TWI684054B - 多態可變介電特性天線及其製法 - Google Patents

Abstract

一種多態可變介電特性天線，包括：頂部介電質板；底部介電質板；位於該頂部介電質板和該底部介電質板之間的可變介電質板；設置在該可變介電質板上的多個導電裝置；位在該底部介電質板下方的RF饋電；其中，該可變介電質板包括：頂部夾板；底部夾板；一種可變介電常數材料，提供在該頂部夾板和該底部夾板之間；該可變介電常數材料分成多個像素，每個像素位於相應的導電裝置下方，並具有多個電極；多條導線，每條導線獨立連接到該多個電極中的一個，並連接到一個控制器，使得單一像素中的多個電極中的每一個電極可以獨立接收來自該控制器的激發信號。

Description

多態可變介電特性天線及其製法

本申請案主張於2017年8月30日提交的美國專利臨時申請案，案號62/552,273的優先權，其記載內容全部引用作為本案的參考。

本發明主要是關於液晶裝置的技術領域，特別是關於液晶域朝向(domain orientation)的控制技術領域。

液晶可用於各種應用中。液晶的特徵之一是外部擾動會引起液晶系統宏觀性質的顯著變化。這些宏觀性質的變化可以用於例如光學和電學系統，以及其他多種應用。電場和磁場都可用於誘導產生上述變化。場的強度以及分子排列的速度在特定應用上都是重要的特性。

可以在液晶裝置中使用特殊的表面處理，以迫使偶極分子形成特定的朝向，從而使其指向導向器。導向器能產生沿外磁場對齊的能力，乃是藉由分子的電氣性質產生。在這方面，導向器可以視為無維量單位向量n，代表在任何一點附近的分子所應該朝向的方向。當分子的一端具有淨正電荷而另一端具有淨負電荷時，將產生永久的電偶極子。當外部電場施加到該液晶時，偶極子分子將會沿著電場的方向定向。

在一般的化學系統中，分子在鬆弛狀態下，亦即未施加外部力場時，會朝向同一個方向排列。如果要改變其朝向，可以施加適當的電場，以造成分子旋轉一個量，該量與所施加的電場的強度相關。如果要回復原來狀態，則只要移除電場，分子即會返回到鬆弛狀態。這兩種作用可以認為是電學和化學反應：當施加電場時，發生電學反應而旋轉分子；當移除電場時，化學反應會使分子回到鬆弛狀態。然而，電學反應的發生遠比化學反應快速。因此，兩者的操作時間並不對稱-「打開」反應遠遠快於「關閉」反應。

在諸如LCD顯示器的光學系統中，這種不對稱現象實際上是有利的，因為即使在當刷新速率相對較慢時，顯示器也可以保持平滑且可接受的影像。當電位施加到電極以「打開」像素時，導向器快速改變其朝向，並使得光可以通過，以將像素照射到期望的亮度。而在掃描進行到其他像素後，在下一個週期的刷新順序之前，並不會有電位施加到該像素。然而在該期間，光仍然可以通過該像素。這是因為導向器需要較長的時間才會達到鬆弛狀態，因此在該像素完全「關閉」之前，下一個週期的刷新已經達到該像素，而將電位再度施加到該像素。因此可以影像平滑的連續，因為人眼並無法感覺到光亮度的微幅下降。

關於使用電極控制液晶朝向的更詳細資料，讀者可參考例如美國專利第5,105,186號和第8,111,232號，以及美國專利公開案2008/0024688。這些文獻都在說明向列型(nematic phase)液晶使用在平板顯示器的傳統方式。

最近，本申請人另提出使用液晶來控制非光學裝置的特性和操作的應用。在美國專利第7,466,269號和第7,884,766號，以及美國專利公開案 號2018-0062238中，都記載這種應用的實例。在這種裝置中，透過對導向器的朝向控制，可以改變液晶層的介電常數，從而改變電子裝置的操作特性。然而，如本案發明人所發現，與傳統技術相反，在這種應用中，液晶的不對稱操作反而成為一種不利的缺點。本案發明人已經確定，在應用在控制電氣設備的操作時，「關閉」過程能最好和「開啟」過程一樣的快速。

