專(zhuān)利名稱(chēng)：用于便攜式通信設(shè)備的透明導(dǎo)電天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及包括內(nèi)置天線以及天線系統(tǒng)的便攜式通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
在便攜式通信設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)，尤其是在移動(dòng)電話領(lǐng)域內(nèi)，存在將天線內(nèi)置在手機(jī)自身內(nèi)的趨勢(shì)。手機(jī)也變得越來(lái)越小，這就需要盡量有效地使用手機(jī)的空間。同時(shí)，手機(jī)具有越來(lái)越多的功能和特征，因此在其內(nèi)也設(shè)置了更多的部件。因此，這種另選的天線布置值得研究。一個(gè)這種區(qū)域是顯示器前面的區(qū)域。
然而，如果要將天線設(shè)置在顯示器的前面，則該天線必須在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)是透明的，從而不會(huì)阻擋從顯示器發(fā)出的光。
近年來(lái)，已研制出導(dǎo)電并且透明的材料，這種材料的一個(gè)示例是ITO(銦錫氧化物)。
在顯示器中設(shè)置這種材料也是公知的。在這點(diǎn)上，例如參見(jiàn)US2002/0152606，其描述了在無(wú)線移動(dòng)終端的顯示器上設(shè)置由ITO制成的天線。這里，將ITO層焊接到設(shè)置有無(wú)線電信號(hào)電路的電路板上。
然而，將天線設(shè)置在顯示器上時(shí)存在必須克服的一個(gè)主要問(wèn)題，即，由于顯示器通常由半導(dǎo)體、液晶材料制成，所以通常在射頻帶內(nèi)有損耗，這會(huì)導(dǎo)致一些能量吸收。因此，將天線設(shè)置在顯示器上將會(huì)導(dǎo)致能量吸收，這對(duì)于天線的效率是不利的。
因此，需要一種另選的天線設(shè)置，該天線允許光穿過(guò)一窗口以避免光被阻擋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決設(shè)置下述天線的問(wèn)題，該天線允許光穿過(guò)一透明元件以避免光被阻擋。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種便攜式通信設(shè)備，該便攜式通信設(shè)備具有允許光穿過(guò)一窗口以避免光被阻擋的內(nèi)置天線。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)一種便攜式通信設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的，該便攜式通信設(shè)備包括顯示器，該顯示器具有顯示表面；透明非導(dǎo)電顯示窗口，該顯示窗口覆蓋所述顯示器的所述顯示表面；以及天線，該天線具有至少一個(gè)天線振子；其中所述天線振子被設(shè)置成設(shè)置在顯示器蓋上的透明導(dǎo)電層。
本發(fā)明的第二方面旨在提供一種包括所述第一方面的特征的便攜式通信設(shè)備，該便攜式通信設(shè)備還包括薄的透明導(dǎo)電屏蔽物，該屏蔽物用于避免所述顯示器吸收電磁輻射。
本發(fā)明的第三方面旨在提供一種包括所述第二方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中所述屏蔽物由透明導(dǎo)電材料制成。
本發(fā)明的第四方面旨在提供一種包括所述第二方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中所述屏蔽物是所述顯示器的一部分。
本發(fā)明的第五方面旨在提供一種包括所述第一方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中所述顯示窗口設(shè)置在所述便攜式通信設(shè)備的殼體中。
本發(fā)明的第六方面旨在提供一種包括所述第一方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線振子被設(shè)置成位于所述窗口的至少一部分上的貼片(patch)。
本發(fā)明的第七方面旨在提供一種包括所述第一方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中至少一個(gè)天線振子是PIFA天線。
本發(fā)明的第八方面旨在提供一種包括所述第一方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中至少一個(gè)天線振子是貼片天線。
本發(fā)明的第九方面旨在提供一種包括所述第一方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線包括至少一個(gè)接觸片(contact pad)，一個(gè)天線振子與所述接觸片電連接。
