DE112019003469T5

DE112019003469T5 - Drahtloser leistungstransceiver und bildanzeigegerät mit diesem transceiver

Info

Publication number: DE112019003469T5
Application number: DE112019003469.3T
Authority: DE
Inventors: Hyeongsoo Lee; Sungwook Hwang
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-03-25
Also published as: KR20200018103A; US11489370B2; CN112567591A; KR102630057B1; US20210296932A1; WO2020032673A1

Abstract

Es werden ein drahtloser Leistungstransceiver und ein Bildanzeigegerät mit dem drahtlosen Leistungstransceiver gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Der drahtlose Leistungstransceiver gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Sender für elektromagnetische Oberflächenwellen (EM-Wellen), der eine erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist; einen Empfänger für elektromagnetische Oberflächenwellen, der eine dritte Metallschicht, eine vierte Metallschicht und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist; und eine Brückenmetallplatte, die zwischen dem Sender für elektromagnetische Oberflächenwellen und dem Empfänger für elektromagnetische Oberflächenwellen angeordnet ist, wobei ein Ende des Signalausgangsanschlusses mit einer schwebenden Masse verbunden ist. Dementsprechend kann drahtlose Energie unter Verwendung von EM-Oberflächenwellen übertragen werden.

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Fachgebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen drahtlosen Leistungstransceiver und eine den drahtlosen Leistungstransceiver umfassende Bildanzeigevorrichtung und insbesondere auf einen zur Übertragung drahtloser Leistung unter Verwendung von EM-Oberflächenwellen befähigten Drahtlos-Leistungstransceiver sowie eine den Drahtlos-Leistungstransceiver umfassende Bildanzeigevorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
In letzter Zeit werden Forschungen zur drahtlosen Leistung-bzw. Energieübertragung zwischen elektronischen Geräten durchgeführt.
Insbesondere werden verschiedene Arten der drahtlosen Energieübertragung, wie kapazitive und induktive Arten, erforscht.
In der Zwischenzeit werden als neuere Lösung für die drahtlose Energieübertragung Methoden mit EM-Oberflächenwellen, die sich durch die Oberfläche einer Metallplatte als Übertragungsmedium ausbreiten, untersucht.
ABRISS
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Drahtlos-Leistungstransceiver bzw. Leistungs-Sendeempfänger bereitzustellen, der in der Lage ist, drahtlos Energie unter Verwendung von EM-Oberflächenwellen zu übertragen, sowie ein Bildanzeigegerät, das den drahtlosen Leistungstransceiver umfasst.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines drahtlosen Leistungstransceivers, der leicht als EM-Oberflächenwellen-Empfänger implementiert werden kann, wenn drahtlose Leistung durch EM-Oberflächenwellen übertragen wird, und einer Bildanzeigevorrichtung, die den drahtlosen Leistungstransceiver aufweist.
Um die obigen Ziele zu erreichen, umfassen ein drahtloser Leistungstransceiver und eine den Leistungstransceiver enthaltende Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Sender für elektromagnetische Oberflächenwellen (EM-Wellen), der eine elektrisch mit einem Signaleingangsanschluss verbundene erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist; einen EM-Oberflächenwellen-Empfänger, der eine elektrisch mit einem Signalausgangsanschluss verbundene dritte Metallschicht, eine vierte Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist; und eine zwischen dem EM-Oberflächenwellen-Sender und dem EM-Oberflächenwellen-Empfänger angeordnete Brückenmetallplatte, wobei ein Ende des Signalausgangsanschlusses mit einer schwebenden Masse verbunden ist.
Ein Ende des Signaleingangsanschlusses ist dabei mit Masse verbunden.
Der EM-Oberflächenwellen-Sender weist außerdem eine Isolierschicht, die mit der zweiten Metallschicht in Kontakt steht, auf.
Der EM-Oberflächenwellen-Sender umfasst ferner eine zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht gebildete Isolierschicht, wobei die Isolierschicht Ferritmaterial umfasst.
Der EM-Oberflächenwellen-Sender umfasst ein erstes bis drittes dielektrisches Material, das zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht angeordnet ist, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender ferner eine zwischen dem ersten dielektrischen Material und dem zweiten dielektrischen Material angeordnete erste Isolierschicht und eine zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem dritten dielektrischen Material angeordnete Metallschicht umfasst.
Die Summe der Höhen des ersten bis dritten dielektrischen Materials ist dabei größer als die Höhe der ersten Metallschicht oder die Höhe der zweiten Metallschicht.
Der Abstand zwischen einer Mehrzahl von Mustern innerhalb der zweiten Metallschicht ist hierbei kleiner als die Breite der Muster.
Basierend auf einem an den Signaleingangsanschluss angelegten Signal werden dabei elektromagnetische Wellen in einer Richtung von der ersten Metallschicht zur zweiten Metallschicht ausgegeben.
