CN109075446B

CN109075446B - 天线设备

Info

Publication number: CN109075446B
Application number: CN201780008675.2A
Authority: CN
Inventors: 山岸慎治; 杉田靖博; 牟金德; 大鹫祐贵; 川锅吉孝
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd; Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp; Toppan Edge Inc
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2037-01-27
Also published as: CN109075446A; WO2017131129A1; JP6516883B2; JPWO2017131129A1; US11073958B2; US20190042811A1

Abstract

提供一种使用多个天线图案且通过近距离无线通信进行信息的读取的天线设备，所述天线设备为在触摸面上没有非感应区域的天线设备。对于通过近距离无线通信读取信息的的天线设备，包括天线层20，所述天线层20具有以平行排列设置的多个天线图案21a～21l，在所述天线层20的俯视时，所述多个天线图案21a～21l的至少一部分相互重叠而配置。

Description

天线设备

技术领域

本发明是关于包括近距离无线通信用的天线图案，通过近距离无线通信读取信息的天线设备。

背景技术

近几年，在不包含电源且内置无线通信用的天线元件的IC卡(非接触型IC卡)、和包括电源的通信装置之间，多使用使IC卡和通信装置不接触，而两者之间进行近距离通信的技术。例如，在通信装置和非接触型IC卡之间，进行无线通信(近距离通信)的情况下，将非接触型IC卡接近于通信装置，以使通信装置的天线元件、和非接触型IC卡成为规定的距离以下。通信装置具有电源，向内置在通信装置的近距离无线通信用天线元件供电，由此通过该天线元件发生磁场。并且，通过将非接触型IC卡接近于通信装置，使通信装置发生磁场，感应电流流向非接触型IC卡的天线元件。因此，能够从通信装置向非接触型IC卡供电。并且，非接触型IC卡利用由感应电流发生的电动势，使非接触型IC卡内的电路(例如，IC芯片)动作。如上所述，将非接触型IC卡接近于通信装置，由此能够在非接触型IC卡和通信装置之间进行无线通信(近距离通信)。

将这样的天线元件内置于显示终端的天线设备公开于专利文献1。专利文献1所公开的显示终端中，若由IC卡在显示区域上进行触摸操作，则通过触摸操作位置的天线线圈与IC卡读卡器进行数据接收发送，同时与触摸操作位置对应，进行与在该显示终端上显示的显示内容对应的控制。

现有技术文献

专利文献

特开2012-64123号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

在如专利文献1等所记载的现有技术的天线设备中，在进行由IC卡的触摸操作的触摸面上，配置有多个矩形的线圈状的天线，而进行触摸操作位置的检测。但是，例如如图11(a)以及图11(b)所示，若IC卡91的中点位于天线线92上，则会有不能读取IC卡91的信号的情况。由于从天线线92发生的磁场为左右对称的同心圆状，因此天线线92通过IC卡92的中点的情况下，左右的磁场相抵消，在IC卡侧不发生电动势而处于非感应状态。此外，图11(a)以及图11(b)中，为了使说明容易理解，例举了一条天线线通过IC卡的中点的情况，但是在线圈状的天线的情况下，IC卡的中点位于形成线圈的多个天线线的束的中央时，发生同样的现象。由此，会有在进行由IC卡等的触摸操作的触摸面上一定发生非感应区域的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供包括多个天线图案而通过近距离无线通信进行信息的读取的天线设备，所述天线设备为在触摸面上没有非感应区域的天线设备。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的一实施方式涉及的天线设备为，通过近距离无线通信读取信息的天线设备，所述天线设备包括天线层，所述天线层具有以平行排列设置的多个天线图案，在所述天线层的俯视时所述多个天线图案的至少一部分相互重叠而配置。

根据该构成，在天线层的俯视时多个天线图案的至少一部分以相互重叠的方式配置，由此即便读取对象处于无法读取一个天线图案的位置，通过重叠于该天线图案的旁边的天线图案进行读取的可能性高。

