KR20240160659A - 차량에 배치되는 안테나 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에 따른 차량은 투명 영역(transparent region)과 불투명 영역(opaque region)을 포함하는 유리 패널; 및 상기 유리 패널상에 배치된 안테나 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 안테나 어셈블리는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 투명 유전체 기판, 상기 제1 투명 유전체 기판의 상기 제1 표면상에 배치되는 제1 도전 패턴들 및 상기 유리 패널의 내부 표면상에 배치되는 제2 도전 패턴들을 포함한다. 상기 제2 도전 패턴들의 제2 연결 패턴들은 상기 제1 도전 패턴들에 형성된 제1 연결 패턴들에 부착(attach)될 수 있다.
Description
본 명세서는 차량에 배치되는 투명 안테나에 관한 것이다. 특정 구현은 차량 유리에서 안테나 영역이 식별되지 않도록 투명 소재로 구현된 안테나 어셈블리에 관한 것이다.
차량(vehicle)은 다른 차량 또는 주변 사물, 인프라 또는 기지국과 무선 통신 서비스를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, LTE 통신 기술 또는 5G 통신 기술이 적용된 무선 통신 시스템을 통해 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
한편, 차량 바디 및 차량 루프는 메탈 재질로 형성되어 전파가 차단되는 문제점이 있다. 이에 따라 차량 바디 또는 루프의 상부에 별도의 안테나 구조물을 배치할 수 있다. 또는, 안테나 구조물이 차량 바디 또는 루프의 하부에 배치되는 경우, 안테나 배치 영역에 대응하는 차량 바디 또는 루프 부분은 비 금속 재질로 형성될 수 있다.
하지만, 디자인적 측면에서 차량 바디 또는 루프가 일체로 형성될 필요가 있다. 이러한 경우, 차량 바디 또는 루프의 외관은 메탈 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 차량 바디 또는 루프에 의한 안테나 효율 감소가 크게 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 차량의 외관 디자인의 변경 없이 통신용량증대를 위해 투명 안테나가 차량의 윈도우에 해당하는 유리(glass) 상에 배치될 수 있다. 하지만, 투명 소재 안테나의 전기적 손실(electrical loss)로 인하여 안테나 방사 효율 및 임피던스 대역폭(impedance bandwidth) 특성이 열화되는 문제점이 있다.
한편, 투명 소재 안테나가 차량 유리에 배치 시 투명 안테나 패턴은 별도의 유전체 기판에 배치되는 급전 패턴과 전기적으로 연결되게 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 안테나 패턴과 급전 패턴의 연결에 따른 급전 손실과 안테나 성능 저하가 발생할 수 있다. 또한, 투명 안테나 패턴이 형성된 투명 영역(transparent region)과 급전 패턴이 형성된 불투명 영역(opaque region) 간에 투명도 차이가 발생할 수 있다. 이러한 투명도 차이에 따라 안테나가 배치된 영역이 다른 영역과 육안으로 구별될 수 있다. 이러한 투명도 차이에도 불구하고 차량 유리 내의 안테나 영역과 다른 영역 간의 시인성(visibility) 차이를 최소화하기 위한 방안이 필요하다.
한편, 차량에서 안테나 모듈과 통신 모듈의 연결을 위하여 파크라 케이블 또는 파크라 커넥터가 사용될 수 있다. 이를 위해 파크라 케이블의 일 단부가 솔더링(soldering)을 통해 안테나 모듈과 통신 모듈의 전기적 연결이 이루어질 수 있다. 투명 안테나로 구현된 안테나 모듈은 안테나 모듈은 솔더링 시 온도로 인하여 얇은 유연 기판의 경우 솔더링되는 반대면의 접착층에 열이 전달되어 접착력이 약화될 수 있다. 접착력의 약화로 인해 기계적 진동 또는 열충격에 취약하여 안테나 모듈과 통신 모듈 간 연결의 신뢰성 이슈가 발생할 쉬 있다.
반면에, 안테나 모듈이 리지드 기판으로 구현되는 경우 유연 기판에 비해 두께가 상대적으로 증가하여 투명 안테나의 비가시성에 심각한 이슈를 초래할 수 있다. 투명 기판의 투명 전극부의 접착면과 불투명 기판의 결합 시 단차가 발생 시 비가시성에 이슈를 초래할 수 있다. 또한, 투명 기판과 불투명 기판이 단차 결합되는 경우 안테나 어셈블리가 차량의 고온 환경에 장시간 노출될 시 더 심각한 이슈가 발생할 수 있다.
본 명세서는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하기 위한 것으로 차량용 투명안테나 제작 공정 및 신뢰성을 개선하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 차량용 안테나 모듈의 제작/부착 공정을 일원화하여 제작 비용과 불량율을 감소시키고 제작 신뢰성을 개선하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 투명안테나의 불투명 기판부를 유리 일체형으로 구현하여 투명안테나로 활용하여 차량의 진동/고온/고습 등의 열악한 환경에서도 안테나 모듈의 동작 신뢰성을 개선하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 별도의 유전체 기판을 투명 유전체 기판에 본딩 시 공정 복잡도와 제작 단가를 감소시키기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 차량 유리에서 안테나 영역이 식별되지 않도록 투명 소재로 구현된 안테나 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 안테나 모듈과 통신 모듈 간 연결의 신뢰성을 향상하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 차량 유리에 배치될 수 있는 투명 소재의 안테나가 배치된 영역과 다른 영역과의 시인성 차이를 최소화하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 투명 기판과 불투명 기판의 결합에 의해 발생하는 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하문제를 해결하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 안테나 성능 열화 없이 차량용 투명안테나 및 이를 포함하는 안테나 어셈블리의 비가시성을 확보하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 안테나 어셈블리의 형상에 대한 비가시성 확보와 안테나 어셈블리가 차량 유리 부착 시의 비가시성을 모두 확보하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 급전 손실을 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상된 투명 안테나 구조를 차량 유리의 투명 영역과 프릿 영역 상에 최적으로 배치하기 휘한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위한 본 명세서에 따른 차량은 투명 영역(transparent region)과 불투명 영역(opaque region)을 포함하는 유리 패널; 및 상기 유리 패널상에 배치된 안테나 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 안테나 어셈블리는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 투명 유전체 기판, 상기 제1 투명 유전체 기판의 상기 제1 표면상에 배치되는 제1 도전 패턴들 및 상기 유리 패널의 내부 표면상에 배치되는 제2 도전 패턴들을 포함한다. 상기 제2 도전 패턴들의 제2 연결 패턴들은 상기 도전 패턴들에 형성된 제1 연결 패턴들에 부착(attach)될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 투명 유전체 기판의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면은 대향 표면들(opposite surfaces)에 배치되고, 상기 제1 표면은 상기 유리 패널과 마주하고, 상기 제2 표면은 상기 차량의 내측과 마주하고, 상기 제1 표면은 제1 영역 및 제2 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역은 상기 유리 패널의 상기 투명 영역에 배치되고, 상기 제2 영역은 상기 불투명 영역에 배치되고, 상기 제1 도전 패턴들의 방사 패턴들은 상기 제1 표면의 상기 제1 영역에 배치되고, 상기 제1 도전 패턴들의 제1 연결 패턴들은 상기 제1 표면의 상기 제2 영역에 배치될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 도전 패턴들은 제1 패턴, 제2 패턴 및 제3 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전 패턴들은 급전 패턴, 제1 그라운드 패턴 및 제2 그라운드 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제1 패턴은 상기 제2 도전 패턴의 상기 급전 패턴에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 패턴은 상기 제2 도전 패턴의 상기 제1 그라운드 패턴에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 패턴은 상기 제2 도전 패턴의 상기 제2 그라운드 패턴에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 패턴, 상기 제2 패턴 및 상기 제3 패턴은 상기 제1 투명 유전체 기판상의 CPW(Coplanar Waveguide) 구조로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 패턴, 상기 제2 패턴 및 상기 제3 패턴은 복수의 개방 영역(opening area)을 갖는 메탈 메쉬 형상으로 형성될 수 있다. 상기 안테나 어셈블리는 상기 제1 투명 유전체 기판상의 상기 제1 도전 패턴들의 외측 부분에 복수의 더미 메탈 격자 패턴들을 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들은 상기 급전 패턴 및 상기 제1 및 제2 그라운드 패턴들과 연결되지 않고, 상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들은 슬릿들에 의해 상호 분리될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 도전 패턴들의 상기 제2 연결 패턴들은 ACF 본딩에 의해 상기 제1 연결 패턴들에 부착될 수 있다.
실시 예에서, 상기 방사 패턴들의 투과율(penetration ratio)은 80% 이상이고, 상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들은 82% 이상으로 형성될 수 있다. 상기 방사 패턴들의 면 저항(sheet resistance)은 1 Ω(ohm)/sq 이하로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들의 영역 및 상기 방사 패턴들의 영역의 투과율 차이는 2% 이하로 형성될 수 있다. 상기 더미 메탈 격자 패턴들의 일부의 경계와 상기 방사 패턴들의 경계는 갭에 의해 분리될 수 있다. 상기 더미 메탈 격자 패턴들의 경계와 상기 방사 패턴들의 경계는 200㎛ 이하로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 연결 패턴들은 제1 투과율 부 및 제2 투과율 부를 포함할 수 있다. 상기 제1 투과율 부의 투과율은 상기 방사 패턴들의 영역의 투과율과 유사하게 설정될 수 있다. 상기 제2 투과율 부의 투과율은 70% 이하로 형성될 수 있다. 상기 제2 투과율 부의 면 저항은 0.5 Ω(ohm)/sq 이하로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 차량은 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)를 더 포함할 수 있다. 상기 텔레매틱스 제어 유닛과 상기 제2 도전 패턴들의 제3 연결 패턴들은 파크라 케이블(Fakra cable)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 파크라 케이블은 제1 커넥터 및 제2 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 제1 커넥터는 솔더링에 의해 상기 제3 연결 패턴들과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 커넥터는 상기 텔레매틱스 제어 유닛의 리셉터클 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에서, 상기 안테나 어셈블리는 접착 층(adhesive layer)을 더 포함할 수 있다. 상기 접착 층은 접착 물질 및 UV-차단 물질(UV-cut material)을 포함할 수 있다. 상기 접착 층은 상기 제1 투명 유전 기판의 상기 제1 표면과 상기 유리 패널의 상기 내부 표면 사이에 배치될 수 있다.
실시 예에서, 차량은 메탈 프레임을 더 포함할 수 있다. 상기 유리 패널의 상기 불투명 영역은 상기 메탈 프레임의 일부에 의해 지지될 수 있다. 상기 메탈 프레임은 리세스 부를 포함할 수 있다. 제2 유전체 기판은 상기 메탈 프레임의 상기 리세스 부 내에 배치될 수 있다.
본 명세서의 다른 양상에 따른 차량은 투명 영역과 불투명 영역을 포함하는 유리 패널; 및 상기 유리 패널상에 배치된 안테나 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 안테나 어셈블리는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 투명 유전체 기판; 상기 제1 투명 유전체 기판의 상기 제2 표면상에 배치되는 제1 도전 패턴들; 제3 표면 및 제4 표면을 포함하는 제2 유전체 기판; 상기 제2 유전체 기판의 상기 제3 표면에 배치되는 제2 도전 패턴들; 및 상기 제2 유전체 기판의 상기 제4 표면에 배치되는 제3 도전 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전 패턴들의 제2 연결 패턴은 상기 제1 도전 패턴들에 부착(attach)될 수 있다. 상기 제2 도전 패턴들 및 상기 제3 도전 패턴들은 비아들에 의해 연결될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 투명 유전체 기판의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면은 대향 표면들(opposite surfaces)에 배치되고, 상기 제1 표면은 상기 유리 패널과 마주하고, 상기 제2 표면은 상기 차량의 내측과 마주하고, 상기 제1 표면은 제1 영역 및 제2 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 투명 유전체의 상기 제2 표면은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 유리 패널의 상기 투명 영역에 배치되고, 상기 제2 영역은 상기 불투명 영역에 배치되고, 상기 제1 도전 패턴들의 방사 패턴들은 상기 제2 표면의 상기 제1 영역에 배치되고, 상기 제1 도전 패턴들의 제1 연결 패턴들은 상기 제2 표면의 상기 제2 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 유전체 기판은 상기 유리 패널의 상기 불투명 영역에 배치되고, 상기 제3 표면 및 상기 제4 표면은 대향 표면들에 배치되고, 상기 제3 표면은 상기 유리 패널과 마주하고, 상기 제4 표면은 상기 차량의 내측과 마주하도록 배치될 수 있다. 상기 방사 패턴들의 선폭(line width)은 10㎛ 이하로 형성될 수 있다.
본 명세서의 또 다른 양상에 따른 차량은 투명 영역과 불투명 영역을 포함하는 유리 패널; 및 상기 유리 패널상에 배치된 안테나 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 안테나 어셈블리는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 투명 유전체 기판; 상기 제1 투명 유전체 기판의 상기 제1 표면상에 배치되는 제1 도전 패턴들; 제3 표면 및 제4 표면을 포함하는 제2 유전체 기판; 및 상기 제2 유전체 기판의 상기 제4 표면에 배치되는 제2 도전 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전 패턴들의 제2 연결 패턴은 상기 제1 도전 패턴들에 부착(attach)될 수 있다. 상기 제2 도전 패턴들의 제2 연결 패턴은 제1 연결 패턴들에 부착될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 투명 유전체 기판의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면은 대향 표면들(opposite surfaces)에 배치되고, 상기 제1 표면은 상기 유리 패널과 마주하고, 상기 제2 표면은 상기 차량의 내측과 마주하고, 상기 제1 표면은 제1 영역 및 제2 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 투명 유전체의 상기 제2 표면은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 유리 패널의 상기 투명 영역에 배치되고, 상기 제2 영역은 상기 불투명 영역에 배치되고, 상기 제1 도전 패턴들의 방사 패턴들은 상기 제1 표면의 상기 제1 영역에 배치되고, 상기 제1 도전 패턴들의 제1 연결 패턴들은 상기 제1 표면의 상기 제2 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 유전체 기판은 상기 유리 패널의 상기 불투명 영역에 배치되고, 상기 제3 표면 및 상기 제4 표면은 대향 표면들에 배치되고, 상기 제3 표면은 상기 유리 패널과 마주하고, 상기 제4 표면은 상기 차량의 내측과 마주하도록 배치될 수 있다. 상기 방사 패턴들의 선폭(line width)은 10㎛ 이하로 형성될 수 있다.
