DE102010064225B4

DE102010064225B4 - Vorrichtung aufweisend ein Display

Info

Publication number: DE102010064225B4
Application number: DE102010064225.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Erwin Groeger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: DE102010064225A1; FR2969830A1; FR2969830B1; ITMI20112315A1; CN102544692A; CN102544692B

Abstract

Vorrichtung zum Empfang von Signalen, insbesondere WLAN-, Bluetooth- und/oder Radar-Signalen aufweisend ein Display , dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Dünnschicht auf ein Glas des Displays aufgebracht ist und derart angeordnet ist, dass sie sowohl Antenneneigenschaften als auch Filtereigenschaften erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Dünnschicht und das Glas des Displays elektronische Filter bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Empfang von Signalen, insbesondere WLAN- und Bluetooth-Signalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Stand der Technik
Zunehmend gibt es die Notwendigkeit oder Anforderung beispielsweise Bluetooth-, Radar- oder WLAN-Signale metallisch gekapselten Geräten, wie beispielsweise Autoradios, Navigationsgeräten, Headunits, PDA's, Mobile Systems zuzuführen.
Bei solchen ein Metallgehäuse aufweisenden Geräten bedeutet das, dass immer eine externe, das heißt aus dem metallischen Gehäuse herausragende Empfangsantenne vorgesehen sein muss.
Üblicherweise bedeutet das, dass die Antenne über eine Leiterplatte aus dem Metallgehäuse herausragt, jedoch aber z.B. hinter einem Geräte-Frontpanel / - Gehäuseteil aus Kunststoff angeordnet ist. Handelt es sich aber um ein hochwertiges Gerät mit einem Frontpanel aus Metall oder aus einem Kunststoff mit metallischer Oberfläche, dann bleibt als Lösung nur eine ansteckbare Antenne.
Ebenso denkbar, aber deutlich aufwändiger wäre eine ansteckbare externe Antenne, die beispielsweise im Dashboard eines Kraftfahrzeuges abgelegt wird.
Aus der EP 1 868 263 A1 ist es schon eine Ausgestaltung einer Antennenstruktur auf einem Display bekannt, mit der es möglich ist, dass eine Beeinträchtigung der Ablesbarkeit der Anzeige, beispielsweise durch ein in Verbindung mit der Struktur entstehendes Moire zu verhindern. Weiterhin werden Gitter- oder Linienstrukturen beansprucht, die im sichtbaren Bereich des Displays nicht stören aber gute Antenneneigenschaften sichern.
Aus der JP 2000 138512 A ist eine integrierte Planaantenne auf der Oberfläche einer Flüssigkristallanzeige bekannt.
Aus der US 2010/0261445 A1 ist eine Anzeige bekannt, auf der eine transparente und elektrische leitfähige Schicht derart strukturiert ist, dass sie eine Merhzahl von Empfängern und/oder Sendeelementen ausbildet.
Aus der JP 2006195802 A ist eine Schreib-Lesevorrichtung für Informationen bekannt, die berührungsfrei mit einer Datenkarte zum Lesen bzw. Schreiben der Information verbunden werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt ausgehend hiervon die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine kostengünstige Antenne im Gerät mit Erweiterung zu integrieren, die dafür geeignet ist auch Signale zu filtern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun also eine Vorrichtung zum Empfang von Signalen, insbesondere elektromagnetischen Funksignalen, insbesondere WLAN-, Radar und Bluetooth-Signalen beschrieben, die ein Display und gegebenenfalls ein metallisches Gehäuse aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine metallische Dünnschicht auf ein Glas des Displays aufgebracht und derart angeordnet, dass sie sowohl Antenneneigenschaften als auch Filtereigenschaften erfüllt.
Die Antenne der Vorrichtung wird nun also in die einzig nicht metallisch verdeckte Oberfläche des Gerätes integriert. Metallische Dünnschichten sind unsichtbar und stören daher auf dem Display in keinster Weise.
Mit einer solchen Vorrichtung ist somit zum Empfang der Signale keine zusätzliche außen an das Gehäuse ansteckbare Antenne mehr notwendig. Darüberhinaus ist eine solche Antenne sehr kostengünstig und robust.
So wie heute 2.4 Ghz Antennenstrukturen auf dem Mainboard elektronischer Geräte in Form von Kupferleiterbahnen dargestellt werden, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine optimierte Antennenstruktur auf das Displayglas in geeigneter Form mit elektrisch leitendem Material aufgebracht.
