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KR20200087861A - 위상-어레이 안테나, 디스플레이 패널, 및 디스플레이 디바이스 - Google Patents

위상-어레이 안테나, 디스플레이 패널, 및 디스플레이 디바이스 Download PDF

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KR20200087861A
KR20200087861A KR1020207018735A KR20207018735A KR20200087861A KR 20200087861 A KR20200087861 A KR 20200087861A KR 1020207018735 A KR1020207018735 A KR 1020207018735A KR 20207018735 A KR20207018735 A KR 20207018735A KR 20200087861 A KR20200087861 A KR 20200087861A
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KR
South Korea
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electrode
array
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array antenna
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KR1020207018735A
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English (en)
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KR102409333B1 (ko
Inventor
쉐 차오
티엔-룬 팅
제 우
잉 왕
춘청 처
하이린 쉐
Original Assignee
보에 테크놀로지 그룹 컴퍼니 리미티드
베이징 비오이 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Publication date
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Publication of KR20200087861A publication Critical patent/KR20200087861A/ko
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Abstract

본 개시내용의 실시예들은 위상-어레이 안테나, 디스플레이 패널, 및 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 위상-어레이 안테나는: 서로 대향 배열된 제1 기판 및 제2 기판, 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치된 복수의 위상-어레이 유닛을 포함한다. 위상-어레이 유닛들 중 적어도 하나는: 제1 전극; 제1 전극에 대향하여 배열된 제2 전극; 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치된 전압-제어 위상-시프트 재료 -제1 전극은 전압-제어 위상-시프트 재료를 제어하기 위한 바이어스 신호를 수신하도록 구성되고, 제2 전극은 접지 전극임-; 및 전압-제어 위상-시프트 재료로부터 멀리 떨어진 제1 전극의 측면에 위치되며 제1 전극으로부터 절연 방식으로 이격된 마이크로스트립 라인 -마이크로스트립 라인은 송신 신호를 수신 또는 송신하도록 구성됨-을 포함한다. 본 개시내용의 실시예들에 의해 제공되는 위상-어레이 안테나는 신호 손실을 감소시키고 안테나 이득을 향상시킨다.

Description

위상-어레이 안테나, 디스플레이 패널, 및 디스플레이 디바이스
본 출원은 2018년 1월 5일자로 출원된 중국 특허 출원 제201810009872.2호의 이익 및 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 출원의 일부로서 참조로 본 명세서에 포함된다.
본 개시내용의 실시예들은 안테나 기술 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 위상-어레이 안테나(phased-array antenna), 위상-어레이 안테나를 포함하는 디스플레이 패널, 및 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
위상-어레이 안테나는 어레이 안테나에서 방사 엘리먼트의 공급 위상(feeding phase)을 제어함으로써 방향 패턴의 형상을 변경하는 안테나이다. 위상을 제어하면 빔 스캐닝을 달성하기 위해 안테나 방향 패턴의 최대치의 방향이 변경될 수 있다. 위상-어레이 안테나들은 광범위한 애플리케이션들을 갖는다. 예를 들어, 위상-어레이 안테나들은 차량들과 위성들 사이의 통신, 자율 주행을 위한 어레이 레이더들, 또는 안전 보호를 위한 어레이 레이더들 등에 사용될 수 있다.
마이크로스트립 라인들은 위상-어레이 안테나들에서 빈번하게 사용되는 구조체들이다. 일반적으로, 마이크로스트립 라인들에서 송신되는 신호들은 고주파 송신 신호들 및 저주파 바이어스 신호들(예를 들어, 바이어스 전압들)을 포함한다. 고주파 송신 신호들은 각각의 위상-어레이 엘리먼트 사이에서 송신될 수 있고, 각각의 안테나 엘리먼트의 바이어스 신호들은 개별적으로 제어될 필요가 있다.
본 개시내용의 실시예들은 위상-어레이 안테나, 디스플레이 패널, 및 디스플레이 디바이스를 제공한다.
