TWI734511B - 玻璃通訊天線及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種玻璃通訊天線，包含：一玻璃基板組，具有一第一玻璃板及一第二玻璃板，一膠合層，置於該第一玻璃板與該第二玻璃板之間，且該膠合層用於固定該第一玻璃板及該第二玻璃板的相對位置，以及一天線結構，置於該第一玻璃板及與該第二玻璃板之間，且該天線結構的至少一部份結合於該膠合層。

Description

玻璃通訊天線及其製造方法

本發明係關於一種玻璃通訊天線及其製造方法，特別係關於一種具有天線的複合玻璃及其製造方法。

隨著時代推移，網路科技也與時俱進，從以前須要使用個人電腦再定點連接網路，到現在人手一支行動裝置，只要連上電信公司基地台或是Wi-Fi便可在各地上網。同時隨著第五代行動通訊技術(5th generation mobile networks 或5th generation wireless systems，簡稱5G)的來到，相較於前代4G，5G更具有理想峰值速度快、低延遲、高頻段等特點。4G的峰值速率約為每秒0.1~1Gb，而5G約為每秒1~10Gb。4G的回應時間約為15~25毫秒，然而5G的回應時間約為1毫秒。4G的頻率約在10GHz以下，5G約在30~300GHz。同時4G因頻寬小，常因為同範圍內連線需求數量太多而造成壅塞。而5G在其低延遲的優點下，對未來應用上極其廣泛，例如可以使遠端通訊、遠端開會等近幾乎達到同步。而在物聯網也可運用在機器對機器的傳輸，例如交通上車輛對車輛的不斷相互通訊，也可以與道路不間斷的通訊。

然而，由於5G頻率高致其波長短、繞射能力弱，等同傳輸範圍小，跟4G相比在同樣的距離下需要更多的中繼節點、基地台、天線等的設立。同時若在室內因需求而需設立多台基地台，亦會造成管理上困難，且經門牆或地板隔絕後常造成訊號嚴重衰減。

鑒於上述，本發明提供一種以滿足上述需求的玻璃通訊天線及其製造方法。

依據本發明一實施例的玻璃通訊天線，包含：一玻璃基板組，具有一第一玻璃板及一第二玻璃板；一膠合層，置於該第一玻璃板與該第二玻璃板之間，且該膠合層用於固定該第一玻璃板及該第二玻璃板的相對位置；以及一天線結構，置於該第一玻璃板及與該第二玻璃板之間，且該天線結構的至少一部份結合於該膠合層，其中該天線結構係完全包覆於該膠合層中，且該第一玻璃板、該天線結構及該第二玻璃板係間隔設置。

依據本發明一實施例的玻璃通訊天線的製造方法，包含：提供一玻璃基板組，其中該玻璃基板組具有一第一玻璃板及一第二玻璃板；將一天線結構置於一膠合層上，其中該膠合層的厚度大於該天線結構；以該第一玻璃板與該第二玻璃板夾合該天線結構與該膠合層；以層壓、滾壓或真空方式進行合片；以及在高壓高溫下進行加熱程序，以使該膠合層完全包覆該天線結構。

綜上所述，本發明一實施例提供一種透明且可做為建材的玻璃通訊天線，可用於門窗、牆壁、欄杆、公車亭、車輛玻璃等環境，使得通訊訊號可透過玻璃通訊天線傳輸而不致通訊訊號受普通建材隔絕而衰退，且其外部玻璃基板可保護內部天線結構不受濕氣、水分侵蝕或外力破壞等環境影響產生腐蝕損壞。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

