JP6693024B2 - 電子デバイスにおけるアンテナの性能を改善するためのシステム、装置および方法 - Google Patents

Description

開示された発明は、電子デバイスにおけるアンテナの性能を改善するためのシステム、装置および方法に関し、より具体的には、開示された発明は、電子デバイスにおけるアンテナの性能を改善するために、アンテナに新規な非導電性材料を用いるシステム、装置および方法に関する。

一般に、電子製品は、様々な目的のために、複数のアンテナを備えている。しかしながら、ＩＯＴ、ＲＦＩＤ、ＮＦＣ、ウェアラブルデバイス等のような技術が市場で人気となるにつれ、電子製品のサイズも一層小型化されてきている。このため、市場で入手可能な従来のアンテナは、サイズ低減の一途をたどる電子製品での使用には、もはや好適でなくなっている。というのは、ほとんどの従来のアンテナが、大型の地板を必要とすることを鑑みると、より小型化された電子製品における複数のアンテナのためのスペースは、十分ではないからである。また、アンテナは、様々な他の金属材料および導電材料に囲まれるので、とりわけ、小型サイズの電子製品においては、材料のコンパクトなパッケージングに起因して、アンテナの性能は大きく影響を受ける。

例えば、現在の市場トレンドにより、ほとんどの電子製品は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＰＳ、ＷｉＦｉ、４Ｇ、５Ｇ、ＮＦＣ、ＲＦＩＤ、６０ＧＨｚ以上でのミリ波用途等のような異なるタイプのアンテナを備える。電子製品には非常に多くのアンテナが必要とされるので、それらアンテナすべてが、電子製品のかなりのスペースを占める。それにより、特に、サイズ低減の一途をたどる電子デバイスを鑑みるとき、様々なアンテナにより占有されたスペースが問題となる。現在、電子製品のサイズ低減のための唯一の解決策は、すべての電子コンポーネント／モジュール同士を密にパッキングすることである。しかしながら、電子製品のすべてのコンポーネントを密にパッキングすることは、利得、効率性、放射パターン等のようなアンテナの性能に大きな影響を及ぼす。

従って、電子デバイスにおけるアンテナの性能に影響を及ぼすことなく、電子デバイスのサイズ低減をするための解決策を開発するニーズが存在する。

本概要は、ユーザのデバイス上でユーザへの通知の優先順位付けおよび当該通知をスケジューリングするためのシステムおよび方法に関する概念を導入するために記載されており、当該概念について、詳細な説明の中でさらに説明されている。本概要は、特許請求された発明の不可欠な特徴を識別することは意図しておらず、また、特許請求された発明の範囲を判断または限定するために用いられることも意図していない。

一実装において、本開示の実施形態は、固体の誘電体透明基板の少なくとも１つの層と、接地接続を備えた少なくとも電気回路と、上記誘電体透明基板と上記電気回路との間に、分離スペース（ｈ）を備えた状態で配置された少なくとも１つの電波ランチャと、を備える、誘電体透明アンテナについて開示する。ここで、上記スペース（ｈ）は、共振周波数の波長の１／１０以上である。

さらに、本開示の一実施形態において、電波ランチャは、エネルギーを上記誘電体透明基板に結合する。本開示の別の実施形態において、上記エネルギーは、上記誘電体透明基板内で強まり、共振周波数を生成する。本開示の別の実施形態において、上記電波ランチャは、上記誘電体透明基板が、電磁波を上記共振周波数で放射することを可能にする。ここで、上記誘電体透明基板は、また、電磁波を受信する。本開示の別の実施形態において、上記共振周波数は、直線偏光または円偏光である。本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明基板の誘電率は、２より大きい。

本開示の別の実施形態において、上記電波ランチャは、上記誘電体透明基板の表面に配置され、上記電波ランチャは、位相差、すなわち、０°≦Θ≦９０°を上記共振周波数に対し生成する。本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明アンテナが、ディスプレイパネルを備えた電子デバイスにおいて用いられ、上記電波ランチャは、上記ディスプレイパネルの下方に配置され、上記誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼさない。

さらに、上記誘電体透明基板の寸法は、電子デバイスの形状およびサイズにより設計されている。本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明基板は、複数の垂直層、複数の水平層またはこれら両方を備え、上記誘電体透明基板の複数の層間の間隙は、空気、液体、プラズマおよび固体のうちの少なくとも１つで充填されている。本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明基板の寸法、電波ランチャの位置およびスペース（ｈ）は、上記共振周波数に影響を及ぼす。

本開示の別の実施形態において、上記電波ランチャの長さは、上記共振周波数の波長に依存する。本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明基板は、透明プラスティック、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）およびアクリルのうちの１つである。本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明基板は、半透明材料を含む。本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明基板は、塗料、着色料、フィルムのうちの少なくとも１つを含む別の材料で覆われている／上記別の材料が注入されている。