因此，本技術領域需要一種新穎的技術，能改進對液晶中的導向器的控制。

以下發明內容的說明提供作為對本發明數種面向及技術特徵之基本理解。發明內容的說明並非對本發明之全面介紹，也因此並非用來特別指出本發明之關鍵性或是重要元件，也非用來界定本發明之範圍。其唯一目的僅在以簡單之方式展示本發明之數種概念，並作為以下發明詳細說明之前言。

本發明公開了一種改進的控制液晶域朝向的技術。本發明所公開的實施例利用多數電極，每個電極具有獨立的控制線，以使域系統能夠快速處於期望的狀態。

整體而言，本發明是用以製造液晶系統的技術，所製得的液晶系統具有多組像素，每組可操作以控制一個電氣裝置的操作特性。每組像素包括多數像素，其中每個像素包括多數電極，該多數電極配布在空間上的方式，可以產生多數電場狀態，個別電場狀態具有不同的空間朝向。每個狀態是配置成將像素內的液晶域置於不同的期望的朝向。

在本發明所公開的實施例中，液晶材料是夾置在頂部介電質板和底部介電質板之間，該介電質板可以例如為玻璃、PET、鐵氟龍等。相對於每個限定的像素，在該頂部介電質板上提供多個頂部電極，並且在該底部介電質板上，配備至少一個底部電極。每一個頂部電極和每個底部電極都分別連接到一條單獨的控制線，每條控制線可以藉由控制器獨立地通電，以達成不同的極化方向。通過將不同極化方向的不同電位施加到各個電極，可以在液晶系統內定義多種模式或狀態。導向器的方向和強度可以藉由所施加電位的大小，以及選擇該電位所要施加的電極，進行控制。

根據本發明的一個面向，本發明提供一種多態可變介電特性天線，包括：頂部介電質板；底部介電質板；位於該頂部介電質板和該底部介電質板之間的可變介電質板；設置在該可變介電質板上的多個導電裝置；位在該底部介電質板下方的RF饋電；其中，該可變介電質板包括：頂部夾板；底部夾板；一種可變介電常數材料，提供在該頂部夾板和該底部夾板之間；該可變介電常數材料分成多個像素，每個像素位於相應的導電裝置下方，並具有多個電極；多條導線，每條導線獨立連接到該多個電極中的一個，並連接到一個控制器，使得單一像素中的多個電極中的每一個電極可以獨立接收來自該控制器的激發信號。

該多態可變介電特性天線還可以包括：多片輻射貼片，設置在該頂部介電質板上；多個導電通孔，每個導電通孔對該多數導電裝置中的一個提供與對應的一個輻射貼片之間的電連接。該天線還可以進一步包括RF接地。該RF接地具有多個窗口，每個窗口位在該多片輻射貼片中的一片的正下方。該多條導線可以包括獨立地連接到每各個輻射貼片和該控制器的導線，使得每個輻射貼片可以獨立接收來自該控制器的激發信號。該可變介電質板還可 包括多個位在該頂部夾板和該底部夾板之間的間隔件。該可變介電質板還可包括供每個像素使用的多個接地電極。該可變介電質板還可以包括多條接地線，每條接地線獨立連接到一個對應的接地電極和該控制器，使得該多個接地電極中，屬於單一像素的多數接地電極中的每一個都可獨立接收來自該控制器的激發信號。另外，該多數導電裝置中的每一個也可包括一條延遲線，該延遲線是配置用於將RF信號發送到一片輻射貼片，並且可以配置成可從一個輻射貼片接收RF信號，及從該控制器接收像素激發信號。該天線可以包括DC開路與RF短路配置，設置在該RF饋電和該多個導電裝置之間。該多數導電裝置中的每一個導電裝置可包括一條形成曲折導電條的延遲線，並且其中數個像素是沿該曲折導電條布置。該天線可以包括多片RF輻射貼片，其中每條延遲線連接到該多數RF輻射貼片中的一片。該天線還可包括多個接地電極，位於每個像素下方，以及多條接地信號線，每條接地信號線分別且獨立連接到其中一個接地電極，並通向該控制器。