1:第一玻璃板

2:第二玻璃板

3:膠合層

4:天線結構

41:天線基材

42:天線圖案

5:隔絕層

6:第二膠合層

W:導線

圖1係繪製本發明一實施例的玻璃通訊天線的側視圖。

圖2係繪製本發明一實施例的膠合層具有通孔時的玻璃通訊天線的側視示意圖。

圖3係繪製本發明一實施例的膠合層具有盲孔時的玻璃通訊天線的側視示意圖。

圖4係繪製本發明一實施例的具有隔絕層的玻璃通訊天線的側視示意圖。

圖5係繪製本發明一實施例的天線結構的示意圖。

圖6係繪製本發明一實施例的玻璃通訊天線製造時的疊合側視示意圖。

圖7係繪製本發明一實施例的玻璃通訊天線之結構展開的側視示意圖。

圖8係繪製本發明一實施例的玻璃通訊天線之結構展開的側視示意圖。

圖9係繪製本發明一實施例的具有隔絕層的玻璃通訊天線之結構展開的側視示意圖。

圖10係繪製本發明一實施例的玻璃通訊天線的製造方法的流程圖。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考圖1。本發明一實施例的玻璃通訊天線包含具有第一玻璃板1及第二玻璃板2的一玻璃基板、一膠合層3及一天線結構4。膠合層3置於該第一玻璃板1與該第二玻璃板2間，且膠合層3用於固定第一玻璃板1及第二玻璃板2的相對位置；天線結構4置於第一玻璃板1及與第二玻璃板2之間，且天線結構4的至少一部份結合於膠合層3。天線 結構4之導線W係延伸出玻璃基板。

玻璃基板係利用平板玻璃經裁切後磨邊，在進行玻璃熱處理程序加強玻璃強度，進行兩片或多片以上的膠合配對，以求玻璃在膠合後穩定接著，降低脫膠情形的發生。本發明一實施例的玻璃基板係以第一玻璃板1與第二玻璃板2說明，實務上玻璃基板可包含兩片以上玻璃板。膠合層3為膠合玻璃板用的材料，可為聚乙烯醇縮丁醛樹脂(PVB)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、杜邦公司的SentryGlas® Plus中間膜(SGP)等，在本發明一實施例中，可在恆溫恆濕室裡在溫度18℃±5℃、濕度25%±5%的條件下裁切後儲備。天線結構4依照應用類型可以做為WiFi、無線射頻辨識技術(RFID)、電子道路收費系統(ETC)、全球定位系統(GPS)、近場通訊(NFC)等收發訊號用途，而天線結構4可為硬板型天線或軟板型天線，亦可以為印刷天線圖案且結合於玻璃板上。詳言之，天線結構4包含天線圖案，可更包含一天線基材，該天線基材材質不限。當天線結構4為硬板型天線或軟板型天線時，天線圖案係畫在該天線基材上一側。

圖1為玻璃通訊天線成品樣態其中之一，其中天線結構4包覆於膠合層3中，無直接接觸兩玻璃板1、2。請參考圖2，在本發明一實施例中，玻璃通訊天線的膠合層3可具有一通孔，其體積大小恰為天線結構4之體積，天線結構4即置於膠合層3該通孔中，此時天線結構4接觸兩玻璃板1、2。請參考圖3，所示膠合層3亦可具有一盲孔，在此種情形下天線結構4通常可為印刷天線圖案且結合於任一玻璃板上，雖所繪圖式裡天線結構4接觸第一玻璃板1，但本發明不限制於此，實務上在此實施方式下，天線結構4所接觸的可為兩玻璃板1、2之中的任一者。

請參考圖4。本發明一實施例的玻璃通訊天線更包含了一隔絕層5，可用於阻斷外部訊號、雜訊的干擾，或不讓內部訊號外洩等。隔絕層5可為具有網孔的導電材料構成，亦可為摻雜有可導電的導體粒子的基材，本發明不限定該基材之材料。如圖4所示，隔絕層5置於兩玻璃板1、 2之間且結合於兩玻璃板1、2其中之一，以圖4為例的玻璃通訊天線中隔絕層5結合於第一玻璃板1。膠合層3與天線結構4無特別限定樣態，可如圖1到圖3之結構。注意隔絕層5需與天線結構4的天線圖案間隔設置。請一併參考圖5，天線結構4可為硬板型天線或軟板型天線，在此時天線結構4包含天線基材41、天線圖案42及導線W。天線基材41係天線之基板，天線圖案42結合於天線基材41之一側，再以導線W連接天線圖案42。隔絕層5須與天線圖案41間隔設置，意即隔絕層5與天線圖案41中間可存有膠合層3或天線基材41。當隔絕層5接觸天線結構4時，隔絕層5需接觸於天線基材41相對於天線圖案42的另一側。

