TWI721858B

TWI721858B - 天線裝置

Info

Publication number: TWI721858B
Application number: TW109112113A
Authority: TW
Inventors: 陳亞婷
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2021-03-11
Also published as: CN112421222A; CN112421222B; TW202139515A

Abstract

一種天線裝置，包括第一基板、天線迴圈以及虛設迴圈。天線迴圈位於第一基板上。虛設迴圈設置於天線迴路內側，且與天線迴圈分離。虛設迴圈不重疊於天線迴圈的磁場中心。

Description

天線裝置

本發明是有關於一種天線裝置，且特別是有關於一種具有虛設迴圈的天線裝置。

隨著科技進步與發展，傳統只具備顯示影像功能的顯示產品已經無法滿足消費者的需求，因此，為了提升產品的競爭力，許多廠商嘗試著增加產品的附加功能。舉例來說，在現有的手機中，常附加有觸控功能、指紋辨識功能、人臉辨識功能、無線交易支付功能……等功能，這些功能提供了消費者更便利的生活模式。在這些附加功能中，無線交易支付功能為近年來最被廣為關注的功能之一，消費者只需要隨身攜帶一隻具有近距離無線通訊（Near-field communication，NFC）功能的手機便可隨心所欲地在多處商店完成消費購物的體驗，大大提高消費者便利性。

本發明提供一種天線裝置，可以降低干擾雜訊以改善無線訊號傳輸效能。

本發明的至少一實施例提供一種天線裝置。天線裝置包括第一基板、天線迴圈以及虛設迴圈。天線迴圈位於第一基板上。虛設迴圈設置於天線迴路內側，且與天線迴圈分離。虛設迴圈不重疊於天線迴圈的磁場中心。

本發明的至少一實施例提供一種天線裝置。天線裝置包括第一基板、天線迴圈以及虛設迴圈。天線迴圈位於第一基板上，且天線迴圈的內側具有虛設迴圈區。虛設迴圈設置於虛設迴圈區。虛設迴圈與天線迴圈分離。虛設迴圈不重疊於虛設迴圈區的中央區域。與該天線迴圈的內側邊緣之間的距離約為該虛設迴圈區的中心至該天線迴圈的內側邊緣之間的距離的90%的區域被定義為虛設迴圈區的中央區域。

圖1是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的剖面示意圖。

請參考圖1，天線裝置1包括天線面板10、顯示面板20以及保護面板(cover lens)30。天線面板10位於顯示面板20與保護面板30之間。天線面板10透過光學膠（Optically clear adhesive）O1而連接至顯示面板20，且天線面板10透過光學膠O2而連接至保護面板30。

天線面板10包括第一基板100以及導電圖案層110。導電圖案層110位於第一基板100上。第一基板100的材質例如為玻璃、石英、有機聚合物或是其他透明基板。導電圖案層110的材質例如為金屬、金屬氧化物、金屬氮化物或其他導電材料。在一些實施例中，導電圖案層110包括天線迴圈以及虛設迴圈（請參考圖2A）。

顯示面板20包括第二基板200、多個子畫素210、第三基板220、彩色濾光元件230、液晶層240、第一偏光結構250以及第二偏光結構260。第三基板220位於第一基板100與第二基板200之間。液晶層240位於第二基板200與第三基板220之間。第二基板200與第三基板220的材質例如為玻璃、石英、有機聚合物或是其他透明基板。

子畫素210位於第二基板200上，且重疊於導電圖案層110中的天線迴圈以及虛設迴圈。換句話說，導電圖案層110重疊於顯示面板20的顯示區。在本實施例中，子畫素210包括主動元件212以及電性連接至主動元件212的畫素電極214。主動元件212位於第二基板200上。絕緣層213覆蓋主動元件212。畫素電極214透過絕緣層213中的開口而電性連接至主動元件212。

彩色濾光元件230位於第三基板220上。在本實施例中，彩色濾光元件230包括紅色濾光元件232、綠色濾光元件234以及藍色濾光元件236。黑色矩陣光阻BM設置於不同顏色之濾光元件之間。