根據其他面向，本發明提供了一種用於製造多態可變介電特性天線的方法，包括以下步驟：將可變介電常數材料放置在頂部夾板和底部夾板之間；形成可變介電常數材料的像素；在頂部夾板上形成多個電極，其中以該多個電極中的一個以上電極形成電極的子集，提供在每個像素上；形成多條信號線，每條信號線獨立連接到且專用於該多個電極中的一個，並通向一個控制器；在該底部夾板上形成接地布置；在該頂部夾板上形成多個導電裝置，其中每個導電裝置下方均配置有該多數像素中的至少一個像素。該形成接地布置的步驟可以包括：在每個像素下方形成多個接地電極，以及形成多條接地信號線，每條接地信號線單獨連接到且專用於該多個接地電極中的一個，並且通向該控制器。該形成多個導電裝置的步驟可包括：形成多條彎曲的導電線，每條 彎曲的導電線形成在多個像素上。該方法還可以包括形成多個輻射貼片及形成多個接點，使每個接點將每該輻射貼片中的一個連接到該彎曲導電線中的一條。

100‧‧‧液晶材料、可變介電常數材料

105‧‧‧頂部介電質、頂部夾板

110‧‧‧底部介電質、底部夾板

115‧‧‧彩色濾光片

116‧‧‧導電電路、導電貼片、延遲線

117‧‧‧信號線

118‧‧‧接地信號線

120‧‧‧照明層、底部電極

125‧‧‧頂部電極、薄條帶

126a、126b、126c‧‧‧電極

127‧‧‧導線

128‧‧‧場

130、130a、130b、130c‧‧‧底部電極

140‧‧‧可控(變)電壓源、控制器

144‧‧‧間隔件

202‧‧‧像素

454‧‧‧背板絕緣板(介電質板)、絕緣體

500‧‧‧間隔件、絕緣體

505、507‧‧‧絕緣體

510‧‧‧貼片

540‧‧‧可變介電常數(VDC)板

553‧‧‧窗口(DC斷路)

555‧‧‧背面導電接地

546‧‧‧饋電線、連接器

560‧‧‧饋電片、饋電線

本發明的其他面向與特徵可由以下詳細說明並參照所附圖式而更形清楚。應該理解的是，發明的詳細說明和圖式只是對所附申請專利範圍所限定的本發明各種實施例，提供多種非限制性的示例。

附隨之圖式為本說明書所包含並構成本說明書之一部份。該等圖式例示本發明之實施例，並與發明說明共同解釋並描述本發明之原理。該等圖式之目的在於以圖表之形式描述例示實施例之主要特徵。該等圖式並非用以描述實際實施例之每一特徵或描述所示構件之相對尺寸比例，亦非按照比例描繪。

圖1顯示一個根據現有技術的液晶結構示意圖。

圖2顯示根據本發明一個實施例的液晶結構示意圖。

圖3顯示根據本發明另一實施例的液晶結構示意圖。

圖4顯示根據本發明另一實施例的液晶結構示意圖，其中導電貼片是作為電極使用。

圖5A和5B顯示根據本發明一個實施例的電子裝置的示意圖。

以下將參照附圖說明本發明的液晶結構及其操作方法的數種實施例。不同的實施例或其組合可以提供在不同的應用或實現不同的優點。根據所要實現的結果，可以將本說明書所公開的不同技術特徵全部或部分利用，也可以單獨使用或與其他技術特徵結合使用，從而在需求與限制之間，求得個別的優點的平衡。因此，參考不同的實施例可能會突顯特定的優點，但本發明並不限於所公開的實施例。也就是說，本說明書公開的技術特徵並不限於應用在所描述的實施例，而是可以與其他技術特徵「組合和配合」，並結合在其他實施例中。