有益效果

根据本发明，能够提供一种包括多个天线图案而通过近距离无线通信进行信息的读取的天线设备，所述天线设备为在触摸面上没有非感应区域的天线设备。

附图说明

图1是示出第一实施方式中的天线设备的概略构成的分解立体图。

图2是示出将第一实施方式涉及的天线设备以与YZ平面平行的断面切断之后的样子的剖视图。

图3是示出将第一实施方式涉及的天线设备的变形例以与YZ平面平行的断面之后的样子的剖视图。

图4是示意地示出天线层中的天线图案的配置的平面示意图。

图5是示出天线图案的构成例的平面示意图。

图6是示出第二实施方式中的天线设备的概略构成的分解立体图。

图7是示出将第二实施方式涉及的天线设备以与YZ平面平行的断面切断之后的样子的剖视图。

图8是示出将第二实施方式涉及的的天线设备的变形例以与YZ平面平行的断面之后的样子的剖视图。

图9是示意地示出第二实施方式的天线层中的天线图案的配置的平面示意图。

图10是示出天线图案的构成例的平面示意图。

图11的(a)以及图11的(b)是示出现有技术的天线设备中无法检测IC卡的状态的示意图。

具体实施方式

本发明的一实施方式涉及的天线设备是通过近距离无线通信读取信息的天线设备，所述天线设备包括天线层，所述天线层具有以平行排列设置的多个天线图案，在所述天线层的俯视时所述多个天线图案的至少一部分相互重叠而配置(第一构成)。

根据该构成，在天线层的俯视时多个天线图案的至少一部分以相互重叠的方式配置，由此即便读取对象处于无法读取一个天线图案的位置，通过重叠于该天线图案的旁边的天线图案来进行读取的可能性高。因此，可以在触摸面上提供非感应区域的天线设备。

所述第一构成中，优选所述多个天线图案的至少一部分以彼此错开一半的间距配置(第二构成)。

根据该构成，能够规则且高效地配置多个天线图案。

所述第一或者第二构成中，优选所述天线设备还包括FPC基板，所述FPC基板在与所述第一方向相交的第二方向的两个端部连接于所述多个天线图案，在俯视时相邻的天线图案的天线线相交的位置为，任一个的天线线经由所述FPC基板上形成的接触孔布线(第三构成)。

根据该构成，能够使相邻的天线图案的天线线没有相互接触而在FPC基板区域相交。

所述第一至第三构成中任一构成中，优选所述天线图案形成为环形状或者两圈以上的螺旋状(第四构成)。

所述第一至第四构成中任一构成中，优选所述天线层包括二层，所述二层的天线层以所述二层的天线层的每一个具有的多个天线图案所排列的方向相互正交的方式配置(第五构成)。

根据该构成，通过二层的天线层，能够在相互正交的二个方向上分别进行读取，由此能够检测读取的对象的位置的XY坐标。

所述第一至第五构成中任一构成中，优选所述天线设备还包括显示面板(第六构成)。根据该构成，可以提供具有近距离无线通信功能的显示装置。

所述第六构成中，优选所述显示面板和所述天线层之间设置光扩散膜(第七构成)。根据该构成，可以抑制从显示面板的像素图案和天线层的天线图案之间的干扰所发生的莫尔条纹等。

所述第六或者第七构成中，也可以构成为所述天线设备还包括触摸面板(第八构成)。根据该构成，可以提供具有近距离无线通信功能的带有触摸面板的显示装置。

所述第一至第八构成中任一构成中，天线层为透明金属或者以网格状图形化的金属(第九构成)。根据该第九构成涉及的天线设备，尤其是在显示面板、触摸面板等层叠的情况下，能够抑制天线层的光的遮挡。

[实施方式]

以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。对图中相同或者相当的部分标注相同的符号，不重复其说明。此外，为使说明容易理解，在以下参照的附图中，将构成简化或者示意性示出，或将一部分的构成部件省略。另外，各图所示的构成部件间的尺寸比例并非恒定的表示实际的尺寸比例。

[第一实施方式]