본 개시내용의 양태에서, 위상-어레이 안테나가 제공된다. 위상-어레이 안테나는 서로 대향 배열된 제1 기판 및 제2 기판, 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치된 복수의 위상-어레이 엘리먼트를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 위상-어레이 엘리먼트들 중 적어도 하나는: 제1 전극; 제1 전극에 대향하여 배열된 제2 전극; 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치된 전압-제어 위상 시프트 재료 -제1 전극은 전압-제어 위상 시프트 재료를 제어하기 위한 바이어스 신호를 수신하도록 구성되고, 제2 전극은 접지 전극으로서 기능함-; 및 전압-제어 위상 시프트 재료로부터 멀리 떨어진 제1 전극의 측면에 위치되며 제1 전극으로부터 전기적으로 절연된 마이크로스트립 라인 -마이크로스트립 라인은 송신 신호를 수신 또는 송신하도록 구성됨-을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 전극의 두께는 약 0.01㎛보다 크고 약 0.5㎛보다 작다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 기판 상의 마이크로스트립 라인의 정투영은 제1 기판 상의 제1 전극의 정투영과 중첩한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 상이한 위상-어레이 엘리먼트들의 제1 전극들은 서로 전기적으로 격리된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 위상-어레이 엘리먼트들 각각은 마이크로스트립 라인과 제1 전극 사이에 위치된 절연 층을 추가로 포함할 수 있다. 상이한 위상-어레이 엘리먼트들의 절연 층들은 일체로 형성된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 전극 및 마이크로스트립은 예를 들어, 나선형 또는 뱀같은(snakelike) 형상을 가질 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제2 전극은 블록 전극일 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 상이한 위상-어레이 엘리먼트들의 제2 전극들은 일체로 형성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 위상-어레이 안테나는 송신 신호를 송신하도록 구성된 피드 인터페이스, 및 피드 인터페이스를 위상-어레이 엘리먼트들의 마이크로스트립 라인들에 결합하도록 구성된 전력 분배기를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 전력 분배기 및 마이크로스트립 라인은 동일한 층에 배열될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 위상-어레이 안테나는 위상 어레이의 주변 영역에 위치된 핀 및 핀을 제1 전극에 결합하는 배선을 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 핀, 배선, 및 제1 전극은 동일한 층에 배열될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 전압-제어 위상 시프트 재료는 예를 들어, 액정 재료를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 위상-어레이 안테나는 전압-제어 위상 시프트 재료와 대향하는 제1 전극의 측면 상에 위치된 제1 정렬 층, 및 전압-제어 위상 시프트 재료와 대향하는 제2 전극의 측면 상에 위치된 제2 정렬 층을 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 전극의 재료는 예를 들어, 금속 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 마이크로스트립 라인의 재료는 금속을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태에서, 디스플레이 패널이 제공된다. 디스플레이 패널은 본 개시내용의 위상-어레이 안테나를 참조하는 하나 이상의 실시예에서 위상-어레이 안테나를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 위상-어레이 안테나는 디스플레이 패널의 주변 영역에 위치될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 디스플레이 패널은 컬러 필터 기판 및 어레이 기판을 갖는 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 제1 기판은 컬러 필터 기판 및 어레이 기판 중 하나일 수 있고, 제2 기판은 컬러 필터 기판 및 어레이 기판 중 다른 하나일 수 있다.
본 개시내용의 또 다른 양태에서, 디스플레이 디바이스가 제공된다. 디스플레이 디바이스는 본 개시내용의 디스플레이 패널을 참조하는 하나 이상의 실시예에서 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
추가적인 적응적 양태들 및 범위들은 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명백하다. 본 개시내용의 다양한 양태들은 개별적으로 또는 하나 이상의 다른 양태들과 조합하여 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 본 명세서에서의 설명 및 특정 실시예들은 단지 예시를 위한 것이며 본 개시내용의 범위를 제한하려는 것은 아니라는 점이 또한 이해되어야 한다.
본 명세서에 제시된 첨부 도면들은 단지 선택된 실시예들을 설명하기 위한 것으로, 모든 가능한 구현들이 아니며, 본 개시내용의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
도 1a는 위상-어레이 안테나의 마이크로스트립 라인의 배열을 개략적으로 도시하고;
도 1b는 라인 CC'를 따른 도 1a의 위상-어레이 안테나의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 위상-어레이 안테나의 마이크로스트립 라인의 배열을 개략적으로 도시하고;
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 위상-어레이 안테나의 제1 전극의 배열을 개략적으로 도시하고;
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 도 3의 라인 AA'을 따른 위상-어레이 안테나의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 5는 본 개시내용의 실시예에 따른 도 3의 라인 BB'를 따른 위상-어레이 안테나의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른 다른 위상-어레이 안테나의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른 상이한 두께들 H를 갖는 위상-어레이 안테나의 제1 전극의 시뮬레이션 결과를 도시하고;
도 8은 본 개시내용의 실시예에 따른 디스플레이 패널의 평면도를 개략적으로 도시하며;
도 9는 본 개시내용의 실시예에 따른 디스플레이 디바이스의 평면도를 개략적으로 도시한다.