本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明基板は、電子デバイスの表面に設けられている。本開示の別の実施形態において、上記電波ランチャは、ケーブルで回路基板に接続されている。本開示の別の実施形態において、上記電波ランチャは、無線周波数信号エネルギーが、無線周波数回路から、上記誘電体透明基板の表面へ移動する、供給デバイスである。本開示の別の実施形態において、上記電波ランチャは、プリント回路基板である。本開示の別の実施形態において、上記誘電体透明基板層は、２ｍｍである。

本開示の限定ではなく、例示を意図した実施形態に係る以下の詳細な説明を読むと、本開示に係る他の態様および機能並びにさらなる態様および機能が、明らかになるだろう。

本発明の例示された実施形態は、図面を参照することで最も良く理解される。図面においては、複数の図面を通して、同様の部分は、同様の参照番号で指定されている。以下の説明は、専ら例示を意図しており、ここで特許請求された発明と一貫性のあるデバイス、システムおよびプロセスに係る特定の選択された実施形態を単に示すものである。

実施形態のいくつかの態様により、誘電体透明基板が、電子デバイス内でアンテナとして用いられてよい様々な形状を示す。

実施形態のいくつかの態様により、単一の層で形成された誘電体透明基板を示す。

実施形態のいくつかの態様により、垂直方向にスタックされた複数の層で形成された誘電体透明基板を示す。

実施形態のいくつかの態様により、水平方向にスタックされた複数の層で形成された誘電体透明基板を示す。

実施形態のいくつかの態様により、誘電体透明基板が設けられた腕時計等の電子デバイスを示す。

実施形態のいくつかの態様により、誘電体透明基板が設けられた電話／タブレット等の別の電子デバイスを示す。

電子デバイスの典型的なアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様による、電子デバイスのアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様による、誘電体透明基板、電波ランチャおよび電子回路のアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様により、電波ランチャを誘電体透明基板に結合する様々なアーキテクチャの可能性を示す。

実施形態の一態様による、半波長での共振周波数のモード励起グラフを示す。

実施形態の一態様による、全波長での共振周波数のモード励起グラフを示す。

実施形態の一態様による、電波ランチャ、誘電体透明基板、ＬＣＤディスプレイおよびプリント回路基板を備えた電子デバイスのアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様による、電波ランチャ、誘電体透明基板、ＬＣＤディスプレイ、プリント回路基板および金属製本体ケースを備えた電子デバイスのアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様による、電波ランチャ、誘電体透明基板、ＬＣＤディスプレイおよび２つのプリント回路基板を備えた電子デバイスのアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様による、電波ランチャ、誘電体透明基板、ＬＣＤディスプレイ、プリント回路基板および金属製本体ケースのアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様による、電波ランチャのアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様による、アンテナとして機能する誘電体透明基板を備えたウェアラブル腕時計のアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様により、腕時計における電波ランチャを表わした、ウェアラブル腕時計の別のアーキテクチャを示す。

実施形態の一態様により、アンテナとしてのサファイア層によって、生成される電場のシミュレーション結果を示す。

実施形態の一態様による、シミュレーション結果をグラフの形態で示す。

実施形態の一態様による、測定結果をグラフの形態で示す。

実施形態の一態様による、放射パターンのシミュレーション結果をグラフの形態で示す。

実施形態の一態様による、放射パターンの測定結果をグラフの形態で示す。

様々な図を参照して、本開示の実施形態に係る２、３の発明の態様について、以下に詳細に説明する。実施形態は、開示された発明について、その範囲を限定するのではなく、例示するために記載されており、当該範囲は、特許請求の範囲によって画される。当業者は、以下の説明において示された、様々な特徴に対する複数の均等な変形例を想起するであろう。

本明細書にわたり、「様々な実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一実施形態」または「１つの実施形態」という言及は、実施形態に関連して説明された特定の機能、構造または特性が、少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。故に、本明細書にわたり、随所に現れる「様々な実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、「一実施形態において」または「１つの実施形態において」という文言は、必ずしもすべてが同一の実施形態に言及しているわけではない。さらに、特定の機能、構造または特性は、１または複数の実施形態において、任意の好適な態様で組み合わされてよい。

