TW201434204A

TW201434204A - 具有由光學透明導電薄膜形成之天線的電子裝置及相關方法

Info

Publication number: TW201434204A
Application number: TW103102133A
Authority: TW
Inventors: William Haywood Tolbert; Rodney Owen Williams; Gregory A Dunko; Tae-Young Yang; Jason Donald Mareno
Original assignee: Htc Corp
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-09-01
Also published as: CN104009279B; CN104009279A; TWI587568B; US20140240176A1; US9024826B2

Abstract

本發明提供具有由光學透明導電薄膜形成之天線的電子裝置及相關方法。就此而言，一代表性電子裝置包含：殼體，該殼體定義空腔；顯示器，置於空腔內；外蓋，置於顯示器上且形成電子裝置外部之一部分；光學透明導電薄膜，置於空腔內；以及天線，置於空腔內，該天線至少部分由光學透明導電薄膜所定義，該光學透明導電薄膜可作為天線之接地面。

Description

具有由光學透明導電薄膜形成之天線的電子裝置及相關方法

本發明是有關於一種行動裝置。

如今，具有較小外形尺寸及金屬一體成型設計的行動裝置(例如，智慧型手機)受到使用者的喜愛。然而，較小的外形尺寸對產品設計的各種態樣具有相當顯著之限制，例如，天線置放、體積與效能。顯而易見地，當外形尺寸較小的裝置，其天線可置放的體積減少時，通常會犧牲天線的輻射效率或操作頻寬效能。就此而言，於金屬一體成型的行動裝置，天線置放的習用設計解決方案涉及形成尺寸較小的射頻(Radio Frequency,RF)孔徑，其通常為在孔徑中充填之塑膠。

本揭示提供具有由光學透明導電薄膜形成之天線的電子裝置及相關方法。簡述而言，在多個實施方式之一實施方式中，電子裝置包含：殼體，該殼體定義空腔；顯示器，置於空腔內；外蓋，置於顯示器上及形成電子裝置外部之一部分；光學透明導電薄膜，置於空腔內；以及天線，置於空腔內，該天線至少部分由光學透明導電薄膜所定義，該光學透明導電薄膜可作為天線之接地面。

另一實施方式係一種方法，該方法包含以下步驟：提供裝置殼體；以及在裝置殼體之空腔內放置光學透明導電薄膜以定義槽孔天線。

對檢驗過以下圖式及詳細描述的熟悉該項技術者而言，本揭示之其他系統、方法、特徵，及優勢將會或可能會變得顯而易見。所有該些額外系統、方法、特徵，及優勢意欲得以包含在此描述內、符合本揭示之範疇，及受所附之申請專利範圍保護。

100、130、160‧‧‧電子裝置

102、132‧‧‧殼體

104、134‧‧‧顯示器

106、136‧‧‧外蓋

108、138、186‧‧‧光學透明導電薄膜

110、142‧‧‧空腔

112‧‧‧天線

120、122、124、200、202、204、206、208、210‧‧‧步驟

140‧‧‧觸控輸入感測器

144‧‧‧基板

145‧‧‧電壓間隙源

146‧‧‧電池

147‧‧‧天線饋入點

148‧‧‧饋入線

149‧‧‧接地

151、152、153、154‧‧‧狹縫

156、158‧‧‧突出部分

170‧‧‧處理裝置

172‧‧‧輸入/輸出介面

174‧‧‧顯示裝置

176‧‧‧觸控螢幕介面

178‧‧‧網路/通信介面

180‧‧‧記憶體

182‧‧‧操作系統

184‧‧‧區域資料匯流排

190‧‧‧近接偵測系統

4A-4A、4B-4B‧‧‧線段

可參考以下圖式而更佳地理解本揭示之諸多態樣。圖式中之元件未必按比例繪製，而是著重強調清晰地圖示本揭示之原理。此外，在圖式中，數個視圖中的對應部分以類似之元件符號表示之。

第1圖係一電子裝置之示例性實施方式之示意圖。

第2圖係形成電子裝置之一種方法之示例性實施方式的流程圖。

第3圖係一電子裝置之另一示例性實施方式之示意圖。

第4A圖係沿第3圖之線段4A-4A之代表性剖面圖。

第4B圖係沿第3圖之線段4B-4B之代表性剖面圖。

第5圖係一電子裝置之再一示例性實施方式之示意圖。

第6圖係操作電子裝置之一種方法之示例性實施方式的流程圖。

本揭示之多種態樣皆已彙總，現將詳細參考圖式中所示之本揭示。儘管本揭示將結合該些圖式進行描述，但並非旨在限定法律保護範疇於本文所揭示之一或更多個實施方式。相反地，本揭示之目的係涵蓋如所附之專利申請範圍所定義的本揭示之精神及範疇內所包含之所有替代方法、修改及同等物。