Als besonderem Vorteil bei Antennen auf dem Glas eines Displays hat es sich gezeigt, dass modeme Dienste, wie Bluetooth, WLAN, GPS Radar usw. sehr hohe Frequenzen benutzen, was zu kleinen Antennenstrukturen führt es sich aber dennoch die Möglichkeit bietet großflächige Fußpunkte zu schaffen . Beispielsweise können sowohl metallische Rahmen von hinter dem Glas (Display) liegenden Metallflächen oder eine als Metallfläche auf eine Glasfläche aufgedampfte Massefläche (bei einem mehrschichtigen Displayaufbau) als Fußpunkt genutzt werden.
Abweichend von den bekannten Lösungen für Antennen, die als Dipole oder Flächenantennen ausgebildet sind und beispielsweise als Metall-Kupfer-Struktur in einem unsichtbaren Bereich des Displays angeordnet sind, ergibt sich als Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine freie geometrische Gestaltung über den sichtbaren Bereich des Displays möglich ist. Es können dabei alle Antennenformen, wie beispielsweise F-Antenne, Patchantenne dargestellt werden.
Mit der ITO (Indium-Zinn-Oxid) Technologie ist es nun beispielsweise möglich, passive Bauteile wie Widerstände, Kondensatoren und Spulen zu designen und damit Filter in die Antennenstruktur zu integrieren oder optimale Impedanz- oder Resonanzanpssungen für Sende- und Empfangsantennen zu ermöglichen. Das Glas kann als Dielektrikum genutzt werden und es sind großflächige Fußpunkte und auch Richtcharakteristika möglich. Durch die Substratdicke (Glasdicke des Displays) ist die Breitbandigkeit eines Signals beeinflussbar. Dagegen kann eine dahinterliegende Metallfläche, durch die dielektrische Wirkung die durch einen Abstand beeinflussbare Richtwirkung bereitstellen.
Weiterhin sind auch keine in das Glas eingelegten Drähte notwendig.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die metallische Dünnschicht auf das Glas aufgedampft ist.
Beispielsweise könnte die Antennenstruktur als niederohmige metallische Dünnschicht auf das Glas aufgedampft werden. Diese Schicht, die vorzugsweise ITO ist, ist durchsichtig und bei üblicher Entspiegelung nicht wahrnehmbar.
Die Leiterstrukturen sind dabei mit Filtereigenschaften unter Ausnutzung des Glases als Dielektrikum ausbildbar und haben damit eine abgestimmte signaloptimierende Wirkung.
Daneben wäre es aber ebenso denkbar, dass die metallische Dünnschicht auf einer Folie, beispielsweise einer Touchpanel-Folie, aufgebracht ist. So wäre es beispielsweise möglich, dass die metallische Dünnschicht, vorzugsweise ITO, auf eine Folie gedampft wird und diese auf Glas geklebt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bilden die metallische Dünnschicht und das Glas des Displays elektronische Filter.
Wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die erfindungsgemäße Vorrichtung für ein Radiogerät und/oder Navigationsgerät verwendet, ergibt sich unter anderem auch der Vorteil, dass dadurch, dass die Antenne auf dem Display angeordnet ist und das Display immer gut zum Fahrer ausgerichtet ist, auch die Antenne optimal zum Nutzer in der Fahrgastzelle ausgerichtet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die breitbandigen Filtereigenschaften der Leiter- beziehungsweise Antennenstrukturen genutzt. Beispielsweise kann die verwendete durchsichtige ITO-Schicht der Leiterstruktur als passive Bauteile und das Glas des Displays als Dielektrikum zusätzlich Filtereigenschaften oder Anpassungen darstellen. Mit dem ITO-Material können ganz gezielt Widerstands- und Kondensatoreigenschaften ausgebildet werden. Eine Optimierung der Antenneneigenschaften für einen bestimmten Frequenzbereich und eine Richtwirkung wird durch geometrische Auslegung der ITO-Bedruckung auf das Glas in Verbindung mit der dielektrischen Eigenschaft des Glases und dem ITO-Material erreicht.
Man kann so gemäß der vorliegenden Erfindung Antennen für unterschiedliche Frequenzbereiche mit angepassten Eigenschaften designen. Beispielsweise für den Frequenzbereich von WLAN und Bluetooth sind kleine Strukturen erforderlich und somit ist die Verwendung insbesondere auch für kleine Displays geeignet.
Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Filtereigenschaften der Antennenanordnung genutzt und ausgelegt werden und damit auch die verbundenen Richt-, Filter- und Frequenzeigenschaften.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt hierbei