圖1至圖4所繪示係玻璃通訊天線成品的示意圖，以下將以圖6至圖9之結構展開的測試示意圖配合說明本發明一實施例的玻璃通訊天線在製造時的疊合構造。整體來說，在玻璃通訊天線經疊合後，膠合層3的厚度需不小於天線結構4，若實務上膠合層3因裁切厚度固定且單一片膠合層3厚度小於天線結構4，則玻璃通訊天線可以另外更包含一第二膠合層6。

本發明一實施例的玻璃通訊天線的製造方法大致分為以下步驟：在恆溫恆濕室以特定條件下將玻璃通訊天線的部件疊合後，小心地將天線結構4之導線W拉出玻璃板外側，利用滾壓、層壓或真空方式進行合片，最後採用高壓釜在高溫高壓下恆溫加熱玻璃通訊天線一段時間，在出爐後冷卻完切除殘膠後即可進行後續天線訊號的測試。關於玻璃通訊天線的製造詳細說明待下方流程圖再詳述，以下將先行說明玻璃通訊天線在製造時的部件的疊合構造。

請參考圖6，膠合層3在恆溫恆濕室裁出一孔，而在本圖中膠合層3具有的係以通孔為例，但不限為通孔，亦可以為盲孔，兩孔的用意皆為考量到天線結構4的厚度下，在製造過程中對天線結構4做的保護措施。在玻璃通訊天線的各部件疊合後，由於膠合層3厚度不小於天線結 構4，所以第二玻璃板2與膠合層3的通孔形成的空間扣除掉天線結構4所佔的體積後仍有狹小空間，以致天線結構4沒有直接接觸第二玻璃板2。而玻璃通訊天線經加熱後，膠合層3軟化導致該狹小空間漸漸被膠合層3填滿，最後變成如圖1的樣子。若膠合層具有的為該盲孔，經加熱後亦可呈現相近的結果，其中最大差異在於加熱再冷卻後膠合層3的厚度，使得天線結構4可能與兩玻璃板1、2皆無直接接觸，或有與至少一玻璃板直接接觸，本發明並不限制於此。

請參考圖7，當天線結構4的厚度大於膠合層3的厚度，為求天線結構4的保護，本發明一實施例的玻璃通訊天線可更包含第二膠合層6，置於第二玻璃2與膠合層3之間。第二膠合層6亦可選擇性具有一通孔或盲孔，更甚者視天線結構4與第二膠合層6的相對厚度而定，可具有多個第二膠合層6。注意第二膠合層6目的為增厚整體膠合層的厚度，故無論玻璃通訊天線具有多個膠合層3或具有多個第二膠合層6，在此目的下兩者皆符合本發明之精神，然膠合層3與第二膠合層6不限定各材質種類。

請參考圖8。圖8繪示的天線結構4係印刷天線圖案且結合於任一玻璃板，在此圖以印刷天線圖案結合於第一玻璃板1為例。此狀況下由於天線結構4厚度極薄，故膠合層3可不具有通孔或盲孔即與天線結構4疊合。但最後成品呈現出的構造圖仍有可能如圖3所示，其中膠合層3具有該盲孔，其原因係加熱後的膠合層3對應天線結構4的體積壓出該盲孔，在此該盲孔並非事先鑿出。本發明不對上述做限制。