Währenddessen umfasst der EM-Oberflächenwellen-Empfänger vierte bis sechste dielektrische Materialien, die zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht angeordnet sind, und umfasst darüber hinaus eine zwischen dem vierten dielektrischen Material und dem fünften dielektrischen Material angeordnete zweite Isolationsschicht und eine zwischen dem fünften dielektrischen Material und dem sechsten dielektrischen Material angeordnete Metallschicht.
Dabei kann die Breite an beiden Enden der Brückenmetallplatte breiter sein als die des mittleren Teils der Brückenmetallplatte.
Es kann die Breite zu beiden Enden der Brückenmetallplatte hin zunehmen.
Es kann die Dicke an den beiden Enden der Brückenmetallplatte größer sein als die des mittleren Teils der Brückenmetallplatte.
Um die obigen Ziele zu erreichen, umfassen ein drahtloser Leistungstransceiver und ein den drahtlosen Leistungstransceiver enthaltendes Bildanzeigegerät gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen EM-Oberflächenwellen-Sender, der eine elektrisch mit einem Signaleingangsanschluss verbundene erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist; einen EM-Oberflächenwellen-Empfänger, der eine elektrisch mit einem Signalausgangsanschluss verbundene dritte Metallschicht, eine vierte Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist; und eine Brückenmetallplatte, die zwischen dem EM-Oberflächenwellen-Sender und dem EM-Oberflächenwellen-Empfänger angeordnet ist, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender ferner eine Isolierschicht umfasst, die zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildet ist, und die Isolierschicht Ferritmaterial aufweist.
VORTEILHAFTE EFFEKTE
Ein drahtloser Leistungstransceiver und eine den drahtlosen Leistungstransceiver enthaltende Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfassen einen Sender für elektromagnetische Oberflächenwellen (EM-Wellen), der eine elektrisch mit einem Signaleingangsanschluss verbundene erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist, einen EM-Oberflächenwellen-Empfänger, der eine elektrisch mit einem Signalausgangsanschluss verbundene dritte Metallschicht, eine vierte Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist, und eine zwischen dem EM-Oberflächenwellen-Sender und dem EM-Oberflächenwellen-Empfänger angeordnete Brückenmetallplatte, wobei ein Ende des Signalausgangsanschlusses mit einer schwimmenden Masse verbunden ist. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann drahtlose Energie durch EM-Oberflächenwellen übertragen werden. Gleichzeitig ermöglicht die vorliegende Offenbarung die einfache Implementierung eines EM-Oberflächenwellen-Empfängers, wenn drahtlose Leistung über EM-Oberflächenwellen übertragen wird.
Der EM-Oberflächenwellen-Sender umfasst außerdem eine zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht gebildete Isolierschicht, wobei die Isolierschicht Ferritmaterial umfasst. Dementsprechend kann die Phase einer übertragenen elektromagnetischen Welle eingestellt werden.
Der EM-Oberflächenwellen-Sender umfasst ein erstes bis drittes dielektrisches Material, das zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht angeordnet ist, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender außerdem eine zwischen dem ersten dielektrischen Material und dem zweiten dielektrischen Material angeordnete erste Isolierschicht und eine zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem dritten dielektrischen Material angeordnete Metallschicht aufweist. Dementsprechend kann drahtlose Energie mit EM-Oberflächenwellen übertragen werden.
Die Summe der Höhen des ersten bis dritten dielektrischen Materials ist hierbei größer als die Höhe der ersten Metallschicht oder die Höhe der zweiten Metallschicht. Dementsprechend kann die drahtlose Energieübertragung über EM-Oberflächenwellen erfolgen.
Der Abstand zwischen einer Mehrzahl von Mustern innerhalb der zweiten Metallschicht ist dabei kleiner als die Breite der Muster. Dementsprechend kann die drahtlose Energieübertragung über EM-Oberflächenwellen erfolgen.
Auf der Grundlage eines an den Signaleingangsanschluss angelegten Signals werden elektromagnetische Wellen in einer Richtung von der ersten Metallschicht zur zweiten Metallschicht ausgegeben. Dementsprechend kann drahtlose Energie mithilfe von EM-Oberflächenwellen übertragen werden.
Der EM-Oberflächenwellen-Empfänger umfasst ein viertes bis sechstes dielektrisches Material, das zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht angeordnet ist, und er umfasst ferner eine zwischen dem vierten dielektrischen Material und dem fünften dielektrischen Material angeordnete zweite Isolierschicht und eine zwischen dem fünften dielektrischen Material und dem sechsten dielektrischen Material angeordnete Metallschicht. Dementsprechend kann die drahtlose Energieübertragung mit Hilfe von EM-Oberflächenwellen erfolgen.
Währenddessen umfassen ein drahtloser Leistungstransceiver und eine den drahtlosen Leistungstransceiver enthaltende Bildanzeigevorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen EM-Oberflächenwellen-Sender, der eine elektrisch mit einem Signaleingangsanschluss verbundene erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist, einen EM-Oberflächenwellen-Empfänger, der eine elektrisch mit einem Signalausgangsanschluss verbundene dritte Metallschicht, eine vierte Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist, und eine zwischen dem EM-Oberflächenwellen-Sender und dem EM-Oberflächenwellen-Empfänger angeordnete Brückenmetallplatte, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender ferner eine Isolierschicht aufweist, die zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildet ist, und wobei die Isolierschicht Ferritmaterial umfasst. Dementsprechend kann drahtlose Energie mit Hilfe von EM-Oberflächenwellen übertragen werden. Insbesondere kann die Phase einer übertragenen elektromagnetischen Welle eingestellt werden.