第一实施方式是作为包括触摸面板和天线元件的显示装置构成的天线设备。

图1是示出第一实施方式中的天线设备1的概略构成的分解立体图。如图1所示，天线设备1包括触摸面板10、天线层20、显示面板30。

天线设备1在使用者用手指、笔等触摸画面时，由触摸面板10检测该触摸位置，对应于在触摸位置显示的对象进行处理。若IC卡接近画面，则天线层20在非接触状态下读取IC卡的信息，而进行对应的处理。即，本实施方式涉及的天线设备能够进行以手指、笔等的触摸操作而输入、和使IC卡读取而输入。

显示面板30为例如液晶面板。本实施方式中，将显示面板30作为液晶面板说明，但是显示面板30并不限定于液晶面板，有机EL(Electro Luminescence)面板等，只要是具有显示图像的功能的面板就可以使用任意的显示面板。此外，图1中，省略显示面板30的背光源等的已知元件的图示，并且在以下也省略其详细地说明。

触摸面板10包括第一电极层11和第二电极层12。第一电极层11包括在由绝缘物质构成的基材(例如，PET(聚对苯二甲酸乙二酯))上形成的X方向电极图案Ex。此外，X方向电极图案Ex的数量是任意的。X方向电极图案Ex为例如由ITO等形成的透明导电图案(透明电极)。另外，X方向电极图案Ex也可以是由金属细线(例如，铜)的网格图案构成的结构。如上所述，通过形成X方向电极图案Ex，可以保证光不会被X方向电极图案Ex遮挡(可以确保恒定的光的透射性)。

第二电极层12沿着与X方向电极图案Ex正交的Y方向包括多个Y方向电极图案Ey。Y方向电极图案Ey由与X方向电极图案Ex相同的材料构成。Y方向电极图案Ey的数量也是任意的。

X方向电极图案Ex具有在X方向上细长的形状。Y方向电极图案Ey具有在Y方向上细长的形状。X方向电极图案Ex以及Y方向电极图案Ey的每一个，通过导线连接于触摸面板控制器(省略图示)。触摸面板控制器通过用于依次驱动X方向电极图案Ex的驱动信号，向X方向电极图案Ex依次输出驱动信号。因此，X方向电极图案Ex和Y方向电极图案Ey之间发生电场。并且，触摸面板控制器从Y方向电极图案Ey接收传感信号，通过调整该传感信号的信号值，由此可以检测触摸面板面上的触摸点(电场变化的部分)。

天线层20形成有多个天线图案。后面说明天线层20中的天线图案的详细地结构。

图2是示出将天线设备1以与YZ平面平行的断面切断之后的样子的剖视图。如图2所示，第一电极层11在PET膜11a的单面上具有X方向电极图案Ex。第二电极层12在PET膜12a的单面上具有Y方向电极图案Ey。此外，图2中，例举了第一电极层11的X方向电极图案Ex和第二电极层12的Y方向电极图案Ey形成在不同的PET膜的构成，但是也可以是在一片的PET膜的两面上，分别形成第一电极层11的X方向电极图案Ex和第二电极层12的Y方向电极图案Ey的构成。

天线层20在PET膜22的单面形成有天线图案21。天线层20的Y方向的两端连接有FPC(Flexible Printed Circuits)基板23。

显示面板30和天线层20之间设有OCR(Optically Clear Resin)层46、保护PET膜45、以及OCA(Optically Clear Adhesive)层44。OCR层46以及OCA层44填充显示面板30、保护PET膜45、以及天线层20之间的间隙，同时也具有调整屈折率等的功能。

或者，如图3所示，也可以构成为包括光扩散膜47以代替图2所示的保护PET膜45。通过在显示面板30和天线层20之间设置光扩散膜47，可以抑制从显示面板30的像素图案和天线层20的天线图案之间的干扰所发生的莫尔条纹等。

在触摸面板10的X方向电极图案Ex从X方向的一端部引出导线(未图示)，连接于前述的触摸面板控制器(未图示)，在Y方向电极图案Ey引出导线12b，连接于前述的触摸面板控制器。在触摸面板10的上层层叠有OCA层42和玻璃罩41。

