CN103996356B

CN103996356B - 具指向性天线的显示装置

Info

Publication number: CN103996356B
Application number: CN201410155000.9A
Authority: CN
Inventors: 梁嘉豪; 尤文平
Original assignee: Amtran Technology Co Ltd
Current assignee: Amtran Technology Co Ltd
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2017-05-03
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: CN103996356A

Abstract

本发明公开了一种具指向性天线的显示装置，包含一显示面板和一指向性天线。指向性天线设置于显示面板后方或下方，用来发射或接收一无线信号。指向性天线的辐射路径和一水平面是呈一特定角度，以接收薄型显示装置周围传来的无线信号。或者，指向性天线的无线信号能被后方障碍物反射或折射至指向性天线的前方或上方，若后方障碍物非强力电磁波衰减材质，无线信号也可穿透后方障碍物，以接收薄型显示装置前后方传来的无线信号。

Description

具指向性天线的显示装置

本案是申请日为2011年05月25日、申请号为201110136740.4、发明名称为“具指向性天线的显示装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种无线显示装置，特别涉及一种具指向性天线的无线薄型显示装置。

背景技术

在现今信息时代，电视除了是一般人们接收新闻、娱乐、休闲及信息的媒介，也是家庭网路系统中的重要角色。在有线系统内设置电视机时，往往需考虑网络线和图像线，除了安装不便外也容易影响环境美观。相比较之下，无线电视机能通过内建天线直接接收多媒体信息，已逐渐成为市场主流。

在无线系统中，天线是占有较大体积的元件。传统具有无线天线的显示装置（例如电视或笔记型电脑）多半会将以金属片形成的全向式嵌入式天线（omnidirectionalembedded antenna）设置在机身的边框，以和附近的无线接收盒（access point）进行无线通信。但是随着小型化发展，越来越多的薄型显示装置采用无边框或窄边框的设计，因此可能没有足够空间来容纳传统嵌入式天线。

发明内容

为解决现有技术中存在的小型化的薄型显示装置，没有足够空间容纳嵌入式天线的问题，而提供带有不占用多少空间的指向性天线来完成无线通信的薄型显示装置。

为达到上述的目的，本发明的技术方案如下：

一种显示装置，其包含一壳体；一显示面板位于该壳体内；以及一指向性天线位于该壳体内，设置于该显示面板后方或下方，用来发射一无线信号，其中该指向性天线的一辐射路径和一水平面是呈一特定角度。

本发明另提供一种指向性天线，其包含一基板；一传输线，沿一第一方向形成于该基板上，用来传递信号；一第一激励元件，沿着一第二方向设置于该基板上，用来辐射出一第一频带的辐射场型，该第一激励元件在远离该传输线的一端包含一第一末端结构，其设置方向和该第二方向呈一第一预定角度，且该第一方向垂直于该第二方向；一第二激励元件，沿着该第二方向设置于该基板上，用来辐射出该第一频带的辐射场型，该第二激励元件在远离该传输线的一端包含一第二末端结构，其设置方向和该第二方向呈一第二预定角度；一第三激励元件，沿着该第二方向设置于该基板上，用来辐射出一第二频带的辐射场型并将该第一频带的辐射场型导向该第一方向；一第四激励元件，沿着该第二方向设置于该基板上，用来辐射出该第二频带的辐射场型并将该第一频带的辐射场型导向该第一方向；以及一反射元件，沿着该第二方向设置于该基板上，用来将该第一频带的辐射场型往该第一方向反射。

本发明的优点如下：本发明的无线显示装置可为一无边框或窄边框的薄型电视机，一个或多个指向性多频天线可设置在显示面板后方或底座上，且辐射方向和水平面呈特定角度θ，以接收周围传来的无线信号。或者，指向性多频天线的无线信号能被后方障碍物反射或折射至无线显示装置的前方或上方，以接收前方传来的无线信号。因此，无论是设置在开放空间中或在障碍物之前，本发明的无线显示装置皆能提供高品质和高效能的无线通信。

附图说明

图1A为本发明第一实施例的无线显示装置的侧视图。

图1B为本发明第一实施例的无线显示装置的后视图。

图2A为本发明第二实施例的无线显示装置的侧视图。

图2B为本发明第二实施例的无线显示装置的后视图。

图3A为本发明第三实施例的无线显示装置的侧视图。

图3B为本发明第三实施例的无线显示装置的后视图。

图4A和图4B为本发明无线显示装置在不同设置方式下运作的示意图。

图5A为本发明第四实施例的无线显示装置的后视图。

图5B为本发明第五实施例的无线显示装置的后视图。

图6A为本发明第六实施例的无线显示装置的后视图。

图6B为本发明第七实施例的无线显示装置的后视图。

图7、8A、8B、9为本发明实施例中指向性多频天线的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 显示面板