Figurenliste

1 zeigt einen drahtlosen Leistungstransceiver gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 bis 5b sind Zeichnungen, auf die in der Beschreibung von 1 verwiesen wird;
6 zeigt einen drahtlosen Leistungstransceiver gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
7 zeigt eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine Seitenansicht von 7;
9a bis 9d veranschaulichen verschiedene Formen der Brückenmetallplatte von 7; und
10 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Drahtlos-Leistungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
Die Begriffe „Modul“ und „Einheit“, die zur Bezeichnung von Komponenten verwendet werden, dienen hier zum besseren Verständnis der Komponenten und sollten daher nicht als Begriffe mit spezifischen Bedeutungen oder Rollen betrachtet werden. Dementsprechend können die Begriffe „Modul“ und „Einheit“ austauschbar verwendet werden.
1 zeigt einen drahtlosen Leistungstransceiver gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und 2 bis 5b sind Zeichnungen, auf die in der Beschreibung von 1 Bezug genommen wird.
Mit Bezug auf 1 kann ein drahtloser Leistungstransceiver 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen EM-Oberflächenwellen-Sender TE, der eine elektrisch mit einem Signaleingangsanschluss 205 verbundene erste Metallschicht 210, eine zweite Metallschicht 220, in der eine Mehrzahl von Mustern 222 ausgebildet ist, und mindestens ein zwischen der ersten Metallschicht 210 und der zweiten Metallschicht 220 ausgebildetes dielektrisches Material aufweist, einen EM-Oberflächenwellen-Empfänger RE, der eine elektrisch mit einem Signalausgangsanschluss verbundene dritte Metallschicht 210b, eine vierte Metallschicht 220b, in der eine Mehrzahl von Mustern 222b ausgebildet ist, und mindestens ein zwischen der dritten Metallschicht 210b und der vierten Metallschicht 220b gebildetes dielektrisches Material aufweist, und eine zwischen dem EM-Oberflächenwellen-Sender TE und dem EM-Oberflächenwellen-Empfänger RE angeordnete Brückenmetallplatte bzw. ein Brückenblech BR umfassen.
Der TE kann EM-Oberflächenwellen durch die BR senden, und der RE kann EM-Oberflächenwellen durch die BR empfangen.
Das Prinzip der EM-Oberflächenwellenübertragung kann auf dem Evaneszenz-Modus in der zweiten Metallschicht 220 beruhen, in der eine Mehrzahl von Mustern 222 gebildet wird.
Der RE muss dabei mit Masse verbunden sein, um ankommende EM-Oberflächenwellen zu empfangen; da der Signalausgangsanschluss 225b jedoch an einer Position deutlich hoch über der Masse angeordnet ist, kommt es zu Unannehmlichkeiten.
Diesbezüglich ist die vorliegende Offenbarung so implementiert, dass ein Ende des Signalausgangsanschlusses 225b mit der schwimmenden Masse verbunden ist. Daher kann eine Schaltungsstabilität des RE erreicht werden.
In der Abbildung ist dargestellt, dass ein Ende des Signaleingangsanschlusses 205 mit Masse (GND), insbesondere Erd-Masse, verbunden ist.
In der vorliegenden Offenbarung sind die Masseverbindung des Signaleingangsanschlusses 205 und die Masseverbindung des Signalausgangsanschlusses 225b voneinander verschieden ausgebildet.
2 zeigt einen EM-Oberflächenwellenempfänger RE im Detail.
Bezugnehmend auf die Abbildung kann der TE eine erste Metallschicht 210, eine zweite Metallschicht 220, in der eine Mehrzahl von Mustern 222 ausgebildet ist, und mindestens ein zwischen der ersten Metallschicht 210 und der zweiten Metallschicht 220 ausgebildetes dielektrisches Material umfassen.
Der TE kann zudem eine Isolierschicht 225 enthalten, die die zweite Metallschicht 220 kontaktiert.
Der TE umfasst außerdem eine zwischen der ersten Metallschicht 210 und der zweiten Metallschicht 220 gebildete Isolationsschicht 233, wobei die Isolationsschicht 233 Ferritmaterial enthalten kann. Dementsprechend wird eine Phaseneinstellung ermöglicht.
Der TE kann erste bis dritte dielektrische Materialien 232, 234, 236 enthalten, die zwischen der ersten Metallschicht 210 und der zweiten Metallschicht 220 angeordnet sind.
Indessen kann der TE ferner eine zwischen dem ersten dielektrischen Material 232 und dem zweiten dielektrischen Material 234 angeordnete erste Isolationsschicht 233 sowie eine zwischen dem zweiten dielektrischen Material 234 und dem dritten dielektrischen Material 236 angeordnete Metallschicht 235 aufweisen.
