual polarization antenna having polarization in one axis direction and polarization in the other axis direction.
  • the antenna element 1110 may operate as a dual polarization antenna having a first polarization and a second polarization by the antenna pattern 1110a connected to the feeding pattern 1120a and the second feeding pattern 1120b.
  • the feeding pattern 1120a may be configured such that metal mesh grids are interconnected in one axial direction.
  • the second feeding pattern 1120b may be configured such that the metal mesh grids are interconnected in the other axis direction.
  • the second metal mesh pattern 1100b may constitute a ground pattern by interconnecting metal mesh grids in one axis direction and another axis direction.
  • a patch antenna radiating a radio signal toward the top of the first dielectric substrate 1031a by a ground pattern corresponding to the antenna pattern 1110a and the second metal mesh pattern 1100b among the first metal mesh patterns 1100a. do.
  • wireless signals may be radiated toward the front of the electronic device by ground patterns corresponding to the antenna pattern 1110a and the second metal mesh pattern 1100b of the first metal mesh pattern 1100a.
  • the antenna module 1100 implemented as an array antenna disclosed in this specification may include a plurality of antenna modules 1100a to 1100d disposed in different areas of an electronic device.
  • the electronic device may further include a transceiver circuit 1250 and a processor 1400 .
  • the transceiver circuit 1250 and the processor 1400 may be disposed on a circuit board separate from the display and the FPCB on which the antenna module 1100 is disposed.
  • the transceiver circuit 1250 may be configured to be electrically connected to the antenna module 1100 .
  • the transceiver circuit 1250 is configured to apply a first signal and a second signal to the antenna pattern 1110a through the feed pattern 1120a and the second feed pattern 1120b.
  • the processor 1400 may be operatively coupled to the transceiver circuitry 1250 and configured to control the transceiver circuitry 1250 .
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform multiple input/output (MIMO) while performing beamforming in different directions through the plurality of antenna modules 1100a to 1100d.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform beamforming while performing multiple input/output (MIMO) by applying the first signal and the second signal to an array antenna formed on a plurality of antenna elements.
  • the first signal and the second signal for multiple input/output (MIMO) may be a first polarization signal and a second polarization signal in an orthogonal state.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to perform first beamforming based on a first signal and second beamforming based on a second signal.
  • the first to fourth antenna modules ANT1 to ANT4 may be operatively coupled to the first to fourth front-end modules FEM1 to FEM4, respectively.
  • each of the first to fourth front-end modules FEM1 to FEM4 may include a phase controller, a power amplifier, and a reception amplifier.
  • Each of the first to fourth front-end modules FEM1 to FEM4 may include a part of a transceiver circuit 1250 corresponding to an RFIC.
  • the processor 1400 may be operatively coupled to the first to fourth front-end modules FEM1 to FEM4.
  • the processor 1400 may include some components of the transceiver circuit 1250 corresponding to the RFIC.
  • the processor 1400 may include a baseband processor 1400 corresponding to a modem.
  • the processor 1400 may be provided in the form of a system on chip (SoC) to include a part of a transceiver circuit 1250 corresponding to an RFIC and a baseband processor 1400 corresponding to a modem.
  • SoC system on chip
  • the processor 1400 may control the first to fourth front-end modules FEM1 to FEM4 to radiate signals through at least one of the first to fourth antenna modules ANT1 to ANT4. there is.
  • an optimal antenna may be selected based on the quality of signals received through the first to fourth antenna modules ANT1 to ANT4 .
  • the processor 1400 uses the first front-end module FEM1 to the fourth front-end module FEM4 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the first to fourth antenna modules ANT1 to ANT4. can control.
  • MIMO multiple input/output
  • an optimal antenna combination may be selected based on the quality of signals received through the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 and the interference level.
  • the processor 1400 may perform carrier aggregation (CA) through at least one of the first to fourth antenna modules ANT1 to ANT4 so that the first to fourth front-end modules FEM1 to 4th front-end modules are performed. (FEM4) can be controlled. In this regard, when each of the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 double resonates in the first band and the second band, carrier aggregation (CA) may be performed through one array antenna.
  • CA carrier aggregation
  • the processor 1400 may determine signal quality in the first band and the second band for each antenna.
  • the processor 1400 may perform carrier aggregation (CA) through one antenna in the first band and another antenna in the second band, based on signal quality in the first band and the second band.
  • CA carrier aggregation
  • An antenna module corresponding to a multilayer board may be configured to include various numbers of array antennas.
  • the electronic device may include two or more array antennas.
  • the electronic device may include two array antennas and perform beamforming and MIMO using them.
  • an electronic device may include four or more array antennas and perform beamforming and MIMO using some of the array antennas.
  • the antenna module may include a first array antenna 1100-1 and a second array antenna 1100-2.
  • the first array antenna 1100-1 and the second array antenna 1100-2 may operate with different polarizations.
  • the first array antenna 1100a may include a first horizontally polarized antenna ANT1-H and a first vertically polarized antenna ANT1-V.
  • the second array antenna 1100b may include a second horizontally polarized antenna ANT2-H and a second vertically polarized antenna ANT2-V.
  • the third array antenna 1100c may include a third horizontally polarized antenna (ANT3-H) and a third vertically polarized antenna (ANT3-V).
  • the fourth array antenna 1100d may include a fourth horizontally polarized antenna ANT4-H and a fourth vertically polarized antenna ANT4-V.
  • the first to fourth horizontally polarized antennas ANT1 -H to ANT4 -H may be first type array antennas that operate as horizontally polarized antennas like the dipole antenna 1100 .
  • the first to fourth vertical polarization antennas ANT1-V to ANT4-V may be second type array antennas operating as vertical polarization antennas like the slot antenna 1100b.
  • the electronic device has the maximum rank through the first horizontal polarization antenna (ANT1-H) to the fourth horizontal polarization antenna (ANT4-H) and the first vertical polarization antenna (ANT1-V) to the fourth vertical polarization antenna (ANT4-V). 8 MIMO can be performed.
  • the electronic device transmits 8Tx UL through the first horizontal polarization antenna (ANT1-H) to the fourth horizontal polarization antenna (ANT4-H) and the first vertical polarization antenna (ANT1-V) to the fourth vertical polarization antenna (ANT4-V).
  • the electronic device transmits 8Rx DL through the first horizontal polarization antenna (ANT1-H) to the fourth horizontal polarization antenna (ANT4-H) and the first vertical polarization antenna (ANT1-V) to the fourth vertical polarization antenna (ANT4-V).
  • - Can perform MIMO.
  • the first antenna ANT1 may simultaneously transmit and/or receive signals through the first horizontally polarized antenna ANT1-H and the first vertically polarized antenna ANT1-V. Accordingly, even if the quality of a signal received through one antenna deteriorates as the electronic device rotates, a signal can be received through another antenna.
  • the fourth antenna ANT4 may simultaneously transmit and/or receive signals through the fourth horizontally polarized antenna ANT4-H and the fourth vertically polarized antenna ANT4-V. Accordingly, even if the quality of a signal received through one antenna deteriorates as the electronic device rotates, a signal can be received through another antenna.
  • the processor 1400 may maintain a dual connectivity state with different entities or perform a MIMO operation through a horizontal polarization antenna and a vertical polarization antenna.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to maintain a dual connection state with the first entity and the second entity through the first array antenna 1100a and ANT1 and the fourth array antenna 1100d and ANT4, respectively.
  • the first array antenna 1100a and ANT1 and the fourth array antenna 1100d and ANT4 may operate as a horizontal polarization antenna and a vertical polarization antenna, respectively.
  • the processor 1400 may perform a dual connectivity operation or MIMO through antennas operating with orthogonal polarizations in antenna modules disposed at different locations in the electronic device. In this case, interference between signals transmitted or received through different antennas can be reduced during dual connectivity or MIMO operation.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to maintain a dual connection state with the first entity and the second entity through the second array antennas 1100b and ANT2 and the third array antennas 1100c and ANT3, respectively.
  • the second array antenna 1100b and ANT2 and the third array antenna 1100c and ANT3 may operate as a vertical polarization antenna and a horizontal polarization antenna, respectively.
  • the processor 1400 may perform a dual connectivity operation or MIMO through antennas operating with orthogonal polarizations in antenna modules disposed at different locations in the electronic device. In this case, interference between signals transmitted or received through different antennas can be reduced during dual connectivity or MIMO operation.
  • an antenna element operating in a millimeter wave band is implemented in a display with a metal mesh structure, so that communication with other devices in the front direction is possible.
  • an antenna configuration capable of improving visibility by using a dummy pattern while improving electrical characteristics of an antenna disposed inside a display may be provided.
  • an antenna module implemented in a display capable of minimizing a signal loss characteristic in a millimeter wave band by minimizing a distance between antennas and performing impedance matching in a transition section between a transparent antenna and a feed line.
  • transparency may be maintained while maintaining antenna performance through alignment between the metal mesh grid of the radiator and the metal mesh grid of the ground pattern.
  • the second metal mesh pattern for the multi-layered antenna structure operates as a ground pattern, so that interference between the touch sensor/circuit and the first metal mesh pattern in which the antenna pattern is formed can be prevented.
  • a computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. , and also includes those implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet). Also, the computer may include a control unit of the terminal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

실시 예에 따른 안테나 모듈은 일 면에 형성된 급전 라인의 양 측에 상기 급전 라인과 이격된 제1 그라운드 패턴이 형성된 연성 회로 기판(FPCB); 방사체로 동작하는 제1 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB의 일 면에 형성된 상기 급전 패턴과 연결되도록 구성된 제1 유전체 기판; 및 그라운드로 동작하는 제2 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB의 타 면에 형성된 제2 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 제2 유전체 기판을 포함한다.

Description

안테나를 구비하는 전자 기기
본 명세서는 안테나를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 특정 구현은 다층 회로 기판 내에 구현되는 안테나 모듈과 이를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.
전자기기(electronic devices)의 기능이 다양화됨에 따라 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player)와 같은 영상표시장치로 구현될 수 있다.
영상표시장치는 영상 컨텐츠를 재생하는 기기로서, 다양한 소스로부터 영상을 수신하여 재생한다. 영상표시장치는 PC(Personal Computer), 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, TV 등 다양한 기기로 구현된다. 스마트 TV 등과 같은 영상표시장치에서 웹 브라우저와 같은 웹 컨텐츠 제공을 위한 어플리케이션을 제공할 수 있다.
이러한 영상표시장치와 같은 전자 기기가 주변의 전자 기기와 통신을 수행하기 위해, 안테나를 포함하는 통신 모듈이 구비될 수 있다. 한편, 최근 영상표시장치의 디스플레이 영역이 확장됨에 따라 안테나를 포함하는 통신 모듈의 배치 공간이 감소하게 된다. 이에 따라, 통신 모듈이 구현되는 다층 회로 기판 내부에 안테나를 배치할 필요성이 증가하고 있다.
한편, 전자 기기 간에 통신 서비스를 위한 인터페이스로 WiFi 무선 인터페이스가 고려될 수 있다. 이러한 WiFi 무선 인터페이스를 이용하는 경우, 전자 기기 간에 고속 데이터 전송을 위해 밀리미터파 대역(mmWave)을 이용할 수 있다. 특히, 802.11ay와 같은 무선 인터페이스를 이용하여 전자 기기 간에 고속 데이터 전송이 가능하다.
이와 관련하여, 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작할 수 있는 배열 안테나는 전자 기기의 디스플레이에 구현될 수 있다. 한편, 5G 이동 통신 및 밀리미터파 대역을 이용하는 Wi-Fi의 급격한 발전과 함께 초고속, 대용량 통신을 지원하기 위한 주파수 대역의 확장 및 통신 모듈 설계기술이 빠르게 진화하고 있다. TV, 로봇, 차량, 단말 등 다양한 산업군에 대한 기술 적용이 검토되고 있다. 뿐만 아니라, 디자인적 요소를 반영한 보다 더 얇고 가벼운 full-screen 디스플레이 개발에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.
양질의 통신 서비스 구현을 위하여 전자 기기의 측면 이외에도, 모든 방향으로 전파 방사가 가능한 통신 모듈의 적용이 요구된다. 하지만, 디스플레이 베젤(Bezel)과 주변 기구물을 활용한 안테나 모듈 및 RF front-end 설계는 매우 협소한 공간적 제약을 가지고 있으며, 디자인적 요소를 제약한다.
본 명세서는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 밀리미터파 대역에서 동작하는 디스플레이에 구비되는 안테나 모듈 및 이를 제어하는 구성을 포함하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 밀리미터파 대역에서 동작하는 안테나 소자를 디스플레이에 구현하여 전면 방향의 다른 기기와 통신이 가능한 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 디스플레이 내부에 배치된 안테나의 전기적 특성을 향상시키면서도 시인성을 향상시킬 수 있는 안테나 구성을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 한정된 영역 내에 이중 편파 특성을 구현된 안테나 모듈을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 밀리미터파 대역에서 신호 손실 특성이 최소화될 수 있는 디스플레이에 구현되는 안테나 모듈을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 안테나 성능을 유지하면서도 투명도를 유지할 수 있는 복층 구조 투명 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 터치센서/회로와 안테나 패턴이 형성되는 제1 메탈 메쉬 패턴 간의 간섭을 방지하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시 예에 따른 안테나 모듈은 일 면에 형성된 급전 라인의 양 측에 상기 급전 라인과 이격된 제1 그라운드 패턴이 형성된 연성 회로 기판(FPCB); 방사체로 동작하는 제1 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB의 일 면에 형성된 상기 급전 패턴과 연결되도록 구성된 제1 유전체 기판; 및 그라운드로 동작하는 제2 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB의 타 면에 형성된 제2 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 제2 유전체 기판을 포함한다.
실시 예로, 상기 제1 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성된 안테나 패턴을 포함한다. 상기 제1 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성된 급전 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제1 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향 및 타 축 방향으로 단절되게 구성된 더미 패턴을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 메탈 메쉬 패턴에 의해 형성된 복수의 메쉬 격자들에 의해 형성되는 안테나 소자는 디스플레이의 상부, 하부 또는 내부에 배치될 수 있다. 상기 FPCB 상에서 소정 너비로 형성된 상기 급전 라인은 상기 안테나 소자를 급전하는 상기 급전 패턴과 연결되도록 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 급전 라인은 상기 급전 라인의 양 측에 상기 제1 그라운드 패턴이 배치된 CPW 전송 선로로 구현되어, 상기 안테나 소자와 상기 급전 라인 간의 임피던스 매칭을 수행하도록 구성된 전환 영역(transition region)을 포함할 수 있다. 상기 급전 라인은 상기 급전 라인이 제1 축 방향으로 소정 길이만큼 배치되는 신호 라인 영역(signal line region)을 포함할 수 있다. 상기 신호 라인 영역에 배치되는 상기 급전 라인은 FPCB(flexible printed circuit board) 상에 마이크로 스트립 라인 형태로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 더미 패턴은 유전체 영역에 배치되고 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 메탈 메쉬 격자들이 상호 단절되게 배치된 제1 더미 패턴을 포함할 수 있다. 상기 더미 패턴은 상기 안테나 패턴과 상기 급전 패턴 사이에 배치되고, 메탈 메쉬 격자들이 상기 안테나 패턴 및 상기 급전 패턴과 단절되게 상기 타 축 방향으로 배치된 제2 더미 패턴을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 급전 패턴 및 제2 급전 패턴에 의해 상기 일 축 방향의 편파 및 상기 타 축 방향의 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제2 급전 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제2 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 상호 연결되어 그라운드 패턴을 구성할 수 있다. 상기 제1 메탈 메쉬 패턴 중 상기 안테나 패턴과 상기 제2 메탈 메쉬 패턴에 해당하는 상기 그라운드 패턴에 의해 상기 제1 유전체 기판의 상부 방향으로 무선 신호를 방사하는 패치 안테나를 구성할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 메탈 메쉬 패턴의 형상, 높이 방향의 두께 및 선폭은 상기 제2 메탈 메쉬 패턴의 형상, 높이 방향의 두께 및 선폭에 대응되게 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 메탈 메쉬 패턴이 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 교차하는 제1 지점은 상기 제2 메탈 메쉬 패턴이 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 교차하는 제2 지점과 대응되게 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 안테나 모듈은 상기 FPCB와 동일한 레이어 상에 배치되고, 상기 제1 유전체 기판 및 상기 제2 유전체 기판을 접합하도록 구성된 OCA 레이어를 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 안테나 모듈 중 상기 제2 유전체 기판이 디스플레이의 상부 영역에 배치되고, 상기 안테나 패턴은 상기 제1 유전체 기판의 상부 방향으로 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 안테나 모듈 중 상기 제1 유전체 기판이 디스플레이의 하부 영역에 부착되고, 상기 안테나 모듈 중 상기 제2 유전체 기판이 하부 구조물의 상부 영역에 부착될 수 있다. 상기 안테나 패턴은 상기 제1 유전체 기판의 상부 방향의 상기 디스플레이를 통과하여 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 안테나 모듈은 제1 디스플레이와 제2 디스플레이 사이에 배치되고, 상기 안테나 모듈 중 상기 제1 유전체 기판이 상기 제1 디스플레이의 하부 영역에 부착되고, 상기 안테나 모듈 중 상기 제2 유전체 기판이 상기 제2 디스플레이의 상부 영역에 부착될 수 있다. 상기 안테나 패턴은 상기 제1 유전체 기판의 상부 방향의 상기 제1 디스플레이를 통과하여 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 FPCB는 ACF 레이어와 열 기반 프레스 동작에 의해 사전 본딩(pre-bonding)될 수 있다. 상기 제2 유전체 기판에 형성된 상기 제2 메탈 메쉬 패턴과 상기 FPCB의 타 면의 그라운드 패턴이 정렬된 상태에서 상기 제2 유전체 기판과 본딩될 수 있다. 상기 FPCB와 동일한 레이어 상에서 상기 FPCB와 인접한 영역에 OCA 레이어가 상기 FPCB의 상단부와 대응되게 형성될 수 있다
실시 예로, 상기 FPCB의 일 면에 형성된 상기 급전 라인의 상부에 제2 ACF 레이어가 부착될 수 있다. 상기 FPCB가 열 기반 프레스 동작에 의해 상기 제2 ACF 레이어와 사전 본딩될 수 있다. 상기 제1 유전체 기판에 형성된 상기 제1 메탈 메쉬 패턴과 상기 FPCB의 일 면의 상기 급전 라인과 정렬된 상태에서 상기 FPCB가 상기 제1 유전체 기판과 본딩될 수 있다.