本発明は、従来のアンテナの性能を改善すべく、電子デバイスの例えば、ガラス、サファイア等の透明カバーを用いて、アンテナ機能を提供する解決手段を提供する。従来の方法においては、アンテナは、電子デバイス内部に構築され、そのため、アンテナの性能は、電子デバイスのサイズ、当該デバイス内のコンポーネントおよびバッテリー、並びに当該デバイスのすべての金属部分によって影響を受ける。提供される本解決手段は、多くのアンテナが電子デバイスの本体から遠ざけられると、さらには、電子デバイスのすべてのアンテナが、デバイスの表面領域に再配置されると、たとえ小型の電子デバイスに対しても、要求される性能が実現可能であることに基づく。理由の１つは、近くの電子コンポーネントによって、アンテナの性能が影響を受けないということに関するものである。別の理由は、アンテナの放射が金属によって、妨げられないので、アンテナの放射が改善されるということに基づく。さらに、以前はアンテナによって占有されていたスペースが、他の用途またはデバイス（例えば、より大型のバッテリー、ヘッドフォンジャック、より多くのスピーカ、メモリ等）に利用可能となるであろう。

従って、本開示の実施形態は、デバイスのガラスまたはサファイア等の元の透明基板を置き換えることによって、誘電体透明基板をアンテナとして用いる。誘電体透明基板は、例えば、透明プラスティック、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、アクリル等の完全に透明な材料を含むが、他の半透明材料を除外しない。さらに、誘電体透明基板は、塗料、液体、着色料、フィルム、保護材料等のような任意の異なる種類の被覆材料で覆われてよい、または当該被覆材料が注入されてよい。

誘電体透明基板の考えられる適用としては、ＬＣＤディスプレイ付きのすべてのスマートデバイスおよびウェアラブルデバイスを含んでよい。例えば、時計、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ＴＶ、広告表示、ガラス等が含まれる。誘電体透明基板の他の考えられる適用には、窓、ドア、ガラス壁、装飾等が含まれてよい。また、誘電体透明基板は、屋内アンテナまたは屋外アンテナとして用いられてもよい。例えば、ＲＦＩＤ、基地局、ＷｉＦｉ、ＧＰＳ等が含まれる。

図１Ａは、誘電体透明基板１００が、電子デバイス（不図示）内でアンテナとして用いられてよい様々な形状を示す。例えば、図示の通り、誘電体透明基板１００は、丸みを帯びた長方形の形状１０２であってよい。また、誘電体透明基板１００は、正方形の形状１０４であってもよい。また、誘電体透明基板１００は、正円の形状１０６であってもよい。また、誘電体透明基板１００は、楕円形の形状１０８であってもよい。また、誘電体透明基板１００は、湾曲形状１１０であってもよい。

図１Ｂは、単一の層１１２で形成され、且つ、電子デバイス内でアンテナとして用いられてよい、誘電体透明基板１００を示す。図１Ｃは、垂直方向にスタックされた複数の層（１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ）で形成された誘電体透明基板１００を示す。図１Ｄは、水平方向にスタックされた複数の層（１１６ａ、１１６ｂ）で形成された誘電体透明基板１００を示す。複数の層は、中間に任意の材料（例えば、空気、グルーまたは他の材料）を用いてスタックされてよい。

図２Ａは、誘電体透明基板１００が設けられた腕時計２０２等の電子デバイスを示す。ここで、誘電体透明基板１００は、腕時計２０２のためのアンテナとして機能する。また、図示の通り、誘電体透明基板１００は、従来の方法により、腕時計２０２の内部ではなく、腕時計２０２の表面に設けられている。同様に、図２Ｂは、誘電体透明基板１００が設けられた電話／タブレット２０４等の別の電子デバイスを示す。ここで、誘電体透明基板１００は、電話／タブレット２０４のためのアンテナとして機能する。また、図示の通り、誘電体透明基板１００は、従来の方法により、電話／タブレット２０４の内部ではなく、電話／タブレット２０４の表面に設けられている。このことは、電子デバイス内部のスペースを解放するのに役立ち、そのスペースは、他の機能拡張の目的のために、またはサイズ低減のために、用いられてよい。

図３は、タブレット／電話３００等の電子デバイスの典型的アーキテクチャを示す。図示の通り、タブレット／電話３００は、上フレーム３０２の第１の層を含む。タブレット／電話３００は、透明カバー３０４の第２の層をさらに含む。タブレット／電話３００は、ＬＣＤディスプレイモジュール３０６の第３の層をさらに含む。タブレット／電話３００は、タブレット／電話３００は、電子回路（ＧＮＤを持つ）を備えたＰＣＢ３０８の第４の層をさらに含む。タブレット／電話３００は、バッテリー３１０の第５の層をさらに含む。タブレット／電話３００は、下ケースカバー３１２の第６の層をさらに含む。さらに、図示の通り、タブレット／電話３００は、またチップ／プリントアンテナ／金属アンテナ３１４も含む。明らかに、アンテナは、多くの層で囲まれており、従って、アンテナは、干渉に遭遇する可能性がある。アンテナ設計のより良い解決策について、本発明の図４に関して、さらに説明する。

図４は、アンテナとして機能する誘電体透明基板１００が設けられたタブレット／電話４００等の電子デバイスのアーキテクチャを示す。タブレット／電話４００のアーキテクチャは、タブレット／電話３００のアーキテクチャと類似であるが、タブレット／電話４００に誘電体透明基板（基板１００等）が追加されている。