請同時參考圖9及圖5。本發明一實施例的玻璃通訊天線可更包含隔絕層5。雖圖9中繪示具有該通孔的膠合層3為例，然隔絕層5亦可包含於如圖7、8的玻璃通訊天線。如圖9所示，隔絕層5結合於第一玻璃板1，同時置於膠合層3相對於天線結構4之另一側。然隔絕層亦可結合於第二玻璃板2且置於膠合層3相對於天線結構4的同一側，此時天 線結構4需以沒有天線圖案42的天線基材41一側接觸隔絕層5。而若天線結構4為印刷天線圖案且結合於兩玻璃板1、2之一，由於沒有天線基材41可供間隔設置，故在此狀況下隔絕層5需以膠合層3與天線結構4間隔設置。

本發明一實施例的玻璃通訊天線在製造時的疊合結構亦不以上述圖6至圖9之排序作為限制，玻璃通訊天線各部件位置亦可以依圖式左右反轉後的排序排列，亦符合本發明之精神。第一玻璃板1與第二玻璃板2本質上可為相同材質玻璃板，亦可為不同材質。

請參考圖10，在此說明本發明一實施例的玻璃通訊天線的製造流程。請參考步驟S1，對膠合層3裁切加工。實務上，膠合層3會被保存在恆溫恆濕室，在本實施例中在溫度約為18℃±5℃、相對濕度約為25%±5%的條件下保存，同時在此條件下依照需求對膠合層3做尺寸大小的裁切及選擇性開鑿通孔或盲孔。此通孔或盲孔可事先依據天線結構4的體積做為該孔的面積及深度之參考。

請參考步驟S2，將天線結構4置於膠合層3上。在恆溫恆濕室裡，將加工好的膠合層3與提供的天線結構4疊合，若膠合層3具有該通孔或盲孔則將天線結構4置於孔內。當天線結構4的厚度大於膠合層3時，可提供至少一第二膠合層6，使由膠合層3與第二膠合層6組成的整體膠合層的厚度不小於天線結構4，此時天線結構4包覆於膠合層3及第二膠合層6之中。其中第二膠合層6亦可依照需求選擇性開鑿通孔或盲孔。

請參考步驟S2’。本發明另一實施例中，天線結構4為印刷天線圖案，則此時在步驟S1後可前往步驟S2’，將天線結構4置於第一玻璃板1上。實務上可將天線圖案印刷在玻璃板內側。

在本發明的更一實施例中，玻璃通訊天線可更包含隔絕層5，則此時在步驟S2之後，進入步驟S3之前，可將隔絕層5與上述天線結構4及膠合層3疊合，惟隔絕層5需與天線結構4的天線圖案42間隔設置。

請參考步驟S3，以第一玻璃板1與第二玻璃板2夾合天線結構4與膠合層3。在本發明一實施例中，實務上先設置第一玻璃板1後，疊上上述步驟之組件，最後疊上第二玻璃板2，並且在疊合過程中將導線W拉出於玻璃基板外側。本發明另一實施例中，先設置第一玻璃板1後，疊上膠合層3，最後疊上第二玻璃板2。天線結構4可結合於任一玻璃板，但玻璃板疊合順序皆符合本發明之精神遂不予限制。在本發明的更一實施例中玻璃通訊天線更包含隔絕層5的情況下，若天線結構4係印刷天線圖案，則隔絕層5需利用膠合層3與天線結構4間隔設置。