이러한 첨부 도면들의 다양한 뷰를 통해, 대응하는 참조 번호들은 대응하는 부분들 또는 특징들을 표시한다.
이제, 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 개시내용을 구현할 수 있게 하기 위해, 본 개시내용의 예시적인 예들로서 제공되는 첨부 도면들을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명할 것이다.
특히, 아래의 도면들 및 예들은 본 개시내용의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 본 개시내용의 특정 요소들이 공지된 컴포넌트들(또는 방법들 또는 프로세스들)을 사용하여 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있는 경우, 본 개시내용의 이해에 필요한 이러한 공지된 컴포넌트들(또는 방법들 또는 프로세스들)의 부분들만이 설명될 것이고, 이러한 공지된 컴포넌트들의 다른 부분들의 상세한 설명들은 본 개시내용을 모호하게 하지 않도록 생략될 것이다. 또한, 다양한 실시예들은 본 명세서에서 예시로서 지칭되는 컴포넌트들에 대한 현재의 및 미래의 공지된 균등물들을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "갖는다(have)", "포함한다(comprise)" 및 "함유한다(contain)"는 물론 그의 문법적 변형은 비배타적인 방식으로 사용된다. 따라서, 표현 "A는 B를 갖는다" 뿐만 아니라 표현 "A는 B를 포함한다" 또는 "A는 B를 함유한다"는 둘 다 B이외에, A가 하나 이상의 추가의 컴포넌트 및/또는 구성요소를 포함한다는 사실과, B이외에, 다른 컴포넌트, 구성요소 또는 요소가 A에 존재하지 않는 경우를 지칭할 수 있다.
이하의 설명을 위해, 첨부 도면들에서 방향-교정으로서, 용어들 "위", "아래", "좌측", "우측", "수직", "수평", "상부", "하부" 및 그의 파생어들은 본 개시내용에 관한 것이다. 용어들 "~로 도포된", "~상에", "~상에 위치한", 또는 "~상부에 위치한"은 예를 들어, 제1 구조체의 제1 요소가 제2 구조체의 제2 요소 상에 있다는 것을 의미하며, 여기서 인터페이스 구조체와 같은 중간 요소는 제1 요소와 제2 요소 사이에 존재할 수도 있다. 용어 "직접 접촉"은 예를 들어, 제1 구조체의 제1 요소와 제2 구조체의 제2 요소가 2개의 요소들의 계면에서 임의의 중간 전도, 절연 또는 반도체 층들 없이 접속된다는 것을 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용되는 바와 같이, 단어의 단수 형태는 그 문맥상 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 복수를 포함하고, 그 반대도 마찬가지이다. 따라서, 단수 단어들은 일반적으로 각각의 용어의 복수를 포함한다.
도 1a는 위상-어레이 안테나(100)의 마이크로스트립 라인의 배열을 개략적으로 도시하고; 도 1b는 라인 CC'을 따른 도 1a의 위상-어레이 안테나(100)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 위상-어레이 안테나(100)는 제1 기판(11), 제2 기판(12), 복수의 위상-어레이 엘리먼트(13), 피드 인터페이스(14), 전력 분배기(15), 핀(16), 및 배선(17)을 포함할 수 있다. 위상-어레이 엘리먼트들(13) 중 적어도 하나는 마이크로스트립 라인(130), 마이크로스트립 라인(130)에 대향하여 배열된 접지 전극(131), 및 마이크로스트립 라인(130)과 접지 전극(131) 사이에 위치한 전압-제어 위상 시프트 재료(132)를 포함할 수 있다.