本發(fā)明的第十方面旨在提供一種包括所述第九方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線振子通過(guò)包含導(dǎo)電顆粒的絕緣粘合劑連接到所述接觸片。
本發(fā)明的第十一方面旨在提供一種包括所述第九方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線振子通過(guò)彈性元件以及至少一個(gè)施力元件連接到所述接觸片，所述彈性元件以及所述施力元件被設(shè)置成將所述天線振子和所述接觸片彼此壓靠在一起。
本發(fā)明的第十二方面旨在提供一種包括所述第一方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中所述天線包括電容耦合元件，該電容耦合元件用于實(shí)現(xiàn)所述天線振子與饋電電路的電容耦合。
本發(fā)明的第十三方面旨在提供一種包括所述第一方面的特征的便攜式通信設(shè)備，其中該便攜式通信設(shè)備為手機(jī)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種天線單元，該天線單元可與透明元件相關(guān)地使用，該透明元件允許光從其穿過(guò)以避免光被阻擋。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，通過(guò)一種天線單元來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的，該天線單元包括至少一個(gè)天線振子以及透明支撐元件，所述天線振子為透明導(dǎo)電層形式，所述透明支撐元件上設(shè)置有所述天線振子，其中所述天線振子被設(shè)置成設(shè)置在所述透明支撐元件上的透明導(dǎo)電層。
本發(fā)明的第十五方面旨在提供一種包括所述第十四方面的特征的天線單元，其中所述透明支撐元件是覆蓋顯示器的顯示表面的透明非導(dǎo)電顯示器蓋。
本發(fā)明的第十六方面旨在提供一種包括所述第十四方面的特征的天線單元，其中所述透明支撐元件為窗口表面。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。其節(jié)省了設(shè)備內(nèi)的空間，該空間可用于其它用途，例如可用于更多部件及其它單元，或者用于進(jìn)一步減小設(shè)備的尺寸。由于提供了與諸如覆蓋顯示器的窗口的透明元件相關(guān)的天線振子，所以可以在顯示器中設(shè)置屏蔽層，從而避免了顯示器中的射頻吸收。而且，本發(fā)明不會(huì)阻擋穿過(guò)該窗口的光，該光可能包括顯示器提供的信息。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，術(shù)語(yǔ)“包括(comprises/comprising)”用于本發(fā)明時(shí)是用于說(shuō)明所述特征、整體、步驟或部件的存在，而不排除存在或附加有一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、部件或它們的組。


現(xiàn)在將根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加具體地描述，在這些附圖中圖1示意性地表示了手機(jī)形式的便攜式通信設(shè)備的正視圖；圖2表示手機(jī)的蓋以及設(shè)在該蓋下面的顯示器的側(cè)視圖；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的顯示窗口的正視圖，在該顯示窗口中設(shè)置有兩個(gè)天線振子；圖4示意性地表示了圖3的顯示窗口中的第一天線振子和接觸片的立體圖；圖5示意性地表示了圖3的顯示窗口中的第二天線振子和接觸片的立體圖；圖6示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，第一天線振子與接觸片的連接的側(cè)視圖；圖7示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例，第一天線振子與接觸片的連接的側(cè)視圖；以及圖8表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例，第一天線振子以及電容耦合元件的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將針對(duì)手機(jī)來(lái)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的便攜式通信設(shè)備進(jìn)行描述，手機(jī)是本發(fā)明的優(yōu)選變型例。而且該手機(jī)優(yōu)選地是所謂的直板式手機(jī)，但是也可以是其它類(lèi)型的手機(jī)，例如翻蓋手機(jī)。所述便攜式通信設(shè)備也可以是其它類(lèi)型的設(shè)備，例如無(wú)繩電話、通信模塊、PDA或者利用無(wú)線電波進(jìn)行通信的任何其它類(lèi)型的便攜式設(shè)備。
