CN112421222B

CN112421222B - 天线装置

Info

Publication number: CN112421222B
Application number: CN202011203437.7A
Authority: CN
Inventors: 陈亚婷
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2023-12-22
Anticipated expiration: 2040-11-02
Also published as: TWI721858B; TW202139515A; CN112421222A

Abstract

本发明公开了一种天线装置，包括第一基板、天线回圈以及虚设回圈。天线回圈位于第一基板上。虚设回圈设置于天线回圈内侧，且与天线回圈分离。虚设回圈不重叠于天线回圈的磁场中心。

Description

天线装置

技术领域

本发明是有关于一种天线装置，且特别是有关于一种具有虚设回圈的天线装置。

背景技术

随着科技进步与发展，传统只具备显示影像功能的显示产品已经无法满足消费者的需求，因此，为了提升产品的竞争力，许多厂商尝试着增加产品的附加功能。举例来说，在现有的手机中，常附加有触控功能、指纹辨识功能、人脸辨识功能、无线交易支付功能……等功能，这些功能提供了消费者更便利的生活模式。在这些附加功能中，无线交易支付功能为近年来最被广为关注的功能之一，消费者只需要随身携带一只具有近距离无线通讯(Near-field communication，NFC)功能的手机便可随心所欲地在多处商店完成消费购物的体验，大大提高消费者便利性。

发明内容

本发明提供一种天线装置，可以降低干扰噪声以改善无线信号传输效能。

本发明的至少一实施例提供一种天线装置。天线装置包括第一基板、天线回圈以及虚设回圈。天线回圈位于第一基板上。虚设回圈设置于天线回圈内侧，且与天线回圈分离。虚设回圈不重叠于天线回圈的磁场中心。

本发明的至少一实施例提供一种天线装置。天线装置包括第一基板、天线回圈以及虚设回圈。天线回圈位于第一基板上，且天线回圈的内侧具有虚设回圈区。虚设回圈设置于虚设回圈区。虚设回圈与天线回圈分离。虚设回圈不重叠于虚设回圈区的中央区域。与该天线回圈的内侧边缘之间的距离约为该虚设回圈区的中心至该天线回圈的内侧边缘之间的距离的90％的区域被定义为虚设回圈区的中央区域。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种天线装置的剖面示意图。

图2A是依照本发明的一实施例的一种天线面板的上视示意图。

图2B是依照本发明的一实施例的一种天线装置的立体示意图。

图3A是依照本发明的一实施例的一种天线面板的上视示意图。

图3B是依照本发明的一实施例的一种天线装置的立体示意图。

图4是依照本发明的一实施例的一种天线面板的上视示意图。

图5是依照本发明的一实施例的一种天线面板的磁场分布示意图。

图6是依照本发明的一实施例的一种天线面板的上视示意图。

其中，附图标记：

10、10a、10b、10c:天线面板

100:第一基板

110、110a、110b、110c:导电图案层

112:天线回圈

1121、1122、1123:回圈

112a、112b:电极

112R:虚设回圈区

112RC:中央区域

114、114a、114b、114c、114d:虚设回圈

116:虚设岛状电极

118、118a、118b:桥接结构

20:显示面板

200:第二基板

210:子像素

212:主动元件

213:绝缘层

214:像素电极

220:第三基板

230:彩色滤光元件

232:红色滤光元件

234:绿色滤光元件

236:蓝色滤光元件

240:液晶层

250:第一偏光结构

260:第二偏光结构

30:保护面板

BM:黑色矩阵光阻

I1、I2、I3、I4、I2a、I2b、I2c、I2d、I4a、I4b、I4c、I4d:电流

L1、L2:距离

MFC:磁场中心

O1、O2:光学胶

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1是依照本发明的一实施例的一种天线装置的剖面示意图。

请参考图1，天线装置1包括天线面板10、显示面板20以及保护面板(cover lens)30。天线面板10位于显示面板20与保护面板30之间。天线面板10通过光学胶(Opticallyclear adhesive)O1而连接至显示面板20，且天线面板10通过光学胶O2而连接至保护面板30。