고주파 송신 신호는 피더 인터페이스(14)를 통해 전력 분배기(15) 내로 입력될 수 있고, 이어서 전력 분배기(15)를 통해 각각의 위상-어레이 엘리먼트(13) 내로 입력될 수 있다. 저주파 바이어스 신호는 핀(16)에 인가될 수 있고, 배선(17)을 통해 마이크로스트립 라인(130) 내로 송신될 수 있다. 고주파 송신 신호와 저주파 바이어스 신호 양쪽 모두는 마이크로스트립 라인(130) 상에서 송신된다. 상이한 위상-어레이 엘리먼트들(13)의 바이어스 신호들의 단락 또는 간섭을 방지하기 위해, 필터(133)가 위상-어레이 엘리먼트들(13) 각각에 배열된다. 필터(133)는 위상-어레이 엘리먼트들(13) 사이의 바이어스 신호들의 전파를 차단할 수 있지만, 고주파 송신 신호가 통과할 수 있게 한다. 그러나, 위상-어레이 엘리먼트(13) 내의 필터(133)의 배열은 고주파 송신 신호의 소정 손실을 야기하여, 안테나 이득을 감소시킬 것이다. 또한, 필터(133)는 위상-어레이 엘리먼트(13)의 공간을 어느 정도까지 차지할 수 있고, 이는 위상-어레이 안테나의 통합에 불리하다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 위상-어레이 안테나가 개시된다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 의해 제공되는 위상-어레이 안테나에서, 추가적인 제1 전극이 각각의 위상-어레이 엘리먼트 내로 도입되고, 제1 전극은 바이어스 신호, 예를 들어, 바이어스 전압을 수신하도록 구성되는 반면에; 마이크로스트립 라인은 송신 신호를 수신 또는 송신하도록 구성된다. 이러한 구성으로, 위상-어레이 엘리먼트에서 필터를 사용할 필요가 없고, 따라서 필터로 인한 손실이 감소될 수 있고, 안테나 이득이 개선될 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 위상-어레이 안테나의 마이크로스트립 라인의 배열을 개략적으로 도시한다. 도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 위상-어레이 안테나의 제1 전극의 배열을 개략적으로 도시한다. 도 4 및 도 5는 각각 본 개시내용의 실시예들에 따른 도 3의 라인 AA' 및 라인 BB'를 따른 위상-어레이 안테나의 단면도들을 개략적으로 도시한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 의해 제공되는 위상-어레이 안테나는 도 2 내지 도 5를 참조하여 이하에서 상세히 설명된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 2×2 어레이들을 포함하는 위상-어레이 엘리먼트가 예시를 위한 예로서 취해진다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 본 개시내용의 일부 실시예들에 의해 제공되는 위상-어레이 안테나는 또한 실제 필요에 따라 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 설정될 수 있는, 다른 위상-어레이 엘리먼트 배열을 갖는 위상-어레이 안테나에 적합하다는 것을 이해해야 한다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 복수의 위상-어레이 엘리먼트들은 n개의 행 x m개의 열로 배열된다. 본 개시내용의 다른 실시예들에서, 복수의 위상-어레이 엘리먼트들은 또한 비-어레이 형태로 배열될 수 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 일부 실시예들에 의해 제공되는 위상-어레이 안테나(200)는 서로 대향 배열되는 제1 기판(21)과 제2 기판(22), 및 예를 들어, 어레이로 배열되는 제1 기판(21)과 제2 기판(22) 사이에 위치되는 복수의 위상-어레이 엘리먼트들(23)을 포함한다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 위상-어레이 엘리먼트들(23) 중 적어도 하나는 제1 전극(235), 제1 전극(235)에 대향하여 배열된 제2 전극(231), 제1 전극(235)과 제2 전극(231) 사이에 위치된 전압-제어 위상 시프트 재료(232), 및 전압-제어 위상 시프트 재료(232)로부터 멀리 떨어져 있는 제1 전극(235)의 측면에 위치되며 제1 전극(235)으로부터 전기적으로 절연되는 마이크로스트립 라인(230)을 포함한다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 전극(235)은 전압-제어 위상 시프트 재료(232)를 제어하기 위한 바이어스 신호를 수신하도록 구성되고, 제2 전극(231)은 접지 전극으로서 기능하고, 마이크로스트립 라인(230)은 마이크로파 신호와 같은 송신 신호를 수신하거나 송신하도록 구성된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 마이크로스트립 라인(230)은 송신 신호를 수신 또는 송신할 수 있다. 전압-제어 위상 시프트 재료(232)는 송신 신호의 송신 매체로서 역할을 할 수 있다. 