第一偏光結構250以及第二偏光結構260分別位於第二基板200上以及第三基板220上。

雖然在本實施例中，顯示面板20為液晶顯示面板，但本發明不以此為限。在其他實施例中，顯示面板20為微型發光二極體顯示面板（Micro-LED display）、有機發光二極體顯示面板（OLED display）或其他類型的顯示面板。

圖2A是依照本發明的一實施例的一種天線面板的上視示意圖。圖2B是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的立體示意圖，其中圖2B繪示了天線面板10與顯示面板20，並省略繪示其他構件。

請參考圖2A，天線裝置的天線面板10包括第一基板100以及導電圖案層110。導電圖案層110包括天線迴圈112以及虛設迴圈114。在一些實施例中，天線面板10適用於近距離無線通訊，且更包括具有通信訊號處理器之驅動板(driving board)，驅動板可產生驅動訊號並進行訊號處理與資訊解碼，但本發明不以此為限。在一些實施例中，一個天線面板的天線迴圈(NFC reader)會以操作頻率進行驅動，操作頻率在近距離無線通訊條件下可為13.56MHz，並因為天線迴圈結構而產生有效磁場。另一個具有天線面板(NFC tag)的電子裝置將前述磁場轉換成電流，並藉由其所具備的訊號處理器上的晶片進行解碼，兩個電子裝置便可以透過兩個不同的天線面板而進行雙向的交換資訊。

天線迴圈112以及虛設迴圈114位於第一基板100上。天線迴圈112的內側具有虛設迴圈區112R。在一些實施例中，天線迴圈112透過兩個電極112a、112b而電性連接至驅動訊號源，並藉由驅動訊號源控制天線迴圈112上的電流I1。電流I1流經天線迴圈112並產生磁場，前述磁場的磁場方向例如垂直於天線迴圈112所在的平面。

虛設迴圈114設置於天線迴路112內側，且設置於虛設迴圈區112R。在本實施例中，虛設迴圈114所在的平面平行於天線迴路112所在的平面。虛設迴圈114不重疊於天線迴圈112的磁場中心MFC。在一些實施例中，虛設迴圈114不重疊於天線面板10的磁場中心。天線迴圈112的磁場中心MFC例如是天線迴圈112所產生之磁場中，磁場強度最強的位置。在一些實施例中，磁場中心MFC的位置約等於天線迴圈112的幾何中心的位置，但本發明不以此為限。在其他實施例中，磁場中心MFC的位置不等於天線迴圈112的幾何中心的位置。在一些實施例中，虛設迴圈114不重疊於虛設迴圈區112R的中央區域112RC。與天線迴圈112的內側邊緣之間的距離L1約為虛設迴圈區112R的中心（幾何中心及/或磁場中心）至天線迴圈的內側邊緣之間的距離L2的90%的區域被定義為虛設迴圈區112R的中央區域112RC。換句話說，虛設迴圈區114的中央區域112RC被定義為虛設迴圈區112R中與天線迴圈112的內側邊緣之間的距離L1約為天線迴圈112最內圈中對應之一側的邊長的一半之90%的區域。在一些實施例中，天線迴圈112的磁場中心MFC的磁場強度為X，且中央區域112RC中的磁場強度約為X~0.9X。

虛設迴圈114與天線迴圈112分離，且虛設迴圈114為浮置電極。在一些實施例中，當電流I1流經天線迴圈112時，虛設迴圈114會因為電磁感應而對應地產生電流I2。

在本實施例中，當電流I1流經天線迴圈112並產生磁場時，顯示面板20中的導線（例如掃描線（scanning line）、資料線（data line）或扇出線（fanout line）等其他訊號線）會因為渦電流效應（eddy current）以及電磁感應而對應地產生電流I3，並出現方向相反於天線迴圈112所產生的磁場之反向磁場。同時，當電流I2流經虛設迴圈114並產生磁場時，顯示面板20中的導線（例如掃描線（scanning line）、資料線（data line）或扇出線（fanout line）等其他訊號線）會因為渦電流效應以及電磁感應而對應地產生電流I4，並削減電流I3所產生之反向磁場。

基於上述，虛設迴圈114可以減少顯示面板20因為渦電流效應以及電磁感應所產生之反向磁場，藉此降低天線訊號傳輸的雜訊值並提高天線之有效訊號強度，以增加無線訊號傳遞效能。