就此而言，本揭示提供具有由光學透明導電薄膜形成之天線的電子裝置及相關方法。在一些實施方式中，光學透明導電薄膜定位在電子裝置之外蓋與顯示器之間。光學透明導電薄膜與殼體之間定義一或更多個槽孔天線，其中光學透明導電薄膜之作用為接地面。由此，可在無需形成貫穿殼體之孔徑的情況下提供天線(例如，藍芽(Bluetooth)、無線保真(Wireless Fidelity；WiFi)、全球定位衛星(Global Positioning Satellite；GPS)，或近場通信(Near Field Communication；NFC)天線)。

第1圖係一電子裝置之示例性實施方式的示意圖。如第1圖所示，電子裝置100(該電子裝置可以多種形式提供，例如除其他裝置以外還有平板電腦及智慧型手機)包括殼體102、顯示器104、外蓋106，及光學透明導電薄膜108。殼體102係由射頻透明材料(例如，塑膠)或非射頻透明材料(例如，金屬)而構成，殼體102定義空腔110，顯示器104及光學透明導電薄膜108置於空腔110中。外蓋106置於顯示器104之上，且外蓋106形成電子裝置100外部之一部分。在一或多個實施方式中，殼體102係為一體成型(uni-body)殼體，然而本發明不以此為限。

天線112亦置於空腔110內。在本實施方式中，天線112係槽孔天線(Slot Antenna)，光學透明導電薄膜108及殼體102定義部分之天線112。應注意的是，光學透明導電薄膜108對於天線112之作用為接地面。在一些實施方式中，光學透明導電薄膜108可被提供為單獨元件。在其他實施方式中，光學透明導電薄膜108可被提供為另一元件之組成元件，例如，用於一觸控輸入感測器之接地層(屏蔽)。在其他實施方式中，光學透明導電薄膜108可整合在例如表嵌式觸控(On-Cell-Touch)或內嵌式觸控(In-Cell-Touch)之顯示元件中。

由於來自天線112之實際輻射係自光學透明導電薄膜108(及殼體102之對應部分)之邊緣傳播，因此相較於直接置於顯示器104頂部之天線，天線112有可能更為有效率。另外，由於天線112置於外蓋106之下，因此可提供預防因使用者接觸而產生之總誤調的固有保護。

儘管可使用具有各種類型及配置之光學透明導電薄膜108，但適合之光學透明導電薄膜108可為氧化銦錫(Indium Tin Oxide；ITO)薄膜，其可併入光學透明導電圖案，例如，印刷金屬圖案。

第2圖係形成電子裝置之一種方法之示例性實施方式的流程圖。如第2圖所示，該方法可自方塊120開始說明，在該步驟中，提供裝置殼體。在方塊122中，光學透明導電薄膜置於殼體之空腔內，以定義槽孔天線。在一些實施方式中，光學透明導電薄膜及殼體定義電子裝置之多個天線。因此，如方塊124中所繪示，電子裝置之天線用以傳輸及/或接收射頻信號。

第3圖、第4A圖，及第4B圖為電子裝置之另一示例性實施方式之示意圖。請參照第3圖、第4A圖，及第4B圖，電子裝置130包括殼體132、顯示器134(例如，液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)模組)、外蓋136、光學透明導電薄膜138，及觸控輸入感測器140。具體而言，光學透明導電薄膜138置於顯示器134與觸控輸入感測器140之間，而觸控輸入感測器140置於光學透明導電薄膜138與外蓋136之間。

殼體132定義空腔142，空腔142中設置有電子裝置130之各種元件，例如，顯示器134、光學透明導電薄膜138，及觸控輸入感測器140，以及基板144、電池146，及天線饋入點147(其他元件略去以便於描述)。外蓋136係由殼體132之支撐結構所支撐，外蓋136置於空腔142之上，且外蓋136形成電子裝置130外部之一部分。

在殼體132與光學透明導電薄膜138之間定義有四個狹縫(151、152、153，及154)：兩個長狹縫(151、153)及兩個短狹縫(152、154)，也就是說，光學透明導電薄膜138具有相對之短邊緣及相對之長邊緣。狹縫151、153由殼體132中充當顯示器134及觸控輸入感測器140之支撐結構的部分所覆蓋。在此實施方式中，支撐結構包括突出部分156及158，突出部分156及158自殼體132之內部側壁向內延伸至空腔142內。外蓋136位於突出部分156及158上。