図示の通り、タブレット／電話４００は、上フレーム４０２の第１の層を含む。タブレット／電話４００は、さらに、誘電体透明基板１００で形成され、アンテナとしても機能する透明カバーの第２の層４０４を含む。タブレット／電話４００は、さらに、ＬＣＤディスプレイモジュールの第３の層４０６を含む。タブレット／電話４００は、さらに、電子回路（ＧＮＤ付き）を備えたＰＣＢの第４の層４０８を含む。タブレット／電話４００は、さらに、バッテリーの第５の層４１０を備える。タブレット／電話４００は、さらに、下ケースカバー４１２の第６の層を含む。

さらに、図示の通り、タブレット／電話４００は、誘電体透明基板１００で形成された透明カバー４０４に接続された電波ランチャ４１４も含む。電波ランチャは、さらに、コネクタ４１６（ワイヤまたはケーブル等）を介して回路４０８に接続されている。電波ランチャ４１４は、誘電体透明基板１００がアンテナとして機能することを可能にする。従って、従来のアンテナは、タブレット／電話４００に設けられる必要はない。さらに、誘電体透明基板アンテナは上層に設けられるので、放射において存在する干渉の範囲は、最小からなしであり、このことによってアンテナの性能が保証される。電波ランチャ４１４について、本発明の図５〜１８に関し、さらに説明する。

図５は、電子回路／ＧＮＤ５０２を備えた、誘電体透明基板１００および電波ランチャ４１４のアーキテクチャを示す。図示の通り、電波ランチャ４１４は、誘電体透明基板１００と、ＧＮＤ５０２との間に配置されている。電波ランチャ４１４は、エネルギーを、誘電体透明基板１００に結合する。誘電体透明基板１００とＧＮＤ５０２との間の距離は、高さを表わす記号'ｈ'で示されている。さらに、誘電体透明基板１００とＧＮＤ５０２との間の距離は、空気で充填されてよい。高さ（ｈ）は、共振周波数の波長の少なくとも１／１０である。

誘電体透明基板１００の寸法、電波ランチャ４１４の位置および高さ（ｈ）が、共振周波数に影響を及ぼすことに留意されたい。誘電体透明基板１００に結合されたエネルギーは、誘電体透明基板１００とＧＮＤ５０２との間で強まり、共振周波数（ｆ１,ｆ２...）をもたらしてよい。電磁波は、共振周波数で、誘電体透明基板１００の外に放射されてよく、または誘電体透明基板１００に受信されてよい。

図６は、電波ランチャを、誘電体透明基板に結合させる様々なアーキテクチャの可能性を示す。図示の通り、誘電体透明基板６０２は、その最も長い側部のサイズである電波ランチャ６０４を有する。別の誘電体透明基板６０６は、その最も短い側部のサイズである電波ランチャ６０８を有する。別の誘電体透明基板６１０は、その２つの側部に２つ以上の電波ランチャ６１２を有する。別の誘電体透明基板６１４は、誘電体基板のサイズに関わらない、電波ランチャ６１６を有する。別の誘電体透明基板６１８は、不規則な態様で位置付けられた２つ以上の電波ランチャ６２０を有する。

例えば、図示の通り、電波ランチャは、誘電体透明基板の任意の表面に配置されてよい。２つ以上の電波ランチャが、誘電体透明基板の任意の表面に配置されてもよい。電波ランチャは、２つ以上の共振周波数のエネルギーを、誘電体透明基板に結合してよい。電波ランチャは、共振周波数に対し、０°≦Θ≦９０°位相差を提供してよい。これらの周波数は、直線偏光（ＬＰ）から円偏光（ＣＰ）であってよい。

図７は、半波長での共振周波数のモード励起グラフを示す。図示の通り、電波ランチャ７０２は、誘電体透明基板７０４と接地（ＧＮＤ）との間に配置される。また、得られた共鳴電場７０６も、特定の構造の基本モードで示されている。電場は、特定の構造の基本モードで共鳴し、共振Ｎ＊λ_０／４（Ｎ＝１，２，３…）を、ＴＭ_Ｎ０モード様の共振として生成する。本明細書において、共振：半波長：Ｎ＝２である。本発明の図８に関し、さらなる詳細について説明する。

図８は、全波長での共振周波数のモード励起グラフを示す。図示の通り、電波ランチャ８０２は、誘電体透明基板８０４とＧＮＤとの間に配置されている。電波ランチャ８０２の長さは、期待される共振周波数の波長程度である。これが、ＴＭ_Ｎ０モード様の共振をもたらし、ここで、Ｎ＝１，２，３...である。