본 명세성의 다른 양상에 따른 안테나 모듈을 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 화면에 정보를 표시하고, 주변에 배치된 전자 기기로 무선 신호를 방사하도록 메탈 메쉬 패턴이 형성된 디스플레이; 및 상기 전자 기기의 하부 영역에 배치된 안테나 모듈을 포함한다. 상기 안테나 모듈은 일 면과 타 면에 급전 라인과 그라운드 패턴이 형성된 연성 회로 기판(FPCB); 방사체로 동작하는 제1 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB에 형성된 상기 급전 패턴과 연결되도록 구성된 제1 유전체 기판; 및 그라운드로 동작하는 제2 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB에 형성된 상기 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 제2 유전체 기판을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성된 안테나 패턴; 및 메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성된 급전 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제1 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향 및 타 축 방향으로 단절되게 구성된 더미 패턴을 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 더미 패턴은 유전체 영역에 배치되고 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 메탈 메쉬 격자들이 상호 단절되게 배치된 제1 더미 패턴; 및 상기 안테나 패턴과 상기 급전 패턴 사이에 배치되고, 메탈 메쉬 격자들이 상기 안테나 패턴 및 상기 급전 패턴과 단절되게 상기 타 축 방향으로 배치된 제2 더미 패턴을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 급전 패턴 및 제2 급전 패턴에 의해 상기 일 축 방향의 편파 및 상기 타 축 방향의 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제2 급전 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제2 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 상호 연결되어 그라운드 패턴을 구성할 수 있다. 상기 제1 메탈 메쉬 패턴 중 상기 안테나 패턴과 상기 제2 메탈 메쉬 패턴에 해당하는 상기 그라운드 패턴에 의해 상기 전자 기기의 전면 방향으로 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
실시 예로, 상기 전자 기기는 상기 안테나 모듈과 전기적으로 연결되고, 상기 급전 패턴 및 상기 제2 급전 패턴을 통해 상기 안테나 패턴에 제1 신호 및 제2 신호를 인가하도록 구성된 송수신부 회로(transceiver circuit)를 포함할 수 있다. 상기 전자 기기는 상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되어, 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 프로세서는 복수의 상기 안테나 소자에 형성되는 배열 안테나로 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호가 인가되어 다중 입출력(MIMO)을 수행하면서 상기 제1 신호에 의한 제1 빔 포밍 및 상기 제2 신호에 의한 제2 빔 포밍이 수행되도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
이와 같은 밀리미터파 대역에서 동작하는 디스플레이에 구비되는 안테나 모듈 및 이를 제어하는 구성을 포함하는 전자 기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
실시 예에 따르면, 밀리미터파 대역에서 동작하는 안테나 소자를 메탈 메쉬 구조로 디스플레이에 구현하여, 전면 방향의 다른 기기와 통신이 가능하다.
실시 예에 따르면, 디스플레이 내부에 배치된 안테나의 전기적 특성을 향상시키면서도 더미 패턴을 이용하여 시인성을 향상시킬 수 있는 안테나 구성을 제공할 수 있다.
실시 예에 따르면, 복층형 패치 안테나에 이중 편파 특성이 구현된 안테나 모듈을 제공할 수 있다.
실시 예에 따르면, 안테나 간 간격을 최소화하고, 투명 안테나와 급전 라인 간의 전환 구간에서 임피던스 매칭을 통해, 밀리미터파 대역에서 신호 손실 특성이 최소화될 수 있는 디스플레이에 구현되는 안테나 모듈을 제공할 수 있다.
실시 예에 따르면, 방사체의 메탈 메쉬 격자와 그라운드 패턴의 메탈 메쉬 격자 간의 정렬을 통해, 안테나 성능을 유지하면서도 투명도를 유지할 수 있다.\
실시 예에 따르면, 복층형 안테나 구조를 위한 제2 메탈 메쉬 패턴이 그라운드 패턴으로 동작하여, 터치센서/회로와 안테나 패턴이 형성되는 제1 메탈 메쉬 패턴 간의 간섭을 방지할 수 있다.
본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 명세서의 일실시예에 따른 영상표시기기를 포함한 전체 무선 AV 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 명세서에 따른 무선 인터페이스를 지원하는 전자 기기들의 상세 구성을 나타낸다.
도 3a는 본 명세서에 따른 RTS (Request to Send) 프레임 및 CTS(Clear to Send) 프레임을 나타낸다.
도 3b는 본 명세서의 일 예시에 따른 통신 시스템(400)의 블록도를 예시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나 모듈과 복수의 송수신부 회로 모듈이 배치되는 전자 기기를 나타낸다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 디스플레이 내장 안테나가 FPCB와 연결되는 구성을 나타낸다. 또한, 도 5b는 일 실시 예에 따른 디스플레이 내장 안테나와 연결되는 FPCB가 메인 PCB와 연결되는 구성을 나타낸다.
도 6은 본 명세서에서 개시되는 디스플레이에 구비되는 안테나 모듈의 구성도를 나타낸다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈이 디스플레이에 배치되는 구성을 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 복층형 안테나 및 단층형 안테나의 구조와 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 9a 및 도 9b는 복층형 안테나로 패치 안테나의 형상/구조 및 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 10a 및 도 10b는 단층형 안테나로 슬롯 안테나의 형상/구조 및 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 11a은 본 명세서에서 제시되는 복층형 안테나가 디스플레이 영역에 배치된 구성을 나타낸다.
도 11b는 본 명세서에서 제시되는 복층형 패치 안테나의 메쉬 격자 구조의 레이어 구조를 나타낸다.
도 12a 및 도 12b는 본 명세서에서 제시되는 투명 안테나의 메탈 메쉬 격자 구조를 나타낸 것이다.
도 13a 및 도 13b는 본 명세서에 따른 투명 안테나로 이루어진 배열 안테나 구성을 나타낸다.
도 14는 이중 편파 안테나에서 신호 인가 방식에 따른 전류 분포를 나타낸다.
도 15는 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 소자 간 격리도를 나타낸다.
도 16a 및 도 16b는 본 명세서에 따른 제1 및 제2 메탈 메쉬 패턴의 구조를 나타낸다.
도 17 및 도 18은 본 명세서에서 개시되는 복층형 투명 안테나는 복수의 제작 공정을 나타낸다.
도 19는 일 실시 예에 따른 이중 편파 배열 안테나 구조로 이루어진 안테나 모듈과 이를 포함하는 전자 기기를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일실시예에 따른 영상표시기기를 포함한 전체 무선 AV 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상표시기기(100)는 무선 AV 시스템 (또는 방송 네트워크) 및 인터넷 네트워크와 연결되어 있다. 상기 영상표시기기(100)는 예를 들어, 네트워크 TV, 스마트 TV, HBBTV 등이다.
한편, 영상표시기기(100)는 무선 인터페이스를 통해 무선 AV 시스템 (또는 방송 네트워크)와 무선으로 연결되거나 또는 인터넷 인터페이스를 통해 인터넷 네트워크와 무선 또는 유선으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 영상표시기기(100)는 무선 통신 시스템을 통해 서버 또는 다른 전자 기기와 연결되도록 구성될 수 있다. 일 예로, 영상표시기기(100)는 대용량 고속 데이터를 송신 또는 수신하기 위해 밀리미터파 (mmWave) 대역에서 동작하는 802.111 ay 통신 서비스를 제공할 필요가 있다.
mmWave 대역은 10GHz ~ 300GHz의 임의의 주파수 대역일 수 있다. 본원에서 mmWave 대역은 60GHz 대역의 802.11ay 대역을 포함할 수 있다. 또한, mmWave 대역은 28GHz 대역의 5G 주파수 대역 또는 60GHz 대역의 802.11ay 대역을 포함할 수 있다. 5G 주파수 대역은 약 24~43GHz 대역으로 설정되고, 와 802.11ay 대역은 57~70GHz 또는 57~63GHz 대역으로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 영상표시기기(100)는 무선 인터페이스를 통해 영상표시기기(100) 주변의 전자 기기, 예컨대 셋톱박스 또는 다른 전자 기기와 무선으로 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 일 예로, 영상표시기기(100)는 영상표시기기의 전면 또는 하부에 배치되는 셋톱 박스 또는 다른 전자 기기, 예컨대 이동 단말기와 무선 AV 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
영상표시기기(100)는 예를 들어, 무선 인터페이스(101b), 섹션 필터(102b), AIT 필터(103b), 어플리케이션 데이터 처리부(104b), 데이터 처리부(111b), 미디어 플레이어(106b), 인터넷 프로토콜 처리부(107b), 인터넷 인터페이스(108b), 그리고 런타임 모듈(109b)을 포함한다.
방송 인터페이스(101b)를 통해, AIT(Application Information Table) 데이터, 실시간 방송 컨텐트, 어플리케이션 데이터, 그리고 스트림 이벤트가 수신된다. 한편, 상기 실시간 방송 컨텐트는, 리니어 에이브이 컨텐트 (Linear A/V Content)로 명명할 수도 있다.
섹션 필터(102b)는, 무선 인터페이스(101b)를 통해 수신된 4가지 데이터에 대한 섹션 필터링을 수행하여 AIT 데이터는 AIT 필터(103b)로 전송하고, 리니어 에이브이 컨텐트는 데이터 처리부(111b)로 전송하고, 스트림 이벤트 및 어플리케이션 데이터는 어플리케이션 데이터 처리부(104b)로 전송한다.
한편, 인터넷 인터페이스(108b)을 통해, 논 리니어 에이브이 컨텐트(Non-Linear A/V Content) 및 어플리케이션 데이터가 수신된다. 논 리니어 에이브이 컨텐트는 예를 들어, COD(Content On Demand) 어플리케이션이 될 수도 있다. 논 리니어 에이브이 컨텐트는, 미디어 플레이어(106b)로 전송되며, 어플리케이션 데이터는 런타임 모듈(109b)로 전송된다.
나아가, 상기 런타임 모듈(109b)은 도 1에 도시된 바와 같이 예를 들어, 어플리케이션 매니저 및 브라우저를 포함한다. 상기 어플리케이션 매니저는, 예컨대 AIT 데이터를 이용하여 인터랙티브 어플리케이션에 대한 라이프 싸이클을 컨트롤 한다. 그리고, 브라우저는, 예컨대 인터랙티브 어플리케이션을 표시하고 처리하는 기능을 수행한다.
이하에서는 전술한 영상표시기기와 같은 전자 기기에서 무선 인터페이스를 제공하기 위한 안테나를 구비하는 통신 모듈에 대해 상세하게 설명한다. 이와 관련하여, 전자 기기 간에 통신을 위한 무선 인터페이스는 WiFi 무선 인터페이스일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 전자 기기 간에 고속 데이터 전송을 위해 802.11 ay 표준을 지원하는 무선 인터페이스가 제공될 수 있다.
802.11 ay 표준은 802.11ad 표준의 스루풋(throughput)을 20Gbps이상으로 올리기 위한 후속 표준이다. 802.11ay 무선 인터페이스를 지원하는 전자 기기는 약 57 내지 64GHz의 주파수 대역을 사용하도록 구성될 수 있다. 802.11 ay 무선 인터페이스는 802.11ad 무선 인터페이스에 대한 backward compatibility를 제공하도록 구성될 수 있다 한편, 802.11 ay 무선 인터페이스를 제공하는 전자 기기는 동일 대역을 사용하는 레거시 기기(legacy device)에 대한 공존성(coexistence)를 제공하도록 구성될 수 있다.
802.11ay 표준의 무선 환경과 관련하여, indoor 환경에서는 10미터 이상의 커버리지를 제공하고, LOS(Line of Sight) 채널 조건의 실외(outdoor) 환경에서 100미터 이상의 커버리지를 제공하도록 구성될 수 있다.
802.11ay 무선 인터페이스를 지원하는 전자 기기는 VR 헤드셋 연결성 제공, 서버 백업 지원, 낮은 지연 속도가 필요한 클라우드 어플리케이션을 지원하도록 구성될 수 있다.
802.11ay의 유스 케이스(use case)인 근접 통신 시나리오인 Ultra Short Range(USR) 통신 시나리오는 두 단말 간의 빠른 대용량 데이터 교환을 위한 모델이다. USR 통신 시나리오는 100msec 이내의 빠른 링크 설정(link setup), 1초 이내의 transaction time, 10cm 미만의 초 근접 거리에서 10 Gbps data rate을 제공하면서, 400mW 미만의 낮은 전력 소모를 요구하도록 구성될 수 있다.
802.11ay의 유스 케이스로, 8K UHD Wireless Transfer at Smart Home Usage Model을 고려할 수 있다. 스마트 홈 사용 모델은 가정에서 8K UHD 콘텐츠를 스트리밍하기 위해 소스 장치와 싱크 장치 간 무선 인터페이스를 고려할 수 있다. 이와 관련하여, 소스 장치는 셋톱 박스, 블루 레이 플레이어, 태블릿, 스마트 폰 중 어느 하나이고, 싱크 장치는 스마트 TV, 디스플레이 장치 중 어느 하나일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 소승 장치 및 싱크 장치 간 거리는 5m 미만의 커버리지에서 비 압축 8K UHD 스트리밍(60fps, 픽셀 당 24 비트, 최소 4:2:2)을 전송하도록 무선 인터페이스가 구성될 수 있다. 이를 위해, 최소 28Gbps의 속도로 데이터가 전자 장치 간에 전달되도록 무선 인터페이스가 구성될 수 있다.
이러한 무선 인터페이스를 제공하기 위해, mmWave 대역에서 동작하는 배열 안테나 및 이를 구비하는 전자 기기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 명세서는 본 명세서의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 2는 본 명세서에 따른 무선 인터페이스를 지원하는 전자 기기들의 상세 구성을 나타낸다. 도 2는 무선 통신 시스템에서 액세스 포인트(110)(일반적으로, 제1 무선 노드) 및 액세스 단말(120)(일반적으로, 제2 무선 노드)의 블록도를 예시한다. 액세스 포인트(110)는 하향링크에 대해 송신 엔티티 및 업링크에 대해 수신 엔티티이다. 액세스 단말(120)은 상향링크에 대해 송신 엔티티 및 다운링크에 대해 수신 엔티티이다. 본원에 사용된 바와 같이, "송신 엔티티"는 무선 채널을 통해 데이터를 송신할 수 있는 독립적으로 동작되는 장치 또는 디바이스이고, "수신 엔티티"는 무선 채널을 통해 데이터를 수신할 수 있는 독립적으로 동작되는 장치 또는 디바이스이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1의 셋톱박스(STB)가 액세스 포인트(110)이고, 도 1의 전자 기기(100)는 액세스 단말(120)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 액세스 포인트(110)는 대안적으로, 액세스 단말일 수 있고, 액세스 단말(120)은 대안적으로 액세스 포인트일 수 있음을 이해해야 한다.
데이터를 송신하기 위해, 액세스 포인트(110)는 송신 데이터 프로세서(220), 프레임 구축기(222), 송신 프로세서(224), 복수의 트랜시버들(226-1 내지 226-N) 및 복수의 안테나들(230-1 내지 230-N)을 포함한다. 액세스 포인트(110)는 또한 액세스 포인트(110)의 동작들을 제어하기 위한 제어기(234)를 포함한다.
데이터를 송신하기 위해, 액세스 포인트(110)는 송신 데이터 프로세서(220), 프레임 구축기(222), 송신 프로세서(224), 복수의 트랜시버들(226-1 내지 226-N) 및 복수의 안테나들(230-1 내지 230-N)을 포함한다. 액세스 포인트(110)는 또한 액세스 포인트(110)의 동작들을 제어하기 위한 제어기(234)를 포함한다.
동작시에, 송신 데이터 프로세서(220)는 데이터 소스(215)로부터 데이터(예를 들어, 데이터 비트들)를 수신하고, 송신을 위해 데이터를 프로세싱한다. 예를 들어, 송신 데이터 프로세서(220)는 데이터(예를 들어, 데이터 비트들)를 인코딩된 데이터로 인코딩할 수 있고, 인코딩된 데이터를 데이터 심볼들로 변조할 수 있다. 송신 데이터 프로세서(220)는 상이한 MCS들(modulation and coding schemes)을 지원할 수 있다. 예를 들어, 송신 데이터 프로세서(220)는 복수의 상이한 코딩 레이트들 중 임의의 하나에서 (예를 들어, LDPC(low-density parity check) 인코딩을 사용하여) 데이터를 인코딩할 수 있다. 또한, 송신 데이터 프로세서(220)는, BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, 64APSK, 128APSK, 256QAM 및 256APSK를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌 복수의 상이한 변조 방식들 중 임의의 하나를 사용하여 인코딩된 데이터를 변조할 수 있다.
제어기(234)는, (예를 들어, 다운링크의 채널 조건들에 기초하여) 어느 MCS(modulation and coding scheme)를 사용할지를 특정하는 커맨드를 송신 데이터 프로세서(220)에 전송할 수 있다. 송신 데이터 프로세서(220)는 데이터 소스(215)로부터의 데이터를 특정된 MCS에 따라 인코딩 및 변조할 수 있다. 송신 데이터 프로세서(220)가, 데이터 스크램블링 및/또는 다른 프로세싱과 같이, 데이터에 대한 추가적인 프로세싱을 수행할 수 있음을 인식해야 한다. 송신 데이터 프로세서(220)는 프레임 구축기(222)에 데이터 심볼들을 출력한다.
프레임 구축기(222)는 프레임(또한 패킷으로 지칭됨)을 구성하고, 그 프레임의 데이터 페이로드에 데이터 심볼들을 삽입한다. 프레임은 프리앰블, 헤더 및 데이터 페이로드를 포함할 수 있다. 프리앰블은 액세스 단말(120)이 프레임을 수신하는 것을 보조하기 위해, STF(short training field) 시퀀스 및 CE(channel estimation) 시퀀스를 포함할 수 있다. 헤더는 데이터의 길이 및 데이터를 인코딩 및 변조하기 위해 사용되는 MCS와 같은 페이로드 내의 데이터와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 액세스 단말(120)이 데이터를 복조 및 디코딩하도록 허용한다. 페이로드 내의 데이터는 복수의 블록들 사이에서 분할될 수 있고, 각각의 블록은 데이터의 일부 및 GI(guard interval)를 포함하여 수신기가 위상 추적하는 것을 보조할 수 있다. 프레임 구축기(222)는 프레임을 송신 프로세서(224)에 출력한다.