狹縫152、154形成天線陣列，且狹縫152、154用作輻射槽孔天線(短邊緣當作輻射體)，其中，光學透明導電薄膜138之對應部分與殼體132定義部分之天線。光學透明導電薄膜138對於天線之作用為接地面。此外，支撐結構對於天線之作用為電容式負載，因此有助於天線尺寸及調諧之微型化。顯而易見地，與光學透明導電薄膜138之對應部分呈支撐關係之支撐結構之長度及面積直接涉及相關天線之頻率調整。在本實施方式中，狹縫152與154中僅有一者經由天線饋入點147而受電壓間隙源145之激發，但在其他實施方式中，狹縫152與154皆可受激發。

在操作上，天線饋入點147之饋入線148可連接至光學透明導電薄膜138之導電圖案，例如藉由光學透明導電薄膜138之一短邊緣電性連接至導電圖案。若殼體132由導電材料(例如，金屬)製成，則天線饋入點147之接地線149可連接至殼體132，從而在天線饋入點147與殼體132之間建立電位差(電壓差)。此舉提供電壓源以激發天線。若殼體132由非導電材料(例如，塑膠)製成，則光學透明導電薄膜138之導電圖案與電子裝置130之接地之間的電壓差可成為槽孔天線之來源。

天線陣列之輻射場型可藉由改變天線之間的電性長度(例如，藉由改變兩個輻射槽或兩個連續邊緣輪廓之間的電性距離)而塑形。在此，狹縫152可為第一天線，而狹縫154可為第二天線。例如，若第一天線與第二天線為同相位，則所得的輻射場型通常將覆蓋外蓋136上之半球面體積(即定向角度覆蓋(Directional Angular Coverage))。顯而易見地，此配置可為GPS天線之視界的首選。然而，若第一天線與第二天線並非同相位，則所得之輻射場型之方位角可能為全向(即全向角度覆蓋(Omni-Directional Angular Coverage))，此配置例如可為無線區域網路(Wireless Local Area Network；WLAN)應用之首選。

為變更天線之間之電性長度，可增加光學透明導電薄膜138之非輻射邊緣的實際長度。在一些實施方式中，此舉可藉由使用非輻射邊緣之彎延形狀而實現，從而有效地變更電性長度。在此條件下，天線可以操作在13.56MHz之近場通信(Near Field Communication；NFC)天線，以與其他電子設備或手持式裝置作通信。或者，可將被動或主動阻抗調整元件置於光學透明導電薄膜138之非輻射邊緣與接地點之間，以便進行天線阻抗調整及/或相位位移。

在一些實施方式中，光學透明導電薄膜138可用以提供近場近接感測器(Near-Field Proximity Sensor)，例如，近場近接感測器可用以決定裝置何時位於與使用者接近之處。例如，此種感測器可用以在當使用者回應電話期間，決定行動裝置(例如，智慧型手機)何時已經置於與使用者面部接近之處。眾所熟知，使用者之接近可能影響天線之效能。併入此種感測器之裝置之實施方式係藉由第5圖而描述。

如第5圖所示，電子裝置160包含處理裝置(處理器)170、輸入/輸出介面172、顯示裝置174、觸控螢幕介面176、網路/通信介面178、記憶體180，及操作系統182，其中每一者皆藉由區域資料匯流排184而通信。此外，電子裝置160併入光學透明導電薄膜186及近接偵測系統190，近接偵測系統190與光學透明導電薄膜186電性通信。

處理裝置170可包含定製或市售處理器、中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)，或在數個處理器之間的輔助處理器、基於半導體之微處理器(採用微晶片形式)、一或更多個特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、複數個經適當配置之數位邏輯閘，及包含單獨或多種組合之分散元件以協調系統整體操作之其他電性配置。

記憶體180可包含揮發性記憶體元件(例如，隨機存取記憶體(Random-Access Memory,RAM，例如動態隨機存取記憶體(Dynamic Random-Access Memory,DRAM)，及靜態隨機存取記憶體(Static Random-Access Memory；SRAM)等))及非揮發性記憶體元件中之任一者或組合。記憶體180通常包含本體操作系統182、一或更多個本體應用、仿真系統，或用於多種操作系統及/或仿真硬體平臺、仿真操作系統等中之任一者之仿真應用程式。例如，應用程式可包含特定應用軟體，該特定應用軟體可包含一些或全部之系統元件。依據該些實施方式，該些元件儲存在記憶體180中，且該些元件由處理裝置170執行。