應該注意的是，在附圖中有標示場或導向器的標記。這些標記與特定時間下所產生的實例相關，並且可以通過施加不同的電位來改變，這將在下面的敘述中更全面說明。

圖1顯示根據現有技術的液晶結構的部分橫截面圖。如圖所示，液晶材料100(例如向列型液晶)夾置在頂部介電質板105和底部介電質板110之間。彩色濾光片115設置在頂部介電質板105上，而照明層120則設置在底部介電質板110上。藉由向導電材料製成的頂部電極125和底部電極130施加電壓電位，可以控制每個像素中的導向器的導向(圖1中顯示兩個像素)。面對使用者的頂部電極125必須能透光。因此，每個像素所使用的頂部電極是由三條以透明導電材料，例如ITO形成的薄條帶製成。然後將三條薄條帶連接到單一的一條橫向導電條帶，使得所有三條條帶始終保持在相同的電位。由於在圖1的橫截面圖中不能顯示出橫向條帶，所以藉由三條導線127來模擬橫向導電條帶。該橫向導電將三個頂部電極連接到控制器140。也就是說，來自控制器的信號藉由橫向條帶同時施加到三條薄條帶上，以產生標號128所指示的一致的場。底部電極120可以製成一個較大的板，但也是以一條 信號線通向該控制器。由於三條薄條帶125和底部電極130之間有電位差，故可產生場128。由於所有三條薄條帶都保持在相同的電位，所以該場的方向都是相同，並且不會改變，但其強度可以根據施加到電極的電位高低而改變。

電子裝置在設計上的考慮因素與諸如LCD之類的光學設備的考慮因素不同。例如，對於電子裝置而言，電極是否是透光並不重要。此外，雖然能改變場的強度對於電子設備也是重要的需求，但是本發明人也已經確認，電子裝置也需要能夠同時控制場的方向及/或形狀。再者，控制場的變化速度，也是重要的需求。以下的本發明實施例提供在控制場強度的同時，還能改變場的方向和形狀的能力。

圖2顯示本發明一種實施例的示意圖，該實施例除了可以控制場的強度之外，還能夠控制場的方向和形狀。在圖1的實例中，液晶100是夾置在頂部介電質板105和底部介電質板110之間。應用在電子裝置時，並不需要彩色濾光片。因此可以將以導電電路116，例如延遲線、輻射貼片等形成電子裝置，放置在頂部介電質板105上方。此外，照明層120也是不需要的元件，應予移除。在圖2的實例中，底部電極130可以保持與圖1相同。但與圖1的設計不同的是，每個像素的頂部電極是改變成提供多個(在本實施例是三個)可單獨控制的電極126a-126c。每一個像素所包含的多個可單獨控制的頂部電極126a-126c，每一個電極都各別與控制器140連接。通過使控制器可對個別的電極126a-126c施加不同極性的不同電位，可以改變場128的方向和形狀，如圖2所示。

在圖2所顯示的實施例中，該控制器將不同的信號施加到兩個像素。對於左側的像素，控制器將接地信號施加到底部電極130，同時也施加 到最左側的頂部電極126a。結果，與圖1中所示的傳統技術一致的場不同，可以看到所產生的場是傾斜的。必須說明的是，由於本發明的附圖不是由模擬程序產生，因此，所形成的場是以示意圖的方式顯示在圖式中，並且也不是實際產生的場的精確標示。實驗結果顯示，場的強度是由施加到電極126b和126c的正電位的大小來控制。

除此之外，在圖2中，對於右側的像素，控制器是使所有其他的電極都接收接地電位，僅對最右側的頂部電極126c施加正電位。以這種方式，該控制器可以增強場的傾斜度，如圖2的示意圖所示。因此，本發明所公開的控制機制可以產生在標準的LCD控制機制下無法產生的場。

應該理解的是，本發明所公開的控制機制比傳統的LCD控制機制需要使用更多的導線。然而，由於任何一條導線和任何一個電極必須為透明，本發明所使用的導線與電極都可以由鋁或銅所製成。與ITO相比，本發明可以提供提高的導電性。

圖3顯示本發明為每個像素提供多個頂部電極126a-126c和多個底部電極130a-130c的實施例。每一個頂部電極126a-126c和底部電極130a-130c都是獨立且分別連接到控制器，使得控制器可以分別向每個電極施加激發信號。可以肯定的是，在產生特定的場的時候，並非所有的電極都需要通電。在圖3中僅顯示這個現象的幾種特定的實例，但是任何其他實施例或實施方式都可適用上述原理。

在圖3顯示的實例中，左側的像素通電後產生與右側像素不同的場。在左側的像素中，控制器是向底部電極130a和130b施加負電位或接地電位，但是不向底部電極130c施加任何電位，也就是使130c保持浮接。控制 器向頂部電極126b和126c施加正電位，但不向頂部電極126a施加電位。與先前的實施例相同，所得到的場比傳統LCD所產生的場更傾斜。至於右側的像素，控制器是將負電位或接地電位施加到兩個底部電極130b和130c以及一個頂部電極126c。該控制器也將正電位施加到頂部電極126a和126b，並使底部電極130a浮接。產生的場比傳統LCD產生的場更傾斜。

