包括補(bǔ)片天線和可視顯示器層的電子設(shè)備以及相關(guān)的方法
【專利摘要】一種電子設(shè)備可以包括襯底以及襯底上的層的層疊結(jié)構(gòu)。層的層疊結(jié)構(gòu)可以包括可視顯示器層，和可視顯示器層上方的補(bǔ)片天線。補(bǔ)片天線可以包括光學(xué)透射的導(dǎo)電網(wǎng)格。
【專利說明】包括補(bǔ)片天線和可視顯示器層的電子設(shè)備以及相關(guān)的方法
[0001]本發(fā)明涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，更具體而言，涉及包括天線的電子設(shè)備以及相關(guān)的方法。
[0002]天線可以用于各種目的，諸如通信或?qū)Ш剑鵁o線設(shè)備可以包括廣播接收器、尋呼機(jī)或無線電定位設(shè)備(“ID標(biāo)簽”)。蜂窩電話是無線通信設(shè)備的示例，它幾乎無處不在。相對較小的尺寸、高效率，以及相對寬的輻射模式一般是用于便攜式無線電或無線設(shè)備的的天線的所需的特征。
[0003]另外，隨著無線設(shè)備的功能持續(xù)增強(qiáng)，對更加容易并且更加便于用戶攜帶，但使用相對較少的電能和/或具有比較長的待機(jī)時間的較小的無線設(shè)備的需求也增大。這給無線設(shè)備制造商提出的一個挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)在天線的相對有限的可用空間量內(nèi)提供所需操作特性并且與相關(guān)電路進(jìn)行協(xié)作以使用減少的電量的天線。例如，需要天線以給定的頻率利用所需特性通信，諸如帶寬、極化、增益模式，以及輻射模式，并且，需要無線設(shè)備利用單個電池或充電周期工作多天。
[0004]可能希望個人通信設(shè)備例如蜂窩電話的尺寸相對較小。換言之，可能希望設(shè)備體積和表面面積相對有限。這又可能會導(dǎo)致組件之間的尺寸和性能的折中，例如，具有相對大的電池可能意味著具有相對較小的天線?？赡芟ＭM合的設(shè)計(jì)來改善組件集成。
[0005]例如，電子設(shè)備的電源要求一般被降低。例如，場效應(yīng)半導(dǎo)體甚至使太陽能的電子設(shè)備變得越來越流行。太陽能電池可能要求增大的產(chǎn)品表面積，然而，這也是其他目的，例如鍵盤，所需的。
[0006]許多天線可以包括例如相對好的導(dǎo)體和相對好的絕緣體的組合，以提高效率。這在，例如，微帶貼片天線中尤其如此，因?yàn)閺?qiáng)的近場反應(yīng)性能量在印刷線路板電介質(zhì)中循環(huán)，這可能會導(dǎo)致熱損失。包括例如半導(dǎo)體的太陽能電池既不是相對好的導(dǎo)體，也不是相對好的絕緣體。
[0007]為實(shí)現(xiàn)所需的天線特征，可以調(diào)整天線例如貼片天線的大小和形狀。例如，授予Tabakovic的美國專利申請公開N0.2010/0103049公開了具有貼片天線單元和與其耦合的導(dǎo)電層和雙路分開的饋源的貼片天線。雙路饋源中的每一路具有導(dǎo)體段和與導(dǎo)體段正交的三角形的導(dǎo)電條帶。授予McCarrick等人的美國專利申請公開N0.2009/0051598公開了具有立體幾何形狀例如正方形、多邊形、橢圓形、卵形、半圓形，以及三角形的貼片天線。
[0008]為減少功耗，光伏電池的功能可以與天線相結(jié)合。例如，授予Kiefer的美國專利N0.6，590，150嘗試在單一單元中組合光伏電池和天線的功能。更具體而言，Kiefer公開了以層疊結(jié)構(gòu)配置的網(wǎng)格或正面電接觸、防反射涂層、兩個半導(dǎo)體層、介電層，以及接地面層。
[0009]為了進(jìn)一步提供空間節(jié)省，公開了以層疊關(guān)系使用顯示器和天線的多種方法。例如，授予Ying的美國專利N0.6，697，020公開了用于便攜式通信設(shè)備的集成多層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括稱合在LCD顯示器和電介質(zhì)襯底之間的天線。授予Epstain等人的美國專利N0.6，774，847公開了以層疊結(jié)構(gòu)耦合的芯片天線、剛性印刷電路、導(dǎo)電材料、透鏡材料，以及顯示器。