觸控螢幕介面176用以偵測顯示器174之顯示區域內之接觸，及觸控螢幕介面176提供諸如螢幕上按鈕、選單、鍵盤、軟鍵等之功能，觸控螢幕介面176允許使用者經由觸控而在使用者介面中導航。在一或多個實施方式中，電子裝置160可為智慧型手機、平板電腦或任何一種可攜式裝置。可攜式裝置允許在使用者與電子裝置160之間進行使用者輸入以互動。

一般技術者將瞭解，記憶體180可能，及通常將會，包含其他元件，本文已以簡明為目的而略去該些元件。請注意，在本揭示之上下文中，非暫態電腦可讀取媒體儲存供指令執行系統、設備，或裝置使用，或與上述各者結合使用之一或更多個順序。

請進一步參照第5圖，網路/通信介面178可包含多種元件，該些元件用以在網路環境中傳輸及/或接收資料。舉例而言，該些元件可包含無線通信介面。當該些元件作為應用程式以實施時，一或更多個之該些元件可儲存在非暫態電腦可讀取媒體上，且可由處理裝置170所執行。

光學透明導電薄膜186可為單獨一層或屬於另一元件之組成層，光學透明導電薄膜186向近接偵測系統190提供電輸入以作為近場近接感測器。顯而易見地，為使光學透明導電薄膜186提供上述之輸入，可執行光學透明導電薄膜186自天線模式至感測模式之切換動作。具體而言，相較於在天線模式下之操作期間，光學透明導電薄膜186連接至收發器元件，光學透明導電薄膜186可選擇性連接至近接偵測系統190。

在操作上，近接偵測系統190監測一或多種參數，諸如天線阻抗、功率比與反射功率，例如，以便決定天線是否受近接效應(Proximity Effect)影響。

第6圖係為一示例性實施方式的電子裝置所執行之功能的流程圖，其中可如第5圖之實施方式所示，其為利用一光學透明導電薄膜以實施近接感測器之電子裝置。如第6圖所示，該功能(或方法)可自方塊200開始以建構，方塊200 中提供一電子裝置。具體而言，該電子裝置與一光學透明導電薄膜合併，其中光學透明導電薄膜用以定義電子裝置之天線。在方塊202中，電子裝置之光學透明導電薄膜在一天線模式下操作，在天線模式中，天線用以傳輸及/或接收射頻信號。然後，如方塊204中所繪示，決定裝置是否將切換操作模式。具體而言，該決定涉及光學透明導電薄膜是在天線模式下操作還是在感測模式下操作。

在方塊204中，若決定電子裝置將在感測模式下操作，則流程前進至方塊206，在方塊206中，監測一或更多個參數。舉例而言，可監測天線阻抗、功率比，及/或反射功率。在方塊208中，決定是否偵測到近接效應。如若偵測到此效應，例如此效應可能與使用者鄰近電子裝置的天線之身體部位相關連，則流程可前進至方塊210。在方塊210中，光學透明導電薄膜再次在天線模式下操作；然而，此操作利用已修正後之參數來執行，以便緩和因感測到的近接效應所使用之參數，而造成天線效能之降低。然後，流程可返回方塊208。然而，若在方塊204及方塊208中之決定為否定，則流程可返回方塊202。

若以軟體方式呈現，則應注意，第6圖之流程圖(或其他流程圖中之任一者)中繪示之每一方塊表示一代碼模組、代碼片段，或代碼之部分，上述各者包括儲存在非暫態電腦可讀取媒體中以用於實施指定邏輯功能之順序指令。就此而言，該些程式指令可以原始碼或機器碼之形式呈現，其中原始碼包含以程式語言編寫之語句，機器碼包含可由適合之執行系統辨識之數值指令。機器碼可自原始碼等轉換而來。若以硬體方式呈現，則每一方塊可表示用以實施指定邏輯功能之電路或多個互連電路。此外，儘管流程圖顯示特定之執行順序，但應理解的是，執行順序可有不同。

應強調的是，上述實施方式僅為可能實施之實例。在不脫離本揭示之原理之前提下，可對上述實施方式進行諸多變化及修改。例如，本文所述之系統可在硬體、軟體或上述之組合。所有該些修改及變化之目的皆為在符合本揭示之範疇之情況下包含於本文，及受以下申請專利範圍之保護。