在一些實施例中，搭配驅動訊號之時序調控，虛設迴圈114可在天線迴圈112之無線訊號傳輸功能關閉時（即不主動對天線迴圈112施加電流時），作為另一具有無線訊號傳輸功能之次天線。虛設迴圈114的操作頻率可以不同於天線迴圈112的操作頻率，舉例來說，虛設迴圈114可適用於4G/5G行動通訊功能、RFID遠距無線訊號傳輸功能或其他類型的無線訊號傳輸功能。

圖3A是依照本發明的一實施例的一種天線面板的上視示意圖。圖3B是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的立體示意圖，其中圖3B繪示了天線面板10a與顯示面板20，並省略繪示其他構件。在此必須說明的是，圖3A和圖3B的實施例沿用圖1至圖2B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖3A，天線裝置的天線面板10a包括第一基板100以及導電圖案層110a。導電圖案層110a包括天線迴圈112以及多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d。在一些實施例中，天線面板10a適用於近距離無線通訊，且更包括具有通信訊號處理器之驅動板(driving board)，但本發明不以此為限。

多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d設置於天線迴路112內側，且設置於虛設迴圈區112R。在本實施例中，多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d所在的平面平行於天線迴路112所在的平面。多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d不重疊於天線迴圈112的磁場中心MFC。在一些實施例中，多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d不重疊於天線面板10a的磁場中心。在一些實施例中，多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d不重疊於虛設迴圈區112R的中央區域112RC。

多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d與天線迴圈112分離，且多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d為互相分離的浮置電極。在一些實施例中，當電流I1流經天線迴圈112時，多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d會因為電磁感應而分別對應地產生電流I2a、I2b、I2c、I2d。

在本實施例中，當電流I1流經天線迴圈112並產生磁場時，顯示面板20中的導線（例如掃描線（scanning line）、資料線（data line）或扇出線（fanout line）等其他訊號線）會因為渦電流效應（eddy current）以及電磁感應而對應地產生電流I3，並出現方向相反於天線迴圈112所產生的磁場之反向磁場。同時，當電流I2a、I2b、I2c、I2d流經虛設迴圈114並產生磁場時，顯示面板20中的導線（例如掃描線（scanning line）、資料線（data line）或扇出線（fanout line）等其他訊號線）會因為渦電流效應以及電磁感應而對應地產生電流I4a、I4b、I4c、I4d，並削減電流I3所產生之反向磁場。

基於上述，虛設迴圈114a、114b、114c、114d可以減少顯示面板20因為渦電流效應以及電磁感應所產生之反向磁場，藉此降低天線訊號傳輸的雜訊值並提高天線之有效訊號強度，以增加無線訊號傳遞效能。

測試具備虛設迴圈之天線裝置（例如圖3B之天線裝置）與不具備虛設迴圈之天線裝置在z軸上不同水平高度處的有效磁場強度，接著再以式1積分不同水平高度之有效磁場強度，結果如表1。式1：

表1。

z (mm)	H(z) (A/m)
具備虛設迴圈之天線裝置	不具備虛設迴圈之天線裝置
0	-1.13E ^-02	-1.14E ^-02
1	-4.45E ^-03	-4.60E ^-03
2	-3.95E ^-03	-4.12E ^-03
3	-4.03E ^-03	-3.97E ^-03
4	-3.92E ^-03	-3.90E ^-03
5	-1.13E ^-02	-3.73E ^-03
6	-3.67E ^-03	-3.59E ^-03
7	-3.53E ^-03	-3.50E ^-03
8	-3.38E ^-03	-3.39E ^-03
9	-3.27E ^-03	-3.25E ^-03
10	-3.15E ^-03	-3.10E ^-03
	-5.60E ^-02	-4.86E ^-02

由表1可以得知，具備虛設迴圈之天線裝置的有效磁場強度比不具備虛設迴圈之天線裝置之有效磁場強度還要強。

圖4是依照本發明的一實施例的一種天線面板的上視示意圖。在此必須說明的是，圖4的實施例沿用圖3A和圖3B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖4，天線裝置的天線面板10b包括第一基板（未繪出）以及導電圖案層110b。導電圖案層110b包括天線迴圈112、多個虛設迴圈114a、114b以及多個虛設島狀電極116。虛設島狀電極116設置於天線迴圈112與虛設迴圈114a、114b之間，且分離於天線迴圈112與虛設迴圈114a、114b。在本實施例中，虛設島狀電極116為小塊的網狀圖案，因此，不容易因為電磁感應而產生明顯磁場。虛設迴圈114a、114b與虛設島狀電極為浮置電極。