[0010]鑒于前面的背景，因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供包括貼片天線的電子設(shè)備，該貼片天線提供所需操作特性并具有減小的尺寸并與光伏層進(jìn)行協(xié)作。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的此目標(biāo)及其他目標(biāo)、特征，以及優(yōu)點(diǎn)通過包括襯底以及其上的層的層疊結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備來提供。層的層疊結(jié)構(gòu)可以包括可視顯示器層和可視顯示器層上方的補(bǔ)片天線。補(bǔ)片天線包括光學(xué)透射的導(dǎo)電網(wǎng)格。相應(yīng)地，電子設(shè)備包括與可視顯示器層進(jìn)行協(xié)作并提供所需操作特性的光學(xué)透射的補(bǔ)片天線。
[0012]電子設(shè)備還可以包括耦合到補(bǔ)片天線的無線電路。電子設(shè)備還可以包括在可視顯示器層和補(bǔ)片天線之間的介電層。介電層可以是例如光學(xué)透射的。
[0013]電子設(shè)備還可以在介電層上包括至少一個防反射層?？梢曪@示器層可以包括例如發(fā)光可視顯示器層和光調(diào)制可視顯示器層中的一個。
[0014]補(bǔ)片天線可以具有由多個周界段所定義的周界，多個周界段包括之間具有會切點(diǎn)的至少一對弓形的周界段。該至少一對弓形的周界段可以例如向內(nèi)延伸。
[0015]補(bǔ)片天線可以是平面的。電子設(shè)備還可以包括，例如，耦合到補(bǔ)片天線的至少一個天線饋源。該至少一個天線饋源可以包括用于非線性的極化的一對天線饋源。
[0016]導(dǎo)電網(wǎng)格可以是，例如，柔性的交織的導(dǎo)電網(wǎng)格。該導(dǎo)電網(wǎng)格可以包括例如主體部分和與其稱合的邊緣部分。
[0017]方法的一方面涉及制造電子設(shè)備的方法。該方法包括通過至少將補(bǔ)片天線定位在可視顯示器層上方，在襯底上形成層的層疊結(jié)構(gòu)。補(bǔ)片天線包括光學(xué)透射的導(dǎo)電網(wǎng)格。
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的一部分的透視圖。
[0019]圖2是圖1中的電子設(shè)備的一部分的沿著線2-2截取的放大截面圖。
[0020]圖3是示出了圖1的圓形天線和貼片天線的形狀之間的關(guān)系的圖。
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的另一實(shí)施例的一部分的透視分解圖。
[0022]圖5是圖4中的電子設(shè)備的一部分的沿著線5-5截取的放大截面圖。
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的另一實(shí)施例的頂視圖。
[0024]圖7是圖6中的電子設(shè)備的一部分的透視分解圖。
[0025]圖8是根據(jù)本發(fā)明的原型電子設(shè)備的測量到的阻抗的圖。
[0026]圖9是原型電子設(shè)備的測量到的電壓駐波比的圖。
[0027]圖10是原型電子設(shè)備的測量到的增益的圖。
[0028]圖11是原型電子設(shè)備的計(jì)算出的輻射模式的圖。
[0029]下面將參考各個附圖比較全面地描述本發(fā)明，在附圖中，示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，不應(yīng)該被解釋為僅限于此處所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使本說明書完整和徹底，并向那些精通本技術(shù)的人全面地表達(dá)本發(fā)明的范圍。通篇相同的附圖標(biāo)記表示的相同的元件，使用素?cái)?shù)和倍數(shù)符號來表示替換實(shí)施例中的類似的元件。
[0030]首先參考圖1-3,電子設(shè)備20說明性地包括外殼31。電子設(shè)備還包括由外殼31承載的電路34。電子設(shè)備20還包括由外殼31承載的輸入設(shè)備33和顯示器32。電路34還包括功率分配器38以及與其耦合的接收器和/或發(fā)射器37。