図９は、電波ランチャ９０２、誘電体透明基板９０４、ＬＣＤディスプレイ９０６、およびプリント回路基板９０８を備えた電子デバイスのアーキテクチャを示す。プリント回路基板は、接地（ＧＮＤ）９１０機能も有する。電波ランチャが、ＬＣＤディスプレイ９０６に表示されるコンテンツを妨げることによって、誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼすことのないように、電波ランチャは、ＬＣＤディスプレイ９０６の直下に配置されてよい。

図１０は、電波ランチャ１００２、誘電体透明基板１００４、ＬＣＤディスプレイ１００６、プリント回路基板１００８および金属製本体ケース１０１２を備えた電子デバイスのアーキテクチャを示す。プリント回路基板は、接地（ＧＮＤ）１０１０機能も有する。電波ランチャが、ＬＣＤディスプレイ１００６に表示されるコンテンツを妨げることによって、誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼすことのないように、電波ランチャは、一側において、ＬＣＤディスプレイ１００６の直下に配置されてよい。また、このアーキテクチャは、接地（ＧＮＤ）としてもさらに機能し得る金属製本体ケース１０１２との干渉の範囲を、最小からなしにすることを保証する。

図１１は、電波ランチャ１１０２、誘電体透明基板１１０４、ＬＣＤディスプレイ１１０６、および２つのプリント回路基板１１０８を備えた電子デバイスのアーキテクチャを示す。プリント回路基板は、接地（ＧＮＤ）１０１０機能も有する。電波ランチャが、ＬＣＤディスプレイ１１０６に表示されるコンテンツを妨げることによって、誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼすことのないように、電波ランチャは、一側において、ＬＣＤディスプレイ１００６の直下に配置されてよい。

図１２は、電波ランチャ１２０２、誘電体透明基板１２０４、ＬＣＤディスプレイ１２０６、プリント回路基板１２０８および金属製本体ケース１２１０のアーキテクチャを示す。電波ランチャが、ＬＣＤディスプレイ１２０６に表示されるコンテンツを妨げることによって、誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼすことのないように、電波ランチャ１２０２は、一側において、ＬＣＤディスプレイ１２０６の直下に配置されてよい。また、このアーキテクチャは、接地（ＧＮＤ）としてさらに機能し得る金属製本体ケース１２１０との干渉の範囲を、最小からなしにすることを保証する。

図１３は、電波ランチャのアーキテクチャを示す。電波ランチャは、スロット１３０２、ループ１３０４、パッチ１３０６およびコネクタ１３０８を備える。コネクタ１３０８は、ばね懸架式コネクタ、プローブ、ケーブル、スタブ、ストリップ、マイクロストリップ、ライン等であってよい。より具体的には、電波ランチャは、無線周波数信号エネルギーが、「プリント回路基板」上の「ＲＦ回路」から、誘電体透明基板の表面に移動する、供給デバイスと呼ばれてよい。電波ランチャは、透明基板上のＰＣＢ、金属ピン、ＩＴＯの形態であってもよく、または任意の導電材料、例えば、ＰＣＢスロットフィード、ＰＣＢ／ＩＴＯループ等であってよい。

電波ランチャは、誘電体透明基板の任意の表面に配置されてよい。しかしながら、一例示的実施形態においては、好ましくは、電波ランチャは、誘電体透明基板の縁に配置される。誘電体透明基板の縁は、電波ランチャが、任意の電子製品構造によって用いられやすくできるので、好ましい。また、電波ランチャを誘電体透明基板の縁に配置することで、電波ランチャは、デバイスのＬＣＤディスプレイからの視野を妨げない。別の実施形態においては、電波ランチャが、誘電体透明基板を通して視認不可となり、且つ、その透明度に影響を及ぼすことのないように、ＬＣＤディスプレイの背後に配置されてよい。

図１４は、アンテナとして機能する誘電体透明基板を備えるウェアラブル腕時計のアーキテクチャを示す。図示の通り、腕時計１４００は、２ｍｍのサファイア層１４０４、および１ｍｍのＬＣＤ層１４０６を保持するベースプレート１４０２を備える。ここで、サファイア層は、誘電体透明基板として機能し、従って、電波ランチャ（不図示）の補助を受けてアンテナとして機能するように構成されている。電波ランチャの配置は、本発明の図１５に明瞭に示されている。

図１５は、腕時計１４００における電波ランチャ１５０２を表わした、ウェアラブル腕時計１４００の別のアーキテクチャを示す。図１５および図１６は、同一の腕時計１４００のアーキテクチャを表わすので、図１５および図１６の両方を考慮すると、電波ランチャ１５０２の位置が、サファイア層１４０４およびＬＣＤ層１４０６に対し明らかになる。