20～22 指向性多频天线

25 基板

30 固定座

40 背壳

50 开口

60 塑胶件

70 障碍物

80 底座

FEED 信号馈入端

AP1、AP2 无线接收盒

23A、23B、23 反射元件

24A、24B 传输元件

21A、21B、22A、22B 激励元件

100、200、300、400、500、600、700 无线显示装置

具体实施方式

请参考图1A和图1B，图1A为本发明第一实施例中一无线显示装置100的侧视图，而图1B为无线显示装置100的后视图。无线显示装置100包含一显示面板10、一指向性（directional）多频天线20、一固定座30、一背壳40，以及一底座80。固定座30固定在显示面板10的背面，指向性多频天线20可附着在固定座30上，如此当指向性多频天线20发射无线信号时，其辐射方向能和水平面呈一特定角度θ。背壳40可包含塑胶材料，可容纳和保护显示面板10、指向性多频天线20、固定座30，或无线显示装置100内部其它元件（未显示）。

请参考图2A和图2B，图2A为本发明第二实施例中一无线显示装置200的侧视图，而图2B为无线显示装置200的后视图。本发明第二实施例和第一实施例结构类似，不同的处在于背壳40可为金属材料，且在无线信号行进路径上包含一开口50，使得指向性多频天线20的辐射路径不会被金属遮蔽。

请参考图3A和图3B，图3A为本发明第三实施例中一无线显示装置300的侧视图，而图3B为无线显示装置300的后视图。本发明第三实施例和第一实施例结构类似，不同之处在于背壳40可为金属材料，且在无线信号行进路径上包含一塑胶件60，使得指向性多频天线20的辐射路径不会被金属遮蔽。

图4A和图4B为本发明无线显示装置100/200/300在不同设置方式下运作的示意图。在图4A中，无线显示装置100/200/300是架设在开放空间，或是周围空间内的障碍物体材质可被通信电波穿透。无线显示装置前后方各设置无线接收盒AP1和AP2。无线显示装置100/200/300、无线接收盒AP1和无线接收AP2的辐射场型（radiation pattern）分别由RP0～RP2来表示。由于无线接收盒AP1的辐射路径会被无线显示装置100/200/300阻隔，因此只有部分辐射场型RP1能出现在无线显示装置100/200/300的上方和后方。在本发明第一实施例中，指向性多频天线20的辐射路径和水平面呈特定角度θ，因此辐射场型RP0和RP1能在无线显示装置100/200/300的后方彼此交会，让无线显示装置100/200/300和无线接收盒AP1能够进行无线通信。另一方面，无线接收盒AP2的辐射场型RP2和指向性多频天线20的辐射场型RP0也会在无线显示装置100/200/300的后方彼此交会，让无线显示装置100/200/300和无线接收盒AP2能够进行无线通信。

在图4B中，无线显示装置100/200/300是以壁挂方式架设或安置于其它结构之前，亦即无线显示装置100/200/300的后方会紧邻一障碍物70（例如墙壁），其材质为通信电波无法穿透。无线显示装置100/200/300的前方设置一无线接收盒AP1，无线显示装置100和无线接收盒AP1的辐射场型分别由RP0和RP1来表示。由于无线接收盒AP1的辐射路径信号会被无线显示装置100和障碍物70阻隔，因此只有部分辐射场型RP1会出现在无线显示装置100的上方。在本发明第二实施例中，指向性多频天线20的辐射路径信号和水平面呈特定角度θ，因此辐射场型RP0能被障碍物70折射或反射至无线显示装置100的上方以和辐射场型RP1能彼此交会，让无线显示装置100/200/300+和无线接收盒AP1能够进行无线通信。

请参考图5A和图5B，图5A为本发明第四实施例中一无线显示装置400的后视图，而图5B为本发明第五实施例中一无线显示装置500的后视图。无线显示装置400/500和无线显示装置100/200/300结构类似，在显示面板10的背面皆设置一指向性多频天线20，其辐射方向和水平面呈一特定角度θ，如第1A～1B图所示。然而，本发明第四实施例和第五实施例包含复数个指向性多频天线，其中无线显示装置400另包含一指向性多频天线21，而无线显示装置500另包含两指向性多频天线21和22。在无线显示装置400中，指向性多频天线21设置于显示面板10的一特定侧边或后方的一特定侧，以和水平面呈一特定角度θ’的方式配置，使其辐射出的辐射场型能形成在无线显示装置400特定侧边的空间，通过此设计指向性天线20和21可互相弥补增强其通信效果。在无线显示装置500中，指向性多频天线21和22分别设置于显示面板10的两侧边或后方两侧，以和水平面呈一特定角度θ’的方式配置，使其辐射出的辐射场型能形成在无线显示装置500两侧边的空间，通过此设计指向性天线20～23可互相弥补增强其通信效果。