此外，图1～图3所示的构成归根结底是一个例子，根据需要，可以追加任意的构成。另外，图1～图3所示的构成中，形成有X方向电极图案Ex的第一电极层11配置在前面侧，第二电极层12配置在第一电极层11和天线层20之间，但是第一电极层11和第二电极层12之间层叠顺序可以相反。

其次，参照图4的同时说明天线层20中的天线图案21的配置。在天线层20上以相互重叠的方式形成有多个天线图案。即，如图4所示，以彼此错开一半的间距而重叠的方式形成有天线图案21a、21b、21c、21d、21e、…、21k、21l。即，天线图案21a和天线图案21c之间的间隙的中心线，以与天线图案21b的中心线一致的方式配置。此外，在这里例举了包括12个天线图案的构成，但是并不限定于此，天线图案的数量是任意的。此外，在以下的说明中，对于天线图案21没必要区别每一个天线图案的情况下，总称为天线图案21。

呈现图4所示的天线图案21a、21b…的矩形是示意地示出配置有各天线线圈的区域，而并非是图示实际的天线线的形状。实际的天线线圈在这些区域的每一个，作为环形状或者两圈以上的螺旋状的天线线圈而配置。天线线圈可以将透明金属图形化而形成。或者，例如，可以通过将铺满在整个天线层20上的金属网格切割成适当的图案，而形成天线线圈。另外，在像素区域内不需要天线线的区域也残留着金属网格(在电性上处于悬浮状态)，由此可以难以视觉辨认天线图案。

图5是示出天线图案21的一例的平面示意图。此外，图5中，只图示到天线图案21a～21g，省略了其他天线图案的图示。如图5所示，天线图案21a～21g以彼此错开一半的间距而重叠的方式形成。例如，天线图案21a和天线图案21c之间的间隙的中心线以与天线图案21b的中心线一致的方式配置。

如前面所述，天线图案21的每一个以作为环形状或者两圈以上的螺旋状的天线线圈而形成。图4所示的像素区域DP中，天线线沿着Y方向以直线状形成。即，像素区域DP中，任一的天线线也不与相邻的天线线相交，而与Y方向平行地配置。

另一方面，到达到FPC基板23上的天线线以沿着X方向的方式延伸。并且，在FPC基板23上，在俯视时相邻的天线图案的天线线彼此相交的部分中，某个天线图案经由在FPC基板23上形成的接触孔布线于FPC基板23的另一层。因此，可以使相邻的天线图案的天线线在FPC基板区域相交。

天线图案21中向X方向延伸的部分优选不配置在像素区域DP，而配置在FPC基板23上。根据该构成，在像素区域DP中，天线线全部与Y方向平行地配置，由此难以视觉辨认天线线。

天线图案21通过FPC基板23连接于天线控制器(未图示)。天线控制器对于天线图案21a、21b、21c、21d、21e、…、21k、21l依次施加驱动信号。例如，在检测NFC(Near FieldCommunication)卡的情况下，以13.56兆赫兹的正弦波驱动。

根据本实施方式的构成，由于相邻的天线图案彼此重叠，假设，即便以IC卡的中点位于天线图案21a、21b、21c、21d、21e、…、21k、21l中的一个天线图案的天线线上的方式IC卡被触摸，也能够通过该天线图案的旁边的天线图案来检测该IC卡。

此外，作为天线图案21的驱动方法，除了如前述依次驱动所有的天线图案的方法之外，也可以同时驱动处于远离的位置上的两个天线图案。例如，同时驱动天线图案21a和21d，接着，以规定的周期依次驱动天线图案21b和21e、天线图案21c和21f、天线图案21d和21g、天线图案21e和21h、天线图案21f和21i、天线图案21g和21j、天线图案21h和21k、天线图案21i和21l。即使采用这样的驱动方法，由于相邻的天线图案被依次驱动，由此可以通过旁边的天线图案来检测不能被一个天线图案检测到的IC卡。