天线面板10包括第一基板100以及导电图案层110。导电图案层110位于第一基板100上。第一基板100的材质例如为玻璃、石英、有机聚合物或是其他透明基板。导电图案层110的材质例如为金属、金属氧化物、金属氮化物或其他导电材料。在一些实施例中，导电图案层110包括天线回圈以及虚设回圈(请参考图2A)。

显示面板20包括第二基板200、多个子像素210、第三基板220、彩色滤光元件230、液晶层240、第一偏光结构250以及第二偏光结构260。第三基板220位于第一基板100与第二基板200之间。液晶层240位于第二基板200与第三基板220之间。第二基板200与第三基板220的材质例如为玻璃、石英、有机聚合物或是其他透明基板。

子像素210位于第二基板200上，且重叠于导电图案层110中的天线回圈以及虚设回圈。换句话说，导电图案层110重叠于显示面板20的显示区。在本实施例中，子像素210包括主动元件212以及电性连接至主动元件212的像素电极214。主动元件212位于第二基板200上。绝缘层213覆盖主动元件212。像素电极214通过绝缘层213中的开口而电性连接至主动元件212。

彩色滤光元件230位于第三基板220上。在本实施例中，彩色滤光元件230包括红色滤光元件232、绿色滤光元件234以及蓝色滤光元件236。黑色矩阵光阻BM设置于不同颜色的滤光元件之间。

第一偏光结构250以及第二偏光结构260分别位于第二基板200上以及第三基板220上。

虽然在本实施例中，显示面板20为液晶显示面板，但本发明不以此为限。在其他实施例中，显示面板20为微型发光二极管显示面板(Micro-LED display)、有机发光二极管显示面板(OLED display)或其他类型的显示面板。

图2A是依照本发明的一实施例的一种天线面板的上视示意图。图2B是依照本发明的一实施例的一种天线装置的立体示意图，其中图2B绘示了天线面板10与显示面板20，并省略绘示其他构件。

请参考图2A，天线装置的天线面板10包括第一基板100以及导电图案层110。导电图案层110包括天线回圈112以及虚设回圈114。在一些实施例中，天线面板10适用于近距离无线通讯，且更包括具有通信信号处理器的驱动板(driving board)，驱动板可产生驱动信号并进行信号处理与信息解码，但本发明不以此为限。在一些实施例中，一个天线面板的天线回圈(NFC reader)会以操作频率进行驱动，操作频率在近距离无线通讯条件下可为13.56MHz，并因为天线回圈结构而产生有效磁场。另一个具有天线面板(NFC tag)的电子装置将前述磁场转换成电流，并藉由其所具备的信号处理器上的晶片进行解码，两个电子装置便可以通过两个不同的天线面板而进行双向的交换信息。

天线回圈112以及虚设回圈114位于第一基板100上。天线回圈112的内侧具有虚设回圈区112R。在一些实施例中，天线回圈112通过两个电极112a、112b而电性连接至驱动信号源，并藉由驱动信号源控制天线回圈112上的电流I1。电流I1流经天线回圈112并产生磁场，前述磁场的磁场方向例如垂直于天线回圈112所在的平面。

虚设回圈114设置于天线回圈112内侧，且设置于虚设回圈区112R。在本实施例中，虚设回圈114所在的平面平行于天线回圈112所在的平面。虚设回圈114不重叠于天线回圈112的磁场中心MFC。在一些实施例中，虚设回圈114不重叠于天线面板10的磁场中心。天线回圈112的磁场中心MFC例如是天线回圈112所产生的磁场中，磁场强度最强的位置。在一些实施例中，磁场中心MFC的位置约等于天线回圈112的几何中心的位置，但本发明不以此为限。在其他实施例中，磁场中心MFC的位置不等于天线回圈112的几何中心的位置。在一些实施例中，虚设回圈114不重叠于虚设回圈区112R的中央区域112RC。与天线回圈112的内侧边缘之间的距离L1约为虚设回圈区112R的中心(几何中心及/或磁场中心)至天线回圈112的内侧边缘之间的距离L2的90％的区域被定义为虚设回圈区112R的中央区域112RC。换句话说，虚设回圈区112R的中央区域112RC被定义为虚设回圈区112R中与天线回圈112的内侧边缘之间的距离L1约为天线回圈112最内圈中对应的一侧的边长的一半的90％的区域。在一些实施例中，天线回圈112的磁场中心MFC的磁场强度为X，且中央区域112RC中的磁场强度约为X～0.9X。