이와 같은 차량에 배치되는 투명 안테나의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에 따르면, 차량용 안테나 모듈의 제작/부착 공정을 일원화하여 제작 비용과 불량율을 감소시키고 제작 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 투명안테나의 불투명 기판부를 유리 일체형으로 구현하여 투명안테나로 활용하여 차량의 진동/고온/고습 등의 열악한 환경에서도 안테나 모듈의 동작 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 별도의 유전체 기판을 투명 유전체 기판에 본딩 시 공정 복잡도와 제작 단가를 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량 유리에서 안테나 영역이 식별되지 않도록 투명 소재로 구현된 안테나 어셈블리를 차량 유리의 투명 영역 및 불투명 영역에 최적으로 구성할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 메탈 메쉬 영역 별로 프릿 패턴과 최적화를 통해, 차량 유리에 배치될 수 있는 투명 소재의 안테나가 배치된 영역과 다른 영역과의 시인성 차이를 최소화할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 불투명 기판이 투명 전극 부와 결합 시 발생하는 단차를 제거하여 결합 시 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하문제를 해결할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 별도의 임피던스 정합 부에 따른 전송 선 길이 증가에 따른 급전 손실 및 안테나 성능 열화 없이 차량용 투명안테나 및 이를 포함하는 안테나 어셈블리의 비가시성을 확보할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 안테나 패턴 및 전송 선의 형상에 대한 비가시성 확보와 투명 전극부 및 불투명 기판부를 포함하는 안테나 어셈블리가 차량 유리 부착 시의 비가시성을 모두 확보할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 다양한 형상으로 단일 평면 상에 구현될 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 메탈 메쉬 형상의 복수의 도전 패턴들과 CPW 급전 부 및 이들 간의 변환 구조를 통해 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 광대역에서 동작하면서도 급전 손실을 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 차량 유리의 투명 영역 및 프릿 영역을 통해 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 불투명 기판을 유리 제조사에서 패턴닝 공정을 통해 유리 일체형으로 제작되어 투명안테나 모듈 제작 공정을 단순화하여, 투명안테나 모듈 총 제조 단가를 낮추고, 안테나 모듈 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 불투명 기판이 투명 전극 부와 결합 시 발생하는 단차를 제거하여 결합 시 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하문제를 해결할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 투명 기판과 불투명 기판의 결합부 단차 제거 및 접합부 면적 증가를 통해 메탈 패턴의 비가시성을 개선하고 조립성 및 불량율을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 투명 기판과 불투명 기판의 동일 평면 상의 단순 접합구조에 의해 다층 접합면에서의 안테나 방사손실 저하를 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 투명 기판과 불투명 기판의 두께를 줄여 투명기판 모서리에서의 시인성 개선 효과, 양산성 개선 및 제조단가 절감의 효과가 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 실시 예에 따른 안테나 구조가 배치될 수 있는 차량의 글래스를 나타낸 것이다.
도 2a는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량 전면도를 나타낸다.
도 2b는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 내부 전면 사시도를 나타낸다.
도 2c는 도 1의 차량의 상부 글래스에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 측면 사시도를 나타낸다.
도 3은 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다.
도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 차량 유리에 배치된 구성을 나타낸다.
도 6a는 본 명세서에 따른 프릿 패턴의 다양한 실시예들을 나타낸다.
도 6b 및 도 6c는 실시 예들에 따른 투명 안테나 패턴 및 투명 안테나 패턴이 차량 유리에 배치된 구조를 나타낸다.
도 7a는 본 명세서에 따른 투명 안테나 어셈블리의 전면도 및 단면도를 나타낸다.
도 7b는 실시 예들에 따른 메탈 메쉬 방사체 영역과 더미 메탈 메쉬 영역의 격자 구조를 나타낸 것이다.
도 8a는 본 명세서에 따른 안테나 모듈 및 급전 모듈의 층상 구조를 나타낸다.
도 8b는 도 8a의 안테나 모듈과 급전 구조가 결합된 층상 구조 및 결합 부위를 포함하는 불투명 기판을 나타낸다.
도 9a는 차량 유리의 투명 영역과 프릿 영역에 배치되는 투명 안테나의 결합 구조를 나타낸다.
도 9b는 도 9a의 투명 안테나가 형성된 글래스가 차량의 바디 구조와 결합된 영역을 확대한 전면도이다.
도 9c는 도 9b의 차량 유리와 바디 구조의 결합 구조를 서로 다른 위치에서 본 단면도를 나타낸다.
도 10은 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리의 적층 구조 및 차량 유리와 차량 프레임과의 부착 영역을 나타낸 것이다.
도 11a는 본 명세서의 일 양상에 따른 안테나 어셈블리의 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다.
도 11b는 프릿 영역의 일부가 제거된 영역에 급전 구조가 배치된 구조를 나타낸다.
도 12는 도 11a의 안테나 어셈블리와 관련하여 일 예시에 따른 안테나 어셈블리의 전면도를 나타낸다.
도 13a는 본 명세서의 다른 양상에 따른 안테나 어셈블리가 연결 PCB를 통해 연결된 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다.
도 13b는 도 13a의 안테나 모듈의 도전 패턴들이 배치된 전면도를 나타낸다.
도 14는 본 명세서의 또 다른 양상에 따른 안테나 어셈블리가 연결 PCB를 통해 연결된 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다.
도 15a는 실시 예에 따른 불투명 기판이 단차 구조로 형성된 구조를 나타낸다.
도 15b는 실시 예에 따른 적층 기판 구조에서 접합부 단차를 제거한 투명 안테나 구조를 나타낸다.
도 15c는 실시 예에 따른 적층 기판 구조에서 적층 구조를 간소화된 투명 안테나 구조를 나타낸다.
도 16a 및 도 16b는 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리가 유리 패널에 결합되어 제작되는 공정 흐름을 나타낸다.
도 17은 본 명세서에 따른 차량의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 안테나 모듈들이 차량의 다른 부품들과 결합된 구성을 나타낸다.
도 2a는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량 전면도를 나타낸다.
도 2b는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 내부 전면 사시도를 나타낸다.
도 2c는 도 1의 차량의 상부 글래스에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 측면 사시도를 나타낸다.
도 3은 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다.
도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 차량 유리에 배치된 구성을 나타낸다.
도 6a는 본 명세서에 따른 프릿 패턴의 다양한 실시예들을 나타낸다.
도 6b 및 도 6c는 실시 예들에 따른 투명 안테나 패턴 및 투명 안테나 패턴이 차량 유리에 배치된 구조를 나타낸다.
도 7a는 본 명세서에 따른 투명 안테나 어셈블리의 전면도 및 단면도를 나타낸다.
도 7b는 실시 예들에 따른 메탈 메쉬 방사체 영역과 더미 메탈 메쉬 영역의 격자 구조를 나타낸 것이다.
도 8a는 본 명세서에 따른 안테나 모듈 및 급전 모듈의 층상 구조를 나타낸다.
도 8b는 도 8a의 안테나 모듈과 급전 구조가 결합된 층상 구조 및 결합 부위를 포함하는 불투명 기판을 나타낸다.
도 9a는 차량 유리의 투명 영역과 프릿 영역에 배치되는 투명 안테나의 결합 구조를 나타낸다.
도 9b는 도 9a의 투명 안테나가 형성된 글래스가 차량의 바디 구조와 결합된 영역을 확대한 전면도이다.
도 9c는 도 9b의 차량 유리와 바디 구조의 결합 구조를 서로 다른 위치에서 본 단면도를 나타낸다.
도 10은 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리의 적층 구조 및 차량 유리와 차량 프레임과의 부착 영역을 나타낸 것이다.
도 11a는 본 명세서의 일 양상에 따른 안테나 어셈블리의 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다.
도 11b는 프릿 영역의 일부가 제거된 영역에 급전 구조가 배치된 구조를 나타낸다.
도 12는 도 11a의 안테나 어셈블리와 관련하여 일 예시에 따른 안테나 어셈블리의 전면도를 나타낸다.
도 13a는 본 명세서의 다른 양상에 따른 안테나 어셈블리가 연결 PCB를 통해 연결된 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다.
도 13b는 도 13a의 안테나 모듈의 도전 패턴들이 배치된 전면도를 나타낸다.
도 14는 본 명세서의 또 다른 양상에 따른 안테나 어셈블리가 연결 PCB를 통해 연결된 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다.
도 15a는 실시 예에 따른 불투명 기판이 단차 구조로 형성된 구조를 나타낸다.
도 15b는 실시 예에 따른 적층 기판 구조에서 접합부 단차를 제거한 투명 안테나 구조를 나타낸다.
도 15c는 실시 예에 따른 적층 기판 구조에서 적층 구조를 간소화된 투명 안테나 구조를 나타낸다.
도 16a 및 도 16b는 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리가 유리 패널에 결합되어 제작되는 공정 흐름을 나타낸다.
도 17은 본 명세서에 따른 차량의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 안테나 모듈들이 차량의 다른 부품들과 결합된 구성을 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 발명의 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 안테나 시스템은 차량(vehicle)에 탑재될 수 있다. 본 명세서에서 기재된 실시 예에 따른 구성 및 동작은 차량에 탑재되는 통신 시스템, 즉 안테나 시스템에도 적용될 수 있다. 이와 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 복수의 안테나들과 이들을 제어하는 송수신부 회로 및 프로세서를 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 차량의 윈도우에 배치될 수 있는 안테나 어셈블리 (안테나 모듈)와 안테나 어셈블리를 포함하는 차량용 안테나 시스템에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 안테나 어셈블리는 유전체 기판 상에서 도전 패턴들이 결합된 구조를 의미하고, 안테나 모듈로도 지칭될 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 안테나 구조가 배치될 수 있는 차량의 글래스를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 차량(500)은 전면 유리 패널(310), 도어 글래스(320), 리어 글래스(330) 및 쿼터 글래스(340)를 포함하도록 구성될 수 있다. 한편, 차량(500)은 상부 영역의 루프(roof)에 형성되는 상부 글래스(350)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
따라서, 차량(500)의 윈도우를 구성하는 글래스는 차량의 전면 영역에 배치되는 전면 유리 패널(310), 차량의 도어 영역에 배치되는 도어 글래스(320) 및 차량의 배면 영역에 배치되는 리어 글래스(330)를 포함할 수 있다. 한편, 차량(500)의 윈도우를 구성하는 글래스는 차량의 도어 영역 중 일부 영역에 배치되는 쿼터 클래스(340)를 더 포함할 수 있다. 또한, 차량(500)의 윈도우를 구성하는 글래스는 리어 글래스(330)와 이격되어, 차량의 상부 영역에 배치되는 상부 글래스(350)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 차량(500)의 윈도우를 구성하는 각각의 글래스를 윈도우로 지칭할 수도 있다.
전면 유리 패널(310)는 전면 방향에서의 바람이 차량 내부로 들어오는 것을 방지하므로 front windshield로 지칭될 수 있다. 전면 유리 패널(310)는 약 5.0 내지 5.5mm 두께의 2층 접합 구조로 형성될 수 있다. 전면 유리 패널(310)는 유리/비산방지필름/유리의 접합 구조로 형성될 수 있다.
도어 글래스(320)는 2층 접합 구조 또는 1층 압축 유리로 형성될 수 있다. 리어 글래스(330)는 약 3.5 내지 5.5 mm 두께의 2층 접합 구조 또는 1층 압축 유리로 형성될 수 있다. 리어 글래스(330)에서 열선 및 AM/FM 안테나와 투명 안테나 간에 이격 거리가 필요하다. 쿼터 글래스(340)는 약 3.5 내지 4.0mm 두께의 1층 압축 유리로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
쿼터 글래스(340)의 크기는 차량의 종류에 따라 크기가 다양하며, 전면 유리 패널(310) 및 리어 글래스(330)의 크기보다 쿼터 글래스(340)의 크기가 작게 구성될 수 있다.
이하에서는 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 배치된 구조에 대해 설명한다. 차량용 글래스에 부착되는 안테나 어셈블리는 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 2a는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량 전면도를 나타낸다. 도 2b는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 내부 전면 사시도를 나타낸다. 도 2c는 도 1의 차량의 상부 글래스에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 측면 사시도를 나타낸다.
도 2a를 참조하면, 차량(500)의 전면도는 본 명세서에 따른 차량용 투명 안테나가 배치될 수 있는 구성을 나타낸다. 판유리 어셈블리(pane assembly)(22)는 상부 영역(310a)의 안테나를 포함할 수 있다. 판유리 어셈블리(22)는 상부 영역(310a)의 안테나, 하부 영역(310b)의 안테나 및/또는 측면 영역(310c)의 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 판유리 어셈블리(22)는 유전체 기판으로 형성되는 반투명 판유리(translucent pane glass)(26)를 포함할 수 있다. 상부 영역(310a)의 안테나, 하부 영역(310b)의 안테나 및/또는 측면 영역(310c)의 안테나는 다양한 통신 시스템 중 임의의 하나 이상을 지원하도록 구성된다.
안테나 모듈(1100)은 전면 유리 패널(310)의 상부 영역(310a), 하부 영역(310b) 또는 측면 영역(310c)에 구현될 수 있다. 안테나 모듈(1100)가 전면 유리 패널(310)의 하부 영역(310b)에 배치되는 경우, 안테나 모듈(1100)은 반투명 판유리(26)의 하부 영역의 바디(49)까지 확장될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 하부 영역의 바디(49)는 다른 부분보다 투명도가 낮게 구현될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 하부 영역의 바디(49)에 급전부의 일부 또는 다른 인터페이스 라인들이 구현될 수 있다. 커넥터 어셈블리(74)가 반투명 판유리(26)의 하부 영역의 바디(49)에 구현될 수 있다. 하부 영역의 바디(49)는 메탈 재질의 차량 바디를 구성할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 텔레매틱스 제어 유닛(telematics module, TCU)(300)와 안테나 모듈(1100)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 차량의 글래스의 서로 다른 영역에 배치될 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 차량의 글래스의 상부 영역(310a), 하부 영역(310b) 및/또는 측면 영역(310c)에 안테나 어셈블리가 배치될 수 있다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 차량의 전면 유리 패널(310), 리어 글래스(330), 쿼터 글래스(340) 및 상부 글래스(350)에 안테나 어셈블리가 배치될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 차량의 전면 유리 패널(310) 중 상부 영역(310a)의 안테나는 4G/5G 통신 시스템의 low band (LB), mid band (MB), high band (HB) 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 하부 영역(310b)의 안테나 및/또는 측면 영역(310c)의 안테나도 4G/5G 통신 시스템의 LB, MB, HB 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 차량의 리어 글래스(330)에 안테나 구조(1100b)도 4G/5G 통신 시스템의 LB, MB, HB 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 차량의 상부 글래스(350)에 안테나 구조(1100c)도 4G/5G 통신 시스템의 LB, MB, HB 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 차량의 쿼터 글래스(350)에 안테나 구조(1100d)도 4G/5G 통신 시스템의 LB, MB, HB 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.
차량의 전면 유리 패널(310)의 외곽 영역의 적어도 일부는 반투명 판유리(26)로 형성될 수 있다. 반투명 판유리(26)는 안테나와 급전부의 일부가 형성되는 제1 부분 및 급전부의 일부 및 더미 구조가 형성되는 제2 부분을 포함할 수 있다. 또한, 반투명 판유리(26)는 도전 패턴들이 형성되지 않는 더미 영역을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 판유리 어셈블리(22)의 투명 영역은 빛 전달(light transmission) 및 시야(field of view) 확보를 위해 투명하게 형성될 수 있다.
