CN112713394A

CN112713394A - 混合透明天线

Info

Publication number: CN112713394A
Application number: CN202011512738.8A
Authority: CN
Inventors: 柴玫
Original assignee: Intereda Shandong Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Intereda Shandong Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-20
Filing date: 2020-12-20
Publication date: 2021-04-27

Abstract

本公开涉及一种混合透明天线，包括：导电金属氧化物薄膜层；以及在所述导电金属氧化物薄膜层的整个范围内均匀分布的导电体；其中，所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的尺寸小于所述导电金属氧化物薄膜层的厚度，并且任意相邻两个导电体之间的距离使得两者之间的能量间隙大于2.5eV。

Description

混合透明天线

技术领域

本公开涉及无线通信应用领域，特别涉及一种混合透明天线。

背景技术

随着信息与通讯技术的进步，电子装置逐渐朝向轻薄及高密集度的趋势发展。天线是具有无线通信功能的电子装置例如移动电话、平板计算机、便携计算机的无线通信系统中最重要的部件之一。随着5G无线通信技术的快速发展，对天线性能的要求越来越多样化，因此当今的无线系统(例如平板电脑，可穿戴设备)正在努力实现边缘到无边框显示解决方案。同时，需要支持的无线电(WiFi，3G/4G/LTE，FM)的数量以及相关天线的数量正在增加。通常，天线隐藏在显示器周围的边框中，因为边框区域消失了，这会造成问题。人们已经将天线布置在显示屏或透明器件中，以便在满足显示屏或透明器件的功能的同时，也满足对天线规模的需求，这就需要天线具有光透明特性还不会影响显示器的触摸灵敏度。

透光率和电导率是衡量一种材料是否适合用于制备透明天线的关键指标。当前透明导体制作的天线虽然有很高的透光率和电导率，但是薄层电阻RSH 很大，而采用微线结构制作的天线虽然具有优异的导电特性，但透光性很差。基于当前透明导体或微线结构的显示器可集成透明天线无法平衡显示器所需的天线效率和透明度，也无法达到透明度T≥90％和薄层电阻或单位面积 (sheet resistence)RSH≤0.5Ω/□的要求。现有模拟结果显示，以ITO材料作为例子，一种具有140nm厚度的ITO层的透明天线，天线透明性可以达到90％。但是，样品中的ITO薄层电阻约为100.5Ω/□，因此辐射效率只能达到10-15％；而以铜微线架构为例子，天线可获得大于50％的天线效率，但是透明性低于当前的显示器透明性要求。因此，采用当前的材料，要使得透明导体天线辐射效率≥50％，无论是透明导体天线电极还是微线结构天线电极，其薄层电阻RSH都大于0.5Ω/□。但是，无论是透明导体天线电极还是微线结构天线电极，在其薄层电阻RSH≤0.5Ω/□时，当前透明导体透明度T将无法满足显示透明度T≥90％的要求。

因此，人们需要一种透明天线，其能够满足透明度和薄层电阻RSH的要求。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题之一，以便在天线材料的透明度和导电性之间取得折衷，在满足天线透明度的基础上从透明材料角度提高天线的性能，使得天线的透明材料能够满足新型天线的设计需要。为此，本公开提出了一种基于混合透明导电膜架构的透明天线。根据本公开的一个方面，提供了一种混合透明天线，包括：导电金属氧化物薄膜层；以及在所述导电金属氧化物薄膜层的整个范围内均匀分布的导电体；其中，所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的尺寸小于所述导电金属氧化物薄膜层的厚度，并且任意相邻两个导电体之间的距离使得两者之间的能量间隙大于2.5eV。

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体在垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的厚度方向的高度尺寸为1000-2000nm，所述导电金属氧化物薄膜层的厚度比所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的高度尺寸大5-10nm，并且所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面的最大尺寸在200-500nm之间。

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面形状为方形、圆形或椭圆形。

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体沿着垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的延展方向呈网格状架构或条纹状架构。