特に、電波ランチャと、エネルギーソース若しくは受信機との間には、接続が存在する。電波ランチャは、エネルギーを誘電体透明基板に結合する役目を有する。電場は、特定の構造の基本モードで共鳴し、共振Ｎ＊λ_０／４（Ｎ＝１，２，３…）を、ＴＭ_Ｎ０モード様の共振として生成する。エネルギーは、誘電体透明基板内で強まり、共振ｆ_Ｍ（Ｍ＝１，２，３…）を生成する。その後、誘電体透明基板は、電磁波をその共振周波数ｆ_Ｍ（Ｍ＝１，２，３…）で放射または受信する。

さらに、誘電体透明基板の誘電率ε_ｒは、２より大きい必要がある。電波ランチャは、誘電体透明基板の任意の表面に配置されてよい。電波ランチャは、共振周波数ｆ_Ｍ（Ｍ＝１，２，３…）に対し、位相差、すなわち０°≦Θ≦９０°を生成してよい。共振周波数は、直線偏光（ＬＰ）から円偏光（ＣＰ）であってよい。電波ランチャが、誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼす可能性がないように、電波ランチャは、ＬＣＭの下方に配置されて、エネルギーを誘電体透明基板に結合してよい。

また、誘電体透明基板の形状については、限定はない。さらに、誘電体透明基板の複数の層も有効である。誘電体透明基板の各層間の間隙は、空気、液体または固体等の任意の材料であってよい。

図１６は、提案する誘電体透明基板の概念に関し、サファイア層１６０２がアンテナとして用いられたときに、サファイア層１６０２によって生成された電場のシミュレーション結果を示す。図示の通り、第１の層１６０２が、ここでアンテナとして機能しているサファイア層であり、ＬＣＤ層１６０４のすぐ上に配置されている。その後には、本発明の図５から１２に関し前述した通り、空気で充填された高さ（ｈ）の間隙が存在する。ここで、パスモードは、サファイア層１６０２の下方で、２．６ＧＨｚで伝播する。

図１７Ａは、シミュレーション結果をグラフの形態で示す。グラフは、サファイア層のアンテナとしての使用のシミュレーション結果を示す。グラフは、さらに、周波数対利得値を示す。同様に、図１７Ｂは、測定結果をグラフの形態で示す。グラフは、サファイア層のアンテナとしての使用の測定結果を示す。グラフは、さらに、反射係数（ｄＢ）対周波数（ＧＨｚ）対利得（ｄＢｉ）値を示す。グラフから明瞭に実証されるように、シミュレーション結果および測定結果の両方において、共振は、２．６ＧＨｚにおいて、ほぼ最大の利得を持つことがわかる。図１８Ａに示すシミュレートされた放射パターンおよび図１８Ｂに示す測定された放射パターンと比較した際、それらは非常に合致しており、同様の結果が得られた。

本開示の実施形態は、固体の誘電体透明基板の少なくとも１つの層と、接地接続を備えた少なくとも電気回路と、誘電体透明基板と電気回路との間に、分離スペース（ｈ）を備えた状態で配置された少なくとも１つの電波ランチャと、を備えた誘電体透明アンテナについて開示する。ここで、スペース（ｈ）は、共振周波数の波長の１／１０以上である。

さらに、本開示の一実施形態において、電波ランチャは、エネルギーを誘電体透明基板に結合する。本開示の別の実施形態において、エネルギーは、誘電体透明基板内で強まり、共振周波数を生成する。本開示の別の実施形態において、電波ランチャは、誘電体透明基板が、電磁波を共振周波数で放射することを可能にする。ここで、誘電体透明基板は、また、電磁波を受信する。本開示の別の実施形態において、共振周波数は、直線偏光または円偏光である。本開示の別の実施形態において、誘電体透明基板の誘電率は、２より大きい。

本開示の別の実施形態において、電波ランチャは、誘電体透明基板の表面に配置され、電波ランチャは、位相差、すなわち、０°≦Θ≦９０°を共振周波数に対し生成する。本開示の別の実施形態において、誘電体透明アンテナが、ディスプレイパネルを備えた電子デバイスにおいて用いられ、電波ランチャは、ディスプレイパネルの下方に配置され、誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼさない。

さらに、誘電体透明基板の寸法は、電子デバイスの形状およびサイズにより設計されている。本開示の別の実施形態において、誘電体透明基板は、複数の垂直層、複数の水平層またはこれら両方を備え、誘電体透明基板の複数の層間の間隙は、空気、液体、プラズマおよび固体のうちの少なくとも１つで充填されている。本開示の別の実施形態において、誘電体透明基板の寸法、電波ランチャの位置およびスペース（ｈ）は共振周波数に影響を及ぼす。

本開示の別の実施形態において、電波ランチャの長さは、共振周波数の波長に依存する。本開示の別の実施形態において、誘電体透明基板は、透明プラスティック、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）およびアクリルのうちの１つである。本開示の別の実施形態において、誘電体透明基板は、半透明材料を含む。本開示の別の実施形態において、誘電体透明基板は、塗料、着色料、フィルムのうちの少なくとも１つを含む、別の材料で覆われている／別の材料が注入されている。