如上所述，根据本实施方式涉及的天线设备1，天线图案21以在天线层20的俯视图中相互重叠的方式配置，由此能够将位于由一个天线图案没能检测到的位置上的IC，由旁边的天线图案来检测。因此，能够实现在显示区域内整个区域上不产生非感应区域的设备，且可以提高实用性。另外，天线层20为一层布线层，由此可以以低成本制造。

此外，在本实施方式中，对于天线图案21示出了所有的天线图案以彼此错开一半的间距而重叠的方式配置的例子，但是天线图案21的配置不限于此。即，只有构成为多个天线图案中的至少一部分的天线图案与旁边的天线图案重叠，该间隔也不限定于一半的间距。

[第二实施方式]

以下，说明第二实施方式。第二实施方式是作为包括触摸面板和天线元件的显示装置构成的天线设备。

图6是示出第二实施方式中的天线设备2的概略构成的分解立体图。如图2所示，天线设备2在第一实施方式中说明的天线层20的基础上，包括另一个天线层50方面不同于第一实施方式涉及的天线设备1。

天线层20具有沿着X方向排列的多个天线图案21，使得能够检测X方向中的IC卡的位置。对此，天线层50包括沿着Y方向排列的多个天线图案51，使得能够检测Y方向中的IC卡的位置。天线层50在X方向两端部连接于FPC基板52。如上所述，通过包括二层天线层，本实施方式涉及的天线设备2中，使用IC卡来触摸像素区域DP时，能够检测触摸位置的XY坐标。

图7是示出将天线设备2以与YZ平面平行的断面切断的样子的剖视图。如图7所示，天线设备2在天线层20和触摸面板10之间包括天线层50。天线层50在PET膜52的单面上具有天线图案51。

此外，图7所示的例子中，例举了天线层20的天线图案21和天线层50的天线图案51形成在不同的PET膜上的构成，但也可以是在一片的PET膜的两个面，分别形成天线层20的天线图案21和天线层50的天线图案51的构成。

另外，图7中，例举了天线层20和触摸面板10之间配置天线层50的构成，但也可以是天线层20和天线层50的位置相反。

另外，如图8所示，也可以构成为包括光扩散膜47以代替图7所示的保护PET膜45。通过在显示面板30和天线层20之间设置光扩散膜47，可以抑制从显示面板30的像素图案、和天线层20以及天线层50的天线图案之间的干扰所发生的莫尔条纹等。

如图9所示，天线层50的天线图案51也与天线层20的天线图案21相同，以彼此错开一半的间距，且以与相邻的天线图案重叠的方式配置。此外，在这里例举了包括12个天线图案51a、51b、…51l的构成，但不限定于此，天线层50的天线图案的数量是任意的。此外，在以下的说明中，对于天线图案51没必要区别每一个天线图案的情况下，总称为天线图案51。

呈现图9所示的天线图案51a、51b…的矩形是示意地示出配置有各天线线圈的区域，而并非是图示实际的天线线的形状。实际的天线线圈在这些区域的每一个，作为环形状或者两圈以上的螺旋状的天线线圈而配置。天线线圈可以将透明金属图形化而形成。或者，例如，可以通过将铺满在整个天线层50上的金属网格切割成适当的图案，而形成天线线圈。另外，在像素区域内不需要天线线的区域也残留着金属网格(在电性上处于悬浮状态)，由此可以难以视觉辨认天线图案。

图10是示出天线图案51的一例的平面示意图。此外，图10中，只图示到天线图案51a～51e，省略了其他天线图案的图示。如图10所示，以彼此错开一半的间距而重叠的方式形成有天线图案51a～51e。例如，天线图案51a和天线图案51c之间的间隙的中心线以与天线图案51b的中心线一致的方式配置。

如前面所述，天线图案51的每一个以作为环形状或者两圈以上的螺旋状的天线线圈而形成。像素区域DP中，天线线沿着X方向以直线状形成。即，像素区域DP中，天线图案51的任一的天线线也不与相邻的天线线相交，与X方向平行地配置。