Dabei ist es vorteilhaft, dass die Summe der Höhen (hb) des ersten bis dritten dielektrischen Materials größer ist als die Höhe der ersten Metallschicht (ha) oder die Höhe der zweiten Metallschicht (hc).
3a veranschaulicht eine Situation, in der elektromagnetische Wellen, insbesondere die EM-Oberflächenwellen, in einer Richtung von der ersten Metallschicht 210 zur zweiten Metallschicht 220 zu der Brückenmetallplatte BR hin basierend auf einem an den Signaleingangsanschluss 205 angelegten Signal ausgegeben werden.
Als nächstes zeigt 3b eine Situation, in der sich elektromagnetische Welten von der Brückenmetallplatte BR, insbesondere EM-Oberflächenwellen, in einer Richtung von der vierten Metallschicht 220b zu der dritten Metallschicht 210b ausbreiten.
Gemäß 3b weist der RE vierte bis sechste dielektrische Materialien 232b, 234b, 236b auf, die zwischen der dritten Metallschicht 210b und der vierten Metallschicht 220b angeordnet sind.
Der RE weist außerdem eine zwischen dem vierten dielektrischen Material 232b und dem fünften dielektrischen Material 234b angeordnete zweite Isolierschicht 233b und eine zwischen dem fünften dielektrischen Material 234b und dem sechsten dielektrischen Material 236b angeordnete Metallschicht 235b auf.
Als nächstes zeigt 4 die zweite Metallschicht 220, in der eine Mehrzahl von Mustern 222 ausgebildet ist, und die Isolationsschicht 225.
Um EM-Oberflächenwellen zu erzeugen, ist es vorteilhaft, dass der Abstand Wa zwischen der Mehrzahl von Mustern 222 innerhalb der zweiten Metallschicht 220 kleiner ist als die Breite Wb der Muster 222.
BILD 5a und 5b zeigen einen Vergleich in der Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem TE und dem RE.
Bezugnehmend auf 5a sind ein erster EM-Oberflächenwellenempfänger (REa) in einem ersten Abstand (Da) vom TE und ein zweiter EM-Oberflächenwellenempfänger (REb) in einem zweiten Abstand (Db) vom TE angeordnet.
In 5b zeigt die Kennlinie (gra) von 5b das Verhalten von REa, die zweite Kennlinie (grb) zeigt das Verhalten von REb.
Die erste Kennlinie (gra) und die zweite Kennlinie (grb) zeigen, dass es nur geringe Pegelunterschiede entlang der Frequenzachse gibt; allerdings verschlechtert sich die Leistung ab einer bestimmten Frequenz. Nach etwa 15 MHz kann die Leistung nachlassen.
6 zeigt einen drahtlosen Leistungstransceiver gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Der drahtlose Leistungssender 10b von 6 ähnelt dem drahtlosen Leistungssender 10 von 1, aber die Brückenmetallplatte BR verbindet den TE und den RE nicht durchgehend, sondern weist eine Mehrzahl von Lücken (OPa, OPb, OPc) auf.
Mit anderen Worten: Selbst wenn mehrere Brückenbleche (BRa - BRd) verwendet werden, wird die drahtlose Energieübertragung mittels EM-Oberflächenwellen nicht wesentlich beeinträchtigt.
7 zeigt eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und 8 ist eine Seitenansicht von 7.
Bezugnehmend auf die Figuren umfasst eine Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Anzeige bzw. ein Display 180 mit einem EM-Oberflächenwellen-Empfänger RE zum Empfangen von drahtloser Energie; einen von der Anzeige 180 gesonderten Signalprozessor 300, der mit einem EM-Oberflächenwellen-Sender TE zum Übertragen von drahtloser Energie an die Anzeige 180 ausgestattet ist, und eine Brückenmetallplatte BR, von welcher ein Ende von dem RE entfernt und diesem zugewandt ist und das andere Ende von dem TE entfernt und diesem zugewandt ist.
Gemäß der Abbildung ist zwischen dem Display 180 und dem Signalprozessor 300 kein Kabel für die Stromverbindung angeordnet, sondern es erfolgt eine drahtlose Energieübertragung über das Brückenblech BR.
Insbesondere ist, wie in 8 gezeigt, die Brückenmetallplatte BR durch einen Spalt Py vom EM-Oberflächenwellen-Empfänger RE und durch einen Spalt Px vom EM-Oberflächenwellen-Sender TE getrennt.
Gemäß der obigen Beschreibung kann die drahtlose Energieübertragung unter Verwendung des TE, der BR und des RE durch EM-Oberflächenwellenausbreitung durchgeführt werden. Diese Art der Energieübertragung kann als EM-Oberflächenwellen-Übertragungsmethode bezeichnet werden.
Das Bildanzeigegerät 100 gemäß 8 kann dabei ein Montage- bzw. Halterungselement ADD enthalten, auf dem die Brückenmetallplatte BR angeordnet ist.
Wie in 8 gezeigt, kann das Montageelement ADD an einer Wand 50 hinter dem Display 180 und dem Signalprozessor 300 angebracht werden. So kann ein Benutzer das Montageelement ADD mit der darauf angeordneten Brückenmetallplatte BR einfach an der Wand 50 anbringen.