100‧‧‧電子裝置

102‧‧‧殼體

104‧‧‧顯示器

106‧‧‧外蓋

108‧‧‧光學透明導電薄膜

110‧‧‧空腔

112‧‧‧天線

Claims

一種電子裝置，包含：一殼體，該殼體定義一空腔；一顯示器，置於該空腔內；一外蓋，置於該顯示器上，並形成該裝置外部之一部分；一光學透明導電薄膜，置於該空腔內；以及一天線，置於該空腔內，該天線至少部分由該光學透明導電薄膜所定義，該光學透明導電薄膜可作為該天線之一接地面。
如請求項1所述之電子裝置，其中該天線為一槽孔天線，該槽孔天線更由該殼體之一部分所定義。
如請求項2所述之電子裝置，其中：該天線為一第一天線；以及該電子裝置更包含一第二天線，該第二天線至少部分由該殼體及該光學透明導電薄膜所定義。
如請求項3所述之電子裝置，其中該第一天線及該第二天線相隔一距離以達到電性上同相位，用以實現定向角度覆蓋(Directional Angular Coverage)。
如請求項3所述之電子裝置，其中該第一天線及該第二天線相隔一距離以達到電性上非同相位，用以實現全向角度覆蓋(Omni-Directional Angular Coverage)。
如請求項1所述之電子裝置，其中：該電子裝置更包含一觸控輸入感測器，置於該顯示器與該外蓋之間；以及該光學透明導電薄膜置於該顯示器與該觸控輸入感測器之間。
如請求項6所述之電子裝置，其中該光學透明導電薄膜可作為該觸控輸入感測器之一接地層。
如請求項6所述之電子裝置，其中該光學透明導電薄膜電容耦接至該觸控輸入感測器。
如請求項1所述之電子裝置，其中：該電子裝置更包含一觸控輸入感測器，置於該顯示器與該外蓋之間；以及該光學透明導電薄膜為該觸控輸入感測器之一接地層。
如請求項1所述之電子裝置，其中：該電子裝置更包含一支撐結構，該支撐結構自該殼體延伸至該空腔內，該支撐結構支撐該外蓋；以及該支撐結構以電容方式載入該天線。
如請求項1所述之電子裝置，其中該殼體係為一體成型殼體。
如請求項1所述之電子裝置，其中：該電子裝置更包含一近接偵測系統，該近接偵測系統與該光學透明導電薄膜電性通信；以及該光學透明導電薄膜可操作以向該近接偵測系統提供電輸入，用以作為一近場近接感測器。
如請求項12所述之電子裝置，其中該近接偵測系統可操作以分析與該天線相關之反射功率。
如請求項1所述之電子裝置，其中該電子裝置係為一智慧型手機、一平板電腦或任何一種可攜式裝置，而允許在一使用者與該電子裝置之間進行使用者輸入以互動。
如請求項1所述之電子裝置，其中：該天線經配置為一藍芽(Bluetooth)天線、一無線保真(Wireless Fidelity；WiFi)天線、一全球定位衛星(Global Positioning Satellite；GPS)天線，或一近場通信(Near Field Communication；NFC)天線中之任一者；以及該天線與兩個輻射槽之間或連續邊緣輪廓之間的一電距離相關連。
如請求項1所述之電子裝置，更包含一天線饋入點，該天線饋入點具有一饋入線，電性連接至該光學透明導電薄膜。
如請求項16所述之電子裝置，其中：該光學透明導電薄膜具有相對之短邊緣及相對之長邊緣；該饋入線電性連接至該些短邊緣中之一第一者；以及該些長邊緣中之一第一者對應於該天線。
如請求項16所述之電子裝置，其中：該殼體之材質為導電材料；以及該天線饋入點具有一接地線，電性連接至該殼體。
如請求項16所述之電子裝置，其中：該殼體之材質為非導電材料；以及該天線饋入點具有一接地線，電性連接至該接地面。
一種方法，用於形成一電子裝置，該方法包含：提供一裝置殼體；以及將一光學透明導電薄膜置於該裝置殼體之一空腔內，以定義一槽孔天線。
如請求項20所述之方法，更包含：在一天線模式下操作該光學透明導電薄膜，使得該槽孔天線用以傳輸及/或接收射頻信號。
如請求項20所述之方法，更包含：在一感測模式下操作該光學透明導電薄膜，使得該槽孔天線用以決定一近接效應之存在。
如請求項20所述之方法，更包含：選擇性地在一天線模式下操作該光學透明導電薄膜，在該天線模式中，該槽孔天線用以傳輸及/或接收射頻信號，以及在一感測模式下操作該光學透明導電薄膜，在該感測模式中，該槽孔天線用以決定一近接效應之存在。