本開示の別の実施形態において、誘電体透明基板は、電子デバイスの表面に設けられている。本開示の別の実施形態において、電波ランチャは、ケーブルで回路基板に接続されている。本開示の別の実施形態において、電波ランチャは、無線周波数信号エネルギーが、無線周波数回路から、誘電体透明基板の表面へ移動する、供給デバイスである。本開示の別の実施形態において、電波ランチャは、プリント回路基板である。本開示の別の実施形態において、誘電体透明基板層は、２ｍｍである。

当該方法が説明された順序は、限定としてみなされることは意図しておらず、任意の数の説明した方法のブロックは、任意の順序で組み合わされて、当該方法または代替的な方法を実装してよい。さらに、個々のブロックは、本明細書で説明した本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当該方法から削除されてよい。さらに、当該方法は、任意の好適なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせにおいて実装されてよい。しかしながら、説明を簡単にするために、後述の実施形態において、方法は、上記のシステムおよび／または装置および／または任意の電子デバイス（不図示）において実装されるべきものとみなされてよい。

上記の説明は、様々なコンポーネントの製造または設計に関する特定の詳細については、規定していない。当業者は、このような詳細について習熟しており、それらの技術からの逸脱事項が記載されない限り、技術、周知技術、関連技術または後日開発される設計および材料が採用されるべきである。当業者は、好適な製造および設計の詳細を選択可能である。

以下の説明にわたり、サーバ、サービス、エンジン、モジュール、インタフェース、ポータル、プラットフォームまたはコンピューティングデバイスから形成される他のシステムに関し、多数の言及がなされてよいことに留意されたい。このような用語の使用は、コンピュータ可読の有形な非一時的媒体またはプロセッサ可読媒体とも呼ばれるものに格納されたソフトウェア命令を、実行するように構成されたまたはプログラムされた、少なくとも１つのプロセッサを有する、１または複数のコンピューティングデバイスを表わすものとみなされることを理解されたい。例えば、サーバは、説明した役割、担当内容、または機能を遂行する態様において、ウェブサーバ、データベースサーバ、または他のタイプのコンピュータサーバとして動作する１または複数のコンピュータを含んでよい。本明細書の文脈においては、開示されたデバイスまたはシステムも、プロセッサと、デバイスに、デバイスまたはシステムの機能を制御、管理または操作させるプロセッサによって実行可能な命令を格納する非一時的メモリと、を有するコンピューティングデバイスを備えるものとみなされる。

本明細書の詳細な説明の一部は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＣＰＵ用のメモリストレージデバイスおよび接続されたディスプレイデバイスを含む、従来のコンピュータコンポーネントによって、データビットに対し実行される演算のアルゴリズムおよびシンボル表現の観点で提示される。これらのアルゴリズム的な説明および表現は、データ処理分野における当業者によって、彼らの研究の実体を他の当業者に対し、最も効率的に伝えるために用いられる手段である。一般に、アルゴリズムは、所望の結果に至らせる自己矛盾のない一連のステップとみなされる。当該ステップは、物理量の物理的操作を要求するものである。通常、必須ではないが、これらの量は、格納、転送、結合、比較および操作可能な電気信号および磁気信号の形態を取る。主に共通の使用を理由として、これらの信号をビット、値、エレメント、シンボル、文字、項、数値等として言及することが、時として簡便であることが判明している。

しかしながら、これらの用語および同様の用語のすべてが、適切な物理量に関連付けられるべきであり、単にこれらの量に適用された簡便な標識に過ぎないことを理解されたい。明示の反対の記載がない限り、本明細書での説明から明らかなように、本説明にわたり、「生成」または「モニタ」または「表示」または「追跡」または「識別」または「受信」等といった用語を用いた説明は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理（電子的）量として表されるデータを操作して、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタまたは他のこのような情報ストレージデバイス、伝送デバイス若しくはディスプレイデバイス内の物理量として同様に表される他のデータに変換する、コンピュータシステムまたは同様の電子コンピューティングデバイスの動作およびプロセスを指すことを理解されたい。

本明細書にわたり示された方法は、コンピュータ上で実行されてよいコンピュータプログラム製品において実装されてよい。コンピュータプログラム製品は、制御プログラムが記録される、ディスク、ハードドライブ等のような非一時的コンピュータ可読記録媒体を備えてよい。非一時的コンピュータ可読媒体の共通の形態には、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気ストレージ媒体、ＣＤ‐ＲＯＭ、ＤＶＤまたは任意の他の光媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、または他のメモリチップ若しくはカートリッジ、またはコンピュータが読み取り可能および使用可能な任意の他の有形の媒体が含まれる。