송신 프로세서(224)는 하향링크 상에서의 송신을 위해 프레임을 프로세싱한다. 예를 들어, 송신 프로세서(224)는 상이한 송신 모드들, 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing) 송신 모드 및 SC(single-carrier) 송신 모드를 지원할 수 있다. 이러한 예에서, 제어기(234)는 어느 송신 모드를 사용할 지를 특정하는 커맨드를 송신 프로세서(224)에 전송할 수 있고, 송신 프로세서(224)는 특정된 송신 모드에 따른 송신을 위해 프레임을 프로세싱할 수 있다. 송신 프로세서(224)는, 다운링크 신호의 주파수 구성이 특정 스펙트럼 요건들을 충족하도록 프레임에 스펙트럼 마스크를 적용할 수 있다.
송신 프로세서(224)는 MIMO(multiple-input-multiple-output) 송신을 지원할 수 있다. 이러한 양상들에서, 액세스 포인트(110)는 다수의 안테나들(230-1 내지 230-N) 및 다수의 트랜시버들(226-1 내지 226-N)(예를 들어, 각각의 안테나에 대해 하나)을 포함할 수 있다. 송신 프로세서(224)는 착신 프레임들에 대해 공간 프로세싱을 수행할 수 있고, 복수의 송신 프레임 스트림들을 복수의 안테나들에 제공할 수 있다. 트랜시버들(226-1 내지 226-N)은 각각의 송신 프레임 스트림들을 수신 및 프로세싱(예를 들어, 아날로그로 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향변환)하여, 안테나들(230-1 내지 230-N)을 통한 송신을 위한 송신 신호들을 각각 생성한다.
데이터를 송신하기 위해, 액세스 단말(120)은 송신 데이터 프로세서(260), 프레임 구축기(262), 송신 프로세서(264), 복수의 트랜시버들(266-1 내지 266-M) 및 복수의 안테나들(270-1 내지 270-M)(예를 들어, 트랜시버 당 하나의 안테나)을 포함한다. 액세스 단말(120)은 업링크 상에서 데이터를 액세스 포인트(110)에 송신할 수 있고 그리고/또는 데이터를 다른 액세스 단말에 (예를 들어, 피어-투-피어 통신을 위해) 송신할 수 있다. 액세스 단말(120)은 또한 액세스 단말(120)의 동작들을 제어하기 위한 제어기(274)를 포함한다.
트랜시버들(266-1 내지 266-M)은 하나 이상의 안테나들(270-1 내지 270-M)을 통한 송신을 위해 송신 프로세서(264)의 출력을 수신 및 프로세싱(예를 들어, 아날로그로 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향변환)한다. 예를 들어, 트랜시버(266)는 송신 프로세서(264)의 출력을 60 GHz 대역의 주파수를 갖는 송신 신호로 상향 변환할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 따른 안테나 모듈은 60 GHz 대역, 일 예로 약 57 내지 63GHz 대역에서 빔포밍 동작하도록 구성될 수 있다. 또한, 안테나 모듈은 60 GHz 대역에서 빔포밍 동작하면서 MIMO 송신을 지원하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 안테나들(270-1 내지 270-M)과 트랜시버들(266-1 내지 266-M)은 다층 회로 기판에 통합된 형태로 구현될 수 있다. 이를 위해, 안테나들(270-1 내지 270-M) 중 수직 편파로 동작하는 안테나는 다층 회로 기판 내부에 수직하게 배치될 수 있다.
데이터를 수신하기 위해, 액세스 포인트(110)는 수신 프로세서(242) 및 수신 데이터 프로세서(244)를 포함한다. 동작시에, 트랜시버들(226-1 내지 226-N)은 신호를 (예를 들어, 액세스 단말(120)로부터) 수신하고, 수신된 신호를 공간 프로세싱(예를 들어, 주파수 하향변환, 증폭, 필터링 및 디지털로 변환)한다.
수신 프로세서(242)는 트랜시버들(226-1 내지 226-N)의 출력들을 수신하고, 출력들을 프로세싱하여 데이터 심볼들을 복원한다. 예를 들어, 액세스 포인트(110)는 프레임에서 (예를 들어, 액세스 단말(120)로부터의) 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 예에서, 수신 프로세서(242)는 프레임의 프리앰블 내의 STF 시퀀스를 사용하여 프레임의 시작을 검출할 수 있다. 수신기 프로세서(242)는 또한 AGC(automatic gain control) 조절을 위해 STF를 사용할 수 있다. 수신 프로세서(242)는 또한 (예를 들어, 프레임의 프리앰블 내의 CE 시퀀스를 사용하여) 채널 추정을 수행할 수 있고, 채널 추정에 기초하여 수신된 신호에 대해 채널 등화를 수행할 수 있다.
수신 데이터 프로세서(244)는 수신 프로세서(242)로부터의 데이터 심볼들 및 제어기(234)로부터의 대응하는 MSC 방식의 표시를 수신한다. 수신 데이터 프로세서(244)는 데이터 심볼들을 복조 및 디코딩하여, 표시된 MSC 방식에 따라 데이터를 복원하고, 복원된 데이터(예를 들어, 데이터 비트들)를 저장 및/또는 추가적인 프로세싱을 위해 데이터 싱크(246)에 출력한다.
액세스 단말(120)은 OFDM 송신 모드 또는 SC 송신 모드를 사용하여 데이터를 송신할 수 있다. 이러한 경우에, 수신 프로세서(242)는 선택된 송신 모드에 따라 수신 신호를 프로세싱할 수 있다. 또한 앞서 논의된 바와 같이, 송신 프로세서(264)는 MIMO(multiple-input-multiple-output) 송신을 지원할 수 있다. 이러한 경우에, 액세스 포인트(110)는 다수의 안테나들(230-1 내지 230-N) 및 다수의 트랜시버들(226-1 내지 226-N)(예를 들어, 각각의 안테나에 대해 하나)을 포함한다. 따라서, 본 명세서에 따른 안테나 모듈은 60 GHz 대역, 일 예로 약 57 내지 63GHz 대역에서 빔포밍 동작하도록 구성될 수 있다. 또한, 안테나 모듈은 60 GHz 대역에서 빔포밍 동작하면서 MIMO 송신을 지원하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 안테나들(230-1 내지 230-M)과 트랜시버들(226-1 내지 226-M)은 다층 회로 기판에 통합된 형태로 구현될 수 있다. 이를 위해, 안테나들(230-1 내지 230-M) 중 수직 편파로 동작하는 안테나는 다층 회로 기판 내부에 수직하게 배치될 수 있다.
한편, 각각의 트랜시버는 각각의 안테나로부터 신호를 수신 및 프로세싱(예를 들어, 주파수 하향변환, 증폭, 필터링, 및 디지털로 변환)한다. 수신 프로세서(242)는 트랜시버들(226-1 내지 226-N)의 출력들에 대해 공간 프로세싱을 수행하여 데이터 심볼들을 복원할 수 있다.
액세스 포인트(110)는 또한 제어기(234)에 커플링되는 메모리(236)를 포함한다. 메모리(236)는, 제어기(234)에 의해 실행되는 경우, 제어기(234)로 하여금 본원에 설명된 동작들 중 하나 이상을 수행하게 하는 명령들을 저장할 수 있다. 유사하게, 액세스 단말(120)은 또한 제어기(274)에 커플링되는 메모리(276)를 포함한다. 메모리(276)는, 제어기(274)에 의해 실행되는 경우, 제어기(274)로 하여금 본원에 설명된 동작들 중 하나 이상을 수행하게 하는 명령들을 저장할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 802.11 ay 무선 인터페이스를 지원하는 전자 기기는 다른 전자 기기와 통신하기 위해 통신 매체가 이용가능한지 여부를 결정한다. 이를 위해, 전자 기기는 RTS (Request to Send) 부분 및 제1 빔 트레이닝 시퀀스를 포함하는 RTS-TRN 프레임을 송신한다. 이와 관련하여, 도 3a는 본 명세서에 따른 RTS (Request to Send) 프레임 및 CTS(Clear to Send) 프레임을 나타낸다. 이와 관련하여, 발신 디바이스는, 하나 이상의 데이터 프레임들을 목적지 디바이스로 전송하기 위해 통신 매체가 이용가능한지 여부를 결정하기 위해 RTA 프레임을 사용할 수 있다. RTS 프레임을 수신하는 것에 대한 응답으로, 목적지 디바이스는, 통신 매체가 이용 가능하면 발신 디바이스에 CTS(Clear to Send) 프레임을 다시 전송한다. CTS 프레임을 수신하는 것에 대한 응답으로, 발신 디바이스는 목적지 디바이스에 하나 이상의 데이터 프레임들을 전송한다. 하나 이상의 데이터 프레임들을 성공적으로 수신하는 것에 대한 응답으로, 목적지 디바이스는 발신 디바이스에 하나 이상의 확인응답("ACK") 프레임들을 전송한다.
도 3a (a)를 참조하면, 프레임(300)은 프레임 제어 필드(310), 지속기간 필드(312), 수신기 어드레스 필드(314), 송신기 어드레스 필드(316) 및 프레임 체크 시퀀스 필드(318)를 포함하는 RTS 부분을 포함한다. 개선된 통신 및 간섭 감소 목적을 위해 프레임(300)은 목적지 디바이스 및 하나 이상의 이웃 디바이스들의 각각의 안테나들을 구성하기 위한 빔 트레이닝 시퀀스 필드(320)를 더 포함한다.
도 3a (b)를 참조하면, CTS 프레임(350)은 프레임 제어 필드(360), 지속기간 필드(362), 수신기 어드레스 필드(364) 및 프레임 체크 시퀀스 필드(366)를 포함하는 CTS 부분을 포함한다. 개선된 통신 및 간섭 감소 목적을 위해, 프레임(350)은 발신 디바이스 및 하나 이상의 이웃 디바이스들의 각각의 안테나들을 구성하기 위한 빔 트레이닝 시퀀스 필드(368)를 더 포함한다.
빔 트레이닝 시퀀스 필드(320, 368)는 IEEE 802.11ad 또는 802.11ay에 따른 트레이닝(TRN) 시퀀스를 준수할 수 있다. 발신 디바이스는 목적지 디바이스에 지향적으로 송신하도록 자신의 안테나를 구성하기 위해 빔 트레이닝 시퀀스 필드(368)를 사용할 수 있다. 한편, 발신 디바이스는 목적지 디바이스에서의 송신 간섭을 감소시키기 위해, 자신들 각각의 안테나들을 구성하기 위해 빔 트레이닝 시퀀스 필드를 사용할 수 있다. 이 경우, 목적지 디바이스를 목적으로 하는 널들을 갖는 안테나 방사 패턴을 생성하도록 자신들 각각의 안테나들을 구성하기 위해 빔 트레이닝 시퀀스 필드를 사용할 수 있다.
따라서, 802.11 ay 무선 인터페이스를 지원하는 전자 기기들은 빔 트레이닝 시퀀스에 따라 결정된 빔포밍 패턴으로 상호 간에 낮은 간섭 수준을 갖도록 초기 빔을 형성할 수 있다. 이와 관련하여, 도 3b는 본 명세서의 일 예시에 따른 통신 시스템(400)의 블록도를 예시한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 디바이스(410, 420)는 메인 빔이 방향이 일치되도록 하여 통신 성능을 향상시킬 수 있다. 한편, 제1 및 제2 디바이스(410, 420)는 제3 디바이스(430)와의 간섭을 저감하기 위해, 신호 강도가 약한 신호-널을 특정 방향으로 형성할 수 있다.
이러한 메인 빔 및 신호 널 형성과 관련하여, 본 명세서에 따른 복수의 전자 기기들은 배열 안테나를 통해 빔포밍을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 복수의 전자 기기들 중 일부는 단일 안테나를 통해 다른 전자 기기의 배열 안테나와 통신하도록 구성될 수도 있다. 이와 관련하여, 단일 안테나를 통해 통신하는 경우 빔 패턴은 무지향성 패턴(omnidirectional pattern)으로 형성된다.
도 3b를 참조하면, 제1 내지 제3 디바이스(410 내지 430)이 빔포밍을 수행하고, 제4 디바이스(440)가 빔포밍을 수행하지 않는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 내지 제4 디바이스(410) 중 3개는 빔포밍을 수행하고, 다른 하나는 빔포밍을 수행하지 않도록 구성될 수 있다.
다른 예로 제1 내지 제4 디바이스(410) 중 어느 하나만 빔포밍을 수행하고, 나머지 3개의 디바이스들은 빔포밍을 수행하지 않도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로, 제1 내지 제4 디바이스(410) 중 2개는 빔포밍을 수행하도 다른 2개는 빔포밍을 수행하지 않도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로, 제1 내지 제4 디바이스(410) 전부가 빔포밍을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 디바이스(410)는, CTS-TRN 프레임(350)의 수신기 어드레스 필드(364)에 표시된 어드레스에 기초하여 자신이 CTS-TRN 프레임(350)의 의도된 수신 디바이스라고 결정한다. 자신이 CTS-TRN 프레임(350)의 의도된 수신 디바이스라고 결정하는 것에 대한 응답으로, 제1 디바이스(410)는 선택적으로, 실질적으로 제2 디바이스(420)를 목적으로 하는 지향성 송신을 위해 자신의 안테나를 구성하도록 수신된 CTS-TRN(350)의 빔 트레이닝 시퀀스 필드(368)의 빔 트레이닝 시퀀스를 사용할 수 있다. 즉, 제1 디바이스(410)의 안테나는 실질적으로 제2 디바이스(420)를 목적으로 하는 1차 로브(예를 들어, 가장 높은 이득 로브) 및 다른 방향들을 목적으로 하는 비-1차 로브들을 갖는 안테나 방사 패턴을 생성하도록 구성된다.
제2 디바이스(420)는 자신이 이전에 수신한 RTS-TRN 프레임(300)의 빔 트레이닝 시퀀스 필드(320)의 빔 트레이닝 시퀀스에 기초하여 제1 디바이스(410)에 대한 방향을 이미 알기 때문에, 제2 디바이스(420)는 선택적으로 제1 디바이스(410)를 목적으로 하는 지향성 수신(예를 들어, 1차 안테나 방사 로브)을 위해 자신의 안테나를 구성할 수 있다. 따라서, 제1 디바이스(410)의 안테나는 제2 디바이스(420)에 대한 지향성 송신을 위해 구성되고, 제2 디바이스(420)의 안테나는 제1 디바이스(410)로부터의 지향성 수신을 위해 구성되는 동안, 제1 디바이스(410)는 하나 이상의 데이터 프레임들을 제2 디바이스(420)에 송신한다. 이에 따라, 제1 및 제2 디바이스(410, 420)는 1차 로브 (메인 빔)을 통해 하나 이상의 데이터 프레임들의 지향성 송신/수신(DIR-TX/RX)을 수행한다.
한편, 제1 및 제2 디바이스(410, 420)는 비-1차 로브들을 갖는 안테나 방사 패턴에 의한 제3 디바이스(430)와 간섭을 저감하기 위해 제3 디바이스(430)의 빔 패턴을 일부 수정하도록 할 수 있다.
이와 관련하여, 제3 디바이스(430)는, CTS-TRN 프레임(350)의 수신기 어드레스 필드(364)에 표시된 어드레스에 기초하여 자신이 CTS-TRN 프레임(350)의 의도된 수신 디바이스가 아니라고 결정한다. 자신이 CTS-TRN 프레임(350)의 의도된 수신 디바이스가 아니라고 결정하는 것에 대한 응답으로, 제3 디바이스(430)는 실질적으로 제2 디바이스(420) 및 제1 디바이스(410)를 목적으로 하는 널들을 각각 갖는 안테나 방사패턴을 생성하도록 자신의 안테나를 구성하기 위해, 수신된 CTS-TRN(350)의 빔 트레이닝 시퀀스 필드(368)의 빔 트레이닝 시퀀스 및 이전에 수신된 RTS-TRN 프레임(300)의 빔 트레이닝 시퀀스 필드(320)의 시퀀스를 사용한다. 널들(nulls)은 이전에 수신된 RTS-TRN 프레임(300) 및 CTS-TRN 프레임(350)의 추정된 도달 각도에 기초할 수 있다. 일반적으로, 제3 디바이스(430)는 제1 디바이스(410) 및 제2 디바이스(420)를 목적으로 하는 (예를 들어, (예를 들어, 원하는 BER, SNR, SINR 및/또는 다른 하나 이상의 통신 속성들을 달성하기 위해) 이러한 디바이스들(410및 420)에서의 추정된 간섭을 정의된 임계치 이하로 달성하기 위해) 원하는 신호 전력들, 거부들 또는 이득들을 각각 갖는 안테나 방사 패턴을 생성한다.
제3 디바이스(430)는, 제1 및 제2 디바이스들(410 및 420)을 향하는 방향들에서 안테나 이득들을 추정하고, 제3 디바이스(430)와 제1 및 제2 디바이스들(410 및 420) 사이의 안테나 상호성 차이들(예를 들어, 송신 안테나 이득 - 수신 안테나 이득)을 추정하고, 제1 및 제2 디바이스들(410 및 420)에서 대응하는 추정된 간섭을 결정하기 위해 하나 이상의 섹터들에 걸쳐 상기의 것들을 각각 계산함으로써, 자신의 안테나 송신 방사 패턴을 구성할 수 있다.