제1 전극(235)에 바이어스 신호(예를 들어, 바이어스 전압)를 제공함으로써, 제1 전극(235)과 제2 전극(231) 사이에 전기장이 발생된다. 전기장은 전압-제어 위상 시프트 재료(232)에서 송신되는 송신 신호의 위상의 변화, 즉 위상 시프트가 발생할 수 있도록 전압-제어 위상 시프트 재료(232)의 유전 상수를 변경할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 전극(235)을 각각의 위상-어레이 엘리먼트(23)에 포함시킴으로써, 바이어스 신호(예를 들어, 바이어스 전압) 및 송신 신호는 제1 전극(235) 및 마이크로스트립 라인(230)에 각각 제공될 수 있다. 상이한 위상-어레이 엘리먼트들 사이의 바이어스 신호의 간섭을 방지하기 위해 위상-어레이 엘리먼트(23)에 필터를 배열하는 것은 불필요하다. 따라서, 필터로 인한 손실이 감소될 수 있고, 따라서 안테나 이득이 개선될 수 있다. 또한, 본 개시내용의 일부 실시예들에 의해 제공되는 위상-어레이 안테나에 따르면, 어떠한 필터도 사용되지 않기 때문에, 위상-어레이 안테나의 어떠한 볼륨 공간도 필터에 의해 점유되지 않으며, 이는 위상-어레이 안테나의 다른 디바이스들로의 통합을 용이하게 할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 전압-제어 위상 시프트 재료(232)는 액정 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들은 이에 한정되지 않고, 예로서, 전압-제어 위상 시프트 재료(232)는 또한 강유전성 재료를 포함할 수 있다.
각각의 위상-어레이 엘리먼트에서, 마이크로스트립 라인(230)은 마이크로스트립 라인(230)과 제1 전극(235) 사이에 위치된 절연 층(236)에 의해 제1 전극(235)으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 예로서, 상이한 위상-어레이 엘리먼트들(23)의 절연 층들(236)은 일체로 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 절연 층(236)을 준비할 때, 절연 재료는 퇴적된 절연 재료를 추가로 패터닝할 필요없이 각각의 위상-어레이 엘리먼트(23)의 제1 전극(235)의 표면 상에 퇴적될 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들은 이에 한정되지 않고, 상이한 위상-어레이 엘리먼트들(23)의 절연 층들(236)이 불연속적이라는 것이 또한 실현가능하다는 점이 이해되어야 한다.
예시적인 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상이한 위상-어레이 엘리먼트들(23)의 제1 전극들(235)은 상이한 위상-어레이 엘리먼트들(23)의 바이어스 신호들의 상호 간섭을 방지하기 위해 전기적으로 격리된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 위상-어레이 엘리먼트들(23)의 각각의 열의 마이크로스트립 라인들(230)은 송신 신호가 각각의 열의 각각의 위상-어레이 엘리먼트들(23) 사이에서 송신될 수 있도록 연속적으로 형성된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 기판(21) 상의 제1 전극(235)의 정투영(orthographic projection)은 제1 기판(21) 상의 마이크로스트립 라인(230)의 정투영과 실질적으로 중첩된다. 즉, 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 전극(235)은 기판에 수직인 방향에서의 마이크로스트립 라인(230)의 위치에 실질적으로 대응하는 위치에 배열된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "중첩" 또는 "실질적인 중첩"은 요소/컴포넌트 A(예를 들어, 제1 기판 상의 제1 전극의 정투영)가 요소/컴포넌트 B(예를 들어, 제1 기판 상의 마이크로스트립 라인의 정투영)과 완전히 중첩하는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극 및 마이크로스트립 라인의 정투영들의 프로파일들이 완전한 중첩의 경우에 비해 10% 내의 편차를 갖는 경우는 실질적인 중첩의 경우이다.
예시적인 실시예에서, 제1 전극(235) 및 마이크로스트립 라인(230)은 나선 형상 또는 뱀같은(snakelike) 형상과 같은 동일한 형상을 가질 수 있다. 이러한 구성으로, 제1 전극(235)이 제조될 때, 마이크로스트립 라인(230)과 동일한 마스크가 사용될 수 있고, 제1 전극(235)에 대한 특수 마스크를 제공할 필요가 없기 때문에, 프로세스가 단순화될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제2 전극(231)은 블록 전극으로서 형성될 수 있다. 대안적으로, 상이한 위상-어레이 엘리먼트들(23)의 제2 전극들(231)은 각각의 위상-어레이 엘리먼트들(23)의 접지 전극들로서 기능하도록 일체로 형성된다.