虚设回圈114与天线回圈112分离，且虚设回圈114为浮置电极。在一些实施例中，当电流I1流经天线回圈112时，虚设回圈114会因为电磁感应而对应地产生电流I2。

在本实施例中，当电流I1流经天线回圈112并产生磁场时，显示面板20中的导线(例如扫描线(scanning line)、数据线(data line)或扇出线(fanout line)等其他信号线)会因为涡电流效应(eddy current)以及电磁感应而对应地产生电流I3，并出现方向相反于天线回圈112所产生的磁场的反向磁场。同时，当电流I2流经虚设回圈114并产生磁场时，显示面板20中的导线(例如扫描线(scanning line)、数据线(data line)或扇出线(fanout line)等其他信号线)会因为涡电流效应以及电磁感应而对应地产生电流I4，并削减电流I3所产生的反向磁场。

基于上述，虚设回圈114可以减少显示面板20因为涡电流效应以及电磁感应所产生的反向磁场，藉此降低天线信号传输的噪声值并提高天线的有效信号强度，以增加无线信号传递效能。

在一些实施例中，搭配驱动信号的时序调控，虚设回圈114可在天线回圈112的无线信号传输功能关闭时(即不主动对天线回圈112施加电流时)，作为另一具有无线信号传输功能的次天线。虚设回圈114的操作频率可以不同于天线回圈112的操作频率，举例来说，虚设回圈114可适用于4G/5G行动通讯功能、RFID远距无线信号传输功能或其他类型的无线信号传输功能。

图3A是依照本发明的一实施例的一种天线面板的上视示意图。图3B是依照本发明的一实施例的一种天线装置的立体示意图，其中图3B绘示了天线面板10a与显示面板20，并省略绘示其他构件。在此必须说明的是，图3A和图3B的实施例沿用图1至图2B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

请参考图3A，天线装置的天线面板10a包括第一基板100以及导电图案层110a。导电图案层110a包括天线回圈112以及多个虚设回圈114a、114b、114c、114d。在一些实施例中，天线面板10a适用于近距离无线通讯，且更包括具有通信信号处理器的驱动板(drivingboard)，但本发明不以此为限。

多个虚设回圈114a、114b、114c、114d设置于天线回圈112内侧，且设置于虚设回圈区112R。在本实施例中，多个虚设回圈114a、114b、114c、114d所在的平面平行于天线回圈112所在的平面。多个虚设回圈114a、114b、114c、114d不重叠于天线回圈112的磁场中心MFC。在一些实施例中，多个虚设回圈114a、114b、114c、114d不重叠于天线面板10a的磁场中心。在一些实施例中，多个虚设回圈114a、114b、114c、114d不重叠于虚设回圈区112R的中央区域112RC。

多个虚设回圈114a、114b、114c、114d与天线回圈112分离，且多个虚设回圈114a、114b、114c、114d为互相分离的浮置电极。在一些实施例中，当电流I1流经天线回圈112时，多个虚设回圈114a、114b、114c、114d会因为电磁感应而分别对应地产生电流I2a、I2b、I2c、I2d。