根据本公开的混合透明天线，其还包括：薄膜导电涂层，粘结在基板与导电金属氧化物薄膜层之间，其厚度不大于20nm。

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体的材料为铜、银、金、碳纳米管或碳纳米棒

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电金属氧化物薄膜层的材料为氧化铟锡、铟镓锌氧化物、掺杂铝的氧化锌或掺杂不高于5％的铌二氧化钛。

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层的材料为氧化铟锡。

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层的材料为石墨烯。

根据本公开的基于混合透明导电膜架构的透明天线，可以满足透明度T ≥90％和薄层电极(sheet resistence)RSH≤0.5Ω/□的要求。提出的透明导电膜架构提高了透明度，并平衡了天线性能和显示光学质量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1所示的是根据本公开的第一实施方式的混合透明天线的剖面示意图。

图2所示的是根据本公开的第二实施方式的混合透明天线的剖面示意图。

图3所示的是根据本公开的混合透明天线的导电体M呈现方形网格状架构的俯视示意图。

图4所示的是根据本公开的混合透明天线的导电体M呈现条纹状架构的俯视示意图。

图5所示的是根据本公开的混合透明天线以及常规天线的对比模拟实验测试结果对比图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。除非另有定义，本文使用的所有其他科学和技术术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一也可以被称为第二，反之亦然。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在…时” 或“当…时”或“响应于确定”。

为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。

如图1中所示，混合透明天线包括导电金属氧化物薄膜层110以及均匀埋植在导电金属氧化物薄膜层110中的导电体M。导电体M形成的构架为网状或条纹状(后面将会详细描述)。

如图1所示，导电体M完全埋植在导电金属氧化物薄膜层110中，为此，所述导电体M在所述导电金属氧化物薄膜层110的厚度方向的尺寸小于所述导电金属氧化物薄膜层的厚度。尽管图1显示的导电体M的下部与导电金属氧化物薄膜层110的下部齐平，但是可选择地，导电体M的下部位于导电金属氧化物薄膜层110下表面之上，从而导电金属氧化物薄膜层110整体包裹住所述导电体M。

所述导电金属氧化物薄膜层110的厚度比所述导电M在所述导电金属氧化物薄膜层110的厚度方向的高度尺寸大5-10nm。因此，例如，所述导电体在垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的厚度方向的高度尺寸为1000-2000nm，则导电金属氧化物薄膜层110的厚度在1005-2010nm之间。

所述导电体的在图1所示的剖面中的宽高比d/t_M基本为2:5。因此沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面的最大尺寸在200-500nm 之间。通过控制相邻两个导电体M之间的间距P，使得彼此之间的能量间隙大于或等于2.5eV。在满足该能量间隙的基础上，尽可能增加间距P，使得整个混合透明天线的透明度T大于90％。导电金属氧化物薄膜层110厚度以及其中埋植的导电体M结构足以使得透明天线的薄层电阻RSH≤0.5Ω/□，因此天线的辐射效率≥50％

图2所示的是根据本公开的第二实施方式的混合透明天线的剖面示意图。其结构与第一实施方式的混合透明天线的结构基本相同，不同的是，在导电金属氧化物薄膜层110和基板130之间还有薄膜导电涂层120用于粘合基本与混合透明天线，其厚度不大于20nm。

根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面形状为方形、圆形或椭圆形根据本公开的混合透明天线，其中所述导电体沿着垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的延展方向呈网格状架构或条纹状架构。图3所示的是根据本公开的混合透明天线的导电体M呈现方形网格状架构的俯视示意图，而图4所示的是根据本公开的混合透明天线的导电体M呈现条纹状架构的俯视示意图。

可选择地，所述导电体M的材料为铜、银、金、碳纳米管或碳纳米棒等高导电性的材料。所述导电金属氧化物薄膜层110的材料为氧化铟锡、铟镓锌氧化物、掺杂铝的氧化锌或掺杂不高于5％的铌二氧化钛。