도전 패턴들이 전면 유리 패널(310)의 일부 영역에 형성될 수 있는 것으로 예시되어 있지만, 도 1의 측면 글래스(320), 후면 글래스(330) 및 임의의 글래스 구조로 확장될 수 있다. 차량(500)에서 탑승자 또는 운전자는 판유리 어셈블리(22)를 통해 도로 및 주변 환경을 볼 수 있다. 또한, 탑승자 또는 운전자는 상부 영역(310a)의 안테나, 하부 영역(310b)의 안테나 및/또는 측면 영역(310c)의 안테나에 의한 방해 없이 도로 및 주변 환경을 볼 수 있다.
차량(500)은 주변 차량 이외에 보행자, 주변 인프라 및/또는 서버와 통신하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 3은 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다. 도 3을 참조하면, V2X(Vehicle-to-Everything) 통신은 차량 사이의 통신을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 단말 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to- network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.
한편, 도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
차량(500)은 통신 장치(400) 및 프로세서(570)를 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 장치(400)는 차량(500)의 텔레매틱스 제어 유닛(telematics control unit)에 대응할 수 있다.
통신 장치(400)는, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 여기서, 외부 디바이스는, 타 차량, 이동 단말기 또는 서버일 수 있다. 통신 장치(400)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 통신 장치(400)는 근거리 통신부(410), 위치 정보부(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 포함할 수 있다. 통신 장치(400)는 프로세서(470)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 통신 장치(400)는 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 안테나 모듈을 통해 하나 이상의 통신 시스템과 무선 통신을 수행한다. 4G 무선 통신 모듈(450)은 제1 안테나 모듈을 통해 제1 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)은 제2 안테나 모듈을 통해 제2 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)은 물리적으로 하나의 통합 통신 모듈로 구현될 수도 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있다. 하지만, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 서로 다른 통신 시스템으로 확장 가능하다.
차량(500)내 장치의 프로세서는 MCU(Micro Control Unit) 또는 모뎀(modem)으로 구현될 수 있다. 통신 장치(400)의 프로세서(470)는 모뎀(modem)에 해당하고 프로세서(470)는 통합 모뎀으로 구현될 수 있다. 프로세서(470)는 무선 통신을 통해 다른 주변 차량, 사물 또는 인프라로부터 주변 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(470)는 획득된 주변 정보를 이용하여 차량 제어를 수행할 수 있다.
차량(500)의 프로세서(570)는 CAN(Car Area Network) 또는 ADAS(Advanced Driving Assistance System)의 프로세서일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 차량(500)이 분산 제어 방식으로 구현 시 차량(500)의 프로세서(570)는 각 장치의 프로세서로 대체될 수 있다.
한편, 차량(500) 내부에 배치되는 안테나 모듈은 무선 통신부를 포함하도록 구성될 수 있다. 4G 무선 통신 모듈(450)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 논-스탠드 얼론(NSA: Non Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다. 반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 4G 무선 통신 모듈(450)과 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 이용하여 전자 기기(예컨대, 차량) 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 자원이 할당된 후 기지국을 경유하지 않고 차량들 간에 V2V 방식에 의해 무선 통신이 수행될 수 있다.
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(450)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(460)과 Wi-Fi 통신 모듈을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
한편, 통신 장치(400)는 사용자 인터페이스 장치와 함께 차량용 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이 경우, 차량용 디스플레이 장치는 텔레 매틱스(telematics) 장치 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치로 명명될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 차량의 글래스에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 구조는 CPW 급전부와 동일 평면상의 단일 유전체 기판으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 따른 차량의 글래스에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 구조는 방사체의 양 측에 그라운드가 형성된 구조로 구현되어 광대역 구조를 형성할 수 있다.
이하, 본 명세서에 따른 광대역 투명 안테나 구조와 연관된 안테나 어셈블리에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 5a 내지 도 5c는 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 차량 유리에 배치된 구성을 나타낸다. 도 5a를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 유전체 기판(dielectric substrate) (1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함할 수 있다. 제1 유전체 기판(1010a)은 투명 기판(transparent substrate)으로 구현되어 제1 투명 유전체 기판(1010a)으로 지칭될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 불투명 기판(opaque substrate)(1010b)으로 구현될 수 있다.
유리 패널(310)은 투명 유리 영역(transparent region)(311) 및 불투명 영역(opaque region)(312)을 포함하도록 구성될 수 있다. 유리 패널(310) 은 불투명 영역(312)은 프릿 층(frit layer)으로 형성된 프릿 영역(frit layer)일 수 있다. 불투명 영역(312)은 투명 영역(311)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 불투명 영역(312)은 투명 영역(311)의 외측 영역에 형성될 수 있다. 불투명 영역(312)은 유리 패널(310)의 경계 영역을 형성할 수 있다.
유전체 기판(1010)에 형성된 신호 패턴이 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 동축 케이블(coaxial cable)과 같은 커넥터 부품(313)을 통해 연결될 수 있다. 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)은 차량 내부에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)은 차량 내부의 대시보드 또는 차량 내부의 천장 영역에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5b는 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)의 일부 영역에 배치된 구성을 나타낸다. 도 5c는 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)의 전체 영역에 배치된 구성을 나타낸다.
도 5b 및 도 5c를 참조하면, 유리 패널(310)는 투명 영역(311)과 불투명 영역(312)을 포함할 수 있다. 불투명 영역(312)은 투명도가 일정 수준 이하인 비-가시 (non-visible) 영역으로 프릿 영역, BP(Black Printing) 영역 또는 BM (Black Matrix) 영역으로 지칭될 수 있다. 불투명 영역에 해당하는 불투명 영역(312)은 투명 영역(311)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 불투명 영역(312)은 투명 리 영역(311)의 외측 영역에 형성될 수 있다. 불투명 영역(312)은 유리 패널(310)의 경계 영역을 형성할 수 있다. 불투명 영역(312)에 급전 기판에 해당하는 제2 유전체 기판(1010b) 또는 열선 패드(360a, 360b)가 배치될 수 있다. 불투명 영역(312)에 배치되는 제2 유전체 기판(1010b)은 불투명 기판으로 지칭될 수 있다. 도 5c와 같이 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)의 전체 영역에 배치된 경우에도 열선 패드(360a, 360b)가 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함할 수 있다. 도 5b 및 도 5c를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 도전 패턴들로 형성된 안테나 모듈(1100) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 투명 전극부로 형성되어 투명 안테나 모듈로 구현될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 하나 이상의 안테나 소자로 구현될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 무선 통신을 위한 MIMO 안테나 및/또는 다른 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 다른 안테나 소자들은 차량 어플리케이션을 위한 GNSS/라디오/방송/WiFi /위성통신/UWB, Remote Keyless Entry (RKE) 안테나 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 커넥터 부품(313)을 통해 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)와 인터페이스 될 수 있다. 커넥터 부품(313)은 케이블의 단부에 커넥터(313c)가 형성되어 TCU(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)의 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 신호 패턴이 TCU(300)와 동축 케이블과 같은 커넥터 부품(313)을 통해 연결될 수 있다. 커넥터 부품(313)을 통해 안테나 모듈(1100)은 TCU(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. TCU(300)는 차량 내부에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. TCU(300)는 차량 내부의 대시보드 또는 차량 내부의 천장 영역에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 명세서에 따른 투명 안테나 어셈블리가 유리 패널(310) 내부 또는 표면에 부착될 때, 안테나 패턴 및 더미 패턴을 포함하는 투명 전극부는 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 반면에, 불투명 기판부는 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
본 명세서에 따른 차량 유리에 형성되는 안테나 어셈블리는 투명 영역 및 불투명 영역에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 6a는 본 명세서에 따른 프릿 패턴의 다양한 실시예들을 나타낸다. 도 6b 및 도 6c는 실시 예들에 따른 투명 안테나 패턴 및 투명 안테나 패턴이 차량 유리에 배치된 구조를 나타낸다.
도 6a(a)를 참조하면, 프릿 패턴(312a)은 소정 직경을 갖는 원형 (또는 다각형, 타원) 형상의 메탈 패턴으로 형성될 수 있다. 프릿 패턴(312a)은 양 축 방향으로 2차원 구조로 배치될 수 있다. 프릿 패턴(312a)은 인접하는 행을 이루는 패턴들 간의 중심점이 소정 간격만큼 이격된 오프셋 구조로 형성될 수 있다.
도 6a(b)를 참조하면, 프릿 패턴(312b)은 일 축 방향의 직사각형 패턴으로 형성될 수 있다. 프릿 패턴(312c)은 일 축 방향으로 1차원 구조로 배치되거나 또는 양 축 방향으로 2차원 구조로 배치될 수 있다.
도 6a(c)를 참조하면, 프릿 패턴(312c)은 소정 직경을 갖는 원형 (또는 다각형, 타원) 형상으로 메탈 패턴이 제거된 슬롯 패턴으로 형성될 수 있다. 프릿 패턴(312b)은 양 축 방향으로 2차원 구조로 배치될 수 있다. 프릿 패턴(312c)은 인접하는 행을 이루는 패턴들 간의 중심점이 소정 간격만큼 이격된 오프셋 구조로 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 6c를 참조하면, 불투명 영역(312)에서 불투명 기판(1010b)과 투명 기판(1010a)이 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 안테나 패턴의 비가시성을 위해 안테나 패턴의 주변에 소정 크기 이하의 전기적으로 매우 작은 더미 패턴이 배치될 수 있다. 이에 따라, 안테나 성능열화 없이 투명 전극 내 패턴을 육안으로 구별할 수 없도록 할 수 있다. 더미 패턴은 안테나 패턴과 소정 범위 내에서 유사한 빛 투과율을 갖도록 설계될 수 있다.
투명 전극부와 접합된 불투명 기판(1010b)를 포함한 투명안테나 어셈블리가 유리 패널(310)에 장착될 수 있다. 이와 관련하여, 비가시성 확보를 위해 RF커넥터 또는 동축 케이블과 연결되는 불투명 기판(1010b)는 차량 유리의 불투명 영역(312)에 배치한다. 한편, 투명 전극부는 차량 유리의 투명 영역(311)에 배치하여 차량 유리 외부에서의 안테나의 비가시성을 확보할 수 있다.
투명 전극부 중 일부는 경우에 따라 불투명 영역(312)에 부착될 수 있다. 불투명 영역(312)의 프릿 패턴은 불투명 영역(312)에서 투명 영역(311)으로 그라데이션 되게 형성될 수 있다. 프릿 패턴의 투과도와 투명 전극부의 투과도를 소정 범위 내에서 일치시키면, 전송 선의 전송효율 향상시키면서 안테나의 비가시성을 개선할 수 있다. 한편, 프릿 패턴과 유사한 메탈 메쉬 형상으로 비가시성을 확보하면서 면 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 불투명 기판(1010b)와 연결되는 영역에서 메탈 메쉬 격자의 선폭을 증가시켜, 제작 및 조립 시 투명전극층의 단선 위험을 감소시킬 수 있다.
도 6a(a) 및 도 6b를 참조하면, 안테나 모듈의 도전 패턴(1110)은 불투명 영역(312)에서 동일한 선폭(line width)의 메탈 메쉬 격자들로 구성될 수 있다. 도전 패턴(1110)은 투명 판(1010a)과 불투명 기판(1010b)를 연결하는 연결 패턴(1110c)을 포함할 수 있다. 불투명 영역(312)에서 연결 패턴(1110c)과 연결 패턴(1110c)의 양 측면에 소정 형상의 프릿 패턴들이 일정 간격으로 배치되어 형성될 수 있다. 연결 패턴(1110c)은 제1 투과율로 형성되는 제1 투과율 부(1111c)와 제2 투과율로 제2 투과율 부(1112c)를 포함할 수 있다.
불투명 영역(312)에 형성되는 프릿 패턴들(312a)은 소정 직경의 메탈 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 배치될 수 있다. 프릿 패턴들(312a)의 메탈 격자들은 연결 패턴(1110c)의 제2 투과율 부(1112c)로 메탈 메쉬 격자들의 교차점에 배치될 수 있다.
도 6a(b) 및 도 6b를 참조하면, 불투명 영역(312)에 형성되는 프릿 패턴들(312b)은 메탈 영역이 제거된 소정 직경의 슬롯 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 배치될 수 있다. 프릿 패턴들(312b)의 슬롯 격자들은 연결 패턴(1110c)에서 메탈 메쉬 격자들의 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 슬롯 격자들이 형성되지 않는 프릿 패턴들(312b)의 메탈 영역이 메탈 메쉬 격자들의 교차점에 배치될 수 있다.\
도 6a 및 도 6c를 참조하면, 연결 패턴(1110c)은 투명 영역(311)에 인접한 제1 투과율 부(1111c)에서 제1 선폭(W1)의 메탈 메쉬 격자들로 구성될 수 있다. 연결 패턴(1110c)은 불투명 기판(1010b)에 인접한 제2 투과율 부(1112c)에서 제1 선폭(W1)보다 두꺼운 제2 선폭(W2)으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 투과율 부(1111c)의 제1 투명도는 제2 투과율 부(1112c)의 제2 투명도보다 더 높게 설정될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c와 같이 투명 안테나 어셈블리가 차량 유리 내부에 부착될 때, 투명 전극부는 투명 영역(311)에 불투명 기판(1010b)은 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 전극부는 경우에 따라 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
불투명 영역(312)에 위치하는 저투과도 패턴전극부 및 고투과도 패턴전극부의 메탈 패턴의 일부는 불투명 영역(312)의 그라데이션 영역에 배치될 수 있다. 안테나 패턴과 저투과도 패턴전극 중 전송 선 부분을 투명전극으로 구성할 경우, 면저항 증가에 따른 전송효율 저하로 인한 안테나 이득 저하가 발생할 수 있다. 이러한 이득 저하를 개선시키는 방안으로 전극이 위치하는 프릿 패턴(312)의 투과도와 투명 전극의 투과도를 소정 범위 내에서 일치되게 할 수 있다.
프릿 패턴(312a, 312b, 312c)의 투과도가 낮은 영역의 투명 전극의 선 폭을 증가시키거나 프릿 패턴(312a, 312b, 312c)과 동일한 형상을 추가하여 낮은 면저항을 구현할 수 있다. 이에 따라 전송 효율 저하 문제를 해결하면서 비가시성도 확보할 수 있다. 불투명 영역(312)의 투과도 및 패턴은 도 6a의 구조에 한정되지 않고 유리 제조사 또는 차량 제조사마다 상이할 수 있다. 이에 따라 전송선의 투명전극의 형상 및 투명도(선폭 및 간격)는 다양하게 변경될 수 있다.
도 7a는 본 명세서에 따른 투명 안테나 어셈블리의 전면도 및 단면도를 나타낸다. 도 7b는 실시 예들에 따른 메탈 메쉬 방사체 영역과 더미 메탈 메쉬 영역의 격자 구조를 나타낸 것이다.
도 7a(a)는 투명 안테나 어셈블리(1000)의 전면도를 나타내고 도 7a(b)는 투명 안테나 어셈블리(1000)의 단면도로 투명 안테나 어셈블리(1000)의 층상 구조를 나타낸다. 도 7a를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일 면에 방사체로 동작하는 도전 패턴들(1110)이 배치될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)의 일 면에 급전 패턴(1120f) 및 그라운드 패턴(1121g, 1122g)가 형성될 수 있다. 방사체로 동작하는 도전 패턴들(1110)은 하나 이상의 도전 패턴을 포함하도록 구성될 수 있다. 도전 패턴들(1110)은 급전 패턴(1120f)과 연결되는 제1 패턴(1111) 및 그라운드 패턴(1121g)과 연결되는 제2 패턴(1112)을 포함할 수 있다. 도전 패턴들(1110)은 그라운드 패턴(1122g)과 연결되는 제3패턴(1113)을 더 포함할 수도 있다.