Insbesondere kann das Montageelement ADD zu einer Rolle aufgewickelt werden. Dadurch kann das Montageelement ADD leicht an der Wand 50 befestigt werden.
Das Display 180 kann eine Display-Leiterplatte CBA und ein Panel PAN umfassen.
Die Display-Leiterplatte CBA kann eine Leistungsempfangsschaltung RTCA, die die über den EM-Oberflächenwellen-Empfänger RE empfangene drahtlose Leistung in Gleichstromleistung umwandelt und die Gleichstromleistung ausgibt, und eine Treiberschaltung DRA umfassen, die unter Verwendung der Gleichstromleistung von der Leistungsempfangsschaltung RTCA ein Signal zur Bildanzeige an das Panel PAN ausgibt.
Die Leistungsempfangsschaltung RTCA kann dabei die Leistungsempfangsschaltung von 10 sein.
Die Treiberschaltung DRA kann einen Timing-Controller zur Ausgabe eines Treibersignals zur Ansteuerung des Panels PAN, einen Abtasttreiber zur Ansteuerung des Panels PAN basierend auf dem Treibersignal und einen Datentreiber enthalten.
Bei dem Panel PAN kann es sich um ein OLED-Panel (organische Leuchtdioden), ein LCD-Panel (Flüssigkristallanzeige) oder ein LED-Panel (Leuchtdioden) handeln.
Der Signalprozessor 300 kann eine Signalverarbeitung an einem von außen empfangenen Bild oder einem in einem internen Speicher gespeicherten Bild durchführen und das signalverarbeitete Videosignal drahtlos an das Display 180 übertragen.
Das Videosignal kann auf eine andere Weise drahtlos übertragen werden als die drahtlose Energieübertragung. Zum Beispiel kann das Videosignal drahtlos mit einer höheren Frequenz als bei der drahtlosen Energieübertragung übertragen werden. Insbesondere kann das Videosignal drahtlos mittels Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless Display (WiDi) oder Miracast bei etwa 60 GHz oder mittels Wireless Fidelity Direct (WiFi Direct) übertragen werden.
Der Signalprozessor 300 kann eine Leiterplatte CBB zur drahtlosen Übertragung an das Display 180 enthalten.
Die Leiterplatte CBB kann eine Signalverarbeitungsschaltung SRA zur Durchführung einer Signalverarbeitung an einem Videosignal und eine Leistungsübertragungsschaltung PTCA zur drahtlosen Energieübertragung enthalten.
Die Leistungsübertragungsschaltung PTCA kann hierbei eine Leistungsübertragungsschaltung aus 10 sein.
Der Signalprozessor 300 kann ein Audiosignal verarbeiten und einen Ton synchron zu einem auf dem Display 180 angezeigten Bild ausgeben.
Der Signalprozessor 300 kann zum Beispiel einen ersten Lautsprecher 185a zur Ausgabe eines ersten Tons in einer Richtung nach vorne und einen zweiten Lautsprecher 185b zur Ausgabe eines zweiten Tons in einer Richtung zu einer Decke 500 enthalten.
In 1 beispielsweise sind Lautsprecher SFa und SFb des ersten Lautsprechers 185a auf der Vorderseite des Signalprozessors 300 angeordnet, und Array-Lautsprecher SHa und SHb des zweiten Lautsprechers 185b sind oberhalb des Signalprozessors 300 angeordnet.
Daher ist der erste Ton aus dem ersten Lautsprecher 185a auf einen Benutzer gerichtet, und der zweite Ton aus dem zweiten Lautsprecher 185b ist auf die Decke 500 gerichtet, wird von der Decke 500 reflektiert und erreicht dann den Benutzer.
Vorzugsweise werden der erste Ton und der zweite Ton in unterschiedliche Richtungen ausgegeben, so dass keine akustische Interferenz entsteht.
Um insbesondere die Richtwirkung des zweiten Tons zu verbessern, kann der zweite Lautsprecher 185b den Array-Lautsprecher SHa und SHb mit einer Mehrzahl von Lautsprechern umfassen.
Dabei weist ein Array-Lautsprecher eine hervorragende Richtwirkung im Vergleich zu einem allgemeinen Lautsprecher auf. Dementsprechend kann die Verwendung des Array-Lautsprechers SHa und SHb zu einer Verringerung der akustischen Interferenz zwischen dem ersten Ton in der vorderen Richtung und dem zweiten Ton in der Richtung zur Decke 500 führen.
9a bis 9d zeigen verschiedene Formen der Brückenmetallplatte von 7.
Zunächst ist in 9a dargestellt, dass die Breite der Brückenmetallplatte BR konstant ist.
Insbesondere zeigt die Abbildung, dass die Brückenmetallplatte BR so angeordnet ist, dass sie um einen vorbestimmten Abstand von dem in der Anzeige 180 angeordneten EM-Oberflächenwellen-Empfänger RE getrennt ist und so angeordnet ist, dass sie um einen vorbestimmten Abstand von dem EM-Oberflächenwellen-Sender TE innerhalb des im unteren Teil der Anzeige 180 angeordneten Signalprozessors 300 getrennt ist.