在本实施例中，当电流I1流经天线回圈112并产生磁场时，显示面板20中的导线(例如扫描线(scanning line)、数据线(data line)或扇出线(fanout line)等其他信号线)会因为涡电流效应(eddy current)以及电磁感应而对应地产生电流I3，并出现方向相反于天线回圈112所产生的磁场的反向磁场。同时，当电流I2a、I2b、I2c、I2d流经虚设回圈114并产生磁场时，显示面板20中的导线(例如扫描线(scanning line)、数据线(dataline)或扇出线(fanout line)等其他信号线)会因为涡电流效应以及电磁感应而对应地产生电流I4a、I4b、I4c、I4d，并削减电流I3所产生的反向磁场。

基于上述，虚设回圈114a、114b、114c、114d可以减少显示面板20因为涡电流效应以及电磁感应所产生的反向磁场，藉此降低天线信号传输的噪声值并提高天线的有效信号强度，以增加无线信号传递效能。

测试具备虚设回圈的天线装置(例如图3B的天线装置)与不具备虚设回圈的天线装置在z轴上不同水平高度处的有效磁场强度，接着再以式1积分不同水平高度的有效磁场强度，结果如表1。

式1：

表1。

由表1可以得知，具备虚设回圈的天线装置的有效磁场强度比不具备虚设回圈的天线装置的有效磁场强度还要强。

图4是依照本发明的一实施例的一种天线面板的上视示意图。在此必须说明的是，图4的实施例沿用图3A和图3B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

请参考图4，天线装置的天线面板10b包括第一基板(未绘出)以及导电图案层110b。导电图案层110b包括天线回圈112、多个虚设回圈114a、114b以及多个虚设岛状电极116。虚设岛状电极116设置于天线回圈112与虚设回圈114a、114b之间，且分离于天线回圈112与虚设回圈114a、114b。在本实施例中，虚设岛状电极116为小块的网状图案，因此，不容易因为电磁感应而产生明显磁场。虚设回圈114a、114b与虚设岛状电极为浮置电极。

在本实施例中，天线回圈112、多个虚设回圈114a、114b以及多个虚设岛状电极116皆为透光结构，因此，能减少天线面板10b对显示装置的亮度所造成的影响。藉由虚设岛状电极116的设置，能减少天线面板10b上不同位置之间的穿透率差异。

在一些实施例中，导电图案层110b是由网状结构所构成。换句话说，天线回圈112、虚设回圈114a、114b以及虚设岛状电极116各自包括网状结构。在一些实施例中，前述网状结构的材料包括金属，且网状结构的线宽<5μm，藉此避免金属线可视性。在一些实施例中，天线回圈112、虚设回圈114a、114b以及虚设岛状电极116包括线宽以及线距相同的网状结构，以避免画面出现莫耳条纹(Moirépattern)的问题。

在一些实施例中，对整片的金属网进行激光切割，以形成互相分离的天线回圈112、虚设回圈114a、114b以及虚设岛状电极116。在其他实施例中，以微影蚀刻制程形成互相分离的天线回圈112、虚设回圈114a、114b以及虚设岛状电极116。

桥接结构118a、118b设置于天线回圈112的网状结构的一侧，且与天线回圈112的网状结构相连。在本实施例中，天线回圈112的网状结构包括由外至内的多个回圈1121、1122、1123，回圈1121、1122、1123彼此不直接接触。桥接结构118a、118b将回圈1121、1122、1123彼此电性连接。举例来说，回圈1121通过桥接结构118a而电性连接至回圈1122，且回圈1122通过桥接结构118b而电性连接至回圈1123。桥接结构118b设置于桥接结构118a与网状结构之间，且桥接结构118a与桥接结构118b彼此不直接接触。在一些实施例中，部分虚设岛状电极116设置于多个回圈1121、1122、1123之间。

请参考图5，在本实施例中，由于天线回圈上下不对称(请参考图4)，且桥接结构(请参考图4)的导电率高于天线回圈的网状结构的导电率，因此，天线回圈的磁场中心MFC的位置不等于天线回圈的几何中心的位置，且天线回圈的磁场中心MFC的位置向下偏移。在一些实施例中，天线回圈的磁场中心MFC相较于天线回圈的几何中心更靠近桥接结构，但本发明不以此为限。