제3 디바이스(430)는, 제4 디바이스(440)가 수신하는, 제4 디바이스(440)에 대해 의도된 RTS-TRN 프레임(300)을 송신한다. 제3 디바이스(430)는, 제1 디바이스(410) 및 제2 디바이스(420)가 RTS-TRN 프레임(300) 및 CTS-TRN 프레임(350)의 지속기간 필드들(312 및 362)의 지속기간 필드들에 각각 표시된 지속기간에 기초하여 통신하고 있는 한 이러한 디바이스들을 목적으로 하는 널들을 갖는 안테나 구성을 유지한다. 제3 디바이스(430)의 안테나는 제1 디바이스(410) 및 제2 디바이스(420)를 목적으로 하는 널들을 생성하도록 구성되기 때문에, 제3 디바이스(430)에 의한 RTS-TRN 프레임(300)의 송신은 제1 디바이스(410) 및 제2 디바이스(420)에서 감소된 간섭을 각각 생성할 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 개시되는 802.11 ay 무선 인터페이스를 지원하는 전자 기기들은 배열 안테나를 이용하여 상호 간에 메인 빔 방향을 일치시키면서 간섭 저감을 위해 신호 널 방향을 특정 방향으로 형성할 수 있다. 이를 위해, 복수의 전자 기기들은 빔 트레이닝 시퀀스를 통해 초기 빔 방향을 형성하고, 주기적으로 업데이트되는 빔 트레이닝 시퀀스를 통해 빔 방향을 변경할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전자 기기 간에 고속 데이터 통신을 위해 빔 방향을 상호 간에 일치시켜야 한다. 또한, 고속 데이터 통신을 위해 안테나 소자로 전달되는 무선 신호의 손실을 최소화해야 한다. 이를 위해, 배열 안테나는 RFIC가 배치된 다층 기판 내부에 배치될 필요가 있다. 또한, 방사 효율을 위해 배열 안테나는 다층 기판 내부에서 측면 영역에 인접하게 배치될 필요가 있다.
또한, 무선 환경 변화에 적응하기 위해 전자 기기들 간에 빔 트레이닝 시퀀스 업데이트가 필요하다. 빔 트레이닝 시퀀스 업데이트를 위해, RFIC는 모뎀과 같은 프로세서와 주기적으로 신호를 송수신해야 한다. 따라서, 업데이트 지연 시간을 최소화하기 위해 RFIC와 모뎀 간에 제어 신호 송수신도 빠른 시간 내에 이루어져야 한다. 이를 위해, RFIC와 모뎀 간의 연결 경로의 물리적 길이를 감소시킬 필요가 잇다. 이를 위해, 배열 안테나와 RFIC가 배치된 다층 기판에 모뎀이 배치될 수 있다. 또는, 다층 기판에 배열 안테나와 RFIC가 배치되고 메인 기판에 모뎀이 배치되는 구조에서 RFIC와 모뎀 간 연결 길이를 최소화하도록 구성할 수 있다. 이와 관련하여, 상세한 구조는 도 5c에서 설명한다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 도 4는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나 모듈과 복수의 송수신부 회로 모듈이 배치되는 전자 기기를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 복수의 안테나 모듈과 다수의 송수신부 회로 모듈이 배치되는 가전 기기는 텔레비전(television)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 명세서에서 다수의 안테나 모듈과 다수의 송수신부 회로 모듈이 배치되는 가전 기기는 밀리미터파 대역에서 통신 서비스를 지원하는 임의의 가전기기 또는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전자 기기(1000)는 복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4), 및 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)과 복수의 송수신부 회로 모듈들(transceiver circuit modules, 1210a 내지 1210d)를 포함한다. 이와 관련하여, 복수의 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d)은 전술한 송수신부 회로(1250)에 해당할 수 있다. 또는, 복수의 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d)은 송수신부 회로(1250)의 일부 구성 또는 안테나 모듈과 송수신부 회로(1250) 사이에 배치되는 프론트 엔드 모듈의 일부 구성일 수 있다.
복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)은 복수의 안테나 소자들이 배치된 배열 안테나로 구성될 수 있다. 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)의 소자 개수는 도시된 바와 같이 2개, 3개, 4개 등에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)의 소자 개수는 2개, 4개, 8개, 16개 등으로 확장 가능하다. 또한, 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)의 소자는 동일한 개수 또는 상이한 개수로 선택될 수 있다. 복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)은 디스플레이의 서로 다른 영역 또는 전자 기기의 하부 또는 측면에 배치될 수 있다. 복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)이 디스플레이의 상부, 좌측, 하부 및 우측에 배치될 수 있지만, 이러한 배치 구조에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)이 디스플레이의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 배치될 수도 있다.
안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)은 임의의 주파수 대역에서 신호를 특정 방향으로 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)은 28GHz 대역, 39GHz 대역, 및 64GHz 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작할 수 있다.
전자 기기는 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4) 중 둘 이상의 모듈을 통해 서로 다른 엔티티와 연결 상태를 유지하거나 이를 위한 데이터 송신 또는 수신 동작을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 디스플레이 장치에 해당하는 전자 기기는 제1 안테나 모듈(ANT1)을 통해 제1 엔티티와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 또한, 전자 기기는 제2 안테나 모듈(ANT2)을 통해 제2 엔티티와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 일 예로, 전자 기기는 제1 안테나 모듈(ANT1)을 통해 이동 단말(mobile terminal, UE)과 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 전자 기기는 제2 안테나 모듈(ANT2)을 통해 셋톱 박스 또는 AP (Access Point)와 같은 제어 장치와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
다른 안테나 모듈들, 예컨대 제3 안테나 모듈(ANT3) 및 제4 안테나 모듈(ANT4)을 통해 다른 엔티티와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 다른 예로, 제3 안테나 모듈(ANT3) 및 제4 안테나 모듈(ANT4)을 통해 이전에 연결된 제1 및 제2 엔티티 중 적어도 하나를 통해 이중 연결 또는 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.
이동 단말(UE1, UE2)이 전자 기기의 전면 영역에 배치되고, 이동 단말(UE1, UE2)은 제1 안테나 모듈(ANT1)과 통신하도록 구성될 수 있다. 한편, 셋톱 박스(STB) 또는 AP가 전자 기기의 하부 영역에 배치되고, 셋톱 박스(STB) 또는 AP가 제2 안테나 모듈(ANT2)과 통신하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 한다. 다른 예로, 제2 안테나 모듈(ANT2)이 하부 영역으로 방사하는 제1 안테나와 전면 영역으로 방사하는 제2 안테나를 모두 구비할 수 있다. 따라서, 제2 안테나 모듈(ANT2)은 제1 안테나를 통해 셋톱 박스(STB) 또는 AP와 통신을 수행하고, 제2 안테나를 통해 이동 단말(UE1, UE2) 중 어느 하나와 통신을 수행할 수 있다.
한편, 이동 단말(UE1, UE2) 중 어느 하나는 전자 기기와 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 예로, UE1은 전자 기기와 빔포밍을 수행하면서 MIMO를 수행하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이 영상표시장치에 해당하는 전자 기기는 다른 전자 기기 또는 셋톱 박스와 WiFi 무선 인터페이스를 통해 고속 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 전자 기기는 다른 전자 기기 또는 셋톱 박스와 802.11 ay 무선 인터페이스를 통해 60GHz 대역에서 고속 통신을 수행할 수 있다.
한편, 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d)은 RF 주파수 대역에서 송신 신호 및 수신 신호를 처리하도록 동작 가능하다. 여기서, RF 주파수 대역은 전술한 바와 같이 28GHz 대역, 39GHz 대역, 및 64GHz 대역과 같은 밀리미터 대역의 임의의 주파수 대역일 수 있다. 한편, 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d)은 RF SUB-MODULE (1210a 내지 1210d)로 지칭될 수 있다. 이때, RF SUB-MODULE (1210a 내지 1210d)의 개수는 4개에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 2개 이상의 임의의 개수로 변경 가능하다.
또한, RF SUB-MODULE들(1210a 내지 1210d)은 RF 주파수 대역의 신호를 IF 주파수 대역의 신호로 변환하거나 또는 IF 주파수 대역의 신호를 RF 주파수 대역의 신호로 변환하는 상향변환 모듈 및 하향변환 모듈을 구비할 수 있다. 이를 위해, 상향변환 모듈 및 하향변환 모듈은 상향 주파수 변환 및 하향 주파수 변환을 수행할 수 있는 로컬 오실레이터(LO: Local Oscillator)를 구비할 수 있다.
한편, 복수의 RF SUB-MODULE들(1210a 내지 1210d)은 복수의 송수신부 회로 모듈들 중 어느 하나의 모듈에서 인접한 송수신부 회로 모듈로 신호가 전달될 수 있다. 이에 따라, 전달되는 신호가 복수의 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d) 전부에 적어도 한 번 전달되도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 루프 구조의 데이터 전달 경로(data transfer path)가 추가될 수 있다. 이와 관련하여, 루프 구조의 전송 경로(P2)를 통해, 인접한 RF SUB-MODULE (1210b, 1210c)은 양방향(bi-direction)으로 신호 전달이 가능하다.
또는, 피드백 구조의 데이터 전달 경로가 추가될 수 있다. 이와 관련하여, 피드백 구조의 데이터 전달 경로를 통해, 적어도 하나의 SUB-MODULE(1210c)은 나머지 SUB-MODULE(1210a, 1210b, 1210c)로 일방향(uni-direction)으로 신호 전달이 가능하다.
복수의 RF SUB-MODULE들은 제1 RF SUB-MODULE 내지 제4 RF SUB-MODULE(1210a 내지 1210d)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 RF SUB-MODULE(1210a)로부터의 신호는 인접한 RF SUB-MODULE (1210b) 및 제4 RF SUB-MODULE(1210d)로 전달될 수 있다. 또한, 제2 RF SUB-MODULE(1210b) 및 제4 RF SUB-MODULE(1210d)은 상기 신호를 인접한 제3 RF SUB-MODULE(1210c)로 전달될 수 있다. 이때, 제2 RF SUB-MODULE(1210b)과 제3 RF SUB-MODULE(1210c) 간에 도 4와 같이 양방향 전송이 가능하면, 이를 루프 구조로 지칭할 수 있다. 반면에, 제2 RF SUB-MODULE(1210b)과 제3 RF SUB-MODULE(1210c) 간에 일방향 전송만 가능하면, 이를 피드백 구조로 지칭할 수 있다. 한편, 피드백 구조에서는 제3 RF SUB-MODULE(1210c)로 전달되는 신호가 적어도 둘 이상일 수 있다.
하지만, 이러한 구조에 제한되는 것은 아니라, 응용에 따라 기저대역 모듈은 제1 내지 제4 RF sub-module(1210a 내지 1210d) 중 특정 모듈에만 구비될 수 있다. 또는, 응용에 따라 기저대역 모듈은 제1 내지 제4 RF sub-module(1210a 내지 1210d)에 구비되지 않고, 별도의 제어부, 즉 기저대역 프로세서(1400)로 구성될 수 있다. 일 예로, 별도의 제어부, 즉 기저대역 프로세서(1400)에 의해서만 제어 신호 전달이 이루어질 수도 있다.
한편, 도 1 내지 도 2와 같은 전자 기기에서, 도 3과 같은 다중 송수신 시스템과 도 4의 전자 기기의 내부 또는 측면에 배치될 수 있는 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 구성 및 기능에 대해서 이하에서 설명하기로 한다.
영상표시장치와 같은 전자 기기가 주변의 전자 기기와 통신을 수행하기 위해, 안테나를 포함하는 통신 모듈이 구비될 수 있다. 한편, 최근 영상표시장치의 디스플레이 영역이 확장됨에 따라 안테나를 포함하는 통신 모듈의 배치 공간이 감소하게 된다. 이에 따라, 통신 모듈이 구현되는 다층 회로 기판 내부에 안테나를 배치할 필요성이 증가하고 있다.
한편, 전자 기기 간에 통신 서비스를 위한 인터페이스로 WiFi 무선 인터페이스가 고려될 수 있다. 이러한 WiFi 무선 인터페이스를 이용하는 경우, 전자 기기 간에 고속 데이터 전송을 위해 밀리미터파 대역(mmWave)을 이용할 수 있다. 특히, 802.11ay와 같은 무선 인터페이스를 이용하여 전자 기기 간에 고속 데이터 전송이 가능하다.
한편, 도 1과 같은 전자 기기에서, 도 2와 같은 무선 인터페이스를 구비하는 전자기기의 구체적인 구성 및 기능에 대해서 이하에서 설명하기로 한다. 전자 기기 간에 밀리미터파(mmWave) 대역의 통신 서비스를 이용하여 전자 기기 간에 데이터를 송신 또는 수신할 필요가 있다. 이와 관련하여, mmWave 무선 인터페이스로 802.11ay 무선 인터페이스를 이용하여 무선 AV(audio-video) 서비스 및/또는 고속 데이터 전송을 제공할 수 있다. 이 경우, 802.11ay 무선 인터페이스에 한정되는 것은 아니고, 60GHz 대역의 임의의 무선 인터페이스가 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 전자 기기 간에 고속 데이터 전송을 위해 28GHz 대역 또는 60GHz 대역을 사용하는 5G 또는 6G 무선 인터페이스가 사용될 수도 있다.
4K 이상의 해상도로 영상을 전달하기 위하여 영상표시기기와 같은 전자 기기에서 무선 인터페이스를 제공하는 안테나 및 RFIC (radio frequency integrated chip)에 대한 구체적인 솔루션이 없다는 문제점이 있다. 특히, 영상표시기기와 같은 전자 기기가 건물의 벽에 배치되거나 테이블 위에 배치된 상황을 고려하여, 다른 전자 기기와 무선 AV 데이터를 송신 또는 수신할 필요가 있다. 이를 위해, 안테나 및 RFIC를 영상표시기기의 어느 영역에 배치할지에 대한 구체적인 구성과 안테나 구조가 제시될 필요가 있다.
이와 관련하여, 도 5a는 일 실시 예에 따른 디스플레이 내장 안테나가 FPCB와 연결되는 구성을 나타낸다. 또한, 도 5b는 일 실시 예에 따른 디스플레이 내장 안테나와 연결되는 FPCB가 메인 PCB와 연결되는 구성을 나타낸다.
도 5a를 참조하면, 디스플레이 내장 안테나(1110)는 디스플레이(151)의 커버 글래스 하부에 배치되는 OCA 층 (optically clear adhesive layer)과 COP 층 (cyclo olefine polymer layer) 사이에 박막(thin film)으로 형성될 수 있다. 한편, 디스플레이(151) 하단의 copper sheet는 OLED 패널 하단의 copper로서 디스플레이 내장 안테나(1110)의 그라운드 평면(ground plane)으로 동작할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 투명 안테나가 내장되는 디스플레이 구조에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 5a를 참조하면, 디스플레이 내부의 OLED 디스플레이 패널과 OCA 상부에 COP 층 (cyclo olefine polymer layer)이 배치될 수 있다. 여기서, COP 층과 같은 필름 형태의 유전체가 투명 안테나의 유전체 기판(dielectric substrate)으로 사용될 수 있다. 또한, 필름 형태의 유전체 상부에 안테나 레이어가 배치될 수 있다. 여기서, 안테나 레이어는 은 합금(Ag alloy), 구리(copper), 알루미늄(aluminum) 등으로 구현될 수 있다. 한편, 안테나 레이어에는 디스플레이 내장형 안테나(1110)와 전송 선로가 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 디스플레이 내장 안테나(1110)와 관련하여, 급전부의 금속 패턴은 CPW 급전부(1121)와 CPW 영역에서 ACF (anisotropic conductive film) 본딩 될 수 있다. 여기서, ACF 본딩이 CPW 영역에서 이루어져 본딩에 따른 불연속 지점에서의 전기적 손실은 CPW 영역의 그라운드 (GND) 패턴에 의해 감소될 수 있다는 장점이 있다.
또한, ACF 본딩 지점은 1) 내지 5) 지점 중에서 2) 지점으로 선택될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이의 투명 영역과 불투명 영역의 경계 지점인 2) 지점으로 선택됨에 따라, 급전선과 같은 CPW 급전부(1121)는 불투명 영역에 배치될 수 있다. 반면에, 디스플레이 내장 안테나(1110)와 같은 투명 필름 방사체는 투명 영역에 배치될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 디스플레이 내장 안테나(1110)는 FPCB를 통해 메인 PCB와 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 디스플레이 내장 안테나(1110)는 FPCB의 단부에 연결된 커넥터를 통해 메인 PCB와 연결될 수 있다. 이 경우, 커넥터는 메인 PCB에 배치된 기판(Substrate)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 내장 안테나(1110)는 FPCB를 통해 메인 PCB에 배치된 송수신부 회로(1250)와 연결될 수 있다. 또한, 전력 관리 IC(PMIC)는 메인 PCB에 배치되어, 송수신부 회로(1250) 또는 기저대역 프로세서(1400)로 전력을 공급하고 공급되는 전력을 제어/관리할 수 있다.
요약하면, 본 발명에 따른 단일층에 설계된 필름형 안테나에 신호를 공급하기 위해 다음과 같은 급전선로 전이과정(feeding line transition step)을 이루어질 수 있다. 급전선로 전이과정은, Connector (Main PCB에 컨택) *?*(Microstrip line) →? ACF bonding (CPW-G; 접지면을 갖는 Coplanar Waveguide) *?*필름형 안테나 (1 layer)로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 필름형 안테나 타입의 디스플레이 내장 안테나와 관련하여, OLED 패널 하단의 동박(copper foil)은 필름형 패치안테나의 접지면 역할을 하기 때문에 디스플레이 전면으로 강한 지향성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 제안하는 디스플레이 내장 안테나는 위상 지연회로를 통한 빔조향이 가능하며 급전선로 구성에 따라 수직/수평 편파모드로 동작할 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 디스플레이 외부 영역의 FPCB 급전 선로인 1) 신호선로에 대해 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, FPCB 급전 선로는 microstrip line 기반의 신호선이며 source로부터 인가된 신호를 안테나로 전달할 수 있다. 일 예로, FPCB 윗면이 접지면, 아랫면이 신호 선로이며, 단면의 전기장 분포는 microstrip line의 전기장 분포와 동일 또는 유사할 수 있다. 다른 예로, FPCB 아랫면이 접지면, 윗면이 신호 선로이며, 단면의 전기장 분포는 microstrip line의 전기장 분포와 동일 또는 유사할 수 있다.
한편, FPCB 급전 선로와 디스플레이 안테나의 연결부에 해당하는 2) FPCB와 필름(COP) 접합부에 대해 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, FPCB 신호선로와 필름형 안테나는 ACF 본딩 방식으로 접합될 수 있다. ACF 본딩 접합을 위해 Co-planar Waveguide with Ground (CPW-G) 형태의 구조를 가지며 microstrip line의 전기장 분포와 유사하다. 또한 CPW-G는 microstrip line이나 CPW 구조에 비해 구조 변경, 커플링, 공정 오차 등 외부 요인으로 인한 특성 임피던스 변화가 둔감하다. 따라서, CPW-G 구조는 신호 선로와 안테나 간 접합부에서 안정적인 transition 특성을 갖는다.