圖3的實施例還顯示使用間隔件144的設計。對於電子裝置，頂部介電質板和底部介電質板之間的距離會影響裝置的性能，並且應該保持精確。因此，在圖3的實施例中，是使用絕緣間隔件(例如玻璃珠)來保持頂部和底部介電質板之間形成精確的距離，並使整個裝置的頂部和底部介電質板之間都保持一致的距離。

圖4顯示本發明另一個實施例。在圖4中，每個像素具有兩個頂部電極126a和126c，而在底部則可以全部只有一個接地電極，也可以提供數個接地電極。在圖4的特定示例中，是以兩個底部電極130a和130c各自獨立連接到控制器140。除此之外，每個形成導電貼片116形式的電子裝置也連接到控制器，用以接收激發信號。在這種設計下，每個導電貼片116除了提供電子裝置，例如延遲線、輻射貼片等的功能之外，還可以用作激活電極。

圖4所顯示的特定激活時間中，左側的像素的場是由控制器140向頂部電極126c和導電貼片116施加正電位而產生。控制器向底部電極130a施加負電位或接地電位，但保持頂部電極126a和底部電極130c浮接。至於右側的像素，圖中顯示控制器是向頂部電極126a和底部電極130a施加正電位，但不向導電貼片116施加電位，並且向頂部電極126c和底部電極130c施 加接地電位或負電位。因此，如圖中所示，本發明公開的實施例能夠實現液晶系統的多態控制。

液晶系統的不同狀態對位於像素上方的導電貼片呈現不同的介電常數。通過改變導電貼片下方的像素中的介電常數，可以改變導電貼片的操作特性。例如，當導電貼片是延遲線時，改變像素的液晶狀態將改變介電常數，從而改變由延遲線產生的延遲量。由於液晶的不同狀態是通過施加不同的場，以電子的方式改變，完全不依賴系統的化學鬆弛，因此可以快速地控制延遲量。以這種方式，可以使用延遲線，來例如控制穿過導電貼片的信號的相位變化。

與此類似，當導電貼片是輻射貼片時，也可以藉由改變液晶的狀態來控制導電貼片的共振頻率。通過使用控制器進行快速控制，可以快速改變共振的行為，使得輻射貼片可以不中斷的在多個頻率中操作。

圖5A和圖5B顯示在電子裝置中使用圖3的實施例的示例。在兩圖中，該電子裝置是電子掃描天線。圖5A-5B中所示的實例是一種輻射裝置，該裝置使用本發明的可多態控制的介電質製造。圖5A-5B中所示的實例使用本發明人在美國專利申請案第15/654,643號所公開的以軟體定義的多層天線。該案的記載內容併入本案作為參考。因此，本說明書僅引用該美國專利案的說明書中，與本案所公開的實施例有關的部分。圖5顯示該天線中的兩個輻射貼片所在部分的部分橫截面圖，而圖5A則顯示該以軟體定義的多層天線的輻射貼片一種示例的俯視圖。

在圖5A和5B的實施例中，受液晶狀態變化影響的電子裝置是延遲線116。該延遲線116通過通孔525，將信號傳導到輻射貼片510。輻射 貼片510形成在頂部介電質間隔件500上，該介電質間隔件通常可以形成介電質(絕緣)板或介電質片的形式，材質例如為玻璃、PET、Rogers®、Rohacell等。輻射貼片510藉由例如，粘附導電膜、濺射、印刷等方法，形成在間隔件500的頂表面上。

在貼片510所在位置處，將通孔525形成在間隔件500中，再以導體穿過通孔並連接到貼片510的後方表面。延遲線116形成在，例如間隔件500的底表面上(或頂部電介質105的頂表面上)，並且物理的連接且電氣的連接到通孔525中的導體。延遲線116是一條曲折的導電線，藉由例如粘附導電膜、濺射導電材料、印刷等方式所製成，並行經過液晶像素。通過將電位施加到像素的頂部電極和底部電極，即如本文所揭示的供電方式，信號通過延遲線的傳輸就會發生延遲。例如，可以利用該延遲來改變信號的相位，從而進行掃描天線陣列、改變極化方向等操作。