Um die drahtlose Energieübertragung effizient durchzuführen und gleichzeitig den ästhetischen Effekt einer farbigen Brückenmetallplatte BR zu erzielen, ist es möglich, die Form der Brückenmetallplatte BR auf verschiedene Arten zu ändern, wie in 9b bis 9d gezeigt.
Zunächst ist in 9b ein Fall dargestellt, bei dem beide Enden der Brückenmetallplatte BR breiter sind als der mittlere Teil der Brückenmetallplatte BR.
Mit anderen Worten, die Breiten eines dem EM-Oberflächenwellen-Empfänger RE zugewandten Endes und des dem EM-Oberflächenwellen-Sender TE zugewandten anderen Endes können breiter sein als die Breite des mittleren Teils der Brückenmetallplatte BR.
Entsprechend der obigen Form kann die Breite des mittleren Teils der Brückenmetallplatte BR auf ein Niveau reduziert werden, bei dem einem Innendruck aufgrund eines fließenden Stroms oder einer Spannung noch widerstanden werden kann. Wenn die Breite des mittleren Teils der Brückenmetallplatte BR kleiner ist, kann ein Benutzer die Brückenmetallplatte BR nicht leicht erkennen, was den ästhetischen Effekt erhöhen kann.
Als nächstes zeigt 9c einen Fall, bei dem die Breite der Brückenmetallplatte BR zu beiden Enden hin linear vergrößert ist.
Mit anderen Worten, die Breite ist am mittleren Teil der Brückenmetallplatte BR am kleinsten und nimmt zu beiden Enden der Brückenmetallplatte BR hin linear zu.
Bei einer anderen Ausgestaltung nimmt die Breite der Brückenmetallplatte BR zum Mittelteil hin linear ab. Dementsprechend ist, ähnlich wie bei dem in 9b dargestellten Effekt, die Brückenmetallplatte BR möglicherweise nicht leicht zu erkennen, was den ästhetischen Effekt erhöhen kann.
9d zeigt einen Fall, bei dem die Dicke Tb des mittleren Teils der Brückenmetallplatte BR größer ist als die Dicke Tb an beiden Enden der Brückenmetallplatte BR.
Gemäß der obigen Beschreibung kann die drahtlose Energieübertragung durch die Brückenmetallplatte BR effizient durchgeführt werden.
Abweichend von der Darstellung in 9d ist es auch möglich, dass die Dicke zu beiden Enden der Brückenmetallplatte BR linear zunimmt.
Mit anderen Worten, es ist möglich, dass die Dicke im mittleren Teil des Brückenblechs BR am geringsten ist und zu beiden Enden des Brückenblechs BR hin zunimmt.
Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Dicke in Richtung des zentralen Teils der Brückenmetallplatte BR verringert werden. Dementsprechend kann die drahtlose Energieübertragung durch die Brückenmetallplatte BR effizient durchgeführt werden.
Die Brückenmetallplatte BR kann dabei ein transparentes Metall wie ITO enthalten, so dass sie durchsichtig sein kann.
10 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine drahtlose Leistungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Bezugnehmend auf die Abbildung kann die drahtlose Leistungsschaltung 500 von 10 eine Leistungsübertragungsschaltung PTCA zur drahtlosen Leistungs- bzw. Energieübertragung innerhalb des Signalprozessors 300, eine Leistungsempfangsschaltung RTCA innerhalb der Anzeige 180 und eine Brückenmetallplatte BR umfassen.
Die Leistungsübertragungsschaltung PTCA kann einen Inverter 520 mit einer Mehrzahl von Schaltelementen Sa, Sb, S'a und S'b zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, einen ersten Resonator 530 zur Resonanz mit dem vom Inverter 520 empfangenen Wechselstrom und eine Invertersteuerung 570 zur Steuerung des Inverters 520 umfassen.
Der Inverter 520 kann die mehreren Schaltelemente Sa, S'a, Sb und S'b enthalten und kann eine Gleichleistung 405 in eine Wechselleistung einer vorgegebenen Frequenz entsprechend dem Ein-/Ausschalten der Schaltelemente Sa, S'a, Sb und S'b umwandeln und die Wechselleistung ausgeben.
In dem Inverter 520 sind ein Paar oberarmige Schaltelemente Sa und Sb in Reihe geschaltet, ein Paar unterarmige Schaltelemente S'a und S'b in Reihe geschaltet und zwei Paare von oberarmigen und unterarmigen Schaltelementen Sa & S'a und Sb & S'b parallel geschaltet. Antiparallel geschaltete Diodenelemente Da, D'a, Db und D'b sind umgekehrt parallel zu den jeweiligen Schaltelementen Sa, S'a, Sb und S'b geschaltet.
Jedes der Schaltelemente des Inverters 520 wird auf der Grundlage eines von der Invertersteuerung 570 empfangenen Inverter-Schaltsteuersignals Sic ein- bzw. ausgeschaltet.