이하에서는 본 명세서에 따른 디스플레이 내장형 안테나를 갖는 안테나 모듈과 이를 구비하는 전자 기기에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 명세서에서 개시되는 디스플레이에 구비되는 안테나 모듈의 구성도를 나타낸다. 한편, 도 7은 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈이 디스플레이에 배치되는 구성을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 적용을 위한 복층형(double-layered type) 안테나 설계 및 신호선로 연결구조가 개시된다. 도 5b 및 도 6을 참조하면, 안테나 모듈(1100)을 메인 PCB(1010)에 연결을 위해 신호선로와 연결 시, 신호선로 기판(FPCB, 1020)를 광학용 접착제로 형성되는 OCA 층(1031)을 사용할 수 있다. FPCB(1020)의 두께와 동일한 두께를 갖는 OCA 층(1031)이 사용될 수 있다.
OCA 층(1031)의 상부와 하부에 PET 층(1032a, 1032b)가 배치될 수 있다. 두 장의 박막 필름에 해당하는 PET 층(1032a, 1032b), 또는 COP 층에 인쇄된 투명안테나를 접착제 양면에 각각 부착하고, 급전선로 종단에서 맞닿게 연결할 수 있다. 이 때, 급전선로와 투명안테나가 맞닿는 상단/하단 면은 각각 ACF 본딩에 의해 서로 접착 및 통전할 수 있도록 한다.
두 장의 박막 필름 위에 인쇄된 투명 전극은 각각 방사체(1100a)와 접지면(1100b)의 역할을 하는 안테나로 동작한다. 방사체(1100a)와 접지면(1100b)으로 형성되는 투명 전극은 메탈 메쉬 형상(metal mesh shape)으로 형성될 수 있다.
방사체(1100a)와 접지면(1100b)으로 형성되는 투명 전극을 각각 제1 메탈 메쉬 층(1100a)과 제2 메탈 메쉬 층(1100b)으로 지칭할 수 있다. 또는, 방사체(1100a)와 접지면(1100b)으로 형성되는 투명 전극을 각각 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)과 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)으로 지칭할 수 있다. 디스플레이 외부 방향으로 강한 지향성을 갖는 안테나의 특성을 이용하여 디스플레이 내부를 향하는 전파 후방사를 획기적으로 줄이고 안테나 방사효율을 크게 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 디스플레이 내부로 누설되는 전류를 차단할 수 있기 때문에 내부 회로를 보호하고 간섭을 회피할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 따른 복층형 투명 안테나 구조는 메인 구성은 다음과 같이 설명될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 1) 제 1 필름에 해당하는 제1 유전체(1032a)의 일 측에 형성된 메쉬 타입의 방사체와 방사체 영역에서 갭으로 분리되어 형성된 제1 그라운드 패턴을 포함할 수 있다. 2) 제2 필름에 해당하는 제2 유전체(1032b)의 타 측에 형성된 메쉬 타입의 제2 그라운드 패턴을 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 제1 유전체(1032a)의 일 측과 제2 유전체(1032b)의 타 측은 서로 마주 보는 영역이며, OCA 층(1031)에 의해 결합되는 복층형 구조로 형성될 수 있다. 복층형 구조에서 제1 유전체(1032a)와 제2 유전체(1032b)의 내부에 외부 PCB와 연결되는 연결 PCB에 해당하는 FPCB(1020)가 삽입될 수 있다. 제 1 그라운드 패턴은 플로팅 그라운드 영역으로 형성되고, 제 2 그라운드 패턴은 FPCB(1020)의 그라운드 영역과 직접 연결될 수 있다.
도 7(a) 내지 도 7(c)는 제1 외부 부착 방식, 제2 외부 부착 방식 및 내부 삽입 방식의 투명 안테나 구조를 나타낸다. 제1 외부 부착 방식 및 2 외부 부착 방식은 각각 on-display 및 under-display 구조로 구성될 수 있다. 내부 삽입 방식은 in-display 구조로 구성될 수 있다.
도 7(a)를 참조하면, on-display 구조는 투명 안테나(1100U)를 디스플레이(151)의 외벽에 부착하는 방식이다. Boresight 방향의 안테나 방사 방향에 대해 디스플레이 층(151)과 간섭이 없기 때문에 방사 효율/이득을 가장 높게 구성할 수 있다. 하지만, 안테나 구조가 외부로 노출되기 때문에 물리적 마찰, 접촉이 발생할 수 있다.
도 7(b)를 참조하면, under-display 구조는 투명 안테나(1100D)를 디스플레이(151)의 내벽에 부착하는 방식이다. Boresight 방향의 안테나 방사 방향에 대해 디스플레이 층(151)이 상부에 배치되기 때문에, 디스플레이 물성에 따른 삽입손실(insertion loss)이 발생하여, 방사 효율/이득이 감소될 수 있다. 하지만, 안테나 구조가 외부로 노출되지 않기 때문에 디스플레이 외부로부터의 물리적 마찰, 접촉에 대한 간섭이 감소된다.
도 7(c)를 참조하면, in-display 구조는 투명 안테나(1100C)를 두 층의 디스플레이(151-1, 151-2) 내부에 삽입하는 방식이다. 투명 안테나(1100C)를 디스플레이 (151-1, 151-2) 내부에 삽입하고 고정시키기 위해, 두 층의 디스플레이(151-1, 151-2) 사이에 투명 접착제와 같은 본딩 부재(151b)가 배치될 수 있다. Boresight 방향의 안테나 방사 방향에 대해 디스플레이 간섭으로 방사 효율/이득이 감소하지만, 안테나 구조가 디스플레이 내부/외부로 노출되지 않는다. 이에 따라, in-display 구조는 외부 충격에 의한 위험이 가장 낮다.
이와 관련하여, 본 명세서에서 개시되는 디스플레이 안테나는 응용에 따라 도 7(a) 내지 도 7(c)의 on-display 구조, under-display 및 in-display 구조 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 이에 따라, 투명 안테나로 구현되는 디스플레이 안테나는 디스플레이의 상부 영역, 하부 영역 및 디스플레이의 사이에 배치되는 제1 내지 제3 안테나 모듈(1100U, 1100D, 1100C) 중 하나로 구현될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 개시되는 디스플레이 안테나는 밀리미터파 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 본 명세서에서 개시되는 디스플레이 안테나는 28GHz 대역 이외에도 60GHz 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 개시되는 디스플레이 안테나는 IPTV에서 60GHz 대역을 사용하여 기기 간 무선 통신을 수행하도록 구성될 수도 있다.
본 명세서에서는 full-screen 디스플레이에 적용이 가능한 투명 디스플레이 안테나 설계에 관한 아이디어를 제안하고자 한다. 따라서, 제품 디자인을 유지면서도 동시에 디스플레이 전면 방향으로의 전파 지향성 강화할 수 있는 이중편파 배열안테나 설계 기법에 대하여 제안하고자 한다.
이를 위해, 박막 필름 위에 단층 형태의 coplanar metal mesh 형태의 에칭(etching) 방식으로 안테나를 구현함으로써, 디스플레이 내부에 삽입이 가능한 초박형 투명안테나 설계가 가능하다. 또한, 매우 작은 공간 내에 이중 편파모드를 지원하는 배열안테나를 구현함으로써 급전선로-구동회로 간 신호경로 단축, 전파경로 손실(loss)을 크게 줄일 수 있다.
본 명세서에서 제안하는 투명 디스플레이 안테나는 수직/수평 편파 특성의 패치 안테나를 배열하여 이중 편파 특성을 구현할 수 있다. 안테나 간 격리도(isolation) 개선, 단위소자 방사패턴 균등화(equalization)를 위하여 더미소자(dummy element)와 더미 포트(dummy port)를 구성할 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 복층형 안테나의 구조와 방사 패턴을 단층형 안테나의 구조와 방사 패턴과 비교하여 설명한다. 이와 관련하여, 투명 안테나는 PET와 같은 유전체의 양 면 중 일면에 방사체를 형성하고 타 면에 그라운드 패턴을 형성하는 구조를 채택할 수 있으나, 투명도 이슈가 발생할 수 있다. 한편, 투명도 이슈로 인해 단일 레이어의 투명 안테나, 예컨대 슬롯 구조의 투명 안테나를 고려할 수 있다. 하지만, 슬롯 구조의 투명 안테나는 전면 및 배면으로 방사되어 방사 성능에 이슈가 발생할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 본 명세서에서는 각각의 PET, 즉 유전체 영역에 방사체와 그라운드 패턴을 각각 개별 형성하고, OCA로 접합하는 구조를 제안하고자 한다.
이와 관련하여, 도 8a 및 도 8b는 복층형 안테나 및 단층형 안테나의 구조와 방사 패턴을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 8a는 본 명세서에서 제시되는 복층형 안테나의 구조와 방사 패턴을 나타낸 것이다. 한편, 도 8b는 단층형 안테나의 구조와 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 8a를 참조하면, 복층형 안테나는 두 장의 박막 필름(1032a, 1032b)에 인쇄된 투명 전극에 해당하는 메탈 메쉬 패턴(1100a, 1100b)은 각각 방사체와 접지면의 역할을 하는 패치 안테나로 구성될 수 있다. 터치센서/회로(160)를 향하는 전극을 접지면으로, 디스플레이(150)의 외부를 향하는 전극을 방사체로 구성할 수 있다.
복층형 투명안테나는 단일 방향으로 전파를 방사하기 때문에 목표 방향으로 강한 전파를 송수신할 수 있다. 이에 따라, 복층형 투명안테나는 높은 안테나 이득(효율) 구현이 가능하다. 뿐만 아니라, 디스플레이(151) 내부로 누설되는 전류를 차단할 수 있기 때문에 내부 회로를 보호하고 간섭을 회피할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 단층형 안테나는 양방향성(bi-directional) 방사패턴을 갖는 구조적 한계로 인하여 디스플레이에 적용시 내부 회로 방향으로 신호를 방사한다. 또한, 신호를 양방향으로 방사하기 때문에 디스플레이 외부(목표 방향)를 향하는 안테나 이득이 반감될 수 있다. 일 예로, 단층형 안테나의 이득은 복층형 안테나의 이득의 약 1/2배 수준으로 감소할 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 터치센서/회로(160)의 터치 센서도 메탈 메쉬 패턴으로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8a의 제1 및 제2 메탈 메쉬 패턴(1100a, 1100b)의 격자 구조는 터치 센서의 격자 구조와 상이하게 형성된다.
이와 관련하여, 제1 및 제2 메탈 메쉬 패턴(1100a, 1100b)의 격자 구조는 60GHz 대역에서 안테나 패턴을 형성하기 위해 단위 셀의 크기가 터치 센서의 단위 셀보다 더 작게 형성될 수 있다. 일 예로, 터치 센서의 제2 단위 셀의 크기는 제1 및 제2 메탈 메쉬 패턴(1100a, 1100b)의 제1 단위 셀의 크기의 정수 배만큼 크게 형성될 수 있다. 터치 센서의 제2 격자 구조의 제2 교차 지점은 제1 및 제2 메탈 메쉬 패턴(1100a, 1100b)의 제1 격자 구조의 제1 교차 지점과 상이하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 터치 센서에 의한 터치에 의해 안테나 성능의 변화를 방지할 수 있다. 또한, 안테나 동작에 따라 터치 성능의 저하를 방지할 수 있다.
한편, 복층형 안테나 구조를 위한 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)이 그라운드 패턴으로 동작한다. 이에 따라, 터치센서/회로(160)와 안테나 패턴이 형성되는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a) 간의 간섭을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 복층형 안테나는 방사체와 접지면으로 구성된 패치 안테나로 구현될 수 있다. 반면에, 단층형 안테나는 접지면에 구현되는 슬롯 안테나로 구현될 수 있다. 단층형 디스플레이 안테나와의 방사특성 비교를 위하여, 복층형 디스플레이 안테나와 동일 또는 유사한 조건에서 성능을 비교할 수 있다. 단층형 디스플레이 안테나는 슬롯 안테나로 구현하고 복층형 디스플레이 안테나는 패치 안테나로 구현할 수 있다. 양방향성 방사패턴을 갖는 단층형 슬롯 안테나의 이득은 약 5.7 dBi이다. 반면에, 단방향성 방사패턴을 갖는 복층형 패치 안테나의 이득은 약 8.5 dBi이다. 따라서, 단층형 슬롯 안테나의 이득은 복층형 패치 안테나의 이득에 비해 약 2.8 dB만큼 낮은 값을 갖는다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 복층형 안테나로 패치 안테나의 형상/구조 및 방사 패턴을 단층형 안테나로 슬롯 안테나의 형상/구조 및 방사 패턴과 비교하여 설명한다. 이와 관련하여, 도 9a 및 도 9b는 복층형 안테나로 패치 안테나의 형상/구조 및 방사 패턴을 나타낸 것이다. 반면에, 도 10a 및 도 10b는 단층형 안테나로 슬롯 안테나의 형상/구조 및 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 9a를 참조하면, 단층형 안테나(1000a)는 안테나 영역에 해당하는 디스플레이(151a)와 신호 라인 영역(1022)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 영역(151a)과 신호 라인 영역(1022) 사이에 전환 영역에 해당하는 ACF 본딩 영역이 형성될 수 있다. 단층형 안테나(1000a)는 그라운드 패턴(1100b)에 슬롯 영역이 구현된 슬롯 안테나일 수 있다. 슬롯 안테나는 소정 길이(L)와 소정 너비(W)의 슬롯 영역으로 구현될 수 있다.
일 예로, 슬롯 안테나가 60GHz 대역에서 동작하는 경우, 슬롯 영역의 길이(L)와 너비(W)는 1.2x0.15mm로 구성될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 급전 라인(1120)과 중첩되어 연결되는 슬롯 영역의 너비와 길이는 각각 0.06mm 및 0.1mm일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 단층형 안테나(1000a)는 슬롯 안테나에 해당하는 방사체와 그라운드 패턴(1100b)이 동일 평면상에 구현된다.
도 9b를 참조하면, 전자 기기의 디스플레이(151)의 하부 영역에 안테나 모듈(1000a)이 배치될 수 있다. 단층형 안테나로 구현된 안테나 모듈(1000a)을 통해 디스플레이(151)의 전면 영역(R1) 및 배면 영역(R2)으로 방사 패턴이 모두 형성된다. 이에 따라, 단층형 안테나를 통해 양방향 방사 패턴이 형성된다. 일 예로, 단층형 안테나(1000a)는 1x4 슬롯 배열 안테나로 구현될 수 있다. 단층형 안테나(1000a)의 이득은 전술한 바와 같이 약 5.7dBi일 수 있다.
도 10a를 참조하면, 복층형 안테나(1000)는 안테나 영역에 해당하는 디스플레이(151a)와 신호 라인 영역(1022)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 영역(151a)과 신호 라인 영역(1022) 사이에 전환 영역에 해당하는 ACF 본딩 영역이 형성될 수 있다. 복층형 안테나(1000)는 안테나 영역에 해당하는 디스플레이(151a)에 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a)이 구현된 패치 안테나일 수 있다. 패치 안테나는 소정 길이(L1, L2)를 갖는 직사각형 형상의 패치 안테나로 구현될 수 있다. 패치 안테나는 임피던스 매칭 회로 없이 급전 패턴(1120a)과 연결되는 부분에 인셋(inset)이 형성된 인셋 구조로 구현될 수 있다. 패치 안테나는 소정 길이(L1= L2)를 갖는 정사각형 형상의 패치 안테나로 구현될 수 있다.
일 예로, 패치 안테나가 60GHz 대역에서 동작하는 경우, 패치 안테나의 길이(L1, L2)는 1.2x1.2mm로 구성될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 급전 패턴(1120a)의 너비와 인셋 간격은 각각 0.18mm 및 0.06mm일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다 패치 안테나는 소정 각도로 회전된 각도로 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 패치 안테나는 제1 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)과 연결되어 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 제1 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)은 신호 라인 영역(1022)에 형성된 급전 라인들(1120)과 연결될 수 있다. 신호 라인 영역(1022)은 급전 라인들(1120)의 각각에 그라운드 패턴(1160)이 배치된 CPW 급전 라인으로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
복층형 안테나(1000)는 안테나 패턴(1110a), 급전 패턴(1120a) 및 더미 패턴(1130)을 포함하는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)이 제1 레이어 상에 구현될 수 있다. 복층형 안테나(1000)는 그라운드 패턴에 해당하는 제2 메탈 메쉬 패턴이 제1 레이어의 하부 영역인 제2 레이어 상에 구현될 수 있다. 도 6, 도 7 및 도 10a를 참조하면, 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 제1 유전체 영역(1032a)상에 형성될 수 있다. 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)은 제2 유전체 영역(1032b)상에 형성될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 전자 기기의 디스플레이(151)의 하부 영역에 안테나 모듈(1000)이 배치될 수 있다. 복층형 안테나로 구현된 안테나 모듈(1000a)을 통해 디스플레이(151)의 전면 영역(R1)으로 방사 패턴이 형성된다. 이에 따라, 복층형 안테나를 통해 단방향 방사 패턴이 형성된다. 일 예로, 단층형 안테나(1000a)는 1x4 슬롯 배열 안테나로 구현될 수 있다. 복층형 안테나(1000)의 이득은 전술한 바와 같이 약 8.5dBi일 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 복층형 안테나 구조는 전자 기기의 디스플레이 영역에 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 11a은 본 명세서에서 제시되는 복층형 안테나가 디스플레이 영역에 배치된 구성을 나타낸다.
도 11a를 참조하면, 디스플레이(151)의 하부 영역에 투명 전극 형태의 메탈 메쉬 격자로 구성된 투명 안테나가 배치될 수 있다. 투명 안테나는 디스플레이(151)의 하부 영역에 형성되고, 급전 라인(1120)은 FPCB와 같은 불 투명 영역에 형성될 수 있다. 복층형 안테나 구조의 전면 영역에 해당하는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 더미 패턴(1130a)을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 패치 안테나의 인셋 영역에는 제2 더미 패턴(1132)이 형성될 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 복층형 패치 안테나의 메쉬 격자 구조의 레이어 구조에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 11b는 본 명세서에서 제시되는 복층형 패치 안테나의 메쉬 격자 구조의 레이어 구조를 나타낸다.