[0031]電路34包括耦合到顯示器32和輸入設(shè)備33，并由外殼31承載的控制器35。當(dāng)然，如果電路被配置成執(zhí)行至少一個地理定位功能或其他可以不需要這些組件的功能，電子設(shè)備20可以不包括例如顯示器32和/或輸入設(shè)備33?？刂破?5可以執(zhí)行至少一個無線通信功能。例如，電子設(shè)備20可以是蜂窩電話，控制器35可以與接收器和/或發(fā)射器37進(jìn)行協(xié)作以與蜂窩基站進(jìn)行通信。當(dāng)然，電子設(shè)備20也可以是另一種類型的設(shè)備，例如雙向無線電設(shè)備或衛(wèi)星接收器?？刂破?5可以與接收器和/或發(fā)射器37進(jìn)行協(xié)作以執(zhí)行接收和發(fā)射功能中的任何一個或兩者。
[0032]電子設(shè)備20說明性地包括襯底21。襯底可以是例如印刷電路板(PCB)之類的電路板。在某些實(shí)施例中，襯底21可以是設(shè)備外殼31。
[0033]襯底21可以由具有彼此的±50%內(nèi)的介電常數(shù)和滲透性的材料制成，以增大透光性。優(yōu)選地，襯底材料可以具有彼此的±10%內(nèi)的介電常數(shù)和滲透性。這可以減少由于例如反射而導(dǎo)致的光透射的損失。襯底21中的彼此的±50%內(nèi)的介電常數(shù)和滲透性可以減少向空氣中的反射，這又可以增大例如太陽能實(shí)施例中的電力產(chǎn)生。
[0034]這可以數(shù)學(xué)地示出?？諝獾揭r底界面的反射系數(shù)是根據(jù)下列公式的空氣和襯底21的特征阻抗的函數(shù):
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種電子設(shè)備,包括: 襯底；以及 襯底上的層的層疊結(jié)構(gòu)，包括: 可視顯示器層，以及 補(bǔ)片天線，位于所述可視顯示器層上方，包括導(dǎo)電的光學(xué)透射的網(wǎng)格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，進(jìn)一步包括:在所述可視顯示器層和所述補(bǔ)片天線之間的光學(xué)透射的介電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，進(jìn)一步包括:在所述光學(xué)透射的介電層上的至少一個防反射層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中，所述可視顯示器層包括發(fā)光可視顯示器層和光調(diào)制可視顯示器層中的一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中，所述補(bǔ)片天線具有由多個周界段所定義的周界，所屬多個周界段包括之間具有會切點(diǎn)的至少一對弓形的周界段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子設(shè)備，其中，所述至少一對弓形的周界段是向內(nèi)延伸的。
7.—種制造電子設(shè)備的方法，包括: 通過至少將補(bǔ)片天線定位在可視顯示器層上方，在襯底上形成層的層疊結(jié)構(gòu)，所述補(bǔ)片天線包括導(dǎo)電的光學(xué)透射的網(wǎng)格。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，形成層的層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括:在所述可視顯示器層和所述補(bǔ)片天線之間形成光學(xué)透射的介電層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成層的層疊結(jié)構(gòu)包括:在所述光學(xué)透射的介電層上形成至少一個防反射層。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述可視顯示器層包括:發(fā)光可視顯示器層和光調(diào)制可視顯示器層中的一個。
【文檔編號】H01Q1/38GK103534875SQ201280022568
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月11日
【發(fā)明者】F·E·帕斯科 申請人:哈里公司