안테나 모듈을 구성하는 도전 패턴들(1110)은 투명 안테나로 구현될 수 있다. 도 7b를 참조하면, 도전 패턴들(1110)은 특정 선폭 이하의 메탈 격자 패턴들(1020a)로 형성되어 메탈 메쉬 방사체 영역을 형성할 수 있다. 도전 패턴들(1100)의 제1 내지 제3 패턴(1111, 1112, 11113) 사이의 내부 영역 또는 외부 영역에 투명도를 일정 수준으로 유지하기 위해 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)이 형성될 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)이 메탈 메쉬 층(1020)을 형성할 수 있다.
도 7b(a)는 정형의(typical) 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 구조를 나타낸다. 도 7b(b)는 비정형의(atypical) 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 구조를 나타낸다. 도 7b(a)와 같이 메탈 메쉬 층(1020)은 복수의 메탈 메쉬 격자들에 의해 투명 안테나 구조로 형성될 수 있다. 메탈 메쉬 층(1020)은 사각형 형상, 다이아몬드 형상, 또는 다각형 형상과 같이 정형의 메탈 메쉬 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 메탈 메쉬 격자들이 급전 라인 또는 방사체로 동작하도록 도전 패턴을 구성할 수 있다. 메탈 메쉬 층(1020)은 투명 안테나 영역을 구성한다. 일 예로, 메탈 메쉬 층(1020)은 약 2mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
메탈 메쉬 층(1020)은 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 단부가 단절된 개방 영역(opening area, OA)를 형성하여 전기적으로 연결되지 않도록 구성될 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 각각의 메쉬 격자들(CL1, CL2, ??, CLn)의 단부가 연결되지 않도록 슬릿(SL)들이 형성될 수 있다.
도 7b(b)를 참조하면, 메탈 메쉬 층(1020)은 비정형의(atypical) 복수의 메탈 메쉬 격자들에 의해 형성될 수 있다. 메탈 메쉬 층(1020)은 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 단부가 단절된 개방 영역(OA)를 형성하여 전기적으로 연결되지 않도록 구성될 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 각각의 메쉬 격자들(CL1, CL2, ??, CLn)의 단부가 연결되지 않도록 슬릿(SL)들이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 투명 안테나가 형성된 투명 기판은 차량의 글래스에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8a는 안테나 모듈 및 급전 모듈의 층상 구조를 나타낸다. 도 8b는 안테나 모듈과 급전 구조가 결합된 층상 구조 및 결합 부위를 포함하는 불투명 기판을 나타낸다.
도 8a(a)를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 제1 레이어에 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제1 레이어 상에 배치된 제2 레이어에 형성된 제1 도전 패턴(1110)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)은 도 7b와 같이 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 포함하는 메탈 메쉬 층(1020)으로 구현될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 제2 레이어 상에 배치되는 보호 층(1031) 및 접착 층(1041a)을 더 포함할 수 있다.
도 8a(b)를 참조하면, 급전 구조(1100f)는 제2 유전체 기판(1010b), 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)을 포함할 수 있다. 급전 구조(1100f)는 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)에 각각 적층되는 제1 및 제2 보호 층(1033, 1034)을 더 포함할 수 있다. 급전 구조(1100f)는 제2 도전 패턴(1120)의 일부 영역에 형성되는 접착 층(1041b)을 더 포함할 수 있다.
불투명 기판으로 구현된 제2 유전체 기판(1010b)의 일 면에 제2 도전 패턴(1120)이 배치될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)의 타 면에 제3 도전 패턴(1130)이 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)의 상부에 제1 보호 층(1033)이 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(1120)의 하부에 제2 보호 층(1034)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 보호 층(1033, 1034)은 소정 값 이하의 낮은 유전율(low permittivity)을 갖도록 구성되어, 투명 안테나 영역으로 저 손실 급전이 가능하다.
도 8b(a)를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)으로 구현된 급전 구조(1100f)와 결합될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 상부에 투명 전극 층인 메탈 메쉬 층으로 구현되는 제1 도전 패턴(1110)이 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)의 상부에 보호 층(1031)이 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)의 상부에 보호 층(1031) 및 제1 접착 층(1041a)이 형성될 수 있다. 보호 층(1031)에 인접하게 제1 접착 층(1041a)이 형성될 수 있다.
제1 도전 패턴(1110)의 상부에 형성된 제1 접착 층(1041a)이 제2 도전 층(1120)의 하부에 형성된 제2 접착 층(1041b)과 접합(bonding)될 수 있다. 제1 및 제2 접착 층(1041a, 1041b) 간 접합에 의해 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 제2 유전체 기판(1010b)이 접착되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성된 메탈 메쉬 격자가 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 급전 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 유전체 기판(1010b)은 일면 및 타면에 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)이 배치되는 급전 구조(1100f)로 형성될 수 있다. 급전 구조(1100f)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 도전 패턴(1130)의 상부에 제1 보호 층(1033)이 배치되고, 제2 도전 패턴(1120)의 하부에 제2 보호 층(1034)이 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)의 하부의 접착 층(1041b)은 안테나 모듈(1100)의 접착 층(1041a)과 접합될 수 있다. 이에 따라 급전 구조(1100f)는 안테나 모듈(1100)과 결합되고 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)이 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)으로 구현된 안테나 모듈(1100)의 두께는 제1 두께로 형성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)으로 구현된 급전 구조(1100f)의 두께는 제2 두께로 구현될 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈(1100)의 유전체 기판(1010a), 제1 도전 패턴(1110) 및 보호 층(1031)의 두께는 각각 75um, 9um, 25um일 수 있다. 안테나 모듈(1100)의 제1 두께는 109um로 형성될 수 있다. 급전 구조(1100f)의 제2 유전체 기판(1010b), 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)의 두께는 각각 50um, 18um, 18um, 제1 및 제2 보호 층(1033, 1034)의 두께는 28um로 형성될 수 있다. 이에 따라, 급전 구조(1100f)의 제2 두께는 142um로 형성될 수 있다. 접착 층(1041a, 1041b)이 제1 도전 패턴(1110)의 상부와 제2 도전 패턴(1120)의 하부에 형성되므로 전체 안테나 어셈블리의 두께는 제1 두께 및 제2 두께의 합보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈(1100)과 급전 구조(1100f)를 포함하는 안테나 어셈블리(1000)의 두께는 198um로 형성될 수 있다.
도 8b(b)를 참조하면, 급전 구조(1100f)를 형성하는 제2 유전체 기판(1010b)의 일 면에 도전 패턴(1120)이 형성될 수 있다. 도전 패턴(1120)은 급전 패턴(1120f)와 양 측에 그라운드 패턴(1121g, 1122g)가 형성된 CPW 구조의 급전 구조로 형성될 수 있다. 급전 구조(1100f)는 접착 층(1041)이 형성된 영역을 통해 도 8b(a)와 같이 안테나 모듈(1100)과 결합될 수 있다.
본 명세서에 따른 안테나 어셈블리를 구성하는 안테나 모듈과 급전 구조는 차량 유리에 배치되고 특정 결합 구조를 통해 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9a는 차량 유리의 투명 영역과 프릿 영역에 배치되는 투명 안테나의 결합 구조를 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 접착 층(adhesive layer)(1041)를 통해 유리 패널(310)과 접착될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 도전 패턴은 ACF 본딩을 통해 제2 유전체 기판(1010b)의 도전 패턴(1130)과 접착될 수 있다. ACF 본딩은 금속볼이 첨가된 테이프를 고온/고압 (예: 120~150도, 2~5Mpa)로 수초 간 접합면을 붙이는 방법으로 전극과 전극 사이를 금속볼로 컨택하여 이루어질 수 있다. ACF 본딩은 도전 패턴들을 전기적으로 연결하는 동시에 열로 인하여 접착 층(1041)이 경화되어 접착력을 제공한다.
국부 솔더링(soldering) 기법으로 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 FPCB 형태의 제2 유전체 기판(1010b)을 부착할 수 있다. FPCB의 연결 패턴과 투명 안테나 전극이 자기장 유도 방식으로 코일을 통한 국부 솔더링을 통해 연결될 수 있다. 이러한 국부 솔더링 시 솔더링 부위의 온도가 상승하거나 FPCB가 변형되지 않고 평평한 표면을 유지할 수 있다. 이에 따라, 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 제2 유전체 기판(1010b)의 도전 패턴들 간의 국부 솔더링을 통해 신뢰성 높은 전기적 연결이 가능하다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)과 도 7a의 메탈 메쉬 층(1020), 보호 층(1033) 및 접착 층(1041)이 투명 전극(transparent electrode)을 형성할 수 있다. 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)은 FPCB로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 급전 패턴이 형성된 FPCB인 제2 유전체 기판(1010b)이 커넥터 부품(313) 및 투명 전극과 연결되도록 구성될 수 있다.
불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)이 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부 영역에 부착되어 구현될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 형성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부 영역이 불투명 영역(312)에 형성되고, 불투명 영역(312)에서 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 제2 유전체 기판(1010b)과 결합될 수 있다.
접착 층(1041a, 1041b) 간 접합에 의해 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 제2 유전체 기판(1010b)이 접착되도록 구성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)이 접착층(1041)에 본딩되는 위치는 제1 위치(P1)로 설정될 수 있다. 커넥터 부품(313)이 불투명 기판(1010b)에 솔더링되는 위치는 제2 위치(P2)로 설정될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 형성된 차량 유리는 차량의 바디 구조와 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9b는 도 9a의 투명 안테나가 형성된 글래스가 차량의 바디 구조와 결합된 영역을 확대한 전면도이다. 도 9c는 도 9b의 차량 유리와 바디 구조의 결합 구조를 서로 다른 위치에서 본 단면도를 나타낸다.
도 9b를 참조하면, 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 투명 안테나가 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 배치될 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 제2 유전체 기판(1010b)이 배치될 수 있다. 불투명 영역(312)의 투과도가 투명 영역(311)의 투과도보다 낮아, 불투명 영역(312)을 BM (Black Matrix) 영역을 지칭할 수도 있다. 투명 안테나가 형성되는 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부는 BM 영역에 해당하는 불투명 영역(312)까지 확장될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 불투명 영역(312)은 일 축 방향으로 중첩 길이(OL)만큼 중첩되게 형성될 수 있다.
도 9c(a)는 도 9b에서 라인 AB를 따른 절단한 안테나 어셈블리의 단면도를 나타낸다. 도 9c(a)는 도 9b에서 라인 CD를 따라 절단한 안테나 어셈블리의 단면도를 나타낸다
도 9b 및 도 9c(a)를 참조하면, 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 투명 안테나가 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 배치될 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 제2 유전체 기판(1010b)이 배치될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부 영역이 불투명 영역(312)까지 확장되어 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 급전 패턴과 투명 안테나의 메탈 메쉬 층이 접합되어 연결될 수 있다.
내부 커버(interior cover)(49c)가 제2 유전체 기판(1010b)과 연결된 커넥터 부품(313)을 수납하도록 구성될 수 있다. 메탈 재질의 바디(49b)와 내부 커버(49c) 사이의 공간에 커넥터 부품(313)이 배치되고, 커넥터 부품(313)은 차량 내부 케이블(in-vehicle cable)과 결합될 수 있다. 내부 커버(49c)는 메탈 재질의 바디(49b)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 내부 커버(49c)는 메탈 재질의 바디(49b)와 결합되도록 일 단부가 절곡되게 형성될 수 있다.
내부 커버(49c)는 메탈 재질 또는 유전체 재질로 형성될 수 있다. 내부 커버(49c)가 메탈 재질로 형성되는 경우 내부 커버(49c)와 메탈 재질의 바디(49b)는 메탈 프레임(49)을 형성한다. 이와 관련하여, 차량은 메탈 프레임(49)을 포함할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)은 메탈 프레임(49)의 일부에 의해 지지될 수 있다. 이를 위해 메탈 프레임(49)의 바디(49b)의 일부가 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)과 결합되게 절곡될 수 있다.
내부 커버(49c)가 메탈 재질로 형성되는 경우 제2 유전체 기판(1010b)의 상부 영역의 내부 커버(49c)에 메탈 영역이 적어도 일부 제거될 수 있다. 내부 커버(49c)에 메탈 영역이 제거된 리세스 부(recess portion)(49R)가 형성될 수 있다. 이에 따라 메탈 프레임(49)은 리세스 부(49R)를 포함할 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)이 메탈 프레임(49)의 리세스 부(49R) 내에 배치될 수 있다.
리세스 부(49R)는 메탈 제거 영역(metal cut region)으로 지칭될 수도 있다. 리세스 부(49R)의 일 측은 불투명 기판(1010b)의 일 측에서 임계치 이상의 제1 길이(L1)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 리세스 부(49R)의 하부 경계 측(lower boundary side)은 불투명 기판(1010b)의 하부 경계 측에서 임계치 이상의 제2 길이(L2)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 메탈 재질의 내부 커버(49c)의 일부 영역에 메탈이 제거됨에 따라, 주변 메탈 구조에 따른 신호 손실 및 안테나 특성 변경을 방지할 수 있다.
도 9b 및 도 9c(b)를 참조하면, 커넥터 부품 및 불투명 기판이 배치되지 않은 영역에는 내부 커버(49c)에 메탈 제거 영역과 같은 리세스 부가 형성되지 않도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 내부 커버(49c)를 통해 안테나 모듈(1100)의 내부 부품을 보호하면서도 도 9b 및 도 9c(a)의 리세스 부(49R)를 통해 내부의 열을 외부로 방출할 수 있다. 또한, 내부 커버(49c)의 리세스 부(49R)를 통해 연결 부위의 수리 또는 교체가 필요한지를 즉각적으로 파악할 수 있다. 한편, 커넥터 부품 및 제2 유전체 기판이 배치되지 않은 영역에는 내부 커버(49c)에 리세스 부가 형성되지 않아 안테나 모듈(1100)의 내부 부품을 보호할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1000)는 유리 패널(310)에 다양한 형태로 형성되고, 유리 패널(310)는 차량 프레임과 부착될 수 있다. 이와 관련하여, 도 10은 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리의 적층 구조 및 차량 유리와 차량 프레임과의 부착 영역을 나타낸 것이다.