请参考图6A和图6B，图6A为本发明第六实施例中一无线显示装置600的后视图，而图6B为本发明第七实施例中一无线显示装置700的后视图。无线显示装置600/700和第1A～3A图所示的实施例结构类似，皆包含显示面板（未显示）、固定座（未显示）、一背壳40，以及一底座80。然而，无线显示装置600包含一指向性多频天线21，而无线显示装置700包含两指向性多频天线21和22。在无线显示装置600中，指向性多频天线21设置于底座80的一特定侧边或后方的一特定侧，以和水平面呈一特定角度θ’的方式配置，使其辐射出的辐射场型能形成在无线显示装置600特定侧边的空间。在无线显示装置700中，指向性多频天线21和22分别设置于底座80的两侧边或后方两侧，以和水平面呈一特定角度θ’的方式配置，使其辐射出的辐射场型能形成在无线显示装置700两侧边的空间。另外，本发明的一实施例中，指向性多频天线21亦可设至于显示装置的壁挂架内，或是底座可折迭至显示装置后方成为壁挂架，指向性多频天线21仍保持在侧边的位置，因此辐射场型仍可形成在无线显示装置700两侧边的空间，效果不受影响。

图7、8A和8B为本发明一实施例中指向性多频天线20的示意图。图7为指向性多频天线20整体结构的示意图，图8A为指向性多频天线20的上层金属电路布局图，而图8B则为指向性多频天线20的下层金属电路布局图。在此实施例中，指向性多频天线20为一双频天线，其包含有激励元件21A和21B、激励元件22A和22B、反射元件23A和23B、传输元件24A和24B，以及一基板25。基板25可为一FR4双层玻璃纤维板，其包含有上下两层金属电路层。激励元件21A、激励元件22A、反射元件23A、传输元件24A是形成于上层金属电路层，如图8A所示。激励元件21B、激励元件22B、反射元件23B、传输元件24B是形成于下层金属电路层，如图8B所示。传输元件24A和24B耦接至一信号馈入端FEED，用来将信号传送至激励元件21A、21B、22A和22B。

激励元件21A和21B的长度分别为X_A和X_B，其在远离传输元件24A和24B的末端结构分别由21A’和21B’来表示，末端结构21A’和21B’和X轴分别呈预定角度θ_A和θ_B。激励元件21A和21B能形成一双面印刷式偶极天线，用来辐射出一第一频带（例如2.4GHz～2.5GHz）的辐射场型，第一频带的波长为λ₁，其中（X_A+X_B）≒λ₁/2。反射元件23A和23B用来将第一频带λ₁的辐射场型往＋Y轴方向反射，其和激励元件21A和21B之间的距离D1介于0.15λ₁和0.25λ₁之间。激励元件22A和22B分别为激励元件21A和21B的导波元件，用来牵引第一频带的辐射场型往＋Y轴方向辐射，其和激励元件21A和21B之间的距离D2介于0.15λ₁到0.25λ₁之间。通过调整末端结构21A’和21B’和X轴之间的预定角度θ_A和θ_B，可使激励元件21A和21B的辐射场型更为指向，预定角度θ_A和θ_B可介于0度和90度之间。

激励元件22A和22B的长度分别为Y_A和Y_B，除了做为激励元件21A和21B的导波元件外，激励元件22A和22B本身亦能形成一双面印刷式偶极天线，用来辐射出一第二频带（例如5GHz～6GHz）的辐射场型，第二频带的波长为λ₂，其中（Y_A+Y_B）≒λ₂/2。此时，激励元件21A和21B分别为激励元件22A和22B的反射元件，用来将第二频带的辐射场型往＋Y轴方向反射，其和激励元件22A和22B之间的距离D2介于0.15λ₂和0.25λ₂之间。

图9为本发明另一实施例中指向性多频天线20的示意图。在此实施例中，指向性多频天线20为一双频天线，其包含有激励元件21A和21B、激励元件22A和22B、反射元件23、传输元件24A和24B，以及一基板25。基板25可为一FR4单层玻璃纤维板，其包含一层金属电路层。激励元件21A、21B、22A和22B、反射元件23、传输元件24A和24B皆形成于同一层金属电路层。传输元件24A和24B耦接至一信号馈入端FEED，用来将信号传送至激励元件21A、21B、22A和22B。