延遲線116中的信號傳輸延遲可經由根據本發明所公開的任何實施例所製成的可變介電常數(VDC)板540進行控制。雖然建構VDC板440的任何方法都可適用於本發明的天線的實施例，但在具體實施例中，為簡化圖式，VDC板440是顯示成由頂部夾板105(例如，玻璃、PET等)、可變介電常數材料100(例如，扭曲向列型液晶層)和底部夾板110所組成。在其他實施例中，則可以省略頂部夾板105和底部夾板110中的一者或兩者。同時也可以使用玻璃珠144以確保兩夾板之間的距離達到精確。

在本發明一些實施例中，例如在使用扭曲向列型液晶層時，該VDC板540還可以包括對準層。(對準層因為太薄，圖中無法顯示。)該對準層可以沉積及/或粘合方法，結合到該頂部夾板442的底部上。該對準層可 以是薄層材料層，例如聚酰亞胺基PVA，經過轉印後以UV輻射固化，以便在規制基底的邊緣處，使LC的分子對準。

該VDC板540中的每個像素的有效介電常數可以通過對該VDC板540施加電壓電位來控制。為達成此目的，形成頂部電極和底部電極並將兩者連接到可控電壓源140。有各種方式可以形成該電極的布置，如本說明書前述所公開的實施例所示。在圖4B所示的布置中，對於每個像素都提供多個頂部電極126和多個底部電極130。頂部電極和底部電極中的每一個都獨立連接到可變電壓源140。

因此，通過控制器140改變施加到每個單一電極的輸出電壓，就可以改變任何一個單一電極附近的VDC材料的介電常數，從而改變在延遲線116上行進的RF信號的運行。傳統的控制器可用於提供控制信號，以控制天線的特性，但必須對該控制器進行修改，以使控制器可以將信號施加到每個像素內的各個電極。因此，天線的性能和特性可以使用軟體來控制，也就是以軟體控制的天線。

在此應特別說明的是，在本說明書中所稱的「地電位」是指一般所稱的地電位，即大地電位，但也可以是共用電位或參考電位，可以是設定的電位或浮動的電位。例如，傳統的LCD顯示控制器會對每個像素輸出兩個信號，其中之一即稱為接地或共用信號。與此類似，雖然在圖式中使用了負電位及地電位符號，但是該符號也可以用來表示大地電位或共用電位。因此，在本說明書中所稱的接地、地電位，都是包含共用電位、參考電位的意義，該電位可為設定電位或浮動電位。

在傳輸模式中，RF信號經由連接器546(例如同軸電纜連接器)施加到饋電片560。在圖5B所示的實例中，饋電片560和延遲線116之間不存在DC電連接。然而，在本發明所公開的實施例中，在圖中所示的材料層中，可以設計成在饋電片560和延遲線116之間提供RF短路。如圖4B所示，背面導電接地(或共用電極)555形成在背板絕緣板(或介電質板)454的上方表面，或底部夾板110的底部表面上。該背面導電接地555通常是一層導體層，覆蓋該天線陣列的整個區域。在每個RF饋送位置處，在該背面導電接地555中提供一個窗口(DC斷路)553。RF信號可從饋電片560經由窗口553行進，並且耦合到延遲線116。在接收模式中，其運行方向則是相反。因此，在延遲線116和饋電片560之間就可以形成DC開路和RF短路。