Die Leistungsübertragungsschaltung PTCA kann darüber hinaus einen Ausgangsspannungsdetektor zur Erfassung einer Ausgangsspannung des Inverters 520 oder einen Ausgangsstromdetektor zur Erfassung eines Ausgangsstroms des Inverters 520 beinhalten.
Die Invertersteuerung 570 kann das Inverter-Schaltsteuersignal Sic zur Steuerung des Ein-/Ausschaltens jedes Schaltelements auf der Grundlage einer vom Ausgangsspannungsdetektor ausgegebenen Spannung oder eines vom Ausgangsstromdetektor ausgegebenen Stroms erzeugen und ausgeben.
Der Inverter 520 kann auch als Vollbrückenschalteinheit bezeichnet werden.
Der erste Resonator 530 kann am Ausgang des Inverters 520 angeordnet sein und eine Induktivität Lt und eine Kapazität Ct enthalten.
Der erste Resonator 530 kann durch die Induktivität Lt und die Kapazität Ct in Resonanz treten und somit drahtlos Leistung durch Resonanz übertragen.
Ein EM-Oberflächenwellen-Sender TE kann elektrisch mit dem Ausgang des ersten Resonators 530 verbunden sein.
Es kann auch eine Brückenmetallplatte BR angeordnet sein, deren anderes Ende vom TE entfernt und diesem zugewandt ist.
Die Anzeige 180 kann einen EM-Oberflächenwellenempfänger RE enthalten, der von einem Ende der Brückenmetallplatte BR entfernt ist und diesem gegenüberliegt.
Der EM-Oberflächenwellen-Sender TE im Signalprozessor 300, der EM-Oberflächenwellen-Empfänger RE in der Anzeige 180 und die Brückenmetallplatte BR können zusammen als Drahtlos-Leistungstransceiver 540 bezeichnet werden.
Wie oben beschrieben, kann der drahtlose Leistungstransceiver 540 eine Energie- bzw. Leistungsübertragung mittels EM-Oberflächenwellen unter Verwendung der Metallplatte durchführen.
Die Leistungsempfangsschaltung RTCA der Anzeige 180 kann einen zweiten Resonator 550 zur Resonanz mit der von der ersten und zweiten Elektrode REa und REb empfangenen Wechselleistung und einen Gleichrichter 560 mit einer Mehrzahl von Diodenelementen Dan, Dbn, D'an, D'bn zur Gleichrichtung der vom zweiten Resonator 550 empfangenen Wechselleistung umfassen.
Der zweite Resonator 550 schwingt mittels einer Induktivität Lr und einer Kapazität Cr und ermöglicht so eine drahtlose Energieübertragung.
Insbesondere schwingt der zweite Resonator 550 mit der vom EM-Oberflächenwellenempfänger RE über die Induktivität Lr und die Kapazität Cr empfangenen drahtlosen Leistung mit, wodurch eine Wechselleistung an den Gleichrichter 560 ausgegeben werden kann.
Die Leistungsempfangsschaltung RTCA der Anzeige 180 kann ferner einen Stromdetektor A zur Erfassung des Stroms der empfangenen Wechselleistung oder einen Spannungsdetektor B zur Erfassung der Spannung der empfangenen Wechselleistung umfassen.
Der Gleichrichter 560 weist eine Mehrzahl von Diodenelementen Dan, Dbn, D'an, D'bn und kann die empfangene Wechselleistung gleichrichten. Insbesondere kann der Gleichrichter 560 die empfangene Wechselleistung in Gleichleistung umwandeln und die Gleichleistung ausgeben.
Im Gleichrichter 560 ist ein Paar von oberarmigen Diodenelementen Dan und Dbn in Reihe geschaltet, ein Paar von unterarmigen Diodenelementen D'an und D'bn ist in Reihe geschaltet und zwei Paare von oberarmigen und unterarmigen Diodenelementen Dan & D'an und Dbn & D'bn sind parallel geschaltet.
Die Leistungsempfangsschaltung RTCA der Anzeige 180 kann eine Gleichrichtersteuerung 590 zur Berechnung der empfangenen drahtlosen Leistung auf der Grundlage eines Eingangsstroms oder einer Eingangsspannung enthalten, die vom Stromdetektor A oder dem Spannungsdetektor B empfangen werden.
Wenn z. B. die auf der Grundlage des erfassten Stroms oder der erfassten Spannung berechnete Leistung gleich oder kleiner als ein vorgegebener erster Wert ist, kann die Gleichrichtersteuerung 590 die Übertragung der empfangenen Leistungsinformation an den Signalprozessor 300 steuern.
Bei einem anderen Beispiel kann die Gleichrichtersteuerung 590 die Übertragung von Information über eine erforderliche Leistung an den Signalprozessor 300 steuern, wenn die erforderliche Leistung gleich oder größer als ein vorgegebener zweiter Wert ist.