代替的に、方法は、伝送可能な搬送波等の一時的媒体に実装されてよく、その中に、制御プログラムが、電波通信および赤外線データ通信等の間に生成される音波または光波等の伝送媒体を用いてデータ信号として具現化される。

本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態のみを説明するためであり、本開示を限定することは意図していない。上記開示内容並びに他の特徴および機能のうちのいくつか、またはこれらの代替例が、他のシステムまたは適用に組み合わされてよいことが理解されるだろう。現在予見または予想できない様々な代替例、修正例、変形例、またはそこへの改良形態が、当業者によって後日なされてよく、それらは、以降の特許請求の範囲に包含され、本開示の範囲から逸脱することはない。

最初に提示されたおよび補正され得る特許請求の範囲は、現在予見または予想できない内容、並びに例えば、出願人／特許権者および他人から生じ得る内容も含め、本明細書で開示された実施形態および教示に係る変形例、代替例、修正例、改善形態、均等物および実質的均等物を包含する。

上記開示内容並びに他の特徴および機能の変形例またはこれらの代替例は、多くの他の異なるシステムまたは適用において組み合わされてよいことが理解されるだろう。そこでの様々な、現在予見または予想できない代替例、修正例、変形例または改善形態が、当業者によって後日なされてよく、それらもまた、以降の特許請求の範囲に包含される意図である。

Claims (19)

1. 固体の誘電体透明基板の少なくとも１つの層、
   接地接続を備えた少なくとも１つの電気回路、並びに
   前記誘電体透明基板の２つの側部における縁に配置された電波ランチャと、不規則な態様で位置付けられた電波ランチャと、を少なくとも１つ、備え、
   前記電波ランチャは、前記誘電体透明基板と前記電気回路との間に分離スペース（ｈ）を備えた状態で配置され、前記電波ランチャは、エネルギーを前記誘電体透明基板に結合し、前記電波ランチャは、前記誘電体透明基板が、ＴＭ_Ｎ０モード様の共振周波数で電磁波を放射することを可能にし、前記分離スペース（ｈ）は、アンテナの共振周波数の波長の１／１０以上であり、且つ、空気で充填されており、前記エネルギーは、前記誘電体透明基板内で強まり、前記共振周波数を生成し、前記放射は金属によって妨げられないので、前記アンテナの性能を改善する、誘電体透明アンテナ。
2. 前記誘電体透明基板は、電磁波を受信する、請求項１に記載の誘電体透明アンテナ。
3. 前記共振周波数は、直線偏光である、または円偏光である、請求項１または２に記載の誘電体透明アンテナ。
4. 前記誘電体透明基板の誘電率は、２以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
5. 前記電波ランチャは、前記誘電体透明基板の表面に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
6. 前記電波ランチャは、不規則な態様で位置付けられた電波ランチャの前記共振周波数に対し、位相差Θ、すなわち、０°≦Θ≦９０°を生成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
7. ディスプレイパネルと液晶モジュール（ＬＣＭ）とを備えた、電子デバイスにおいて用いられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
8. 前記電波ランチャは、前記ディスプレイパネルの下方に配置され、前記誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼさない、請求項７に記載の誘電体透明アンテナ。
9. 電波ランチャの構造は、スロット、ループ、パッチまたはコネクタの形態である、請求項１から８のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
10. 前記誘電体透明基板は、複数の垂直層、複数の水平層、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
11. 前記誘電体透明基板の層間の間隙は、空気、液体、プラズマ、および固体のうちの少なくとも１つで充填されている、請求項１０に記載の誘電体透明アンテナ。
12. 前記誘電体透明基板の寸法、前記電波ランチャの位置、または前記分離スペース（ｈ）は、前記共振周波数に影響を及ぼす、請求項１から１１のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
13. 前記電波ランチャの長さは、前記共振周波数の波長に依存する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
14. 前記誘電体透明基板は、透明プラスティック、ガラス、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）およびアクリルのうちの１つである、請求項１から１３のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
15. 前記誘電体透明基板は、完全に透明な材料または半透明材料を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
16. 前記誘電体透明基板は、塗料、液体、着色料、フィルム、および保護材料のうちの少なくとも１つを含む別の材料で覆われている、または前記別の材料が注入されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
17. 前記電波ランチャは、無線周波数信号エネルギーを、無線周波数回路から前記誘電体透明基板の表面に結合する、供給デバイスである、請求項１から１６のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
18. 前記電波ランチャは、複数の共振周波数を生成するために、前記誘電体透明基板の少なくとも２つの縁に配置されている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の誘電体透明アンテナ。
19. 前記電波ランチャは、前記ＬＣＭの下方に配置され、前記誘電体透明基板の透明度に影響を及ぼさない、請求項７に記載の誘電体透明アンテナ。