图6是依照本发明的一实施例的一种天线面板的上视示意图。在此必须说明的是，图6的实施例沿用图3A和图3B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

请参考图6，天线装置的天线面板10c包括第一基板(未绘出)以及导电图案层110c。导电图案层110c包括天线回圈112、多个虚设回圈114a、114b、114c、114d以及多个虚设岛状电极116。虚设岛状电极116设置于天线回圈112与虚设回圈114a、114b、114c、114d之间，且分离于天线回圈112与虚设回圈114a、114b、114c、114d。虚设岛状电极116为小块的网状图案，因此，不容易因为电磁感应而产生明显磁场。虚设回圈114a、114b、114c、114d与虚设岛状电极为浮置电极。

桥接结构118设置于天线回圈112的网状结构的一侧，且与天线回圈112的网状结构相连。在本实施例中，天线回圈112的网状结构包括由外至内的多个回圈1121、1122，回圈1121、1122彼此不直接接触。桥接结构118将回圈1121、1122彼此电性连接。举例来说，回圈1121通过桥接结构118而电性连接至回圈1122。

在本实施例中，天线回圈112、多个虚设回圈114a、114b、114c、114d以及多个虚设岛状电极116皆为透光结构，因此，能减少天线面板10c对显示装置的亮度所造成的影响。藉由虚设岛状电极116的设置，能减少天线面板10c上不同位置之间的穿透率差异。

综上所述，虚设回圈可以减少显示面板因为涡电流效应以及电磁感应所产生的反向磁场，藉此降低天线信号传输的噪声值并提高天线的有效信号强度，以增加无线信号传递效能。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种天线装置，其特征在于，包括：一天线面板及一液晶显示面板，该天线面板包括一第一基板及一导电图案层；

该导电图案层包括：

一天线回圈具有一虚设回圈区，位于该第一基板上，该天线回圈通过两个电极而电性连接至驱动信号源；

一桥接结构以及另一桥接结构；

多个虚设回圈，设置于该天线回圈内侧且设置于该虚设回圈区，且与该天线回圈分离，其中各该虚设回圈不重叠于该天线回圈的磁场中心，该天线回圈的磁场中心磁场强度为X，该虚设回圈区的中央区域中的磁场强度为X～0.9X，其中各该虚设回圈更不重叠于该虚设回圈区的中央区域，各该虚设回圈为浮置电极；以及

多个虚设岛状电极，设置于该天线回圈与该虚设回圈之间，且分离于该天线回圈与该虚设回圈；

其中，该些虚设岛状电极为浮置电极，天线回圈、虚设回圈以及虚设岛状电极各自包括线宽以及线距相同的网状结构，该网状结构的线宽小于5微米，其中该天线回圈的该网状结构包括由外至内的多个回圈，该桥接结构以及该另一桥接结构将该些回圈彼此电性连接，其中该两个电极、该桥接结构以及该另一桥接结构设置于该天线回圈的该网状结构的同一侧，其中该天线回圈上下不对称，其中该些桥接结构的导电率高于该天线回圈的网状结构的导电率，使得该天线回圈的该磁场中心不等于该天线回圈的几何中心的位置，该天线回圈的该磁场中心相较于该天线回圈的几何中心更靠近该些桥接结构；

该液晶显示面板包括：

一第二基板；

多个子像素分别包括主动元件以及电性连接至该主动元件的像素电极，该些子像素位于该第二基板上，且重叠于该天线回圈以及该虚设回圈，该导电图案层重叠于该液晶显示面板的显示区；

扫描线以及数据线；

一第三基板，位于该第一基板与该第二基板之间；

一彩色滤光元件，位于该第三基板上；

一液晶层，位于该第二基板与该第三基板之间；

一第一偏光结构，位于该第二基板上；

一第二偏光结构，位于该第三基板上；以及

一保护面板，该天线面板位于该液晶显示面板与该保护面板之间，该天线面板通过一光学胶连接至该液晶显示面板，且该天线面板通过另一光学胶连接至该保护面板。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，多个回圈彼此不直接接触。