在本實施例中，天線迴圈112、多個虛設迴圈114a、114b以及多個虛設島狀電極116皆為透光結構，因此，能減少天線面板10b對顯示裝置之亮度所造成的影響。藉由虛設島狀電極116的設置，能減少天線面板10b上不同位置之間的穿透率差異。

在一些實施例中，導電圖案層110b是由網狀結構所構成。換句話說，天線迴圈112、虛設迴圈114a、114b以及虛設島狀電極116各自包括網狀結構。在一些實施例中，前述網狀結構的材料包括金屬，且網狀結構的線寬>5μm，藉此避免金屬線可視性。在一些實施例中，天線迴圈112、虛設迴圈114a、114b以及虛設島狀電極116包括線寬以及線距相同的網狀結構，以避免畫面出現莫耳條紋（Moiré pattern）的問題。

在一些實施例中，對整片的金屬網進行雷射切割，以形成互相分離的天線迴圈112、虛設迴圈114a、114b以及虛設島狀電極116。在其他實施例中，以微影蝕刻製程形成互相分離的天線迴圈112、虛設迴圈114a、114b以及虛設島狀電極116。

橋接結構118a、118b設置於天線迴圈112之網狀結構的一側，且與天線迴圈112之網狀結構相連。在本實施例中，天線迴圈112之網狀結構包括由外至內的多個迴圈1121、1122、1123，迴圈1121、1122、1123彼此不直接接觸。橋接結構118a、118b將迴圈1121、1122、1123彼此電性連接。舉例來說，迴圈1121透過橋接結構118a而電性連接至迴圈1122，且迴圈1122透過橋接結構118b而電性連接至迴圈1123。橋接結構118b設置於橋接結構118a與網狀結構之間，且橋接結構118a與橋接結構118b彼此不直接接觸。在一些實施例中，部分虛設島狀電極116設置於多個迴圈1121、1122、1123之間。

圖5是依照本發明的一實施例的一種天線面板的磁場分佈示意圖。

請參考圖5，在本實施例中，由於天線迴圈上下不對稱（請參考圖4），且橋接結構（請參考圖4）的導電率高於天線迴圈之網狀結構的導電率，因此，天線迴圈之磁場中心MFC的位置不等於天線迴圈的幾何中心的位置，且天線迴圈之磁場中心MFC的位置向下偏移。在一些實施例中，天線迴圈的磁場中心MFC相較於天線迴圈的幾何中心更靠近橋接結構，但本發明不以此為限。

圖6是依照本發明的一實施例的一種天線面板的上視示意圖。在此必須說明的是，圖6的實施例沿用圖3A和圖3B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖6，天線裝置的天線面板10c包括第一基板（未繪出）以及導電圖案層110c。導電圖案層110c包括天線迴圈112、多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d以及多個虛設島狀電極116。虛設島狀電極116設置於天線迴圈112與虛設迴圈114a、114b、114c、114d之間，且分離於天線迴圈112與虛設迴圈114a、114b、114c、114d。虛設島狀電極116為小塊的網狀圖案，因此，不容易因為電磁感應而產生明顯磁場。虛設迴圈114a、114b、114c、114d與虛設島狀電極為浮置電極。

橋接結構118設置於天線迴圈112之網狀結構的一側，且與天線迴圈112之網狀結構相連。在本實施例中，天線迴圈112之網狀結構包括由外至內的多個迴圈1121、1122，迴圈1121、1122彼此不直接接觸。橋接結構118將迴圈1121、1122彼此電性連接。舉例來說，迴圈1121透過橋接結構118而電性連接至迴圈1122。

在本實施例中，天線迴圈112、多個虛設迴圈114a、114b、114c、114d以及多個虛設島狀電極116皆為透光結構，因此，能減少天線面板10c對顯示裝置之亮度所造成的影響。藉由虛設島狀電極116的設置，能減少天線面板10c上不同位置之間的穿透率差異。