图5所示的是根据本公开的混合透明天线以及常规天线的对比模拟实验测试结果对比图。如图5所示，当所述导电体M为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层110的材料为氧化铟锡时，通过调整导电体M的间距P 可以获得不同组成方式的混合透明天线的样本。当透明度进入目标区域时，会出现薄层电阻也进入目标区域，如果薄层电阻没有进入目标区域，则可以通过调整导电体M的尺寸，例如调整其高度等来使其进入目标区域，也可以调整样本的导电金属氧化物薄膜层110厚度来使得样本进入目标区域。。

如图5所示，在图5中的左侧一条实线代表了各种ITO和铜微线架构混合透明天线，而左侧的一条虚线代表了石墨烯和铜微线架构混合透明天线。两者组合都存在进入目标区域的样本。而其他仅仅使用铜微线架构或透明导电薄膜的透明天线都没有进入目标区域的样本。图5中的阴影区域为目标区域，其透明度大于90％，薄层电阻小于0.5Ω/□。

术语“约”和“大约”可用于意指在一些实施方案中目标尺寸的±20％以内、在一些实施方案中目标尺寸的±10％以内、在一些实施方案中目标尺寸的 ±5％以内，以及还有在一些实施方案中目标尺寸的±2％以内。术语“约”和“大约”可包括目标尺寸。

本文所述的技术方案可实现为方法，其中已经提供了至少一个实施例。作为所述方法的一部分所执行的动作可以以任意合适的方式排序。因此，可以构建实施方案，其中各动作以与所示的次序所不同的次序执行，其可包括同时执行一些动作，即使这些动作在说明性实施方案中被示为顺序动作。此外，方法在一些实施方案中可包括比示出的那些更多的动作，在其他实施方案中包括比示出的那些更少的动作。

虽然在此描述了本发明的至少一个说明性的实施方案，但是对于本领域的技术人员而言，可容易地进行多种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在在本发明的精神和范围以内。因此，前述说明仅通过举例方式并不旨在作为限制。本发明仅由下列权利要求及其等同物所限定。

Claims

1.一种混合透明天线，包括：

导电金属氧化物薄膜层；以及

在所述导电金属氧化物薄膜层的整个范围内均匀分布的导电体；

其中，所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的尺寸小于所述导电金属氧化物薄膜层的厚度，并且任意相邻两个导电体之间的距离使得两者之间的能量间隙大于2.5eV。

2.如权利要求1所述的混合透明天线，其中所述导电体在垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的厚度方向的高度尺寸为1000-2000nm，所述导电金属氧化物薄膜层的厚度比所述导电体在所述导电金属氧化物薄膜层的厚度方向的高度尺寸大5-10nm，并且所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面的最大尺寸在200-500nm之间。

3.如权利要求1或2所述的混合透明天线，其中所述导电体沿着所述导电金属氧化物薄膜层的水平延展方向的横截面形状为方形、圆形或椭圆形。

4.如权利要求1或2所述的混合透明天线，其中所述导电体沿着垂直于所述导电金属氧化物薄膜层的延展方向呈网格状架构或条纹状架构。

5.如权利要求1所述的混合透明天线，其还包括：薄膜导电涂层，粘结在基板与导电金属氧化物薄膜层之间，其厚度不大于20nm。

6.如权利要求1所述的混合透明天线，其中所述导电体的材料为铜、银、金、碳纳米管或碳纳米棒。

7.如权利要求1所述的混合透明天线，其中所述导电金属氧化物薄膜层的材料为氧化铟锡、铟镓锌氧化物、掺杂铝的氧化锌或掺杂不高于5％的铌二氧化钛。

8.如权利要求1所述的混合透明天线，其中所述导电体为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层的材料为氧化铟锡。

9.如权利要求1所述的混合透明天线，其中所述导电体为铜呈网格状架构而所述导电金属氧化物薄膜层的材料为石墨烯。