도 10(a)를 참조하면, 유리 패널(310)는 투명 영역(311) 및 불투명 영역(312)을 포함할 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 안테나 모듈(1100) 및 급전 구조(1100f)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 제1 투명 유전체 기판(1010a), 투명 전극 층(1020) 및 접착 층(1041)을 포함할 수 있다. 불투명 기판으로 구현되는 급전 구조(1100f)와 투명 기판으로 구현되는 투명 전극 층(1020)이 전기적으로 연결될 수 있다. 급전 구조(1100f)와 투명 전극 층(1020)은 제1 본딩 영역(BR1)을 통해 직접 연결될 수 있다. 급전 구조(1100f)와 커넥터 부품(313)은 제2 본딩 영역(BR2)을 통해 직접 연결될 수 있다. 제1 및 제2 본딩 영역(BR1, BR2)에서 본딩을 위해 열이 인가될 수 있다. 이에 따라, 본딩 영역(BR1, BR2)은 가열 구간으로 지칭할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312) 중 측면 단부 영역에 유리 패널(310)와 차량 프레임의 부착을 위한 실란트 영역에 해당하는 부착 영역(AR)이 형성될 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 유리 패널(310)는 투명 영역(311) 및 불투명 영역(312)을 포함할 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 안테나 모듈(1100) 및 급전 구조(1100f)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 보호 층(1031), 투명 전극 층(1020), 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 접착 층(1041)을 포함할 수 있다. 불투명 기판으로 구현되는 급전 구조(1100f)와 투명 기판으로 구현되는 안테나 모듈(1100)의 일부 영역이 중첩(overlap)될 수 있다. 급전 구조(1100f)와 안테나 모듈(1100)의 투명 전극 층(1020)이 커플링 급전(coupled feed)될 수 있다. 급전 구조(1100f)와 커넥터 부품(313)은 본딩 영역(BR)을 통해 직접 연결될 수 있다. 본딩 영역(BR1)에서 본딩을 위해 열이 인가될 수 있다. 이에 따라, 본딩 영역(BR)은 가열 구간으로 지칭할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312) 중 측면 단부 영역에 유리 패널(310)와 차량 프레임의 부착을 위한 실란트 영역에 해당하는 부착 영역(AR)이 형성될 수 있다.
도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하면, 투명 기판(1010a)에는 투명 전극 층(1020)을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 (하드) 코팅 층이 포함될 수 있다. 한편, 접착 층(1041)에는 햇빛으로부터 황변(yellowing) 보호를 위해 UV 차단 성분이 추가될 수 있다.
도 5a 내지 도 10을 참조하여, 실시예들에 따른 결합 구조를 갖는 안테나 어셈블리(1000)에 대해 설명한다. 도 11a는 본 명세서의 일 양상에 따른 안테나 어셈블리의 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다. 도 11b는 프릿 영역의 일부가 제거된 영역에 급전 구조가 배치된 구조를 나타낸다. 도 12는 도 11a의 안테나 어셈블리와 관련하여 일 예시에 따른 안테나 어셈블리의 전면도를 나타낸다.
도 11a(a)는 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1000)의 단면도로, 안테나 어셈블리(1000)의 각 레이어가 적층된 적층 구조를 나타낸다. 도 11a(b)는 안테나 모듈(1100)과 급전 구조(1100f)가 결합되는 안테나 어셈블리(1000)의 결합 적층 구조를 나타낸다.
도 11b를 참조하면, 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)의 특정 영역에 급전 구조(1100f)가 배치될 수 있다. 불투명 영역(312)의 특정 영역에 프릿 패턴(312f)이 제거되고 특정 영역에 급전 구조(1100f)가 배치될 수 있다. 급전 구조(1100f)는 복수의 안테나 소자들을 급전하기 위해 복수의 급전 구조로 형성될 수 있다. 급전 구조(1100f)는 접착 층(1041)을 통해 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 부착될 수 있다. 급전 구조(1100f)는 급전 패턴(1120)과 급전 패턴(1120)의 양 측에 형성된 그라운드 패턴(1121g, 1122g)를 포함하도록 구성될 수 다. 접착 층(1041)이 형성된 영역에서 급전 구조(1100f)는 도 11a의 안테나 모듈(1100)과 접착될 수 있다.
도 12(a)는 안테나 모듈(1100)의 도전 패턴들이 연결 패턴들(1110c)과 연결되는 구조를 나타낸다. 도 12(b)는 안테나 모듈(1100)의 도전 패턴들이 연결 패턴들(1110c)과 연결되고 연결 패턴들(1110c)이 커넥터 부품(313)과 연결된 구조를 나타낸다.
도 5a 내지 도 9, 도 11a 내지 도 12를 참조하여 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1000)를 구비하는 차량에 대해 설명한다. 차량은 유리 패널(310) 및 유리 패널(310) 상에 배치된 안테나 어셈블리(1000)를 포함하도록 구성될 수 있다. 유리 패널(310)은 투명 영역(transparent region)(311)과 불투명 영역(opaque region)(312)을 포함할 수 있다. 불투명 영역(312)의 일부 영역에 프릿 층(frit layer)(312f)이 배치될 수 있다. 급전 구조(1110f)의 도전 패턴(1120)이 배치된 불투명 영역(312)에는 프릿 층이 제거되어 도전 패턴들(1120)이 유리 패널(310)에 직접 부착될 수 있다.
도 11a를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a), 제1 도전 패턴들(1110) 및 제2 도전 패턴들(1120)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)은 제1 투명 유전체 기판(1010a) 상에서 제1 도전 패턴 층을 형성할 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312) 상에서 제2 도전 패턴 층을 형성할 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)은 제1 표면(S1) 및 제2 표면(S2)을 포함할 수 있다. 제1 표면(S1) 및 제2 표면(S2)은 대향 표면들(opposite surfaces)에 배치될 수 있다. 제1 표면(S1)은 유리 패널(310)과 마주하고, 제2 표면(S2)은 차량의 내측(inner side)과 마주하도록 형성될 수 있다. 제1 표면(S1)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하도록 형성될 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 표면(S1)상에 제1 도전 패턴들(1110)이 배치될 수 있다. 제1 표면(S1)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하도록 형성될 수 있다. 제1 영역(R1)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 제2 영역(R2)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)의 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)은 제1 표면(S1)의 제1 영역(R1)에 배치될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)의 제1 연결 패턴들(1110c)은 제1 표면(S1)의 제2 영역(R2)에 배치될 수 있다.
유리 패널(310)의 내부 표면(inner surface)상에 제2 도전 패턴들(1120)이 배치될 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)들의 제2 연결 패턴들(1120c)은 제1 연결 패턴들(1110c)에 부착(attach)될 수 있다. 제1 연결 패턴들(1110c) 및 제2 연결 패턴들(1120c)은 각각 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 연결 패턴들(1110, 1120c)이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 각각 제1 및 제2 연결 PCB로 지칭할 수도 있다.
도 7a 및 도 12를 참조하면, 제1 도전 패턴들(1110)은 방사체로 동작하는 복수의 패턴들을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 도전 패턴들(1110)은 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)은 급전 패턴(1120f), 제1 그라운드 패턴(1121g) 및 제2 그라운드 패턴(1122g)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 패턴(1111)은 제2 도전 패턴(1120)의 급전 패턴(1120f)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 패턴(1112)은 제2 도전 패턴(1120)의 제1 그라운드 패턴(1121g)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 패턴(1113)은 제2 도전 패턴(1120)의 제2 그라운드 패턴(1122g)에 전기적으로 연결될 수 있다. 급전 패턴(1120f), 제1 그라운드 패턴(1121g) 및 제2 그라운드 패턴(1122g)은 제2 유전체 기판(1010b)의 동일 평면 상에 CPW(Coplanar Waveguide) 구조로 형성될 수 있다.
도 12(a)를 참조하면, 특정 주파수 대역에서 임피던스 매칭 특성을 향상하기 위해 그라운드 패턴(1121g, 1122g) 중 적어도 일 영역에 그라운드 패턴이 일부 제거된 스터브(STB)가 형성될 수 있다. 도 12(b)를 참조하면, 케이블 부품에 해당하는 파크라 케이블(Fakra cable)(313)이 급전 패턴(1120f)과 전기적으로 연결될 수 있다. 파크라 케이블(330)은 제1 커넥터(313c1) 및 제2 커넥터(313c2)를 포함할 수 있다. 제1 커넥터(313c1)는 솔더링에 의해 급전 패턴(1120f)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 커넥터(313c2)는 텔레매틱스 제어 유닛(300)의 리셉터클 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다.
방사체로 동작하는 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)도 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 동일 평면 상에 CPW(Coplanar Waveguide) 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 유리 패널(310) 상에 복수의 레이어가 아닌 단일 레이어 형상으로 안테나 어셈블리(1000)의 방사체 영역이 구현될 수 있다.
도 7a, 도 7b 및 도 11a를 참조하면, 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)은 복수의 개방 영역(opening area)(OA)을 갖는 메탈 메쉬 형상의 메탈 격자 패턴들(1020a)로 형성될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a)상의 제1 도전 패턴들(1110)을 형성하는 메탈 메쉬 형상(1020a)의 외측 부분에 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 더 포함할 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a)과 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 투명 안테나 영역에 해당하는 제1 도전 패턴 층(1020)을 구성한다. 제1 도전 패턴 층(1020)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성될 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 영역(R1)은 메탈 격자 패턴들(1020a)로 구성된 메탈 메쉬 방사체 영역을 형성할 수 있다. 메탈 메쉬 방사체 영역은 80% 이상의 제1 투과율(penetration ratio)로 형성되고, 무선 신호를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 메탈 메쉬 형상을 구현하는 메탈 라인들의 선폭(linewidth)은 10um 이하로 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 영역(R1)은 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)로 구성된 더미 메탈 메쉬 영역을 형성할 수 있다. 더미 메탈 메쉬 영역은 개방 영역(OA) 및 슬릿 영역(SL)들에 의해 제1 투과율보다 더 높은 82% 이상의 제2 투과율로 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제2 영역(R2)은 커넥터 부(connector portion)를 형성할 수 있다. 메탈 메쉬 방사체 영역을 형성하는 제1 영역(R1)은 커넥터 부를 형성하는 제2 영역(R2)과 제1 및 제2 연결 패턴들(1110c, 1120c)을 통해 직접 연결될 수 있다. 커넥터 부를 형성하는 제2 영역(R2)의 제3 투과율은 제1 투과율보다 더 낮게 형성될 수 있다.
복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 급전 패턴(1120f) 및 제1 및 제2 그라운드 패턴들(1121g, 1122g)과 연결되지 않도록 형성될 수 있다. 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 슬릿(SL)들에 의해 상호 분리될 수 있다. 이에 따라, 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 안테나의 방사 특성 및 효율을 저하시키지 않으면서 투명 안테나 구조의 시인성을 일정 수준으로 유지할 수 있다.
제2 도전 패턴들(1120)의 제2 연결 패턴들(1120c)은 ACF 본딩에 의해 제1 연결 패턴들(1110c)에 부착될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)의 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)에 해당하는 메탈 격자 패턴들(1020a)의 투과율(penetration ratio)은 80% 이상으로 형성될 수 있다. 한편, 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 투과율은 82% 이상으로 형성될 수 있다. 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 면 저항(sheet resistance)은 1 Ω(ohm)/sq 이하로 형성될 수 있다.
복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 영역 및 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율 차이는 2% 이하로 형성될 수 있다. 따라서, 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역에 비해 2% 이하의 투과율 차이를 갖는 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)이 형성된 영역에 의해 시인성을 일정 수준으로 유지할 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 일부의 경계와 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 경계는 갭에 의해 분리될 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 경계와 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 경계는 200㎛ 이하로 형성될 수 있다.
도 6b(a), 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 연결 패턴들(1110c)은 제1 투과율 부(1111c) 및 제2 투과율 부(1112c)를 포함할 수 있다. 제1 투과율 부(1111c)의 투과율은 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율과 소정 범위 내에서 유사할 수 있다. 제1 투과율 부(1111c)의 투과율은 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율의 차이는 소정 범위 이하로 설정될 수 있다. 제2 투과율 부(1112c)의 투과율은 70% 이하로 형성될 수 있다. 제2 투과율 부(1112c)의 면 저항은 0.5 Ω(ohm)/sq 이하로 형성될 수 있다.
도 5a 및 도 7a, 도 9a 및 도 12를 참조하면, 차량은 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)를 더 포함할 수 있다. 텔레매틱스 제어 유닛(300)과 제2 도전 패턴들(1120)의 제3 연결 패턴들(1130c)은 파크라 케이블(Fakra cable)(313)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 파크라 케이블(330)은 제1 커넥터(313c1) 및 제2 커넥터(313c2)를 포함할 수 있다. 제1 커넥터(313c1)는 솔더링에 의해 제3 연결 패턴들(1130c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 커넥터(313c2)는 텔레매틱스 제어 유닛(300)의 리셉터클 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나 어셈블리(1000)는 접착 층(adhesive layer)(1041)을 더 포함할 수 있다. 접착 층(1041)은 접착 물질 및 UV-차단 물질(UV-cut material)을 포함하도록 형성될 수 있다. 접착 층(1041)은 제1 투명 유전 기판(1010a)의 제1 표면(S1)과 유리 패널(310)의 내부 표면 사이에 배치될 수 있다.
도 5a 및 도 7a 및 도 9b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 메탈 프레임(49)을 더 포함할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)은 메탈 프레임의 일부에 의해 지지될 수 있다. 메탈 프레임(49)은 리세스 부(49R)를 포함할 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 메탈 프레임(49)의 리세스 부(49R) 내에 배치될 수 있다.
도 13a는 본 명세서의 다른 양상에 따른 안테나 어셈블리가 연결 PCB를 통해 연결된 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다. 도 13b는 도 13a의 안테나 모듈의 도전 패턴들이 배치된 전면도를 나타낸다.
도 5a 내지 도 9, 도 12 내지 도 13b를 참조하여 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1000)를 구비하는 차량에 대해 설명한다. 차량은 유리 패널(310) 및 유리 패널(310) 상에 배치된 안테나 어셈블리(1000)를 포함하도록 구성될 수 있다. 유리 패널(310)은 투명 영역(transparent region)(311)과 불투명 영역(opaque region)(312)을 포함할 수 있다. 불투명 영역(312)에 프릿 층(frit layer)(312f)이 배치될 수 있다.
도 13a를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a), 제1 도전 패턴 들(1110), 제2 유전체 기판(1010b), 제2 도전 패턴들(1120) 및 제3 도전 패턴 들(1130)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)은 제1 투명 유전체 기판(1010a) 상에서 제1 도전 패턴 층을 형성할 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)은 제2 유전체 기판(1010b)의 일 면에서 제2 도전 패턴 층을 형성할 수 있다. 제3 도전 패턴들(1130)은 제2 유전체 기판(1010b)의 타 면에서 제3 도전 패턴 층을 형성할 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)은 제1 표면(S1) 및 제2 표면(S2)을 포함할 수 있다. 제1 표면(S1) 및 제2 표면(S2)은 대향 표면들(opposite surfaces)에 배치될 수 있다. 제1 표면(S1)은 유리 패널(310)과 마주하고, 제2 표면(S2)은 차량의 내측(inner side)과 마주하도록 형성될 수 있다. 제1 표면(S1)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하도록 형성될 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 표면(S1)상에 제1 도전 패턴들(1110)이 배치될 수 있다. 제2 표면(S2)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하도록 형성될 수 있다. 제1 영역(R1)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 제2 영역(R2)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)의 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)은 제2 표면(S2)의 제1 영역(R1)에 배치될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)의 제1 연결 패턴들(1110c)은 제2 표면(S2)의 제2 영역(R2)에 배치될 수 있다.