도 11b를 참조하면, 복층형 안테나 구조의 전면 영역에 해당하는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 안테나 패턴(1110a) 및 더미 패턴(1130a)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 패턴(1110a)의 양 측에 더미 패턴으로 플로팅 그라운드 패턴(1130a)이 형성될 수 있다. 또한, 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 급전 패턴(1120a) 및 더미 패턴(1130a)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 급전 패턴(1120a)의 양 측에 더미 패턴으로 플로팅 그라운드 패턴(1130a)이 형성될 수 있다. 따라서, 더미 패턴에 해당하는 플로팅 그라운드 패턴(1130a)은 격자 교차 지점인 제1 지점(P1)에서 상호 단절되게 형성될 수 있다.
한편, 복층형 안테나 구조의 배면 영역에 해당하는 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)은 그라운드 패턴으로 형성될 수 있다. 전면에 배치된 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)과 배면에 배치된 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b) 사이에 접착체 층에 해당하는 OCA 층(1031)이 배치될 수 있다.
그라운드 패턴에 해당하는 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)은 신호 라인 영역에 해당하는 그라운드 영역과 전기적으로 연결되게 구성될 수 있다. 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)은 격자 교차 지점인 제2 지점(P2)에서 상호 연결되게 형성될 수 있다. 플로팅 그라운드 패턴(1130a)의 제1 지점(P1)과 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)의 제2 지점(P2)은 상호 대응되게 형성될 수 있다. 복층형 안테나의 메쉬 격자 구조의 레이어 구조에 대해서는 도 16a 및 도 16b에서 상세하게 설명한다.
한편, 도 12a 및 도 12b는 본 명세서에서 제시되는 투명 안테나의 메탈 메쉬 격자 구조를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 12a는 도 11a 및 도 11b의 패치 안테나의 안테나 패턴, 급전 패턴 및 인셋 영역을 확대한 메탈 메쉬 격자 구조를 나타낸다. 도 12b는 메탈 메쉬 단일 격자로 이루어진 메탈 메쉬 격자 구조를 나타낸다.
도 12a를 참조하면, 제2 더미 패턴(1132)의 메탈 메쉬 격자는 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a)의 메탈 메쉬 격자와 단절되게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 더미 패턴(1131)은 양 방향, 예컨대 일 측 방향 및 타 측 방향으로 모두 형성될 수 있다. 한편, 제2 더미 패턴(1132)는 제1 더미 패턴(1131)과 달리 일 방향, 예컨대 타 측 방향으로만 형성될 수 있다. 제1 더미 패턴(1131) 및 제2 더미 패턴(1132)을 포함하는 더미 패턴(1130a)에 대하여 이하에서 상세하게 설명한다.
도 12b를 참조하면, 메탈 메쉬 격자를 층 전체에 균일하게 인쇄하여 동일한 광학적 투과율을 가질 수 있도록 한다. 이에 따라, 디스플레이 안테나의 시인성, 즉 비가시성을 개선할 수 있다. 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 안테나 경로를 고려하여 메탈 메쉬 격자의 일부를 단선하여 안테나 패턴을 구현할 수 있다.
더미 패턴(1130a)은 안테나 패턴(1110a)과 동일 평면에 배치된다. 더미 패턴(1130a)은 안테나 패턴(1110a)과 단선되어 플로팅 그라운드(floating ground)로 구현되므로, 높은 저항 성분을 갖는다. 안테나 패턴(1110a)과 더미 패턴(1130a)간의 커플링 영향이 발생할 수 있지만, 안테나 방사 특성에 큰 영향을 주지는 않는다. 일 예로, 안테나 패턴(1110a)과 더미 패턴(1130a)간의 커플링을 고려하여도 안테나 방사패턴, 반사계수 특성이 유사한 수준을 나타낸다. 일 예로, 안테나 패턴(1110a)과 더미 패턴(1130a)간의 커플링에 의해 약 0.1dB 정도의 효율 저하만 발생한다.
메탈 메쉬 격자의 선폭(line width)이 좁을수록 광학적 비가시성 측면에서는 유리하나, 너무 얇은 메쉬 격자 패턴의 경우 안테나 패턴의 면저항을 증가시켜 효율 저하를 야기할 수 있다. 이와 관련하여, 투명 안테나의 광학적 투과율(Ttotal)과 면 저항(RMM)은 아래의 수학식 1 및 수학식 2와 같다.
Figure PCTKR2021014374-appb-img-000001
Figure PCTKR2021014374-appb-img-000002
이와 관련하여, 도 12b와 수학식 1 및 2를 참조하면, T는 투과도(transmittance), TA는 투명 영역(Transparent Area), P는 메쉬 피치(mesh pitch), W는 메쉬 너비(mesh width)를 나타낸다. 한편, RMM은 면 저항(sheet resistance), t는 두께(thickness), σ는 전도도(conductivity)를 나타낸다.
한편, 투명 안테나는 도 6의 PET 중 하나에 해당하는 단일 유전체의 양 면에 메탈 메쉬 패턴을 형성할 수 있다. 이와 관련하여, PET의 일 면에 방사체(radiator)를 형성하고, 타 면에 그라운드를 형성하여 2 레이어 구조를 구성할 수 있으나, 투명도가 이슈가 발생할 수 있다. 이러한 이슈를 해결하기 위해 단일 유전체의 일 면에만 메탈 메쉬 패턴을 형성하여 방사체로 이용할 수 있으나, 그라운드가 없어 양 면으로 방사 패턴이 방사 성능에 이슈가 발생할 수 있다.
이러한 이슈를 해결하기 위해, 도 6과 같이 각각의 PET(1032a, 1032b)에 안테나 패턴과 그라운드 패턴을 개별적으로 형성하고, OCA(1031)로 각각의 PET(1032a, 1032b)를 접합하는 구조를 형성할 수 있다.
도 6 내지 도 8, 도 10a 내지 도 12b를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 연성 회로 기판(FPCB, 1020), 제1 유전체 기판(1032a) 및 제2 유전체 기판(1032b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 OCA 레이어(1031)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
FPCB(1020)는 일 면에 급전 라인이 형성될 수 있다. FPCB(1020)는 급전 라인(1120)의 양 측에 급전 라인(1120)과 이격된 제1 그라운드 패턴(1150)이 형성될 수 있다.
제1 유전체 기판(1032a)에 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)이 형성될 수 있다. 또는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)의 상부에 제1 유전체 기판(1032a)이 배치될 수 있다. 제1 유전체 기판(1032a)은 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)이 FPCB(1020)의 일 면에 형성된 급전 패턴(1120)과 연결되도록 구성될 수 있다.
제2 유전체 기판(1032b)에 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)이 형성될 수 있다. 또는 제2 메탈 메쉬 패턴의 하부에 제2 유전체 기판(1032b)이 배치될 수 있다. 제2 유전체 기판(1032b)은 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)이 FPCB(1020)의 타 면에 형성된 제2 그라운드 패턴(1150b)과 연결되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 유전체 기판(1032a)에 형성된 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)과 제2 유전체 기판(1032b)에 형성된 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b) 간에 정렬(align) 오차가 일반적인 다층 구조에 비해 작은 값은 갖는다.
제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 안테나 패턴(1110a), 급전 패턴(1120a) 및 더미 패턴(1130a)을 포함하도록 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7(a)를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 온 디스플레이(on-display) 구조로 형성될 수 있다. 안테나 모듈(1100) 중 제2 유전체 기판(1032b)이 디스플레이의 상부 영역에 배치된다. 도 6 내지 도 8, 도 10a 내지 도 12b를 참조하면, 안테나 패턴(1110a)은 제1 유전체 기판(1032a)의 상부 방향으로 무선 신호를 방사할 수 있다.
도 6 및 도 7(b)를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 언더 디스플레이(under-display) 구조로 형성될 수 있다. 안테나 모듈(1100) 중 제1 유전체 기판(1032a)이 디스플레이(151)의 하부 영역에 부착된다. 안테나 모듈(1100) 중 제2 유전체 기판(1032b)이 하부 구조물의 상부 영역에 부착될 수 있다. 안테나 패턴(1110a)은 제1 유전체 기판(1032a)의 상부 방향의 디스플레이(151)를 통과하여 무선 신호를 방사할 수 있다.
도 6 및 도 7(c)를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 인 디스플레이(in-display) 구조로 형성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 제1 디스플레이(151-1)와 제2 디스플레이(151-2) 사이에 배치된다. 안테나 모듈(1100) 중 제1 유전체 기판(1032a)이 제1 디스플레이(151-1)의 하부 영역에 부착될 수 있다. 안테나 모듈(1100) 중 제2 유전체 기판(1032b)이 제2 디스플레이(151-2)의 상부 영역에 부착될 수 있다. 도 6 내지 도 10을 참조하면, 안테나 패턴(1110a)은 제1 유전체 기판(1032a)의 상부 방향의 제1 디스플레이(151-1)를 통과하여 무선 신호를 방사할 수 있다.
도 6 내지 도 8, 도 10a 내지 도 12b를 참조하면, 안테나 패턴(1110a)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다. 급전 패턴(1120a)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 급전 라인(1120)의 선 폭을 고려하여 급전 패턴(1120a)의 메탈 메쉬 격자는 일 축 방향으로만 형성될 수 있다. 다른 예로, 급전 패턴(1120a)의 메탈 메쉬 격자는 일 축 방향 및 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수도 있다. \
더미 패턴(1130a)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 단절되게 구성될 수 있다. 더미 패턴(1130a)은 시인성을 향상시키고 그라운드 성능을 향상하기 위해 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a)에 인접하게 배치될 수 있다. 시인성을 향상시키고 그라운드 성능을 향상하기 위해 더미 패턴(1130a)은 그라운드 패턴(1150)과 연결되지 않고 플로팅(floating) 그라운드로 형성될 수 있다.
디스플레이 안테나와 FPCB 간의 결합 구조에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)에 의해 형성된 복수의 메쉬 격자들에 의해 안테나 소자(1110)가 배치될 수 있다. 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)에 의해 형성된 안테나 소자는 도 7(a) 내지 도 7(c)와 같이 디스플레이의 상부, 하부 또는 내부에 배치될 수 있다. 한편, FPCB(1020) 상에서 소정 너비로 형성된 급전 라인(1120)은 안테나 소자를 급전하는 급전 패턴(1120a)과 연결되도록 구성될 수 있다.
디스플레이 안테나는 투명 안테나 영역(151a), ACF 본딩 영역(1021) 및 신호 라인 영역(1022)을 포함하도록 구성될 수 있다. 투명 안테나 영역은 디스플레이 영역에 해당할 수 있다. ACF 본딩 영역은 전환 영역(1021)에 해당하고 CPW 라인 영역으로 구성될 수 있다. 신호 라인 영역(1022)은 마이크로 스트립 라인 영역으로 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 도 13a 및 도 13b는 본 명세서에 따른 투명 안테나로 이루어진 배열 안테나 구성을 나타낸다. 구체적으로, 도 13a는 4개의 복층형 투명 안테나 소자가 배치된 1x4 배열 안테나 구성을 나타낸다. 도 13b는 8개의 복층형 투명 안테나 소자가 배치된 1x8 배열 안테나 구성을 나타낸다.
도 13a를 참조하면, 각각의 패치 안테나 소자를 구성하는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 안테나 패턴(1110a), 급전 패턴(1120a) 및 더미 패턴(1130)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 패턴(1110a), 급전 패턴(1120a) 및 더미 패턴(1130)을 포함하는 각각의 패치 안테나 소자가 수평 방향으로 배열되어 1x4 배열 안테나를 구성할 수 있다. 각각의 패치 안테나 소자는 일 축 방향 및 타 축 방향으로 급전되는 급전 패턴과 연결되어 이중 편파 안테나로 구성될 수 있다. 전환 영역(1021) 및 신호 라인 영역(1022)에 형성된 급전 라인(1120)은 제1 편파 신호 및 제2 편파 신호를 안테나 패턴(1110a)으로 인가하도록 구성될 수 있다. 급전 라인(1120)은 각각 수직 편파 신호 및 수평 편파 신호가 안테나 패턴(1110a)으로 인가되도록 교대로 배치될 수 있다.
각각의 패치 안테나 소자 간 간격은 약 2.5mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 영역(151a)의 일 단에서 패치 안테나 소자의 단부까지의 길이는 약 1.6mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 전환 영역(1021)의 길이는 약 1.0mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 신호 라인 영역(1022)의 길이는 약 10mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 모듈(1000)의 전체 길이는 약 12.5mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 13b를 참조하면, 각각의 패치 안테나 소자를 구성하는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 안테나 패턴(1110a), 급전 패턴(1120a) 및 더미 패턴(1130)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 패턴(1110a), 급전 패턴(1120a) 및 더미 패턴(1130)을 포함하는 각각의 패치 안테나 소자가 수평 방향으로 배열되어 1x8 배열 안테나를 구성할 수 있다. 각각의 패치 안테나 소자는 일 축 방향 및 타 축 방향으로 급전되는 급전 패턴과 연결되어 이중 편파 안테나로 구성될 수 있다. 전환 영역(1021) 및 신호 라인 영역(1022)에 형성된 급전 라인(1120)은 제1 편파 신호 및 제2 편파 신호를 안테나 패턴(1110a)으로 인가하도록 구성될 수 있다. 급전 라인(1120)은 각각 수직 편파 신호 및 수평 편파 신호가 안테나 패턴(1110a)으로 인가되도록 교대로 배치될 수 있다.
각각의 패치 안테나 소자 간 간격은 약 2.5mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 영역(151a)의 일 단에서 패치 안테나 소자의 단부까지의 길이는 도 13a의 구성과 동일하게 약 1.6mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 전환 영역(1021)의 길이는 도 13a의 구성과 동일하게 약 1.0mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 신호 라인 영역(1022)의 길이는 도 13a의 구성과 동일하게 약 10mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 모듈(1000)의 전체 길이는 약 22.5mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 두 장의 박막 필름 위에 인쇄된 투명 전극은 각각 방사체와 그라운드 역할을 하며, 안테나에 신호를 공급하기 위해 다음과 같은 급전선로 전이 과정을 구성한다. 일 예로, 1) RF connector (Main PCB 연결), 2) FPCB (Microstrip signal line), 3) 양면 ACF bonding (MS-to-CPW transition) 및 4) 투명안테나 전류 인가 과정을 통해, 투명 안테나로 신호를 공급할 수 있다. 따라서, 본 명세세에서 제시되는 복층형 투명 안테나 구조는 디스플레이 외부 방향으로 강한 지향성을 갖는 패치안테나의 특성을 이용하여 디스플레이 내부를 향하는 전파 후방사를 획기적으로 줄이고 안테나 방사효율을 크게 높일 수 있다. 한편, 내부 삽입(in-Display), 외부 부착(on-/under-Display) 방식을 갖는 복층 투명 안테나 구조는 모두 디스플레이의 외부 영역으로 전파가 방사 및 지향되도록 구성된다.
전술한 기술적 특징들을 고려하여, 본 명세서에서 제시되는 복층형 투명 안테나 구조의 급전 라인 구조에 대해 상세하게 설명한다. 이와 관련하여, 도 6 내지 도 8, 도 10a 내지 도 13b을 참조하면, 급전 라인(1120)은 전환 영역(transition region, 1021) 및 신호 라인 영역(signal line region, 1022)을 포함하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 급전 라인(1120)은 전환 영역(1021) 및 신호 라인 영역(1022) 상에 형성될 수 있다.
전환 영역(1021)은 급전 라인(1120)의 양 측에 제1 그라운드 패턴(1150)이 배치된 CPW 전송 선로로 구현되어, 안테나 소자(1100)와 급전 라인(1120) 간의 임피던스 매칭을 수행하도록 구성될 수 있다. 신호 라인 영역(1022)은 급전 라인(1120)이 제1 축 방향으로 소정 길이만큼 배치되도록 구성될 수 있다. 신호 라인 영역(1022)에 배치되는 급전 라인(1120)은 FPCB(flexible printed circuit board, 1031) 상에 마이크로 스트립 라인 형태로 형성될 수 있다.
더미 패턴(1130a)은 제1 유전체 기판(1032a)의 유전체 영역에 배치될 수 있다. 제1 유전체 기판(1032a)은 메탈 영역 및 유전체 영역을 포함하도록 구성될 수 있다. 메탈 영역은 안테나 패턴(1110a) 또는 급전 패턴(1120a)이 형성되는 영역에 해당한다. 유전체 영역은 안테나 패턴(1110a) 또는 급전 패턴(1120a)과 같은 메탈 패턴이 배치되지 않는 영역에 해당한다.
더미 패턴(1130a)은 제1 더미 패턴(1131)을 포함하도록 구성될 수 있다. 더미 패턴(1130a)은 제2 더미 패턴(1132)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 더미 패턴(1131)은 유전체 영역에 배치되고 일 축 방향 및 타 축 방향으로 메탈 메쉬 격자들이 상호 단절되게 배치될 수 있다. 제2 더미 패턴(1132)은 안테나 패턴(1110a)과 급전 패턴(1120a) 사이에 배치될 수 있다. 제2 더미 패턴(1132)은 메탈 메쉬 격자들이 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a)과 단절되게 타 축 방향으로 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 더미 패턴(1132)은 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a) 사이에 배치된다. 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a) 사이의 공간을 고려하여 제2 더미 패턴(1132)은 타 축 방향으로만 배치될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 투명 안테나는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 14는 이중 편파 안테나에서 신호 인가 방식에 따른 전류 분포를 나타낸다. 도 14(a)를 참조하면, 일 축 방향으로 형성된 급전 패턴(1120a)에 제1 신호가 인가되어 안테나 소자에 제1 편파 신호가 형성된다. 도 14(b)를 참조하면, 타 축 방향으로 형성된 제2 급전 패턴(1120b)에 제2 신호가 인가되어 안테나 소자에 제2 편파 신호가 형성된다.
이와 관련하여, 안테나 패턴(1110a)은 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)과 연결될 수 있다. 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)에 의해 일 축 방향의 편파 및 타 축 방향의 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)과 연결된 안테나 패턴(1110a)에 의해 안테나 소자(1110)는 제1 편파 및 제2 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다.
급전 패턴(1120a)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다. 제2 급전 패턴(1120b)은 메탈 메쉬 격자들이 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 명세서의 복층형 투명 안테나 구조는 이중 편파 안테나 및 배열 안테나로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 15는 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 소자 간 격리도를 나타낸다. 도 15(a)는 1x4 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 소자 간 격리도를 나타낸다. 도 15(a)는 1x8 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 소자 간 격리도를 나타낸다.