Die Leistungsempfangsschaltung RTCA der Anzeige 180 kann außerdem einen Kondensator Cm zur Speicherung der vom Gleichrichter 560 empfangenen gleichgerichteten Gleichleistung enthalten. Die Treiberschaltung DRA und das Panel PAN der Anzeige 180 arbeiten auf der Grundlage der gleichgerichteten Gleichleistung.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver und die Bildanzeigevorrichtung gemäß den vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen sind nicht auf die hier dargelegten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Daher können alle oder ein Teil der hier dargelegten Ausführungsformen selektiv kombiniert und integriert werden, um verschiedene Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen zu implementieren.
Im gesamten Dokument wurden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die obigen Beschreibungen beschränkt. Vielmehr ist zu beachten, dass verschiedene Modifikationen der vorliegenden Offenbarung von Fachleuten auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, vorgenommen werden können, ohne dass der durch die beigefügten Ansprüche definierte Umfang der vorliegenden Offenbarung verlassen wird, und diese Modifikationen sollten nicht einzeln von den technischen Prinzipien oder Perspektiven der vorliegenden Offenbarung verstanden werden.

Claims

Ein Drahtlos-Leistungstransceiver, umfassend: einen elektromagnetischen (EM) Oberflächenwellen-Sender, der eine elektrisch mit einem Signaleingangsanschluss verbundene erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildet ist, umfasst; einen EM-Oberflächenwellen-Empfänger, der eine elektrisch mit einem Signalausgangsanschluss verbundene dritte Metallschicht, eine vierte Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist; und eine Brückenmetallplatte, die zwischen dem EM-Oberflächenwellen-Sender und dem EM-Oberflächenwellenempfänger angeordnet ist, wobei ein Ende des Signalausgangsanschlusses mit einer schwimmenden Masse verbunden ist.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei ein Ende des Signaleingangsanschlusses mit Masse verbunden ist.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender ferner eine Isolationsschicht aufweist, die die zweite Metallschicht kontaktiert.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender ferner eine zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht gebildete Isolationsschicht aufweist und die Isolationsschicht Ferritmaterial aufweist.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender erste bis dritte dielektrische Materialien aufweist, die zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht angeordnet sind, und wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender ferner eine zwischen dem ersten dielektrischen Material und dem zweiten dielektrischen Material angeordnete erste Isolationsschicht und eine zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem dritten dielektrischen Material angeordnete Metallschicht aufweist.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 3, wobei eine Summe der Höhen des ersten bis dritten dielektrischen Materials größer ist als die Höhe der ersten Metallschicht oder die Höhe der zweiten Metallschicht.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen einer Mehrzahl von Mustern innerhalb der zweiten Metallschicht kleiner ist als die Breite der Muster.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei basierend auf einem an den Signaleingangsanschluss angelegten Signal elektromagnetische Wellen in einer Richtung von der ersten Metallschicht zu der zweiten Metallschicht ausgegeben werden.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei der EM-Oberflächenwellenempfänger vierte bis sechste dielektrische Materialien aufweist, die zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht angeordnet sind, und wobei der EM-Oberflächenwellen-Empfänger ferner eine zwischen dem vierten dielektrischen Material und dem fünften dielektrischen Material angeordnete zweite Isolierschicht und eine zwischen dem fünften dielektrischen Material und dem sechsten dielektrischen Material angeordnete Metallschicht aufweist.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei die Breite an beiden Enden der Brückenmetallplatte breiter ist als die des mittleren Teils der Brückenmetallplatte.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei die Breite zu beiden Enden der Brückenmetallplatte hin zunimmt.
Der Drahtlos-Leistungstransceiver nach Anspruch 1, wobei die Dicke an beiden Enden der Brückenmetallplatte größer ist als die des mittleren Teils der Brückenmetallplatte.
Ein Drahtlos-Leistungstransceiver, umfassend: einen EM-Oberflächenwellen-Sender, der eine elektrisch mit einem Signaleingangsanschluss verbundene erste Metallschicht, eine zweite Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildetes dielektrisches Material aufweist; einen EM-Oberflächenwellen-Empfänger, der eine elektrisch mit einem Signalausgangsanschluss verbundene dritte Metallschicht, eine vierte Metallschicht, in der eine Mehrzahl von Mustern ausgebildet ist, und mindestens ein dielektrisches Material, das zwischen der dritten Metallschicht und der vierten Metallschicht ausgebildet ist, aufweist; und eine zwischen dem EM-Oberflächenwellen-Sender und dem EM-Oberflächenwellenempfänger angeordnete Brückenmetallplatte, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender ferner eine zwischen der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht ausgebildete Isolationsschicht aufweist und die Isolationsschicht Ferritmaterial aufweist.
Eine Bildanzeigevorrichtung umfassend: einen drahtlosen Leistungstransceiver nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Die Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend: eine Anzeige; und einen Signalprozessor, der von der Anzeige getrennt ist und eine drahtlose Energieübertragung zur Anzeige durchführt, wobei der EM-Oberflächenwellen-Sender des drahtlosen Leistungstransceivers im Signalprozessor angeordnet ist, und wobei der EM-Oberflächenwellen-Empfänger des drahtlosen Leistungstransceivers in der Anzeige angeordnet ist.