제2 유전체 기판(1010b)은 제3 표면(S3) 및 제4 표면(S4)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치되고, 불투명 기판으로 구현될 수 있다. 제3 표면(S3) 및 제4 표면(S4)은 대향 표면들에 배치될 수 있다. 제3 표면(S3)은 유리 패널(310)과 마주하고 제4 표면(S4)은 차량의 내측(inner side)과 마주하도록 형성될 수 있다.
제2 도전 패턴들(1120)은 제2 유전체 기판(1010b)의 제3 표면(S3)에 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴들(1130)은 제2 유전체 기판(1010b)의 제4 표면(S4)에 배치될 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)의 제2 연결 패턴(1120c)은 제1 도전 패턴들(1110)에 부착(attach)될 수 있다. 제1 연결 패턴들(1110c) 및 제2 연결 패턴들(1120c)은 각각 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 연결 패턴들(1110, 1120c)이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 각각 제1 및 제2 연결 PCB로 지칭할 수도 있다. 제2 도전 패턴들(1120) 및 제2 도전 패턴들(1130)은 비아들(1120v)에 의해 연결될 수 있다.
도 7a, 도 12 및 도 13b를 참조하면, 제1 도전 패턴들(1110)은 방사체로 동작하는 복수의 패턴들을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 도전 패턴들(1110)은 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)은 급전 패턴(1120f), 제1 그라운드 패턴(1121g) 및 제2 그라운드 패턴(1122g)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 패턴(1111)은 제2 도전 패턴(1120)의 급전 패턴(1120f)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 패턴(1112)은 제2 도전 패턴(1120)의 제1 그라운드 패턴(1121g)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 패턴(1113)은 제2 도전 패턴(1120)의 제2 그라운드 패턴(1122g)에 전기적으로 연결될 수 있다. 급전 패턴(1120f), 제1 그라운드 패턴(1121g) 및 제2 그라운드 패턴(1122g)은 제2 유전체 기판(1010b)의 동일 평면 상에 CPW(Coplanar Waveguide) 구조로 형성될 수 있다. 방사체로 동작하는 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)도 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 동일 평면 상에 CPW(Coplanar Waveguide) 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 유리 패널(310) 상에 복수의 레이어가 아닌 단일 레이어 형상으로 안테나 어셈블리(1000)의 방사체 영역이 구현될 수 있다.
도 13b를 참조하면, 제2 유전체 기판(1010b)을 지지하도록 제2 유전체 기판(1010b)의 하부에 제1 유전체 구조(1010-1)가 배치될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성된 도전 패턴들 중 적어도 하나가 배치된 영역에 제2 유전체 구조(1010-2)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 유전체 구조(1010-2)가 배치됨에 따라 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부 영역이 유리 패널(310) 상에서 들뜸 현상을 방지할 수 있다. 도 13a의 제1 연결 패턴(1110c)이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 제1 연결 PCB를 구성할 수 있다. 도 13a의 제2 연결 패턴(1120c)이 형성된 제2 유전체 기판(1010b)과 이를 지지하는 제1 유전체 구조(1010-1)이 제2 연결 PCB를 구성할 수 있다.
도 7a, 도 7b 및 도 13a를 참조하면, 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)은 복수의 개방 영역(opening area)(OA)을 갖는 메탈 메쉬 형상의 메탈 격자 패턴들(1020a)로 형성될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a)상의 제1 도전 패턴들(1110)을 형성하는 메탈 메쉬 형상(1020a)의 외측 부분에 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 더 포함할 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a)과 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 투명 안테나 영역에 해당하는 제1 도전 패턴 층(1020)을 구성한다. 제1 도전 패턴 층(1020)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성될 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 영역(R1)은 메탈 격자 패턴들(1020a)로 구성된 메탈 메쉬 방사체 영역을 형성할 수 있다. 메탈 메쉬 방사체 영역은 80% 이상의 제1 투과율(penetration ratio)로 형성되고, 무선 신호를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 메탈 메쉬 형상을 구현하는 메탈 라인들의 선폭(linewidth)은 10um 이하로 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 영역(R1)은 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)로 구성된 더미 메탈 메쉬 영역을 형성할 수 있다. 더미 메탈 메쉬 영역은 개방 영역(OA) 및 슬릿 영역(SL)들에 의해 제1 투과율보다 더 높은 82% 이상의 제2 투과율로 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제2 영역(R2)은 커넥터 부(connector portion)를 형성할 수 있다. 메탈 메쉬 방사체 영역을 형성하는 제1 영역(R1)은 커넥터 부를 형성하는 제2 영역(R2)과 제1 및 제2 연결 패턴들(1110c, 1120c)을 통해 직접 연결될 수 있다. 커넥터 부를 형성하는 제2 영역(R2)의 제3 투과율은 제1 투과율보다 더 낮게 형성될 수 있다.
복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 급전 패턴(1120f) 및 제1 및 제2 그라운드 패턴들(1121g, 1122g)과 연결되지 않도록 형성될 수 있다. 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 슬릿(SL)들에 의해 상호 분리될 수 있다. 이에 따라, 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 안테나의 방사 특성 및 효율을 저하시키지 않으면서 투명 안테나 구조의 시인성을 일정 수준으로 유지할 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)의 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 선폭(line width)은 10㎛ 이하로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전 패턴들(1110)을 포함하는 투명 안테나 구조는 일정 수준 이상의 투명도를 유지할 수 있다.
제2 도전 패턴들(1120)의 제2 연결 패턴들(1120c)은 ACF 본딩에 의해 제1 연결 패턴들(1110c)에 부착될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)의 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)에 해당하는 메탈 격자 패턴들(1020a)의 투과율(penetration ratio)은 80% 이상으로 형성될 수 있다. 한편, 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 투과율은 82% 이상으로 형성될 수 있다. 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 면 저항(sheet resistance)은 1 Ω(ohm)/sq 이하로 형성될 수 있다.
복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 영역 및 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율 차이는 2% 이하로 형성될 수 있다. 따라서, 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역에 비해 2% 이하의 투과율 차이를 갖는 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)이 형성된 영역에 의해 시인성을 일정 수준으로 유지할 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 일부의 경계와 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 경계는 갭에 의해 분리될 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 경계와 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 경계는 200㎛ 이하로 형성될 수 있다.
도 6b(a), 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 연결 패턴들(1110c)은 제1 투과율 부(1111c) 및 제2 투과율 부(1112c)를 포함할 수 있다. 제1 투과율 부(1111c)의 투과율은 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율과 소정 범위 내에서 유사할 수 있다. 제1 투과율 부(1111c)의 투과율은 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율의 차이는 소정 범위 이하로 설정될 수 있다. 제2 투과율 부(1112c)의 투과율은 70% 이하로 형성될 수 있다. 제2 투과율 부(1112c)의 면 저항은 0.5 Ω(ohm)/sq 이하로 형성될 수 있다.
도 5a 및 도 7a 및 도 9a를 참조하면, 차량은 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)를 더 포함할 수 있다. 텔레매틱스 제어 유닛(300)과 제2 도전 패턴들(1120)의 제3 연결 패턴들(1130c)은 파크라 케이블(Fakra cable)(313)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 파크라 케이블(330)은 제1 커넥터(313c1) 및 제2 커넥터(313c2)를 포함할 수 있다. 제1 커넥터(313c1)는 솔더링에 의해 제3 연결 패턴들(1130c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 커넥터(313c2)는 텔레매틱스 제어 유닛(300)의 리셉터클 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나 어셈블리(1000)는 접착 층(adhesive layer)(1041, 1042)을 더 포함할 수 있다. 접착 층(1041, 1042)은 접착 물질 및 UV-차단 물질(UV-cut material)을 포함하도록 형성될 수 있다. 접착 층(1041)은 제1 투명 유전 기판(1010a)의 제1 표면(S1)과 유리 패널(310)의 내부 표면 사이에 배치될 수 있다.
도 5a 및 도 7a 및 도 9b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 메탈 프레임(49)을 더 포함할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)은 메탈 프레임의 일부에 의해 지지될 수 있다. 메탈 프레임(49)은 리세스 부(49R)를 포함할 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 메탈 프레임(49)의 리세스 부(49R) 내에 배치될 수 있다.
도 14는 본 명세서의 또 다른 양상에 따른 안테나 어셈블리가 연결 PCB를 통해 연결된 단면도와 안테나 모듈과 급전 구조가 결합되는 구조를 나타낸다. 도 5a 내지 도 9b, 도 13b, 도 14를 참조하여 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1000)를 구비하는 차량에 대해 설명한다. 차량은 유리 패널(310) 및 유리 패널(310) 상에 배치된 안테나 어셈블리(1000)를 포함하도록 구성될 수 있다. 유리 패널(310)은 투명 영역(transparent region)(311)과 불투명 영역(opaque region)(312)을 포함할 수 있다. 불투명 영역(312)에 프릿 층(frit layer)(312f)이 배치될 수 있다.
도 14를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a), 제1 도전 패턴 들(1110), 제2 유전체 기판(1010b) 및 제2 도전 패턴들(1120)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)은 제1 투명 유전체 기판(1010a) 상에서 제1 도전 패턴 층을 형성할 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)은 제2 유전체 기판(1010b) 상에서 제2 도전 패턴 층을 형성할 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)은 제1 표면(S1) 및 제2 표면(S2)을 포함할 수 있다. 제1 표면(S1) 및 제2 표면(S2)은 대향 표면들(opposite surfaces)에 배치될 수 있다. 제1 표면(S1)은 유리 패널(310)과 마주하고, 제2 표면(S2)은 차량의 내측(inner side)과 마주하도록 형성될 수 있다. 제1 표면(S1)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하도록 형성될 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 표면(S1)상에 제1 도전 패턴들(1110)이 배치될 수 있다. 제1 표면(S1)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하도록 형성될 수 있다. 제1 영역(R1)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 제2 영역(R2)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)의 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)은 제1 표면(S1)의 제1 영역(R1)에 배치될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)의 제1 연결 패턴들(1110c)은 제1 표면(S1)의 제2 영역(R2)에 배치될 수 있다.
제2 유전체 기판(1010b)은 제3 표면(S3) 및 제4 표면(S4)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치되고, 불투명 기판으로 구현될 수 있다. 제3 표면(S3) 및 제4 표면(S4)은 대향 표면들에 배치될 수 있다. 제3 표면(S3)은 유리 패널(310)과 마주하고 제4 표면(S4)은 차량의 내측(inner side)과 마주하도록 형성될 수 있다.
제2 도전 패턴들(1120)은 제2 유전체 기판(1010b)의 제4 표면(S4)에 배치될 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)의 제2 연결 패턴(1120c)은 제1 도전 패턴들(1110)에 부착(attach)될 수 있다. 제1 연결 패턴들(1110c) 및 제2 연결 패턴들(1120c)은 각각 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 연결 패턴들(1110, 1120c)이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 각각 제1 및 제2 연결 PCB로 지칭할 수도 있다.
제1 도전 패턴들(1110)은 방사체로 동작하는 복수의 패턴들을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 도전 패턴들(1110)은 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 도전 패턴들(1120)은 급전 패턴(1120f), 제1 그라운드 패턴(1121g) 및 제2 그라운드 패턴(1122g)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 패턴(1111)은 제2 도전 패턴(1120)의 급전 패턴(1120f)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 패턴(1112)은 제2 도전 패턴(1120)의 제1 그라운드 패턴(1121g)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 패턴(1113)은 제2 도전 패턴(1120)의 제2 그라운드 패턴(1122g)에 전기적으로 연결될 수 있다. 급전 패턴(1120f), 제1 그라운드 패턴(1121g) 및 제2 그라운드 패턴(1122g)은 제2 유전체 기판(1010b)의 동일 평면 상에 CPW(Coplanar Waveguide) 구조로 형성될 수 있다. 방사체로 동작하는 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)도 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 동일 평면 상에 CPW(Coplanar Waveguide) 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 유리 패널(310) 상에 복수의 레이어가 아닌 단일 레이어 형상으로 안테나 어셈블리(1000)의 방사체 영역이 구현될 수 있다.
도 7a, 도 7b 및 도 14를 참조하면, 제1 패턴(1111), 제2 패턴(1112) 및 제3 패턴(1113)은 복수의 개방 영역(opening area)(OA)을 갖는 메탈 메쉬 형상의 메탈 격자 패턴들(1020a)로 형성될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a)상의 제1 도전 패턴들(1110)을 형성하는 메탈 메쉬 형상(1020a)의 외측 부분에 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 더 포함할 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a)과 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 투명 안테나 영역에 해당하는 제1 도전 패턴 층(1020)을 구성한다. 제1 도전 패턴 층(1020)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성될 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 영역(R1)은 메탈 격자 패턴들(1020a)로 구성된 메탈 메쉬 방사체 영역을 형성할 수 있다. 메탈 메쉬 방사체 영역은 80% 이상의 제1 투과율(penetration ratio)로 형성되고, 무선 신호를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 메탈 메쉬 형상을 구현하는 메탈 라인들의 선폭(linewidth)은 10um 이하로 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 영역(R1)은 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)로 구성된 더미 메탈 메쉬 영역을 형성할 수 있다. 더미 메탈 메쉬 영역은 개방 영역(OA) 및 슬릿 영역(SL)들에 의해 제1 투과율보다 더 높은 82% 이상의 제2 투과율로 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제2 영역(R2)은 커넥터 부(connector portion)를 형성할 수 있다. 메탈 메쉬 방사체 영역을 형성하는 제1 영역(R1)은 커넥터 부를 형성하는 제2 영역(R2)과 제1 및 제2 연결 패턴들(1110c, 1120c)을 통해 직접 연결될 수 있다. 커넥터 부를 형성하는 제2 영역(R2)의 제3 투과율은 제1 투과율보다 더 낮게 형성될 수 있다.
복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 급전 패턴(1120f) 및 제1 및 제2 그라운드 패턴들(1121g, 1122g)과 연결되지 않도록 형성될 수 있다. 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 슬릿(SL)들에 의해 상호 분리될 수 있다. 이에 따라, 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 안테나의 방사 특성 및 효율을 저하시키지 않으면서 투명 안테나 구조의 시인성을 일정 수준으로 유지할 수 있다. 제1 도전 패턴들(1110)의 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 선폭(line width)은 10㎛ 이하로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전 패턴들(1110)을 포함하는 투명 안테나 구조는 일정 수준 이상의 투명도를 유지할 수 있다.
제2 도전 패턴들(1120)의 제2 연결 패턴들(1120c)은 ACF 본딩에 의해 제1 연결 패턴들(1110c)에 부착될 수 있다.
제1 도전 패턴(1110)의 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)에 해당하는 메탈 격자 패턴들(1020a)의 투과율(penetration ratio)은 80% 이상으로 형성될 수 있다. 한편, 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 투과율은 82% 이상으로 형성될 수 있다. 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 면 저항(sheet resistance)은 1 Ω(ohm)/sq 이하로 형성될 수 있다.
복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 영역 및 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율 차이는 2% 이하로 형성될 수 있다. 따라서, 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역에 비해 2% 이하의 투과율 차이를 갖는 복수의 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)이 형성된 영역에 의해 시인성을 일정 수준으로 유지할 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 일부의 경계와 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 경계는 갭에 의해 분리될 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 경계와 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 경계는 200㎛ 이하로 형성될 수 있다.