도 13a 및 도 15(a)를 참조하면, 1x4 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 포트, 즉 제1 포트에서 제8 포트 간의 격리도를 55-65GHz 대역에서 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제1, 3, 5, 7 포트는 제1 편파 신호, 예컨대 수직 편파 신호가 인가되는 포트이다. 한편, 제2, 4, 6, 8 포트는 제2 편파 신호, 예컨대 수평 편파 신호가 인가되는 포트이다. 한편, 1x4 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 포트, 즉 제1 포트에서 제8 포트 간의 격리도는 전체 대역에서 -17dB 이하의 값을 갖는다. 이에 따라, 1x4 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 소자 간의 간섭 수준은 거의 무시할 수 있다. 따라서, 1x4 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 소자 간 간섭 수준이 낮아 빔 포밍 시 빔 패턴 왜곡을 방지할 수 있다. 또한, 이중 편파 안테나 구성에서 직교 편파 간 간섭 수준이 낮아 다중 입출력(MIMO) 스트림 간 간섭을 저감할 수 있다.
도 13b 및 도 15(b)를 참조하면, 1x8 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 포트, 즉 제1 포트에서 제16 포트 간의 격리도를 55-65GHz 대역에서 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 포트는 제1 편파 신호, 예컨대 수직 편파 신호가 인가되는 포트이다. 한편, 제2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 포트는 제2 편파 신호, 예컨대 수평 편파 신호가 인가되는 포트이다. 한편, 1x8 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 포트, 즉 제1 포트에서 제16 포트 간의 격리도는 전체 대역에서 -15dB 이하의 값을 갖는다. 이에 따라, 1x8 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 소자 간의 간섭 수준은 거의 무시할 수 있다. 따라서, 1x8 배열 안테나를 구성하는 각 안테나 소자 간 간섭 수준이 낮아 빔 포밍 시 빔 패턴 왜곡을 방지할 수 있다. 또한, 이중 편파 안테나 구성에서 직교 편파 간 간섭 수준이 낮아 다중 입출력(MIMO) 스트림 간 간섭을 저감할 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 복층형 투명 안테나는 안테나 패턴 및 그라운드 패턴을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 명세서에 따른 복층형 투명 안테나 구조는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a) 및 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 본 명세서에 따른 복층형 투명 안테나 구조는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)에 해당하는 안테나 패턴(1110a) 및 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)에 해당하는 그라운드 패턴을 포함하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 도 16a 및 도 16b는 본 명세서에 따른 제1 및 제2 메탈 메쉬 패턴의 구조를 나타낸다. 구체적으로, 도 16a는 본 명세서에 따른 제1 및 제2 메탈 메쉬 패턴의 구조가 두께 방향으로 소정 간격만큼 이격된 구조를 나타낸다. 도 16b는 본 명세서에 따른 제1 및 제2 메탈 메쉬 패턴의 구조의 전면도를 나타낸다.
도 6 내지 도 8, 도 10a 내지 도 16b를 참조하면, 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 상호 연결되어 그라운드 패턴을 구성할 수 있다. 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a) 중 안테나 패턴(1110a)과 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)에 해당하는 그라운드 패턴에 의해 제1 유전체 기판(1031a)의 상부 방향으로 무선 신호를 방사하는 패치 안테나가 구성된다.
제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)의 형상은 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)의 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)의 높이 방향의 두께는 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)의 높이 방향의 두께에 대응되게 형성될 수 있다. 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)의 선폭은 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)의 선폭에 대응되게 형성될 수 있다. 따라서, 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)의 형상, 높이 방향의 두께 및 선폭은 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)의 형상, 높이 방향의 두께 및 선폭에 대응되게 형성될 수 있다. 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)의 형상, 높이 방향의 두께 및 선폭 중 적어도 하나가 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)의 형상, 높이 방향의 두께 및 선폭 중 적어도 하나에 대응되게 형성될 수 있다.
투명 안테나의 광학적 비가시성 개선을 위해 윗면과 아랫면의 메탈 메쉬 셀의 형상, 두께, 선폭이 동일하게 구성될 수 있다. 또한, 두 층의 격자가 정렬(align)되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 정면에서 바라보았을 때 윗면과 아랫면의 메탈 메쉬 셀이 겹쳐 보이게 되어, 광학적 투과율이 개선된다. 이와 관련하여, 윗면과 아랫면의 메탈 메쉬 셀 간의 거리(h)는 광학용 접착제에 해당하는 OCA의 두께와 동일하게 형성될 수 있다. 메탈 메쉬 셀 간의 거리(h)에 따라 투명 안테나의 전기적 성능 (대역폭)과 광학적 성능 (모아레(moire), 색 천이(shift)) 조절이 가능하다. 따라서, 메탈 메쉬 셀 간의 거리(h)는 디스플레이 환경에 맞도록 최적화될 수 있다.
제1 메탈 메쉬 패턴(1100a) 및 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)의 격자 교차 지점은 상호 대응되게 형성될 수 있다. 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 교차하는 제1 지점(P1)은 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 교차하는 제2 지점(P2)과 대응되게 형성될 수 있다. 따라서, 디스플레이 정면에서 바라보았을 때, 윗면의 메쉬 격자와 아랫면의 메쉬 격자가 겹쳐 보이게 되어 디스플레이에 투명 안테나가 구현되는 경우에도 투명도가 유지될 수 있다.
전술한 바와 같이, 안테나 모듈(1100)은 연성 회로 기판(FPCB, 1031), 제1 유전체 기판(1032a) 및 제2 유전체 기판(1032b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 OCA 레이어(1031)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. OCA 레이어(1031)는 제1 유전체 기판(1032a) 및 제2 유전체 기판(1032b)을 접합하도록 구성된다. OCA 레이어(1031)는 FPCB(1020)와 동일한 레이어 상에 형성될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 복층형 투명 안테나는 복수의 제작 공정을 통해 제작될 수 있다. 이와 관련하여, 도 17 및 도 18은 본 명세서에서 개시되는 복층형 투명 안테나는 복수의 제작 공정을 나타낸다.
도 6 내지 도 8, 도 10a 내지 도 17을 참조하면, FPCB(1020)는 ACF 레이어(1020a)와 열 기반 프레스 동작에 의해 사전 본딩(pred-bonding)된다. 제2 유전체 기판(1032b)에 형성된 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)과 FPCB(1020)의 타 면의 그라운드 패턴(1150)이 정렬된다. 정렬된 상태에서 FPCB(1020)는 제2 유전체 기판(1032b)과 본딩된다. 따라서, FPCB(1020)와 동일한 레이어 상에서 FPCB(1020)와 인접한 영역에 OCA 레이어(1031)가 FPCB(1020)의 상단부와 대응되게 형성된다.\
구체적으로, 1) ACF 부착 공정을 통해 FPCB(1020)의 그라운드 패턴(1150)이 ACF 레이어(1020a)에 부착될 수 있다. 2) FPCB(1020)의 그라운드 패턴(1150)이 ACF 레이어(1020a)에 부착된 상태에서 제1 사전 본딩 공정이 수행된다. 제1 사전 본딩 공정에서 저온&프레스 동작을 통해 그라운드 패턴(1150)과 ACF 레이어(1020a)의 결합이 이루어진다. 제1 사전 본딩 공정의 온도는 약 60-90도이고 시간은 약 3-5초일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 3) 정렬 공정을 통해, FPCB(1020)의 그라운드 패턴(1150)과 제2 유전체 영역(1032b)의 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b) 간의 정렬이 이루어진다.
4) 제1 본딩 공정을 통해, FPCB(1020)의 그라운드 패턴(1150)과 제2 유전체 영역(1032b)의 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b) 간의 본딩이 이루어진다. 이에 따라, 그라운드 패턴(1150)과 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)이 정렬된 상태에서 전도가 이루어진다. 제1 본딩 공정의 온도는 고온&프레스 동작을 통해 그라운드 패턴(1150)과 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)의 결합이 이루어진다. 제1 본딩 공정의 온도는 약 160-210도이고 시간은 약 5-20초일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 5) OCA 형성 공정을 통해, OCA 층(1031)이 FPCB(1020)와 동일 평면상에서 인접하게 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 8, 도 10a 내지 도 18을 참조하면, FPCB(1020)의 일 면에 형성된 급전 라인(1120)의 상부에 제2 ACF 레이어(1020b)가 부착된다. FPCB(1020)가 열 기반 프레스 동작에 의해 제2 ACF 레이어(1020b)와 사전 본딩된다. 또한, 제1 유전체 기판(1032a)에 형성된 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)과 FPCB(1020)의 일 면의 급전 라인(1120)과 정렬된다. 정렬된 상태에서 태에서 FPCB(1020)가 제1 유전체 기판(1032a)과 본딩된다.
구체적으로, 6) 제2 ACF 부착 공정을 통해, FPCB(1020)의 급전 라인(1120)이 제2 ACF 레이어(1020b)에 부착될 수 있다. 7) FPCB(1020)의 급전 라인(1120)이 제2 ACF 레이어(1020b)에 부착된 상태에서, 제2 사전 본딩 공정이 수행된다. 제2 사전 본딩 공정에서 저온&프레스 동작을 통해 급전 라인(1120)과 ACF 레이어(1020a)의 결합이 이루어진다. 제2 사전 본딩 공정의 온도는 약 60-90도이고 시간은 약 3-5초일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 8) 정렬 공정을 통해, FPCB(1020)의 급전 라인(1120)과 제1 유전체 영역(1032a)의 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a) 간의 정렬이 이루어진다.
9) 제2 본딩 공정을 통해, FPCB(1020)의 급전 라인(1120)과 제1 유전체 영역(1032a)의 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a) 간의 본딩이 이루어진다. 이에 따라, 급전 라인(1120)과 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)이 정렬된 상태에서 전도가 이루어진다. 제2 본딩 공정의 온도는 고온&프레스 동작을 통해 급전 라인(1120)과 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)의 결합이 이루어진다. 제2 본딩 공정의 온도는 약 160-210도이고 시간은 약 5-20초일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 5) OCA 형성 공정을 통해, OCA 층(1031)이 FPCB(1020)와 동일 평면상에서 인접하게 형성될 수 있다.
이상에서는 본 명세서에 따른 복층형 투명 안테나 구조에 대해 설명하였다. 이와 관련하여, 5세대(5th Generation) 이동 통신의 급격한 발전과 함께 초고속, 대용량 통신을 지원하기 위한 주파수 대역의 확장 및 통신 모듈 설계기술이 빠르게 진화하고 있다. 이와 관련하여, TV, 로봇, 차량, 단말 등 다양한 산업군에 대한 기술 적용이 검토되고 있음. 뿐만 아니라, 디자인적 요소를 반영한 보다 더 얇고 가벼운 Full-screen 디스플레이 개발에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.
본 명세서에는 Full-screen 디스플레이에 적용이 가능한 투명 디스플레이 안테나 설계에 관한 아이디어를 제안하였다. 따라서, 제품 디자인을 해치지 않음과 동시에 디스플레이 전면 방향으로의 전파 지향성 강화할 수 있는 투명안테나 설계 및 신호선로 연결방안에 대하여 제안하였다.
메인 보드와 결합을 위한 한 신호선로 연결 시, 신호선로 기판(FPCB)의 두께와 동일한 광학용 접착제(OCA 등)를 사용하여 두 장의 박막 필름(PET, COP 등)에 인쇄된 투명안테나를 접착제 양면에 각각 부착하고, 이를 종단에 맞닿게 연결한다. 이때, 급전선로와 투명안테나가 맞닿는 상단/하단 면은 각각 ACF 본딩을 통해 서로 접착 및 통전할 수 있도록 하였다.
투명안테나의 디스플레이 적용 방식에 따라 내부 삽입(in-Display)과 외부 부착(on-/under-Display)이 가능하다. 한편, 본 명세서에서 제안하는 투명안테나는 디스플레이 외부 지향성을 유지할 수 있도록 구성될 수 있다. 한편, 두 장의 박막 필름 위에 인쇄된 투명 전극은 각각 방사체와 접지면의 역할을 한다. 한편, 투명 전극 형태의 투명 안테나는 마이크로 스트립 라인 또는 CPW 방식의 급전 라인과 체결되어 패치 안테나로써 동작하도록 설계된다. 이때, 투명 전극은 메탈 메쉬(Metal mesh) 도선 에칭(etching) 방식을 사용할 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 이중 편파 배열 안테나 구조가 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 배열 안테나로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 19는 일 실시 예에 따른 이중 편파 배열 안테나 구조로 이루어진 안테나 모듈과 이를 포함하는 전자 기기를 나타낸다.
도 1 내지 도 19를 참조하면, 전자 기기는 디스플레이(151) 및 안테나 모듈(1100)을 포함할 수 있다. 디스플레이(151)는 화면에 정보를 표시하도로 구성된다. 디스플레이(151)는 주변에 배치된 전자 기기로 무선 신호를 방사하도록 메탈 메쉬 패턴이 형성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 전자 기기의 하부 영역에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 모듈(1100)이 배치된 위치는 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다.
안테나 모듈(1100)은 연성 회로 기판(FPCB, 1020), 제1 유전체 기판(1032a) 및 제2 유전체 기판(1032b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 OCA 레이어(1031)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
FPCB(1020)는 일 면에 급전 라인(1120)이 형성될 수 있다. FPCB(1020)는 급전 라인(1120)의 양 측에 급전 라인(1120)과 이격된 제1 그라운드 패턴(1150)이 형성될 수 있다.
제1 유전체 기판(1032a)에 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)이 형성될 수 있다. 또는 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)의 상부에 제1 유전체 기판(1032a)이 배치될 수 있다. 제1 유전체 기판(1032a)은 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)이 FPCB(1020)의 일 면에 형성된 급전 패턴(1120)과 연결되도록 구성될 수 있다.
제2 유전체 기판(1032b)에 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)이 형성될 수 있다. 또는 제2 메탈 메쉬 패턴의 하부에 제2 유전체 기판(1032b)이 배치될 수 있다. 제2 유전체 기판(1032b)은 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)이 FPCB(1020)의 타 면에 형성된 제2 그라운드 패턴(1150b)과 연결되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 유전체 기판(1032a)에 형성된 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)과 제2 유전체 기판(1032b)에 형성된 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b) 간에 정렬(align) 오차가 일반적인 다층 구조에 비해 작은 값은 갖는다.
제1 메탈 메쉬 패턴(1100a)은 안테나 패턴(1110a), 급전 패턴(1120a) 및 더미 패턴(1130a)을 포함하도록 구성될 수 있다.
안테나 패턴(1110a)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다. 급전 패턴(1120a)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 급전 라인(1120)의 선 폭을 고려하여 급전 패턴(1120a)의 메탈 메쉬 격자는 일 축 방향으로만 형성될 수 있다. 다른 예로, 급전 패턴(1120a)의 메탈 메쉬 격자는 일 축 방향 및 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수도 있다. \
더미 패턴(1130a)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 단절되게 구성될 수 있다. 더미 패턴(1130a)은 시인성을 향상시키고 그라운드 성능을 향상하기 위해 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a)에 인접하게 배치될 수 있다. 시인성을 향상시키고 그라운드 성능을 향상하기 위해 더미 패턴(1130a)은 그라운드 패턴(1150)과 연결되지 않고 플로팅(floating) 그라운드로 형성될 수 있다.
더미 패턴(1130a)은 제1 유전체 기판(1032a)의 유전체 영역에 배치될 수 있다. 제1 유전체 기판(1032a)은 메탈 영역 및 유전체 영역을 포함하도록 구성될 수 있다. 메탈 영역은 안테나 패턴(1110a) 또는 급전 패턴(1120a)이 형성되는 영역에 해당한다. 유전체 영역은 안테나 패턴(1110a) 또는 급전 패턴(1120a)과 같은 메탈 패턴이 배치되지 않는 영역에 해당한다.
더미 패턴(1130a)은 제1 더미 패턴(1131)을 포함하도록 구성될 수 있다. 더미 패턴(1130a)은 제2 더미 패턴(1132)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 더미 패턴(1131)은 유전체 영역에 배치되고 일 축 방향 및 타 축 방향으로 메탈 메쉬 격자들이 상호 단절되게 배치될 수 있다. 제2 더미 패턴(1132)은 안테나 패턴(1110a)과 급전 패턴(1120a) 사이에 배치될 수 있다. 제2 더미 패턴(1132)은 메탈 메쉬 격자들이 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a)과 단절되게 타 축 방향으로 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 더미 패턴(1132)은 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a) 사이에 배치된다. 안테나 패턴(1110a) 및 급전 패턴(1120a) 사이의 공간을 고려하여 제2 더미 패턴(1132)은 타 축 방향으로만 배치될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 투명 안테나는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 패턴(1110a)은 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)과 연결될 수 있다. 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)에 의해 일 축 방향의 편파 및 타 축 방향의 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)과 연결된 안테나 패턴(1110a)에 의해 안테나 소자(1110)는 제1 편파 및 제2 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다.
급전 패턴(1120a)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다. 제2 급전 패턴(1120b)은 메탈 메쉬 격자들이 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성될 수 있다.
한편, 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)은 메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 상호 연결되어 그라운드 패턴을 구성할 수 있다. 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a) 중 안테나 패턴(1110a)과 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)에 해당하는 그라운드 패턴에 의해 제1 유전체 기판(1031a)의 상부 방향으로 무선 신호를 방사하는 패치 안테나가 구성된다. 따라서, 제1 메탈 메쉬 패턴(1100a) 중 안테나 패턴(1110a)과 제2 메탈 메쉬 패턴(1100b)에 해당하는 그라운드 패턴에 의해 전자 기기의 전면 방향으로 무선 신호를 방사할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 개시되는 배열 안테나로 구현되는 안테나 모듈(1100)은 전자 기기의 서로 다른 영역에 배치되는 복수의 안테나 모듈(1100a 내지 1100d)로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 전자 기기는 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250) 및 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 모듈(ANT, 1100)이 배치되는 디스플레이와 FPCB와 별도의 회로 기판에 송수신부 회로(1250)와 프로세서(1400)가 배치될 수 있다.
송수신부 회로(1250)는 안테나 모듈(1100)과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 급전 패턴(1120a) 및 제2 급전 패턴(1120b)을 통해 안테나 패턴(1110a)에 제1 신호 및 제2 신호를 인가하도록 구성된다.