綜上所述，虛設迴圈可以減少顯示面板因為渦電流效應以及電磁感應所產生之反向磁場，藉此降低天線訊號傳輸的雜訊值並提高天線之有效訊號強度，以增加無線訊號傳遞效能。

10、10a、10b、10c:天線面板 100:第一基板 110、110a、110b、110c:導電圖案層 112:天線迴圈 1121、1122、1123:迴圈 112a、112b:電極 112R:虛設迴圈區 112RC:中央區域 114、114a、114b、114c、114d:虛設迴圈 116:虛設島狀電極 118、118a、118b:橋接結構 20:顯示面板 200:第二基板 210:子畫素 212:主動元件 213:絕緣層 214:畫素電極 220:第三基板 230:彩色濾光元件 232:紅色濾光元件 234:綠色濾光元件 236:藍色濾光元件 240:液晶層 250:第一偏光結構 260:第二偏光結構 30:保護面板 BM: 黑色矩陣光阻 I1、I2、I3、I4、I2a、I2b、I2c、I2d、I4a、I4b、I4c、I4d:電流 L1、L2:距離 MFC:磁場中心 O1、O2:光學膠

圖1是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的剖面示意圖。圖2A是依照本發明的一實施例的一種天線面板的上視示意圖。圖2B是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的立體示意圖。圖3A是依照本發明的一實施例的一種天線面板的上視示意圖。圖3B是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的立體示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種天線面板的上視示意圖。圖5是依照本發明的一實施例的一種天線面板的磁場分佈示意圖。圖6是依照本發明的一實施例的一種天線面板的上視示意圖。

10c:天線面板

110c:導電圖案層

112:天線迴圈

1121、1122:迴圈

112a、112b:電極

112R:虛設迴圈區

114a、114b、114c、114d:虛設迴圈

116:虛設島狀電極

118:橋接結構

MFC:磁場中心

Claims

一種天線裝置，包括：一第一基板；一天線迴圈，位於該第一基板上；一虛設迴圈，設置於該天線迴路內側，且與該天線迴圈分離，其中該虛設迴圈不重疊於該天線迴圈的磁場中心；以及多個虛設島狀電極，設置於該天線迴圈與該虛設迴圈之間，且分離於該天線迴圈與該虛設迴圈。
請求項1所述的天線裝置，更包括：一第二基板；多個子畫素，位於該第二基板上，且重疊於該天線迴圈以及該虛設迴圈；一第三基板，位於該第一基板與該第二基板之間；一彩色濾光元件，位於該第三基板上；一液晶層，位於該第二基板與該第三基板之間；一第一偏光結構，位於該第二基板上；以及一第二偏光結構，位於該第三基板上。
如請求項1所述的天線裝置，其中該天線迴圈與該虛設迴圈皆為透光結構。
如請求項1所述的天線裝置，其中該天線迴圈、該虛設迴圈以及該些虛設島狀電極各自包括網狀結構。
如請求項4所述的天線裝置，其中該網狀結構的線寬小於5微米。
如請求項1所述的天線裝置，其中該虛設迴圈與該些虛設島狀電極為浮置電極。
如請求項4所述的天線裝置，其中該天線迴圈更包括一橋接結構，設置於該天線迴圈之該網狀結構的一側，且與該天線迴圈之該網狀結構相連。
一種天線裝置，包括：一第一基板；一天線迴圈，位於該第一基板上，且該天線迴圈的內側具有一虛設迴圈區；一虛設迴圈，設置於該虛設迴圈區，且與該天線迴圈分離，其中該虛設迴圈不重疊於該虛設迴圈區的中央區域，其中與該天線迴圈的內側邊緣之間的距離約為該虛設迴圈區的中心至該天線迴圈的內側邊緣之間的距離的90%的區域被定義為該虛設迴圈區的該中央區域；以及多個虛設島狀電極，設置於該天線迴圈與該虛設迴圈之間，且分離於該天線迴圈與該虛設迴圈。
如請求項8所述的天線裝置，其中該天線迴圈的磁場中心的磁場強度為X，且該中央區域中的磁場強度約為X~0.9X。