另一方面，到达到FPC基板53上的天线线以沿着Y方向的方式延伸。并且，在FPC基板53上，俯视时相邻的天线图案的天线线彼此相交的部分中，某个天线图案经由在FPC基板53上形成的接触孔布线于FPC基板53的另一层。因此，可以使相邻的天线图案的天线线在FPC基板区域相交。

天线图案51中向Y方向延伸的部分优选不配置在像素区域DP，而配置在FPC基板53上。根据该构成，在像素区域DP中，天线线全部与X方向平行配置，由此难以视觉辨认天线线。

此外，天线层50的天线图案51的驱动方法相同于天线图案21的驱动方法。即，触摸面板控制器对于天线图案51a、51b、51c、51d、51e、…、51k、51l依次施加驱动信号。或者，除了如上述依次驱动所有天线图案51的方法之外，也可以同时驱动在远离的位置上两个天线图案。例如，同时驱动天线图案51a和51d，接着，以规定的周期依次驱动天线图案51b和51e、天线图案51c和51f、天线图案51d和51g、天线图案51e和51h、天线图案51f和51i、天线图案51g和51j、天线图案51h和51k、天线图案51i和51l。根据这样的驱动方法，由于相邻的天线图案被连续地驱动，由此可以通过旁边的天线图案来检测不能被一个天线图案检测到的IC卡。

如上所述，根据第二实施方式涉及的天线设备，能够由天线层20精度良好地检测IC卡的X坐标，由天线层50精度良好地检测IC卡的Y坐标。另外，天线层20以及天线层50为一层布线层，由此可以以低成本制造。

此外，在本实施方式中，对于天线图案21以及51也是例举了所有的天线图案以彼此错开一半的间距而重叠的方式配置的例子，但天线图案21以及51的配置不限于此。即，只有构成为多个天线图案中的至少一部分的天线图案与旁边的天线图案重叠，该间隔也不限定于一半的间距。

以上，上述的实施方式只不过是用于实施本发明的例示。因此，本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内将上述的实施方式适当地变形而实施。

例如，上述的第一以及第二实施方式中，说明了将本发明的天线设备构成为作为带有触摸面板的显示装置的例子。但是，也可以不需要触摸面板以及显示装置，也能够实施作为使IC卡接近而只读取其信息的IC卡读卡器。另外，即便包括触摸面板的情况下，触摸面板的构成也不限定于在这里公开的构成，可以采用任意构成的触摸面板(例如光学式、电阻膜方式的触摸面板)。

另外，上述的说明中，作为通过近距离无线通信读取信息的对象的例子，例举了IC卡、NFC卡，但是读取对象不限定于卡，可以采用各种方式。

符号说明

1…天线设备、2…天线设备、10…触摸面板、11…第一电极层、12…第二电极层、20…天线层、21…天线图案、23…FPC基板、30…显示面板、50…天线层、51…天线图案、53…FPC基板

Claims

1.一种通过近距离无线通信读取信息的天线设备，其特征在于，包括天线层，所述天线层具有以平行排列设置的多个天线图案，在所述天线层的俯视时所述多个天线图案的至少一部分相互重叠而配置，

还包括分别与所述多个天线图案的两个端部连接的FPC基板，

在俯视时相邻的天线图案的天线线相交的位置，任一个的天线线经由所述FPC基板上形成的接触孔布线于所述FPC基板的另一层。

2.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述多个天线图案的至少一部分以彼此错开一半的间距配置。

3.如权利要求1或者2所述的天线设备，其特征在于，所述天线图案形成为环形状或者两圈以上的螺旋状。

4.如权利要求1或者2所述的天线设备，其特征在于，

所述天线层包括二层，

所述二层的天线层以其中一个天线层具有的多个天线图案所排列的方向与另一个天线层具有的多个天线图案所排列的方向相互正交的方式配置。

5.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述天线设备还包括显示面板。

6.如权利要求5所述的天线设备，其特征在于，所述显示面板和所述天线层之间设置光扩散膜。

7.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述天线设备还包括触摸面板。

8.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于，所述天线层为透明金属或者以网格状图形化的金属。