프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되고, 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 복수의 안테나 모듈(1100a 내지 1100d)을 통해 서로 다른 방향으로 빔 포밍을 수행하면서 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
프로세서(1400)는 복수의 안테나 소자에 형성되는 배열 안테나로 제1 신호 및 제2 신호가 인가되어 다중 입출력(MIMO)을 수행하면서 빔 포밍이 수행되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 다중 입출력(MIMO)을 위한 제1 신호 및 제2 신호는 직교 상태의 제1 편파 신호 및 제2 편파 신호일 수 있다. 한편, 제1 신호에 의한 제1 빔 포밍 및 제2 신호에 의한 제2 빔 포밍이 수행되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
제1 안테나 모듈(ANT1) 내지 제4 안테나 모듈(ANT4)은 각각 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4) 각각은 위상 제어부, 전력 증폭기 및 수신 증폭기를 구비할 수 있다. 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4) 각각은 RFIC에 해당하는 송수신부 회로(1250) 중 일부 구성을 포함할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 RFIC에 해당하는 송수신부 회로(1250) 중 일부 구성을 포함할 수 있다. 프로세서(1400)는 모뎀에 해당하는 기저대역 프로세서(1400)를 포함할 수 있다. 프로세서(1400)는 RFIC에 해당하는 송수신부 회로(1250) 중 일부 구성과 모뎀에 해당하는 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 SoC (System on Chip) 형태로 제공될 수 있다. 하지만, 도 12의 구성에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다.
프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(ANT1) 내지 제4 안테나 모듈(ANT4) 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나 모듈(ANT1) 내지 제4 안테나 모듈(ANT4)를 통해 수신되는 신호의 품질에 기반하여, 최적의 안테나를 선택할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(ANT1) 내지 제4 안테나 모듈(ANT4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 통해 수신되는 신호의 품질과 간섭 수준에 기반하여, 최적의 안테나 조합을 선택할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(ANT1) 내지 제4 안테나 모듈(ANT4) 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(carrier aggregation, CA)이 수행되도록 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 각각이 제1 대역과 제2 대역에서 이중 공진하는 경우, 하나의 배열 안테나를 통해 반송파 집성(CA)을 수행할 수도 있다.
프로세서(1400)는 각각의 안테나에 대해 제1 대역과 제2 대역에서의 신호 품질을 판단할 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 대역과 제2 대역에서의 신호 품질에 기반하여, 제1 대역에서 어느 하나의 안테나와 제2 대역에서 다른 안테나를 통해 반송파 집성(CA)을 수행할 수 있다.
다층 기판에 해당하는 안테나 모듈은 다양한 개수의 배열 안테나를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 전자 기기는 2개 이상의 배열 안테나를 구비할 수 있다. 전자 기기는 2개의 배열 안테나를 포함하고 이들을 이용하여 빔 포밍과 MIMO를 수행할 수 있다. 다른 예로, 전자 기기는 4개 이상의 배열 안테나를 포함하고 이들 중 일부 배열 안테나를 이용하여 빔 포밍과 MIMO를 수행할 수 있다.
안테나 모듈은 제1 배열 안테나(1100-1) 및 제2 배열 안테나(1100-2)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 배열 안테나(1100-1) 및 제2 배열 안테나(1100-2)는 서로 다른 편파로 동작할 수 있다.
제1 배열 안테나(1100a, ANT1)는 제1 수평 편파 안테나(ANT1-H) 및 제1 수직 편파 안테나(ANT1-V)를 포함할 수 있다. 제2 배열 안테나(1100b, ANT2)는 제2 수평 편파 안테나(ANT2-H) 및 제2 수직 편파 안테나(ANT2-V)를 포함할 수 있다. 한편, 제3 배열 안테나(1100c, ANT3)는 제3 수평 편파 안테나(ANT3-H) 및 제3 수직 편파 안테나(ANT3-V)를 포함할 수 있다. 제4 배열 안테나(1100d, ANT4)는 제4 수평 편파 안테나(ANT4-H) 및 제4 수직 편파 안테나(ANT4-V)를 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 제1 내지 제4 수평 편파 안테나(ANT1-H 내지 ANT4-H)는 다이폴 안테나(1100)와 같이 수평 편파 안테나로 동작하는 제1 타입 배열 안테나일 수 있다. 한편, 제1 내지 제4 수직 편파 안테나(ANT1-V 내지 ANT4-V)는 슬롯 안테나(1100b)와 같이 수직 편파 안테나로 동작하는 제2 타입 배열 안테나일 수 있다.
하나의 안테나 모듈 내에 직교하는 편파를 갖는 서로 다른 안테나를 구비하여, MIMO 스트림 개수를 2배만큼 증가시킬 수 있다. 전자 기기는 제1 수평 편파 안테나(ANT1-H) 내지 제4 수평 편파 안테나(ANT4-H)와 제1 수직 편파 안테나(ANT1-V) 내지 제4 수직 편파 안테나(ANT4-V)를 통해 최대 rank 8 MIMO르르 수행할 수 있다. 전자 기기는 제1 수평 편파 안테나(ANT1-H) 내지 제4 수평 편파 안테나(ANT4-H)와 제1 수직 편파 안테나(ANT1-V) 내지 제4 수직 편파 안테나(ANT4-V)를 통해 8Tx UL-MIMO를 수행할 수 있다. 전자 기기는 제1 수평 편파 안테나(ANT1-H) 내지 제4 수평 편파 안테나(ANT4-H)와 제1 수직 편파 안테나(ANT1-V) 내지 제4 수직 편파 안테나(ANT4-V)를 통해 8Rx DL-MIMO를 수행할 수 있다.
대안으로, 하나의 안테나 모듈 내에 직교하는 편파를 갖는 서로 다른 안테나를 통해 전자 기기의 회전에 따른 신호 품질 저하를 방지할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1)는 제1 수평 편파 안테나(ANT1-H) 및 제1 수직 편파 안테나(ANT1-V)를 통해 신호를 동시에 송신 및/또는 수신할 수 있다. 이에 따라, 전자 기기의 회전에 따라 어느 하나의 안테나를 통해 수신되는 신호 품질이 저하되어도 다른 안테나를 통해 신호를 수신할 수 있다. 이와 유사하게, 제4 안테나(ANT4)는 제4 수평 편파 안테나(ANT4-H) 및 제4 수직 편파 안테나(ANT4-V)를 통해 신호를 동시에 송신 및/또는 수신할 수 있다. 이에 따라, 전자 기기의 회전에 따라 어느 하나의 안테나를 통해 수신되는 신호 품질이 저하되어도 다른 안테나를 통해 신호를 수신할 수 있다.
프로세서(1400)는 수평 편파 안테나와 수직 편파 안테나를 통해 서로 다른 엔티티와 이중 연결 상태를 유지하거나 MIMO 동작을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 배열 안테나(1100a, ANT1)와 제4 배열 안테나(1100d, ANT4)를 통해 각각 제1 엔티티 및 제2 엔티티와 이중 연결 상태가 유지되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 제1 배열 안테나(1100a, ANT1)와 제4 배열 안테나(1100d, ANT4)는 각각 수평 편파 안테나와 수직 편파 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 프로세서(1400)는 전자 기기에서 서로 다른 위치에 배치된 안테나 모듈에서 서로 직교하는 편파로 동작하는 안테나를 통해 이중 연결 동작 또는 MIMO를 수행할 수 있다. 이 경우, 이중 연결 또는 MIMO 동작 시에 서로 다른 안테나를 통해 송신 또는 수신되는 신호 간의 간섭을 저감할 수 있다.
다른 예로, 제2 배열 안테나(1100b, ANT2)와 제3 배열 안테나(1100c, ANT3)를 통해 각각 제1 엔티티 및 제2 엔티티와 이중 연결 상태가 유지되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 제2 배열 안테나(1100b, ANT2)와 제3 배열 안테나(1100c, ANT3)는 각각 수직 편파 안테나와 수평 편파 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 프로세서(1400)는 전자 기기에서 서로 다른 위치에 배치된 안테나 모듈에서 서로 직교하는 편파로 동작하는 안테나를 통해 이중 연결 동작 또는 MIMO를 수행할 수 있다. 이 경우, 이중 연결 또는 MIMO 동작 시에 서로 다른 안테나를 통해 송신 또는 수신되는 신호 간의 간섭을 저감할 수 있다.
밀리미터파 대역에서 동작하는 배열 안테나 및 이를 제어하는 전자기기와 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
밀리미터파 대역에서 동작하는 배열 안테나 및 이를 제어하는 전자기기와 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
이상에서는 밀리미터파 대역에서 동작하는 디스플레이에 구비되는 안테나 모듈 및 이를 제어하는 구성을 포함하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이와 같은 밀리미터파 대역에서 동작하는 디스플레이에 구비되는 안테나 모듈 및 이를 제어하는 구성을 포함하는 전자 기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
실시 예에 따르면, 밀리미터파 대역에서 동작하는 안테나 소자를 메탈 메쉬 구조로 디스플레이에 구현하여, 전면 방향의 다른 기기와 통신이 가능하다.
실시 예에 따르면, 디스플레이 내부에 배치된 안테나의 전기적 특성을 향상시키면서도 더미 패턴을 이용하여 시인성을 향상시킬 수 있는 안테나 구성을 제공할 수 있다.
실시 예에 따르면, 복층형 패치 안테나에 이중 편파 특성이 구현된 안테나 모듈을 제공할 수 있다.
실시 예에 따르면, 안테나 간 간격을 최소화하고, 투명 안테나와 급전 라인 간의 전환 구간에서 임피던스 매칭을 통해, 밀리미터파 대역에서 신호 손실 특성이 최소화될 수 있는 디스플레이에 구현되는 안테나 모듈을 제공할 수 있다.
실시 예에 따르면, 방사체의 메탈 메쉬 격자와 그라운드 패턴의 메탈 메쉬 격자 간의 정렬을 통해, 안테나 성능을 유지하면서도 투명도를 유지할 수 있다.
실시 예에 따르면, 복층형 안테나 구조를 위한 제2 메탈 메쉬 패턴이 그라운드 패턴으로 동작하여, 터치센서/회로와 안테나 패턴이 형성되는 제1 메탈 메쉬 패턴 간의 간섭을 방지할 수 있다.
본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 명세서와 관련하여, 밀리미터파 대역에서 동작하는 안테나 및 이를 제어하는 전자 기기의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 안테나 모듈에 있어서,
    일 면에 형성된 급전 라인의 양 측에 상기 급전 라인과 이격된 제1 그라운드 패턴이 형성된 연성 회로 기판(FPCB);
    제1 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB의 일 면에 형성된 상기 급전 패턴과 연결되도록 구성된 제1 유전체 기판; 및
    제2 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB의 타 면에 형성된 제2 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 제2 유전체 기판을 포함하고,
    상기 제1 메탈 메쉬 패턴은,
    메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성된 안테나 패턴;
    메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성된 급전 패턴; 및
    메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향 및 타 축 방향으로 단절되게 구성된 더미 패턴을 포함하는, 안테나 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 메탈 메쉬 패턴에 의해 형성된 복수의 메쉬 격자들에 의해 형성되는 안테나 소자는 디스플레이의 상부, 하부 또는 내부에 배치되고,
    상기 FPCB 상에서 소정 너비로 형성된 상기 급전 라인은 상기 안테나 소자를 급전하는 상기 급전 패턴과 연결되는, 안테나 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 급전 라인은,
    상기 급전 라인의 양 측에 상기 제1 그라운드 패턴이 배치된 CPW 전송 선로로 구현되어, 상기 안테나 소자와 상기 급전 라인 간의 임피던스 매칭을 수행하도록 구성된 전환 영역(transition region); 및
    상기 급전 라인이 제1 축 방향으로 소정 길이만큼 배치되는 신호 라인 영역(signal line region)을 포함하고,
    상기 신호 라인 영역에 배치되는 상기 급전 라인은 FPCB(flexible printed circuit board) 상에 마이크로 스트립 라인 형태로 형성되는, 전자 기기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 더미 패턴은,
    유전체 영역에 배치되고 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 메탈 메쉬 격자들이 상호 단절되게 배치된 제1 더미 패턴을 포함하는, 안테나 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 더미 패턴은,
    상기 안테나 패턴과 상기 급전 패턴 사이에 배치되고, 메탈 메쉬 격자들이 상기 안테나 패턴 및 상기 급전 패턴과 단절되게 상기 타 축 방향으로 배치된 제2 더미 패턴을 더 포함하는, 안테나 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 급전 패턴 및 제2 급전 패턴에 의해 상기 일 축 방향의 편파 및 상기 타 축 방향의 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작하고,
    상기 제2 급전 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성되는, 안테나 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 상호 연결되어 그라운드 패턴을 구성하고,
    상기 제1 메탈 메쉬 패턴 중 상기 안테나 패턴과 상기 제2 메탈 메쉬 패턴에 해당하는 상기 그라운드 패턴에 의해 상기 제1 유전체 기판의 상부 방향으로 무선 신호를 방사하는 패치 안테나를 구성하는, 안테나 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 메탈 메쉬 패턴의 형상, 높이 방향의 두께 및 선폭은 상기 제2 메탈 메쉬 패턴의 형상, 높이 방향의 두께 및 선폭에 대응되게 형성되는, 안테나 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 메탈 메쉬 패턴이 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 교차하는 제1 지점은 상기 제2 메탈 메쉬 패턴이 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 교차하는 제2 지점과 대응되게 형성되는, 안테나 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 FPCB와 동일한 레이어 상에 배치되고, 상기 제1 유전체 기판 및 상기 제2 유전체 기판을 접합하도록 구성된 OCA 레이어를 더 포함하는, 안테나 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈 중 상기 제2 유전체 기판이 디스플레이의 상부 영역에 배치되고, 상기 안테나 패턴은 상기 제1 유전체 기판의 상부 방향으로 무선 신호를 방사하는, 안테나 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈 중 상기 제1 유전체 기판이 디스플레이의 하부 영역에 부착되고, 상기 안테나 모듈 중 상기 제2 유전체 기판이 하부 구조물의 상부 영역에 부착되고,
    상기 안테나 패턴은 상기 제1 유전체 기판의 상부 방향의 상기 디스플레이를 통과하여 무선 신호를 방사하는, 안테나 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 제1 디스플레이와 제2 디스플레이 사이에 배치되고, 상기 안테나 모듈 중 상기 제1 유전체 기판이 상기 제1 디스플레이의 하부 영역에 부착되고, 상기 안테나 모듈 중 상기 제2 유전체 기판이 상기 제2 디스플레이의 상부 영역에 부착되고,
    상기 안테나 패턴은 상기 제1 유전체 기판의 상부 방향의 상기 제1 디스플레이를 통과하여 무선 신호를 방사하는, 안테나 모듈.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 FPCB는,
    ACF 레이어와 열 기반 프레스 동작에 의해 사전 본딩(pre-bonding)되고,
    상기 제2 유전체 기판에 형성된 상기 제2 메탈 메쉬 패턴과 상기 FPCB의 타 면의 그라운드 패턴이 정렬된 상태에서 상기 제2 유전체 기판과 본딩 되고,
    상기 FPCB와 동일한 레이어 상에서 상기 FPCB와 인접한 영역에 OCA 레이어가 상기 FPCB의 상단부와 대응되게 형성되는, 안테나 모듈.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 FPCB의 일 면에 형성된 상기 급전 라인의 상부에 제2 ACF 레이어가 부착되고,
    상기 FPCB가 열 기반 프레스 동작에 의해 상기 제2 ACF 레이어와 사전 본딩 되고,
    상기 제1 유전체 기판에 형성된 상기 제1 메탈 메쉬 패턴과 상기 FPCB의 일 면의 상기 급전 라인과 정렬된 상태에서 상기 FPCB가 상기 제1 유전체 기판과 본딩 되는, 안테나 모듈.
  16. 안테나 모듈을 구비하는 전자 기기에 있어서,
    화면에 정보를 표시하고, 주변에 배치된 전자 기기로 무선 신호를 방사하도록 메탈 메쉬 패턴이 형성된 디스플레이; 및
    상기 전자 기기의 하부 영역에 배치된 안테나 모듈을 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    일 면과 타 면에 급전 라인과 그라운드 패턴이 형성된 연성 회로 기판(FPCB);
    제1 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB에 형성된 상기 급전 패턴과 연결되도록 구성된 제1 유전체 기판; 및
    제2 메탈 메쉬 패턴이 상기 FPCB에 형성된 상기 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 제2 유전체 기판을 포함하고,
    상기 제1 메탈 메쉬 패턴은,
    메탈 메쉬 격자들이 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성된 안테나 패턴;
    메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향으로 상호 연결되게 구성된 급전 패턴; 및
    메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향 및 타 축 방향으로 단절되게 구성된 더미 패턴을 포함하는, 전자 기기.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 더미 패턴은,
    유전체 영역에 배치되고 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 메탈 메쉬 격자들이 상호 단절되게 배치된 제1 더미 패턴; 및
    상기 안테나 패턴과 상기 급전 패턴 사이에 배치되고, 메탈 메쉬 격자들이 상기 안테나 패턴 및 상기 급전 패턴과 단절되게 상기 타 축 방향으로 배치된 제2 더미 패턴을 더 포함하는, 전자 기기.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 급전 패턴 및 제2 급전 패턴에 의해 상기 일 축 방향의 편파 및 상기 타 축 방향의 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작하고,
    상기 제2 급전 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 타 축 방향으로 상호 연결되게 구성되는, 전자 기기.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 메탈 메쉬 패턴은 메탈 메쉬 격자들이 상기 일 축 방향 및 상기 타 축 방향으로 상호 연결되어 그라운드 패턴을 구성하고,
    상기 제1 메탈 메쉬 패턴 중 상기 안테나 패턴과 상기 제2 메탈 메쉬 패턴에 해당하는 상기 그라운드 패턴에 의해 상기 전자 기기의 전면 방향으로 무선 신호를 방사하는, 전자 기기.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈과 전기적으로 연결되고, 상기 급전 패턴 및 상기 제2 급전 패턴을 통해 상기 안테나 패턴에 제1 신호 및 제2 신호를 인가하도록 구성된 송수신부 회로(transceiver circuit); 및
    상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되어, 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    복수의 상기 안테나 소자에 형성되는 배열 안테나로 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호가 인가되어 다중 입출력(MIMO)을 수행하면서 상기 제1 신호에 의한 제1 빔 포밍 및 상기 제2 신호에 의한 제2 빔 포밍이 수행되도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 전자 기기.
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