도 6b, 도 6c 및 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 연결 패턴들(1110c)은 제1 투과율 부(1111c) 및 제2 투과율 부(1112c)를 포함할 수 있다. 제1 투과율 부(1111c)의 투과율은 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율과 소정 범위 내에서 유사할 수 있다. 제1 투과율 부(1111c)의 투과율은 방사 패턴들(1111, 1112, 1113)의 영역의 투과율의 차이는 소정 범위 이하로 설정될 수 있다. 제2 투과율 부(1112c)의 투과율은 70% 이하로 형성될 수 있다. 제2 투과율 부(1112c)의 면 저항은 0.5 Ω(ohm)/sq 이하로 형성될 수 있다.
도 5a, 도 7a 및 도 9a를 참조하면, 차량은 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)를 더 포함할 수 있다. 텔레매틱스 제어 유닛(300)과 제2 도전 패턴들(1120)의 제3 연결 패턴들(1130c)은 파크라 케이블(Fakra cable)(313)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 파크라 케이블(330)은 제1 커넥터(313c1) 및 제2 커넥터(313c2)를 포함할 수 있다. 제1 커넥터(313c1)는 솔더링에 의해 제3 연결 패턴들(1130c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 커넥터(313c2)는 텔레매틱스 제어 유닛(300)의 리셉터클 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나 어셈블리(1000)는 접착 층(adhesive layer)(1041, 1042)을 더 포함할 수 있다. 접착 층(1041, 1042)은 접착 물질 및 UV-차단 물질(UV-cut material)을 포함하도록 형성될 수 있다. 접착 층(1041, 1042)은 제1 투명 유전 기판(1010a)의 제1 표면(S1)과 유리 패널(310)의 내부 표면 사이에 배치될 수 있다.
도 5a 및 도 7a 및 도 9b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 메탈 프레임(49)을 더 포함할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)은 메탈 프레임의 일부에 의해 지지될 수 있다. 메탈 프레임(49)은 리세스 부(49R)를 포함할 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 메탈 프레임(49)의 리세스 부(49R) 내에 배치될 수 있다.
본 명세서에 따른 투명 안테나 구조는 다양한 적층 기판 구조(stacked substrate structure)로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 12a, 도 13a 및 도 14와 같이 적층 구조로 형성된 안테나 모듈(1100)의 제1 도전 패턴(1120)은 급전 구조(1100f)의 제2 도전 패턴(1120)과 결합될 수 있다. 급전 구조(1100f) 내의 불투명 기판(1010b)인 제2 유전체 기판(1010b)은 단차 구조 또는 직선 구조로 형성될 수 있다. 투명 전극 층인 제1 도전 패턴(1110)의 전면 또는 배면에서 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 제2 도전 패턴(1120)이 다양한 형상으로 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 관련하여, 도 15a는 실시 예에 따른 불투명 기판이 단차 구조로 형성된 구조를 나타낸다. 도 15a를 참조하면, 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 결합 시 단차 구조로 형성된다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성된 투명 전극 층인 제1 도전 패턴(1110)이 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 제2 도전 패턴(1120)과 연결된다. 이에 따라, 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)의 결합에 의해 발생하는 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하가 발생할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 다층 적층 구조에 의해 투명안테나의 투명도가 저하되는 것을 최소화하기 위한 구조를 제시한다. 특히, 불투명 기판의 두꺼운 외곽 모서리 영역에서 두드러지는 시인성 저하를 최소화하기 위한 구조를 제시한다.
따라서, 본 명세서는 투명 전극 층과 불투명 기판의 결합에 의해 발생하는 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하문제를 해결하기 위한 것이다. 이와 관련하여, 다층 적층 구조에 의해 투명 안테나의 투명도가 저하될 수 있다. 특히, 다층 기판 구조의 두꺼운 외곽 모서리에서 두드러지게 발생하는 메탈 패턴의 가시성을 최소화할 필요가 있다.
이와 관련하여, 도 15b는 실시 예에 따른 적층 기판 구조에서 접합부 단차를 제거한 투명 안테나 구조를 나타낸다. 한편, 도 15c는 실시 예에 따른 적층 기판 구조에서 적층 구조를 간소화된 투명 안테나 구조를 나타낸다.
전술한 문제점을 해결하기 위해, 투명 전극 층과 투명 전극 층의 일부에 접합되는 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)을 포함하는 안테나 어셈블리는 결합부에서 단차가 발생되지 않도록 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 유전체 기판(1010b)의 결합부의 단차에 의해 시인성 및 제조 시 불량 문제가 발생할 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 제2 유전체 기판(1010b)이 결합 시 텐션에 의한 들뜸 현상이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 본 명세서에서는 제1 투명 유전체 기판(1010a)을 확장하여 접합부를 넓혀 단차를 없애고 접합부 면적을 확장시키는 결합 구조를 제안한다.
유리 패널(310)에 부착된 투명 전극 층의 구성을 도 15b와 같이 보호 층(1031), 제1 도전 패턴(1110) 및 접착층(1041)으로 간소화할 수 있다. 이에 따라, 투명 안테나 어셈블리의 접합층 전체의 두께를 크게 감소시켜, 외곽 모서리에서 두드러지는 메탈 패턴의 가시성을 감소시킬 수 있다.
도 15b 및 도 15c를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 안테나 모듈(1100)과 이와 결합되는 급전 구조(1100f)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)을 포함하도록 형성될 수 있다. 급전 구조(1100f)는 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)을 포함하도록 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일 면에 투명 전극 층인 제1 도전 패턴(1110)이 형성될 수 있다. 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)의 일 면에 제2 도전 패턴(1120)이 형성될 수 있다.
이와 관련하여, 제2 유전체 기판은 제1 유전체 기판의 하부에 배치되는 전극 층(electrode layer)(1020)의 하부에 배치될 수 있다. 투명 전극 층(1020)에 메탈 메쉬 형상의 안테나 패턴이 형성될 수 있다. 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 투명 기판(1010a)이 형성될 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 투명 기판(1010a) 및 불투명 기판(1010b)이 형성될 수 있다. 따라서, 투명 기판(1010a)의 일부 영역은 불투명 영역(312)까지 확장될 수 있다. 이에 따라, 불투명 영역(312)까지 확장된 투명 기판(1010a)의 일부 영역이 불투명 영역(312)에서 불투명 기판(1010b)과 결합될 수 있다.
도 15b의 접합부 단차가 제거된 제1 적층 구조가 유리 패널(310)의 상부에 형성될 수 있다. 제1 적층 구조는 제1 보호 층(1031), 제1 접착층(1041), 투명 전극 층인 제1 도전 패턴(1110), 제2 보호 층(1032) 및 제2 접착층(1042)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 보호 층(1031), 제1 접착층(1041), 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 보호 층(1032)을 포함하여 안테나 모듈(1100)으로 지칭할 수도 있다.
급전 구조(1100f)는 제2 유전체 기판(1010b), 제2 도전 패턴(1120), 제2 보호 층(1032), 제2 접착 층(1042)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 투명 절연 층인 제2 보호 층(1032)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 하부에 배치될 수 있다. 제2 보호 층(1032)이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a)은 제2 접착 층(1042)을 통해 유리 패널(310)과 접착될 수 있다.
불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 제2 도전 패턴(1120)은 단차 구조 없이 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성된 제1 도전 패턴(1110)과 연결되어 시인성을 향상시키면서 급전 손실을 최소화할 수 있다.
도 15c의 적층 구조가 간소화된 제2 적층 구조가 유리 패널(310)의 상부에 형성될 수 있다. 제2 적층 구조는 보호 층(1030), 투명 전극 층인 제1 도전 패턴(1110) 및 접착층(1040)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 하부에 제1 도전 패턴(1100)이 형성될 수 있다.
불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 제2 도전 패턴(1120)은 단차 구조 없이 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성된 제1 도전 패턴(1110)과 연결되어 시인성을 향상시키면서 급전 손실을 최소화할 수 있다.
도 15c는 구성층이 간소화된 투명 안테나 단면구조에 관한 것으로서, 전체 기판의 두께를 크게 줄여 투명전극 외곽에서 유리와의 단차에 의해 발생하는 시인성을 개선하는데 목적이 있다. 도 15b 및 도 15c를 참조하면, 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)은 유연 또는 리지드한 단면 또는 양면의 기판인 PCB 또는 FPCB로 구성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)의 제2 도전 패턴(1120)은 투명 전극 층인 제1 도전 패턴(1020)의 가장자리 일부에 형성된 저투과도 패턴전극 일면과 ACF본딩으로 접합될 수 있다.
도 15a의 투명 안테나 구조에서 도 15b 및 도 15c와 같이 보호 층, 접착 층들 중 적어도 일부를 제거하여 안테나 어셈블리의 전체 구성을 간소화할 수 있다. 다층 접합면에서의 안테나 방사손실 저하 개선 및 접합층 전체 두께 감소로 인해 외곽 모서리에서 발생할 수 있는 시인성 저하를 방지할 수 있고, 양산성 개선 및 제조단가 절감의 효과가 있다.
도 15b 및 도 15c를 참조하면, 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 제1 도전 패턴(1110)과 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)의 제2 도전 패턴(1120)의 접합에 의한 단차 발생을 방지하기 위한 것이다. 이러한 단차 발생을 방지하여 안테나 어셈블리의 시인성 문제 및 불량 이슈를 해결하는 것으로 목적으로 한다. 투명안테나 어셈블리는 투명 전극 층이 형성되는 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 이와 접합되는 불투명인 제2 유전체 기판(1010b)을 포함한다. 도 15a의 투명 안테나의 단면구조에서는 결합부의 단차 부분에서 시인성이 저하될 수 있다. 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)의 텐션, 조립 취급 중 힘이 인가되면 접합부 단선, 기판 들뜸 등의 불량이 발생할 수도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 명세서에서는 제2 유전체 기판(1010b)이 배치된 영역까지 제1 투명 유전체 기판(1010a)을 확장하여 접합부를 넓혀 단차를 제거하고 접합부 면적을 확장하는 도 15b 및 도 15c의 구조를 제안한 것이다. 접합 면적 증가 및 단차 제거로 인하여 접합부 강성이 개선되어 취급 시 불량 요인을 제거할 수 있고, 결합부 단차에 의해 발생하는 비가시성을 해소할 수 있다. 투명안테나 어셈블리는 유리 패널(310) 내부 또는 표면에 접착 층(1040)에 의해 부착된다. 이와 관련하여, 접착 층(1040)은 자외선에 대한 내구성을 가지며, 자외선 차단 기능을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판과 제2 유전체 기판을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 16a 및 도 16b는 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리가 유리 패널에 결합되어 제작되는 공정 흐름을 나타낸다.
도 16a(a)를 참조하면, 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1000a)이 제작될 수 있다. 또한, 급전 패턴(1120f)과 급전 패턴(1120f)의 양 측에 그라운드 패턴(1121g, 1122g)이 형성된 제2 유전체 기판(1000b)이 제작될 수 있다. 제2 유전체 기판(1000b)는 FPCB로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)에 각각 착 층(1041)에 대응하는 접착 영역이 형성될 수 있다.
도 16a(b)를 참조하면, 투명 영역(311)과 불투명 영역(312)이 형성된 유리 패널(310)이 제작될 수 있다. 또한, 제1 투명 유전체 기판(1000a)의 하부 영역에 적어도 하나의 제2 유전체 기판(1000b)이 결합되어 안테나 어셈블리(1000)가 제작될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)은 ACF 본딩 또는 저온 솔더링을 통해 결합되어 투명 안테나 어셈블리로 구현될 수 있다. 이를 통해 제1 투명 유전체 기판(1000a)에 형성된 제1 도전 패턴이 제2 유전체 기판(1000b)에 형성된 제2 도전 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 안테나 소자들이 유리 패널(310)에 구현되는 경우 제2 유전체 기판(1000b)으로 제작되는 급전 구조(1100f)도 복수의 급전 구조들로 구현될 수 있다.
도 16a(c)를 참조하면, 투명 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)에 부착될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1000a)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 한편, 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1000b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
도 16a(d)를 참조하면, 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)는 제1 위치(P1)에서 본딩될 수 있다. 파크라 케이블과 같은 커넥터 부품(313)은 제2 유전체 기판(1000b)과 제2 위치(P2)에서 본딩될 수 있다. 투명 안테나 어셈블리(1000)는 커넥터 부품(313)을 통해 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 결합될 수 있다. 이를 위해 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 제2 도전 패턴은 커넥터 부품(313)의 일 단의 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다. 커넥터 부품(313)의 타 단의 커넥터는 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 16b의 안테나 어셈블리는 도 16a의 안테나 어셈블리에 비해 불투명 기판이 별도로 제작되지 않고 유리 패널(310)에 일체형으로 제작되는 점에서 구조적 차별점이 있다. 도 16b의 안테나 어셈블리는 불투명 기판으로 구현되는 급전 구조가 FPCB로 별도로 제작되지 않고 유리 패널(310)에 직접 프린트되는 방식으로 구현된다.
도 16b(a)를 참조하면, 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1000a)이 제작될 수 있다. 또한, 투명 영역(311)과 불투명 영역(312)이 형성된 유리 패널(310)이 제작될 수 있다. 차량의 유리 패널 제작 공정에서 커넥터 연결을 위한 금속 와이어/패드를 구현 (소성)할 수 있다. 차량 유리에 구현되는 열선과 같이 유리 패널(310)에 투명 안테나 장착부를 금속 형태로 구현할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 투명 유전체 기판(1000a)의 제1 도전 패턴과 전기적 연결을 위해 접착 층(1041)이 형성되는 영역에 제2 도전 패턴이 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 제2 도전 패턴이 형성된 제2 유전체 기판(1000b)은 유리 패널(310)과 일체로 제작될 수 있다. 제2 유전체 기판(1000b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 유리 패널(310)과 일체로 형성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1000b)가 형성된 불투명 영역(312)에는 프릿 패턴(312)이 제거될 수 있다. 제2 유전체 기판(1000b)에 급전 패턴(1120f)과 급전 패턴(1120f)의 양 측에 그라운드 패턴(1121g, 1122g)이 형성되어 제2 도전 패턴이 구현될 수 있다.
도 16b(b)를 참조하면, 투명 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)에 부착될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1000a)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1000a)의 하부 영역에 적어도 하나의 제2 유전체 기판(1000b)이 결합되어 안테나 어셈블리(1000)가 제작될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)은 ACF 본딩 또는 저온 솔더링을 통해 결합되어 투명 안테나 어셈블리로 구현될 수 있다. 이를 통해 제1 투명 유전체 기판(1000a)에 형성된 제1 도전 패턴이 제2 유전체 기판(1000b)에 형성된 제2 도전 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 안테나 소자들이 유리 패널(310)에 구현되는 경우 제2 유전체 기판(1000b)으로 제작되는 급전 구조(1100f)도 복수의 급전 구조들로 구현될 수 있다.