1a und b eine Dipolantennenstruktur gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 a und b eine Patchantennenstruktur gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine Schlitzspiralantennenstruktur gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 a und b eine mögliche Anordnung einer Antennenstruktur in einem Navigationsgerät für ein Kraftfahrzeug.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wir leitfähiges ITO (Indium-Zinn-Oxid) genutzt, um unsichtbar auf einem Display eine Antennengeometrie auszubilden und aus dem gleichen Material Filter zu gestalten, um so die Antennencharakteristik wie auch den Frequenzbereich zu optimieren.
In Abhängigkeit davon, ob als Massebezug der metallische Displayrahmen, eine metallisierte Displayfläche oder aber eine metallische Fläche hinter dem Display genutzt wird, unterscheidet sich sowohl die Antennengeometrie wie auch die Koppelpunkte, also die Anzapfpunkte für die Anbindung an einen Empfänger.
In der Figur 1a und b sind zwei beispielhafte Dipolantennenstrukturen dargestellt, die mittels ITO-Druck realisierbar ist.
Darüberhinaus sind in der 2 a und b beispielhafte Patchantennenstrukturen und in 3 eine Schlitzspiralantennenstruktur dargestellt.
Die Schlitzspirale ist eine typische Anordnung als horizontal oder vertikal polarisierter Rundumstrahler als Antenne in billigen Radargeräten für Navigationszwecke. Eine nachgeschaltete Symmetriereinrichtung (Filter) ist durch eine Dünnschichtstruktur darstellbar.
Die Patchantennen eignen sich besonders zur Integration auf einer Leiterplatte (hier Glas). Meist bestehend aus einer viereckigen Metallfläche deren Längsseite η_o/2 entspricht und die Metallfläche als Resonator ähnlich wie bei einem Dipol wirkt. Durch Substratdicke (Glasdicke und dielektrische Wirkung) ist die Breitbandigkeit beeinflussbar, während durch die Geometrie der dahinterliegenden Metallfläche die Richtwirkung beeinflussbar ist.
Die Dipolantenne ist die heute üblicherweise verwendete Antenne, die dadurch realisiert wird, dass in Glas Drähte für WLAN-Antennen eingelegt werden.
In der 4 ist eine mögliche Anordnung einer Antennenstruktur in einem Navigationsgerät für ein Kraftfahrzeug gezeigt. Die 4 a zeigt dabei den Ausschnitt A der der 4 b in vergrößerter Ansicht. Wie der 4 entnommen werden kann ist die Antenennstruktur in einem kleinen Bereich des Displays der Navigationsgerätes dargestellt.

Claims

Vorrichtung zum Empfang von Signalen, insbesondere WLAN-, Bluetooth- und/oder Radar-Signalen aufweisend ein Display , dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Dünnschicht auf ein Glas des Displays aufgebracht ist und derart angeordnet ist, dass sie sowohl Antenneneigenschaften als auch Filtereigenschaften erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Dünnschicht und das Glas des Displays elektronische Filter bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Dünnschicht ITO ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Dünnschicht aufgedampft ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Dünnschicht auf einer Folie auf das Display aufgebracht ist.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Radiogerät.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Navigationsgerät.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Kommunikationsgerät.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Multimediagerät.