본 개시내용의 실시예들에서 설명된 "일체로 형성된"은 하나의 필름 형성 프로세스에서 연속 구조체를 형성하는 것을 지칭할 수 있거나, 2개의 구조체가 개별적으로 제조될 수 있지만, 궁극적으로는 그들 사이에 다른 물체들없이 연속 구조체로 물리적으로 형성되는 것을 지칭할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 위상-어레이 안테나(200)는 송신 신호를 송신하도록 구성된 피드 인터페이스(24), 및 각각의 위상-어레이 엘리먼트(23)의 마이크로스트립 라인(230)에 피드 인터페이스(24)를 결합하도록 구성된 전력 분배기(25)를 추가로 포함할 수 있다. 이 구성에서, 송신 신호는 피드 인터페이스(24)에 의해 전력 분배기(25)에 공급되고, 이어서 전력 분배기(25)에 의해 각각의 위상-어레이 엘리먼트(23)에 분배된다.
예시적인 실시예에서, 전력 분배기(25) 및 마이크로스트립 라인(230)은 동일한 층에 배열될 수 있는데, 즉, 동일한 필름 층으로 형성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "동일 층에 배열된"은 요소/컴포넌트 A 및 요소/컴포넌트 B가 동일한 필름 층에 의해 형성되는 경우를 포함할 수 있고, 두께 방향으로 (기판과 같은) 특정 기준 물체로부터 동일한 거리에 있는 경우도 포함할 수 있다.
마이크로스트립 라인(230)은 금속으로 형성될 수 있다. 금속의 높은 도전율로 인해, 마이크로스트립 라인(230)을 형성하기 위해 금속을 사용하는 것은 신호 손실을 감소시킬 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 위상-어레이 안테나(200)는 위상-어레이 안테나의 주변 영역에 위치된 핀(26), 및 핀(26)을 제1 전극(235)에 결합하는 배선(27)을 추가로 포함할 수 있다. 이 구성에 의해, (바이어스 전압원과 같은) 바이어스 신호원이 핀(26)에 결합될 수 있고, 바이어스 신호는 배선(25)을 통해 제1 전극(235)에 제공될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 핀(26), 배선(27) 및 제1 전극(235)은 동일한 층에 배열될 수 있는데, 즉, 동일한 필름 층으로 형성될 수 있다. 이 설계를 통해, 핀(26), 배선(27) 및 제1 전극(235)은 하나의 패터닝 프로세스에서 형성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 제1 전극(235)은 임의의 전기 전도성 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(235)을 형성하는 재료는 금속 또는 금속 산화물을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른 다른 위상-어레이 안테나(300)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 6에 도시된 실시예에서, 전압-제어 위상 시프트 재료(232)는 액정 재료를 포함한다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같은 실시예들에서의 컴포넌트들에 추가하여, 위상-어레이 안테나(200)는 전압-제어 위상 시프트 재료(232)에 가까운 제1 전극(235)의 측면 상에 위치된 제1 정렬 층(237), 및 전압-제어 위상 시프트 재료(232)에 가까운 제2 전극(231)의 측면 상에 위치된 제2 정렬 층(238)을 추가로 포함한다. 제1 정렬 층(237) 및 제2 정렬 층(238)은 액정 분자들이 특정 초기 배향을 갖게 할 수 있다. 제1 정렬 층(237) 및 제2 정렬 층(238)의 재료들 및 형성 프로세스들은 본 개시내용의 실시예들에서 구체적으로 한정되지 않고, 실제 요구들에 따라 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 선택될 수 있다.
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른 상이한 두께들 H를 갖는 위상-어레이 안테나의 제1 전극의 시뮬레이션 결과를 도시하며, 여기서 수평 축은 송신 신호의 주파수를 나타내고, 수직 축은 위상-어레이 안테나의 손실을 나타낸다.
동작 시에, 본 개시내용의 실시예에 따른 위상-어레이 안테나의 모델은 시뮬레이션 소프트웨어에 의해 확립될 수 있다. 구체적으로, 다음의 파라미터들이 가정될 수 있다.
- 제1 기판 및 제2 기판은 유전 상수가 5이고 두께가 700㎛인 유리 기판들이다.
- 마이크로스트립 라인 및 제2 전극의 전극 재료들은 구리이고, 마이크로스트립 라인 및 제2 전극은 58,000,000 S/m의 도전율을 갖고, 마이크로스트립 라인은 200㎛의 폭을 갖고, 마이크로스트립 라인은 30mm의 길이를 갖는다.