根據本發明的一個實施例，也提供一種用於製造多態可變介電特性天線的方法。該方法包括以下步驟：在頂部夾板105和底部夾板110之間放置可變介電常數材料，例如液晶材料100，接著形成可變介電常數材料的多數像素。該形成像素的方法可以包括：在該LC材料內部形成物理的分離或形成屏障，或者通過單純限定激發電極126的位置的方式，來形成像素。在頂部夾板上形成多個激發電極。該步驟可以藉由例如形成銅或鋁線來完成。其中，以該多個激發電極中的一個以上的電極，形成電極的子集，提供在每一個像素上。而且，如圖所示，該電極126可以形成在頂部夾板的頂部或底部表面上。形成多條信號線(在圖5B中由117表示)。該步驟可以與該電極126的形成一起或分別完成。無論形成方法如何，每條信號線均獨立連接到，且專供該多個電極中的一個使用，並且通向該控制器140。在該底部夾板下方形成接地布置。如圖所示，該接地布置可以通過為每個像素設置一個或多個接地電極來形成。而且，如圖所示，也可以在該底部夾板的頂部或底部表面上，使用銅或鋁 電極以形成該接地布置。形成多條接地信號線118。無論為每個像素形成的接地電極的數量如何，每個接地信號線118都獨立連接到，且專供該多個接地電極中的一個使用，並且通向該控制器140。在頂部夾板上形成多條導電裝置，使得每個導電裝置的下方都配有該多數像素中的至少一個像素。該導電條裝置可以是形成在該絕緣體505上方的延遲線116，也可以是形成在絕緣體500上方的輻射貼片510等。由於在該導電裝置下方具有至少一個像素，無論該導電裝置是延遲線116還是輻射貼片510，都能夠藉由控制器140所執行的軟體來控制導電裝置的操作特性。

接著，如圖5B所示，該方法進行到在絕緣體507上形成接地平面555。該接地平面555對於在該導電裝置中傳送的RF信號提供接地參考電位。在圖5B的實施例中，RF信號是在沒有阻抗連接的情形下，傳送到導電裝置上，而是以電容耦合的方式傳送該RF信號。這是通過在導電裝置和饋電線546之間形成電阻開路-RF短路來完成。該電阻開路-RF短路是通過在該接地平面中，位在該導電裝置正下方的位置處形成窗口553而形成。在圖5B的示例中，一個窗口553直接形成在每條延遲線116的正下方。然後，在絕緣體454上形成饋電貼片560，使其與該窗口553對準，使得RF信號在沒有阻抗連接的情況下，從延遲線116穿過窗口553，電容耦合到延遲線116。該RF信號通過同軸連接器546耦合到饋電線560。

圖5B是經過簡化的圖，因此在每一條延遲線116下方只顯示一個像素202。這是為了清楚和易於理解本文描述而製作。然而在實際應用上，每條延遲線可具有沿其長度和寬度定位的若干像素，其中每個像素可以如本文所示的方式獨立控制，從而在任何時間都使延遲線實現所期望的操作特性。為了實現更高進階的延遲控制，該延遲線形成為曲折的曲線，如圖5A所 示，使得沿該延遲曲線的長度可以形成多數像素，以對該延遲線大部分的長度下方改變介電常數。

還應該注意的是，在本發明一些實施例中，該接地電極130可以免除，且該接地平面555也可以用作像素激發信號的接地參考電位。然而，這樣的實施方式將會使各個像素的狀態的可控制數量減少，並且可能稍微降低本發明的功效。

應當理解的是，本說明書所描述的程序和技術並非必然與任何特定裝置相關，並且可以通過各種元件的任何合適的組合來實現。此外，可以根據本說明書的教導，使用各種類型的通用設備達成本發明。本發明已經根據具體的實施例描述如上，但說明內容無論如何都只是在說明，而不是用來限制本發明。本領域技術人員都可理解，許多不同的組合方式都可適用於實施本發明。

此外，只要閱讀本件專利說明書並實施說明書所記載的發明，本發明的其他實施方式對於此行業人士即屬顯而易見，而能推知。因此，本專利說明書及其實施例的說明，目的僅是示範，不得用以限制本發明之範圍。本發明的真實範圍應由以下的申請專利範圍所規範。

100‧‧‧液晶材料、可變介電常數材料

105‧‧‧頂部介電質、頂部夾板

110‧‧‧底部介電質、底部夾板

116‧‧‧導電電路、導電貼片、延遲線

126a、126b、126c‧‧‧電極

128‧‧‧場

130‧‧‧底部電極

140‧‧‧可控(變)電壓源、控制器

Claims (19)