도 16b(c)를 참조하면, 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)는 제1 위치(P1)에서 본딩될 수 있다. 파크라 케이블과 같은 커넥터 부품(313)은 제2 유전체 기판(1000b)과 제2 위치(P2)에서 본딩될 수 있다. 투명 안테나 어셈블리(1000)는 커넥터 부품(313)을 통해 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 결합될 수 있다. 이를 위해 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 제2 도전 패턴은 커넥터 부품(313)의 일 단의 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다. 커넥터 부품(313)의 타 단의 커넥터는 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는 본 명세서의 일 양상에 따른 안테나 모듈을 구비한 차량에 대해 상세하게 설명한다. 이와 관련하여, 도 17은 본 명세서에 따른 차량의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 안테나 모듈들이 차량의 다른 부품들과 결합된 구성을 나타낸다.
도 1 내지 도 17을 참조하면, 차량(500)은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비한다. 차량(500)은 유리 패널(310)의 서로 다른 위치에 배치될 수 있는 복수의 안테나들(1100a 내지 1100d)를 구비할 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 복수의 안테나들(1100a 내지 1100d)가 통신 모듈(300)를 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 모듈(300)은 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 모듈(300)은 차량의 TCU에 해당하거나 TCU의 적어도 일부를 구성할 수 있다.
차량(500)은 오브젝트 검출 장치(520), 내비게이션 시스템(550)을 포함하도록 구성될 수 있다. 차량(500)은 통신 모듈(300)에 포함되는 프로세서(1400) 이외에 별도의 프로세서(570)를 더 포함할 수도 있다. 프로세서(1400)와 별도의 프로세서(570)는 물리적으로 구분되거나 또는 기능적으로 구분되고 하나의 기판에 구현될 수도 있다. 프로세서(1400)는 TCU로 구현될 수 있고, 프로세서(570)는 ECU(Electronic Control Unit)로 구현될 수 있다.
차량(500)이 자율주행 차량인 경우 프로세서(570)는 ECU 가 통합된 자율주행통합제어기(ADCU: Automated Driving Control Unit)일 수 있다. 카메라(531), 레이다(532) 및/또는 라이다(533)를 통해 감지된 정보에 기반하여, 프로세서(570)는 경로를 탐색하고 차량(500)의 속도를 가속 또는 감속하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(570)는 오브젝트 검출 장치(520) 내의 MCU에 해당하는 프로세서(530) 및/또는 TCU에 해당하는 통신 모듈(300)과 연동될 수 있다.
차량(500)은 유리 패널(310)에 배치되는 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함할 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)은 차량의 유리 패널(310)의 내부에 형성되거나 또는 유리 패널(310)의 표면에 부착될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)은 메탈 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성될 수 있다. 차량(500)은 유전체 기판(1010)의 일 측면에 무선 신호를 방사하도록 메탈 메쉬 형상으로 형성된 도전 패턴이 형성된 안테나 모듈(1100)을 포함할 수 있다.
안테나 어셈블리(1000)는 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 제1 안테나 모듈(1100a) 내지 제4 안테나 모듈(1100d)을 포함할 수 있다. 유리 패널(310)의 좌측 상부, 좌측 하부, 우측 상부 및 우측 하부에 각각 제1 안테나 모듈(1100a), 제2 안테나 모듈(1100b), 제3 안테나 모듈(1100c) 및 제4 안테나 모듈(1100d)이 배치될 수 있다. 제1 안테나 모듈(1100a) 내지 제4 안테나 모듈(1100d)을 각각 제1 안테나 (ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)로 지칭할 수 있다. 제1 안테나 (ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)는 각각 제1 안테나 모듈(ANT1) 내지 제4 안테나 모듈(ANT4)로 지칭할 수 있다.
전술한 바와 같이, 차량(500)은 통신 모듈인 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)을 포함할 수 있다. TCU(300)는 제1 내지 제4 안테나 모듈(1100a 내지 1100d) 중 적어도 하나를 통해 신호가 수신 및 송신되도록 제어할 수 있다. TCU(300)는 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 차량은 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 송수신부 회로(1250) 중 일부는 안테나 모듈 또는 이들의 조합의 단위로 배치될 수도 있다. 송수신부 회로(1250)는 제1 주파수 대역 내지 제3 주파수 대역 중 적어도 하나의 대역의 무선 신호가 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4)을 통해 방사되도록 제어할 수 있다. 제1 주파수 대역 내지 제3 주파수 대역은 4G/5G 무선 통신을 위한 저대역(LB), 중대역(MB) 및 고대역(HB)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되고, 기저대역에서 동작하는 모뎀으로 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(ANT1) 및 제2 안테나 모듈(ANT2) 중 적어도 하나를 통해 신호를 수신 또는 송신하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 차량 내부에 신호가 전달되도록 제1 안테나 모듈(ANT1) 및 제2 안테나 모듈(ANT2)을 이용하여 다이버시티 동작 또는 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
안테나 모듈은 유리 패널(310)의 일 측면 및 타 측면의 서로 다른 영역에 배치될 수 있다. 안테나 모듈은 차량의 전면 방향의 신호들을 동시에 수신하여 다중 입출력(MIMO)을 할 수 있다. 이와 관련하여, 4X4 MIMO를 수행하도록 안테나 모듈은 제1 안테나 모듈(ANT1), 제2 안테나 모듈(ANT2) 이외에 제3 안테나 모듈(ANT3) 및 제4 안테나 모듈 (ANT4)을 더 포함할 수 있다.
프로세서(1400)는 차량의 주행 경로 및 차량과 통신하는 엔티티와의 통신 경로에 기초하여, 해당 엔티티와 통신할 안테나 모듈을 선택하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 차량의 진행하는 방향에 기초하여 제1 안테나 모듈(ANT1) 및 제2 안테나 모듈(ANT2)을 이용하여 MIMO 동작을 수행할 수 있다. 또는, 프로세서(1400)는 차량의 진행하는 방향에 기초하여 제3 안테나 모듈(ANT2) 및 제2 안테나 모듈(ANT4)을 이용하여 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 제1 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 제2 대역 및 제3 대역 중 적어도 하나에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.
이에 따라, 어느 한 대역에서 차량에서 신호 송신/수신 성능이 저하되는 경우 다른 대역을 통해서 차량에서 신호 송신/수신이 가능하다. 일 예로, 차량에서 넓은 통신 커버리지와 연결 신뢰성을 위해 저대역인 제1 대역에서 우선적으로 통신 연결을 수행하고, 이후 제2 및 제3 대역에서 통신 연결을 수해할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 대역보다 넓은 제2 대역 및 제3 대역의 집성을 통해서 통신 용량을 확대할 수 있다. 또한, 차량의 서로 다른 영역에 배치되는 복수의 안테나 소자들을 이용하여 주변 차량 또는 엔티티들과 이중 연결을 통해 통신 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 투명 소재로 구현된 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량에 대해 설명하였다. 이와 같은 투명 소재로 구현된 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에 따르면, 차량 유리에서 안테나 영역이 식별되지 않도록 투명 소재로 구현된 안테나 어셈블리를 차량 유리의 투명 영역 및 불투명 영역에 최적으로 구성할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 메탈 메쉬 영역 별로 프릿 패턴과 최적화를 통해, 차량 유리에 배치될 수 있는 투명 소재의 안테나가 배치된 영역과 다른 영역과의 시인성 차이를 최소화할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 불투명 기판이 투명 전극 부와 결합 시 발생하는 단차를 제거하여 결합 시 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하문제를 해결할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 별도의 임피던스 정합 부에 따른 전송 선 길이 증가에 따른 급전 손실 및 안테나 성능 열화 없이 차량용 투명안테나 및 이를 포함하는 안테나 어셈블리의 비가시성을 확보할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 안테나 패턴 및 전송 선의 형상에 대한 비가시성 확보와 투명 전극부 및 불투명 기판부를 포함하는 안테나 어셈블리가 차량 유리 부착 시의 비가시성을 모두 확보할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 다양한 형상으로 단일 평면 상에 구현될 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 메탈 메쉬 형상의 복수의 도전 패턴들과 CPW 급전 부 및 이들 간의 변환 구조를 통해 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 광대역에서 동작하면서도 급전 손실을 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 차량 유리의 투명 영역 및 프릿 영역을 통해 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 불투명 기판을 유리 제조사에서 패턴닝 공정을 통해 유리 일체형으로 제작되어 투명안테나 모듈 제작 공정을 단순화하여, 투명안테나 모듈 총 제조 단가를 낮추고, 안테나 모듈 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 불투명 기판이 투명 전극 부와 결합 시 발생하는 단차를 제거하여 결합 시 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하문제를 해결할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 투명 기판과 불투명 기판의 결합부 단차 제거 및 접합부 면적 증가를 통해 메탈 패턴의 비가시성을 개선하고 조립성 및 불량율을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 투명 기판과 불투명 기판의 동일 평면 상의 단순 접합구조에 의해 다층 접합면에서의 안테나 방사손실 저하를 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 투명 기판과 불투명 기판의 두께를 줄여 투명기판 모서리에서의 시인성 개선 효과, 양산성 개선 및 제조단가 절감의 효과가 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, 투명 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리 및 이를 제어하는 차량의 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 (14)
- 안테나 어셈블리에 있어서,
제1 기판; 및
상기 제1 기판과 결합되는 제2 기판을 포함하고,
상기 제1 기판은 제1 표면 및 상기 제1 표면의 반대측에 형성되는 제2 표면을 포함하고,
상기 제1 표면은 제1 영역과 제2 영역으로 구분되어지고
상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 제1 안테나 패턴들이 형성되고,
상기 제1 안테나 패턴의 제1 부분은 상기 제1 영역에 형성되고,
상기 제1 안테나 패턴의 제2 부분은 상기 제2 영역에 형성되고,
상기 제2 기판은 제3 표면 및 상기 제3 표면의 반대측에 형성되는 제4 표면을 포함하고, 상기 제2 기판은 상기 제3 표면에 형성되는 제2 도전 패턴들과 상기 제4 표면에 형성되는 제3 도전 패턴들을 포함하고,
상기 제2 부분에 형성되어 있는 상기 제1 안테나 패턴들과 상기 제2 도전 패턴들 사이에 배치되고, 상기 제1 안테나 패턴들과 상기 제2 도전 패턴들을 서로 전기적으로 연결되도록 도전성 접착 층이 형성되고,
상기 제3 도전 패턴들이 형성된 영역에는 솔더링이 가능한 본딩 영역이 형성된, 안테나 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 상기 접착 층의 접합에 의해 접착되고,
상기 본딩 영역에서 상기 제2 기판에 파크라 케이블이 솔더링되는, 안테나 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴들은 제1 패턴, 제2 패턴 및 제3 패턴을 포함하고,
상기 제2 도전 패턴들은 급전 패턴, 제1 그라운드 패턴 및 제2 그라운드 패턴을 포함하고,
상기 제1 패턴은 상기 제2 도전 패턴의 상기 급전 패턴에 전기적으로 연결되고,
상기 제2 패턴은 상기 제2 도전 패턴의 상기 제1 그라운드 패턴에 전기적으로 연결되고,
상기 제3 패턴은 상기 제2 도전 패턴의 상기 제2 그라운드 패턴에 전기적으로 연결되고,
상기 제1 패턴, 상기 제2 패턴 및 상기 제3 패턴은 상기 제1 기판 상의 CPW(Coplanar Waveguide) 구조인, 안테나 어셈블리. - 제3 항에 있어서,
상기 제1 패턴, 상기 제2 패턴 및 상기 제3 패턴은 복수의 개방 영역(opening area)을 갖는 메탈 메쉬 형상으로 형성되고,
상기 제1 기판은 상기 제2 도전 패턴들의 외측 부분에 형성된 복수의 더미 메탈 격자 패턴들을 포함하고,
상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들은 상기 급전 패턴 및 상기 제1 및 제2 그라운드 패턴들과 연결되지 않고,
상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들은 슬릿들에 의해 상호 분리되는, 안테나 어셈블리. - 제4 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴들의 제1 연결 패턴들은 상기 제1 표면의 상기 제1 영역에 배치되고,
상기 제2 도전 패턴들의 제2 연결 패턴들은 ACF 본딩에 의해 상기 제1 연결 패턴들에 부착되는, 안테나 어셈블리. - 제5 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴들의 방사 패턴들은 상기 제1 표면의 상기 제1 영역에 배치되고,
상기 방사 패턴들의 투과율(penetration ratio)은 80% 이상이고,
상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들은 82% 이상이고,
상기 방사 패턴들의 면 저항(sheet resistance)은 1 Ω(ohm)/sq 이하인 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리. - 제5항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴들의 방사 패턴들은 상기 제1 표면의 상기 제1 영역에 배치되고,
상기 방사 패턴들의 투과율(penetration ratio)은 70% 이상이고,
상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들은 72% 이상이고,
상기 방사 패턴들의 면 저항(sheet resistance)은 1 Ω(ohm)/sq 이하인 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리. - 제6 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴들의 상기 방사 패턴들의 선폭(line width)은 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리. - 제6 항에 있어서,
상기 복수의 더미 메탈 격자 패턴들의 영역 및 상기 방사 패턴들의 영역의 투과율 차이는 2% 이하이고,
상기 더미 메탈 격자 패턴들의 일부의 경계와 상기 방사 패턴들의 경계는 갭에 의해 분리되고,
상기 더미 메탈 격자 패턴들의 경계와 상기 방사 패턴들의 경계는 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리. - 제6 항에 있어서,
상기 제1 연결 패턴들은 제1 투과율 부 및 제2 투과율 부를 포함하고,
상기 제1 투과율 부의 투과율은 상기 방사 패턴들의 영역의 투과율과 유사하고,
상기 제2 투과율 부의 투과율은 70% 이하이고,
상기 제2 투과율 부의 면 저항은 0.5 Ω(ohm)/sq 이하인 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리. - 제2 항에 있어서,
상기 파크라 케이블은 제1 커넥터 및 제2 커넥터를 포함하고,
상기 제3 도전 패턴들의 제3 연결 패턴들은 상기 파크라 케이블에 의해 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)과 전기적으로 연결되고,
상기 제1 커넥터는 솔더링에 의해 상기 제3 연결 패턴들과 전기적으로 연결되고,
상기 제2 커넥터는 상기 텔레매틱스 제어 유닛의 리셉터클 커넥터와 전기적으로 연결되는, 안테나 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 도전 패턴들 및 상기 제3 도전 패턴들은 비아들에 의해 연결되는, 안테나 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
접착 층(adhesive layer)을 더 포함하고,
상기 접착 층은 접착 물질 및 UV-차단 물질(UV-cut material)을 포함하고,
상기 접착 층은 상기 제1 기판의 상기 제1 표면과 상기 안테나 어셈블리가 배치되는 유리 패널의 표면 사이에 배치되는, 안테나 어셈블리. - 제13 항에 있어서,
상기 유리 패널의 불투명 영역은 상기 유리 패널과 결합되는 메탈 프레임의 일부에 의해 지지되고,
상기 메탈 프레임은 리세스 부를 포함하고,
상기 제2 기판은 상기 메탈 프레임의 상기 리세스 부 내에 배치되는, 안테나 어셈블리.
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KR1020247016531A Division KR102725689B1 (ko) | 2022-06-23 | 차량에 배치되는 안테나 모듈 |
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