- 절연 층은 6.3의 유전 상수를 가지며, 0.6㎛의 두께를 갖는다.
- 제1 전극의 도전율은 300,000 S/m이고, 제1 전극의 두께는 0-2㎛의 범위를 갖는 변수이다.
전압-제어 위상 시프트 재료는 액정 재료이고, 액정 층은 3의 유전 상수를 가지며 100㎛의 두께를 갖는다.
도 7에서, H=0㎛는 위상-어레이 안테나에 어떠한 제1 전극도 배열되어 있지 않고, 도 1에 도시된 바와 같은 위상-어레이 안테나가 시뮬레이트된다는 것을 의미한다.
도 7의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 전극의 두께는 위상-어레이 안테나의 손실에 영향을 미친다. 위의 시뮬레이션 조건들 하에서, 제1 전극의 두께가 0.5㎛ 미만일 때, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 위상-어레이 안테나의 손실은 도 1에 도시된 바와 같은 위상-어레이 안테나의 손실보다 작다. 그러나, 제1 전극의 두께가 0.5㎛보다 클 때, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 위상-어레이 안테나의 손실은 도 1에 도시된 바와 같은 위상-어레이 안테나의 손실보다 크다. 대안적으로, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 위상-어레이 안테나가 상기 파라미터들을 갖는 경우, 제1 전극의 두께 H는 약 0.01㎛ 보다 크고 약 0.5㎛ 미만일 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 디스플레이 패널이 추가로 개시된다. 대안적으로, 디스플레이 패널은 위에 상세히 개시된 하나 이상의 실시예에 따른 적어도 하나의 위상-어레이 안테나와 같은, 본 개시내용의 실시예들에 따른 적어도 하나의 위상-어레이 안테나를 포함할 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널의 대안적인 실시예들을 위한 위상-어레이 안테나의 실시예들이 참조될 수 있다.
도 8은 본 개시내용의 실시예에 따른 디스플레이 패널의 평면도를 개략적으로 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(800)은 주변 영역(81) 및 디스플레이 영역(82)을 가질 수 있다. 위상-어레이 안테나들(200 또는 300)은 디스플레이 패널의 주변 영역(81)에 위치될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 디스플레이 패널(800)은 컬러 필터 기판 및 어레이 기판을 포함하는 액정 디스플레이 패널일 수 있다. 위상-어레이 안테나에 관련하여 상기 실시예들에서 설명된 제1 기판(20)은 컬러 필터 기판 및 어레이 기판 중 하나로서 기능할 수 있고, 제2 기판(30)은 컬러 필터 기판 및 어레이 기판 중 다른 하나로서 기능할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 위상-어레이 안테나의 전압-제어 위상 시프트 재료가 액정 재료를 포함하는 경우에, 액정 디스플레이 패널의 액정 층은 위상-어레이 안테나의 액정 층과 일체로 형성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 액정 디스플레이 패널에 요구되는 다른 종래의 요소들 또는 컴포넌트들이 또한 컬러 필터 기판 및 어레이 기판 상에 배열될 수 있다. 예로서, 컬러 필터 기판은 제1 편광기, 어레이-분산 컬러 필터, 및 컬러 필터들을 서로 분리하기 위한 블랙 매트릭스를 추가로 포함할 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다. 어레이 기판은 어레이-분산 박막 트랜지스터, 픽셀 전극, 및 제2 편광기를 포함할 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따르면, 디스플레이 디바이스가 추가로 개시된다. 도 9는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스(900)의 평면도를 개략적으로 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 디스플레이 디바이스는 위에 상세히 개시된 하나 이상의 실시예에 따른 디스플레이 패널(800)과 같은, 본 개시내용의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(800)을 포함할 수 있다. 따라서, 디스플레이 디바이스의 대안적인 실시예들에 대해서는, 디스플레이 패널(800)의 실시예들, 보다 구체적으로는 본 개시내용의 위상-어레이 안테나의 실시예들에 대한 참조가 이루어질 수 있다.