激励元件21A和21B的长度分别为X_A和X_B，其在远离传输元件24A和24B的末端结构分别由21A’和21B’来表示，末端结构21A’和21B’和X轴分别呈预定角度θ_A和θ_B。激励元件21A和21B能形成一单面印刷式偶极天线，用来辐射出一第一频带（例如2.4GHz～2.5GHz）的辐射场型，第一频带的波长为λ₁，其中（X_A+X_B）=λ₁/2。反射元件23用来将第一频带的辐射场型往＋Y轴方向反射，其和激励元件21A和21B之间的距离D1介于0.15λ₁和0.25λ₁之间。激励元件22A和22B分别为激励元件21A和21B的导波元件，用来牵引第一频带的辐射场型往＋Y轴方向辐射，其和激励元件21A和21B之间的距离D2介于0.15λ₁和0.25λ₁之间。通过调整末端结构21A’和21B’和X轴之间的预定角度θ_A和θ_B，可使激励元件21A和21B的辐射场型更为指向，预定角度θ_A和θ_B可介于0～90度。

激励元件22A和22B的长度分别为Y_A和Y_B，除了做为激励元件21A和21B的导波元件外，激励元件22A和22B本身亦能形成一单面印刷式偶极天线，用来辐射出一第二频带（例如5GHz～6GHz）的辐射场型，第二频带的波长为λ₂，其中（Y_A+Y_B）=λ₂/2。此时，激励元件21A和21B分别为激励元件22A和22B的反射元件，用来将第二频带的辐射场型往＋Y轴方向反射，其和激励元件22A和22B之间的距离D2介于0.15λ₂和0.25λ₂之间。

依据基板25的介电系数或馈入信号的传输路径，指向性多频天线20可采用非对称布局（X_A≠X_B和Y_A≠Y_B，如第8、8A、8B图所示）或对称布局（X_A=X_B和Y_A=Y_B，如第10图所示）。图7、8A、8B、9仅为本发明的实施例，并不限定本发明的范畴。同时，指向性多频天线21和22亦可采用图7、8A、8B、9所示的实施例。

本发明的无线显示装置可为一无边框或窄边框的薄型电视机，一个或多个指向性多频天线可设置在显示面板10后方或底座80上，且辐射方向和水平面呈特定角度θ，以接收周围传来的无线信号。或者，指向性多频天线的无线信号能被后方障碍物反射或折射至无线显示装置100的前方或上方，以接收前方传来的无线信号。因此，无论是设置在开放空间中或在障碍物之前，本发明的无线显示装置皆能提供高品质和高效能的无线通信。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种电子装置，其包含：

一壳体；

一显示面板位于该壳体内；以及

一第一指向性天线位于该壳体内且位于所述显示面板的侧边或所述壳体的侧边，所述第一指向性天线的辐射方向和水平面呈特定角度，所述第一指向性天线的无线信号能被所述显示面板后方障碍物反射或折射至所述电子装置的前方或上方，以接收前方传来的无线信号；

所述第一指向性天线包含:

一基板；

一传输线，沿一第一方向形成于该基板上，用来传递信号；

一第一激励元件，沿着一第二方向设置于该基板上，用来产生一第一频带的辐射场型，该第一激励元件在远离该传输线的一端包含一第一末端结构，其设置方向和该第二方向呈一第一预定角度，且该第一方向垂直于该第二方向，通过调整所述第一预定角度以调整所述第一激励元件的辐射场型的指向，所述第一预定角度介于0度和90度之间；

一第二激励元件，沿着该第二方向设置于该基板上，用来产生一第二频带的辐射场型并将该第一频带的辐射场型导向该第一方向；以及

一第一反射元件，沿着该第二方向设置于该基板上，用来将该第一频带的辐射场型往该第一方向反射。

2.如权利要求1所述的电子装置，其特征为，还包含：

一第二指向性天线位于该壳体内，用来发射一第二无线信号，其中该第二指向性天线的一第二辐射路径和一水平面是呈一第二特定角度，且该第二指向性天线包含:

一第三激励元件，用来产生一第三频带的辐射场型；以及

一第四激励元件，用来产生一第四频带的辐射场型并反射该第三频带的辐射场型。

3.如权利要求2所述的电子装置，其特征为，该第一激励元件和第二激励元件之间的距离介于该第一频带的0.15波长和0.25波长之间，且该第三激励元件和第四激励元件之间的距离介于该第三频带的0.15波长和0.25波长之间。

4.如权利要求1所述的电子装置，其特征为，该第一指向性天线还包含：

一第三激励元件，沿着该第二方向设置于该基板上，用来产生该第一频带的辐射场型，该第三激励元件在远离该传输线的一端包含一第二末端结构，其设置方向和该第二方向呈一第二预定角度；以及

一第四激励元件，沿着该第二方向设置于该基板上，用来产生该第二频带的辐射场型并将该第一频带的辐射场型导向该第一方向。

5.如权利要求4所述的电子装置，其特征为，该第一激励元件和第二激励元件之间的距离介于该第一频带的0.15波长和0.25波长之间，且该第三激励元件和第四激励元件之间的距离介于该第一频带的0.15波长和0.25波长之间。