圖1示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的手機(jī)10的正視圖。手機(jī)10包括蓋12，該蓋具有多個(gè)接口單元，例如為顯示窗口14形式的透明元件，該顯示窗口下面設(shè)置有顯示器；設(shè)置在該顯示窗口下方的鍵盤(pán)上的多個(gè)鍵；以及設(shè)置在該顯示窗口上方的聲孔。這里，值得注意的是，天線不從手機(jī)伸出。該天線是內(nèi)置的。
圖2示意性地表示了設(shè)置在顯示器16上方的手機(jī)蓋12的側(cè)視圖，該顯示器16例如通過(guò)板與板接觸而緊固在印刷電路板(PCB)20上。在顯示器16的頂部上設(shè)置有由導(dǎo)電透明材料18形成的薄屏蔽層或膜，在該示例中所述導(dǎo)電透明材料為ITO(銦錫氧化物)。選擇該材料可以獲得大約90％的透明度以及小于20Ω/m2的阻抗。在帶有屏蔽層18的顯示器16上方設(shè)置有由透明塑料材料制成的顯示窗口14。顯示器16的上顯示表面與窗口14相對(duì)，從而可以通過(guò)該窗口14將信息呈獻(xiàn)給用戶(hù)。因此，在面對(duì)顯示窗口14的所述顯示表面上設(shè)置有屏蔽層。在窗口14中設(shè)置有由與屏蔽層相同的材料制成的天線系統(tǒng)。由于屏蔽層18，到窗口14中的天線的輻射或者來(lái)自該天線的輻射不會(huì)被顯示器16吸收，這與將天線直接設(shè)置在顯示器上相比，使得天線更有效。優(yōu)選的是，在顯示窗口14和顯示器16之間設(shè)置有間隙。這里，窗口14優(yōu)選地設(shè)置在顯示器上方大約1mm處。屏蔽層18可以按照由同一申請(qǐng)人與本專(zhuān)利申請(qǐng)同時(shí)提交的題目為“DISPLAY(顯示器)”的專(zhuān)利申請(qǐng)中所公開(kāi)的方式，設(shè)置在顯示器的前偏振層中。在此，通過(guò)引用并入該申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)。作為另一種選擇，該屏蔽層可以被設(shè)置成設(shè)置在顯示器和窗口之間的獨(dú)立元件。
圖3表示顯示窗口14的正視圖，在該顯示窗口中設(shè)置有呈兩個(gè)輻射天線振子22、24形式的天線。該天線制成為透明導(dǎo)電材料(例如ITO)的薄層或薄膜。因此，輻射天線振子22、24是透明的，但是為了表示它們?cè)诖翱?4中的存在而使用陰影線示出。在窗口14中設(shè)置有作為半波貼片天線的第一天線振子22以及作為四分之一波PIFA天線的第二天線振子24。因此，第一天線振子22僅需要一個(gè)饋電點(diǎn)，而第二天線振子24需要兩個(gè)連接點(diǎn)。在本發(fā)明中，這些天線振子優(yōu)選地為例如GPS天線的定位天線振子，以及例如在BluetoothTM傳輸系統(tǒng)中使用的短長(zhǎng)度的微波天線。然而，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，不必設(shè)置兩個(gè)天線振子，而是可以?xún)H設(shè)置一個(gè)天線振子，或者當(dāng)然也可以設(shè)置更多個(gè)天線振子，其中天線振子的設(shè)計(jì)取決于各個(gè)元件所用的期望頻率范圍。如果該設(shè)備是例如PDA的手持計(jì)算機(jī)，則所述天線還可以是例如在GSM電話中使用的RF發(fā)送/接收天線。這里，天線振子被設(shè)置成覆蓋特定區(qū)域并且至少覆蓋顯示器的一部分的貼片。通過(guò)該天線方案，光穿過(guò)窗口，從而不會(huì)阻擋來(lái)自顯示器的發(fā)射并節(jié)省了手機(jī)內(nèi)的空間。
圖4表示設(shè)置有接觸片26的第一天線振子22的立體圖。接觸片26與觸針28相連，該觸針進(jìn)而與印刷電路板相連，以接收無(wú)線電信號(hào)。圖5以相同的方式示出了第二天線振子24的立體圖，該第二天線振子設(shè)置有第一接觸片30以及第二接觸片34，該第一接觸片以類(lèi)似的方式與第一觸針32相連，該第二接觸片與第二觸針36相連。這里，第一接觸片30接收無(wú)線電信號(hào)，而第二接觸片34接收地電位。如先前所述，所述天線振子由合適的導(dǎo)電透明材料構(gòu)成，并且在當(dāng)前情況下為ITO層。通過(guò)這種材料，很難實(shí)現(xiàn)天線振子和接觸片之間的良好電連接。這種材料不能焊接到電路板上，所以必需提供其它方案。本發(fā)明還旨在為這些類(lèi)型的材料提供良好的電連接，以下將描述兩個(gè)實(shí)施例。