실시예들의 전술한 설명은 예시 및 설명을 위한 것이며, 총망라하거나 본 개시내용을 한정하려는 의도는 아니다. 특정 실시예들의 다양한 컴포넌트들 또는 특징들은 일반적으로 특정 실시예들로 한정되지 않는다. 그러나, 이러한 컴포넌트들 및 특징들은 교환가능하고, 적절한 경우에 특정한 예시 또는 설명 없이도 선택된 실시예들에서 사용될 수 있다. 마찬가지로, 변경들은 많은 방식들로 이루어질 수 있다. 이러한 변경들은 본 개시내용으로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 이러한 모든 변경들은 본 개시내용의 범위에 포함된다.

Claims (22)

  1. 위상-어레이 안테나(phased-array antenna)로서,
    제1 기판; 및
    상기 제1 기판 상에 배열된 복수의 위상-어레이 엘리먼트를 포함하고, 상기 위상-어레이 엘리먼트들 중 적어도 하나는:
    제1 전극;
    상기 제1 전극에 대향하여 배열된 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치된 전압-제어 위상 시프트 재료 -상기 제1 전극은 상기 전압-제어 위상 시프트 재료를 제어하기 위한 바이어스 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 제2 전극은 접지 전극으로서 기능함-; 및
    상기 전압-제어 위상 시프트 재료로부터 멀리 떨어진 상기 제1 전극의 측면에 위치되며 상기 제1 전극으로부터 전기적으로 절연된 마이크로스트립 라인 -상기 마이크로스트립 라인은 송신 신호를 수신 또는 송신하도록 구성됨-을 포함하는 위상-어레이 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극의 두께는 약 0.01㎛보다 크고 약 0.5㎛보다 작은 위상-어레이 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 상의 상기 마이크로스트립 라인의 정투영(orthographic projection)은 상기 제1 기판 상의 상기 제1 전극의 정투영과 중첩하는 위상-어레이 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상이한 위상-어레이 엘리먼트들의 상기 제1 전극들은 서로 전기적으로 격리되는 위상-어레이 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상-어레이 엘리먼트들 각각은 상기 마이크로스트립 라인과 상기 제1 전극 사이에 위치된 절연 층을 추가로 포함하는 위상-어레이 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상이한 위상-어레이 엘리먼트들의 상기 절연 층들은 일체로 형성되는 위상-어레이 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 마이크로스트립 라인은 나선형 또는 뱀같은(snakelike) 형상을 갖는 위상-어레이 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 블록 전극인 위상-어레이 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상이한 위상-어레이 엘리먼트들의 상기 제2 전극들은 일체로 형성되는 위상-어레이 안테나.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신 신호를 송신하도록 구성된 피드 인터페이스, 및 상기 위상-어레이 엘리먼트들의 상기 마이크로스트립 라인들에 상기 피드 인터페이스를 결합하도록 구성된 전력 분배기를 추가로 포함하는 위상-어레이 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전력 분배기 및 상기 마이크로스트립 라인은 동일한 층에 배열되는 위상-어레이 안테나.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 어레이의 주변 영역에 위치된 핀 및 상기 제1 전극에 상기 핀을 결합하는 배선을 추가로 포함하는 위상-어레이 안테나.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 핀, 상기 배선, 및 상기 제1 전극은 동일한 층에 배열되는 위상-어레이 안테나.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압-제어 위상 시프트 재료는 액정 재료를 포함하는 위상-어레이 안테나.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 기판을 추가로 포함하고, 상기 복수의 위상-어레이 엘리먼트는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배열되는 위상-어레이 안테나.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전압-제어 위상 시프트 재료와 대향하는 상기 제1 전극의 측면 상에 위치된 제1 정렬 층, 및 상기 전압-제어 위상 시프트 재료와 대향하는 상기 제2 전극의 측면 상에 위치된 제2 정렬 층을 추가로 포함하는 위상-어레이 안테나.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 재료는 금속 및 금속 산화물 중 하나 또는 2개를 포함하는 위상-어레이 안테나.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 라인의 재료는 금속을 포함하는 위상-어레이 안테나.
  19. 디스플레이 패널로서,
    제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 위상-어레이 안테나를 포함하는 디스플레이 패널.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 위상-어레이 안테나는 상기 디스플레이 패널의 주변 영역에 위치되는 디스플레이 패널.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 컬러 필터 기판 및 어레이 기판을 갖는 액정 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 제1 기판은 상기 컬러 필터 기판 및 상기 어레이 기판 중 하나이고, 상기 제2 기판은 상기 컬러 필터 기판 및 상기 어레이 기판 중 다른 하나인 디스플레이 패널.
  22. 디스플레이 디바이스로서,
    제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 디바이스.
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