1. 一種多態可變介電特性天線，包括：頂部介電質板；底部介電質板；位於該頂部介電質板和該底部介電質板之間的可變介電質板；設置在該可變介電質板上的多個導電裝置；位在該底部介電質板下方的RF饋電；其中，該可變介電質板包括：頂部夾板；底部夾板；一種可變介電常數材料，提供在該頂部夾板和該底部夾板之間；該可變介電常數材料分成多個像素，每個像素位於相應的導電裝置下方，並具有多個電極；及多條導線，每條導線獨立且分別連接到該多個電極中的一個，並獨立且分別連接到一個控制器，使得單一像素中的多個電極中的每一個電極可以獨立且分別接收來自該控制器的激發信號。
2. 如申請專利範圍第1項的多態可變介電特性天線，另包括：多片輻射貼片，設置在該頂部介電質板上；及多個導電通孔，每個導電通孔對該多數導電裝置中的一個提供與對應的一個輻射貼片之間的電連接。
3. 如申請專利範圍第2項的多態可變介電特性天線，另包括：RF接地；該RF接地具有多個窗口，每個窗口位在該多片輻射貼片中的一片的正下方。
4. 如申請專利範圍第2項的多態可變介電特性天線，其中：該多條導線包括獨立連接到每個輻射貼片和該控制器的導線，使得每個輻射貼片可以獨立接收來自該控制器的激發信號。
5. 如申請專利範圍第1項的多態可變介電特性天線，其中：該可變介電質板還包括多個位在該頂部夾板和該底部夾板之間的間隔件。
6. 如申請專利範圍第1項的多態可變介電特性天線，其中：該可變介電質板還包括供每個像素使用的多個接地電極。
7. 如申請專利範圍第6項的多態可變介電特性天線，其中：該可變介電質板還包括多條接地線，每條接地線獨立連接到一個對應的接地電極和該控制器，使得該多個接地電極中，屬於單一像素的多數接地電極中的每一個都可獨立接收來自該控制器的激發信號。
8. 如申請專利範圍第1項的多態可變介電特性天線，其中：該多數導電裝置中的每一個包括一條延遲線，用於將RF信號發送到一片輻射貼片。
9. 如申請專利範圍第1項的多態可變介電特性天線，其中：該多數導電裝置中的每一個配置成可從一個輻射貼片接收RF信號，及從該控制器接收像素激發信號。
10. 如申請專利範圍第1項的多態可變介電特性天線，另包括DC開路與RF短路配置，設置在該RF饋電和該多個導電裝置之間。
11. 如申請專利範圍第1項的多態可變介電特性天線，其中：該多數導電裝置中的每一個導電裝置包括一條形成曲折導電條的延遲線，並且其中數個像素是沿該曲折導電條布置。
12. 如申請專利範圍第11項的多態可變介電特性天線，另包括多片RF輻射貼片，其中每條延遲線連接到該多數RF輻射貼片中的一片。
13. 如申請專利範圍第1項的多態可變介電特性天線，另包括多個接地電極，位於每個像素下方，以及多條接地信號線，每條接地信號線分別且獨立連接到其中一個接地電極，並通向該控制器。
14. 一種用於製造多態可變介電特性天線的方法，包括以下步驟：將可變介電常數材料放置在頂部夾板和底部夾板之間；形成可變介電常數材料的像素；在該頂部夾板上形成多個電極，其中以該多個電極中的一個以上電極形成電極的子集，提供在每個像素上；形成多條信號線，每條信號線獨立且分別連接到且專用於該多個電極中的一個，並獨立且分別通向一個控制器；在該底部夾板上形成接地布置；在該頂部夾板上形成多個導電裝置，其中每個導電裝置下方均配置有該多數像素中的至少一個像素。
15. 如申請專利範圍第14項的方法，其中，該形成接地布置的步驟包括：在每個像素下方形成多個接地電極，以及形成多條接地信號線，每條接地信號線單獨連接到且專用於該多個接地電極中的一個，並且通向該控制器。
16. 如申請專利範圍第14項的方法，其中，該形成多個導電裝置的步驟包括：形成多條彎曲的導電線，每條彎曲的導電線形成在多個像素上。
17. 如申請專利範圍第16項的方法，另包括形成多個輻射貼片及形成多個接點，使每個接點將每該輻射貼片中的一個連接到該彎曲導電線中的一條的步驟。
18. 如申請專利範圍第14項的方法，另包括在該頂部夾板和該底部夾板之間放置多數絕緣間隔件的步驟。
19. 如申請專利範圍第14項的方法，另包括在該底部夾板下方放置絕緣板，以及在該絕緣板上形成RF接地平面的步驟。

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