請參考步驟S4，以層壓、滾壓或真空方式進行合片。層壓、滾壓及真空方式皆為製作膠合玻璃時常用之工法。層壓又稱層壓成形法，其係在加熱加壓下把多層材料結合為整體的成形加工方法。實務上，層壓設備可內含一真空室，真空室可分成上下蓋，其中該上蓋含有一層橡膠薄膜。當將該真空室抽成真空後，該上蓋的該橡膠薄膜可間接利用大氣壓力對本發明一實施例的玻璃通訊天線施加外力，使玻璃基板1、2與其內部組件緊密貼合。滾壓係透過滾壓工具對物體表面施加一定壓力後始物體塑型、密合。實務上，可利用水平方式以滾壓設備裡的上下滾軸輾壓本發明一實施例的玻璃通訊天線，進行第一道脫氣，後續加熱本發明一實施例的玻璃通訊天線，使其膠合層3軟化，再施以第二道滾軸輾壓脫氣，使其成為假接著狀態。真空係將玻璃板之間的氣體抽去，以大氣壓力使兩玻璃板密合。實務上，可將本發明一實施例的玻璃通訊天線裝入一個氣密袋中進行脫氣並給予加熱及加壓一段時間後進行冷卻。經由步驟S3疊合的玻璃通訊天線經過步驟S4進行合片，做第一次的接著，將玻璃通訊天線各部件初步黏接而不致實務上不便對玻璃通訊天線移動以進行後續製程。

請參考步驟S5，在高溫高壓下進行加熱程序。在本發明一實施例中採用高壓釜，在壓力為3Kg/cm²至15Kg/cm²下對玻璃通訊天線加熱至80℃~150℃並保持恆溫持續10分鐘至3小時。膠合層3因溫度而 軟化而固定各部件的相對位置，進而填補兩玻璃板1、2間的間隙。玻璃通訊天線在經加熱一段時間後放置冷卻，待冷卻完成即可對玻璃通訊天線進行天線的測試。

綜上所述，本發明一實施例提供一種透明且可做為建材的玻璃通訊天線，可用於門窗、牆壁、欄杆、公車亭、車輛玻璃等環境，使得通訊訊號可透過玻璃通訊天線傳輸而不致通訊訊號受普通建材隔絕而衰退，且其外部玻璃基板可保護內部天線結構不受濕氣、水分侵蝕或外力破壞等環境影響產生腐蝕損壞。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1:第一玻璃板

2:第二玻璃板

3:膠合層

4:天線

W:導線

Claims (7)

1. 一種玻璃通訊天線，包含：一玻璃基板組，具有一第一玻璃板及一第二玻璃板；一膠合層，置於該第一玻璃板與該第二玻璃板之間，且該膠合層用於固定該第一玻璃板及該第二玻璃板的相對位置；以及一天線結構，置於該第一玻璃板及與該第二玻璃板之間，且該天線結構的至少一部份結合於該膠合層，其中該天線結構係完全包覆於該膠合層中，且該第一玻璃板、該天線結構及該第二玻璃板係間隔設置。
2. 如請求項1所述之玻璃通訊天線，其中該膠合層具有一盲孔，且該天線結構位於該盲孔中。
3. 如請求項1所述之玻璃通訊天線更包含一隔絕層，該隔絕層包含一導電材料且置於該第一玻璃板與該第二玻璃板之間，且該隔絕層結合於該第一或第二玻璃板，其中該天線結構的天線圖案與該隔絕層間隔設置。
4. 如請求項3所述之玻璃通訊天線，其中該隔絕層具有網孔。
5. 如請求項3所述之玻璃通訊天線，其中該隔絕層摻雜有可導電的導體粒子。
6. 一種玻璃通訊天線的製造方法，包含：提供一玻璃基板組，其中該玻璃基板組具有一第一玻璃板及一第二玻璃板；將一天線結構置於一膠合層上，其中該膠合層的厚度大於該天線結構；以該第一玻璃板與該第二玻璃板夾合該天線結構與該膠合層；以層壓、滾壓或真空方式進行合片；以及在高壓高溫下進行加熱程序，以使該膠合層完全包覆該天線結構。
7. 如請求項6所述之玻璃通訊天線的製造方法，其中以該第一玻璃板與該第二玻璃板夾合該天線結構與該膠合層前，該方法更包含：將一隔絕層與該天線結構的天線圖案間隔設置，其中該隔絕層包含一導電材料。

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