在圖6中概括示出了根據(jù)第一實(shí)施例的接觸，該圖示出了聚酯膜形式的FPC(柔性印刷電路)37，所述聚酯膜具有一層導(dǎo)電材料(通常為銅的形式)和非導(dǎo)電材料。在該層中，設(shè)置有接觸片26。以條狀形式設(shè)置導(dǎo)電材料，從而使FPC具有條紋表面(zebra skin)布局。在天線振子22的面對(duì)接觸片26的一部分上涂抹有絕緣粘合劑，該絕緣粘合劑為包含導(dǎo)電顆粒的合適的各向異性粘合劑38。天線振子的其它部分通過(guò)不包含這種顆粒的粘合劑38固定。所述顆粒優(yōu)選地為金屬，并且在本實(shí)施例中為金。這確保了與ITO層中的天線振子22的良好電接觸。在加熱的同時(shí)將FPC 37按壓到粘合劑38上，并且以相同的方式將接觸片26很好地連接到ITO條形式的天線振子22上。FPC 37進(jìn)而通過(guò)接觸器(contactor)連接到印刷電路板。
作為另一種選擇，可以使用彈性元件并施加力來(lái)形成接觸。在圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例如何完成該操作，其中ITO層22設(shè)置在L形塑料透明載體42形式的施力元件的長(zhǎng)分支的內(nèi)側(cè)上。印刷電路板20設(shè)置在ITO層22的相對(duì)側(cè)，并通過(guò)設(shè)置在“L”42的底部分支的最遠(yuǎn)端處的脊而被推向?qū)?2。觸針28的一端連接到印刷電路板20上，而另一端連接到接觸片26上，其中觸針28垂直于ITO層22。在接觸片26和ITO層22之間設(shè)置有彈性體形式的柔軟彈性元件40，該彈性元件被塑料載體42施加的力下壓。彈性體40優(yōu)選地為橡膠，并且包括導(dǎo)電材料的細(xì)線(thin line)以提供所需的電接觸。彈性元件40不限于這種類(lèi)型的彈性體，而是也可以設(shè)置具有類(lèi)似特性的其它材料。使用金屬?gòu)椈刹惶?，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)刮傷ITO層的表面。這里，載體42還連接到顯示窗口上。作為另一種選擇，顯示窗口可被形成為用作天線的載體。
應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，可以為第二天線振子的兩個(gè)接觸片提供所述的兩種方案。
作為另一種選擇，可以利用電容耦合來(lái)提供接觸片和天線振子22之間的連接，如圖8中所示，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第一天線振子22的俯視圖。這里，電容耦合元件為金屬條42的形式，該金屬條42沿著ITO層形式的天線振子22的整個(gè)側(cè)面。電容耦合元件42與觸針26相連接，該觸針進(jìn)而與印刷電路板上的用于驅(qū)動(dòng)天線的電路相連接。這里，通過(guò)利用天線振子22和條42之間的電容耦合的方式來(lái)提供對(duì)天線振子22的驅(qū)動(dòng)。利用該方案，完全避免了接觸問(wèn)題。可以通過(guò)在接觸片和天線振子之間使用合適的電介質(zhì)材料來(lái)選擇電容。
以上將本發(fā)明描述為設(shè)置在窗口上，該窗口設(shè)置在便攜式通信設(shè)備的蓋中。
應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本發(fā)明不限于這種類(lèi)型的環(huán)境。本發(fā)明還可以設(shè)置在其它透明元件(例如規(guī)則的房屋窗戶(hù)或者汽車(chē)的窗戶(hù)或擋風(fēng)玻璃)上，然后通過(guò)導(dǎo)線例如連接到便攜式通信設(shè)備上。這種天線還可以用來(lái)連接到其它設(shè)備(例如電視機(jī))上。
根據(jù)本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。其節(jié)省了手機(jī)內(nèi)的空間，該空間可用于其它用途，例如可用于更多部件及其它單元，或者用于進(jìn)一步減小手機(jī)的尺寸。由于天線振子設(shè)置在覆蓋顯示器的窗口中，所以可以在顯示器中設(shè)置屏蔽層，從而避免了顯示器中的射頻吸收。而且，本發(fā)明還可以在沒(méi)有天線振子阻擋的情況下呈現(xiàn)信息以供觀看。所提供的不同的接觸方案都解決了所面臨的與天線振子和印刷電路板之間的電接觸相關(guān)的問(wèn)題。
本發(fā)明可以按照比所述更多的方式進(jìn)行改變。本發(fā)明可以包括更多或更少的天線振子。例如為了提供多頻帶能力，還可以改變天線振子的形狀。還可以改變所選擇的材料。因此，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種便攜式通信設(shè)備(10)，該便攜式通信設(shè)備包括顯示器(16)，該顯示器具有顯示表面；透明非導(dǎo)電顯示窗口(14)，該顯示窗口覆蓋所述顯示器的所述顯示表面；以及天線，該天線具有至少一個(gè)輻射天線振子(22，24)；其中所述輻射天線振子被設(shè)置成設(shè)置在顯示器蓋上的透明導(dǎo)電層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式通信設(shè)備，該便攜式通信設(shè)備還包括薄的透明導(dǎo)電屏蔽物(18)，該屏蔽物用于避免所述顯示器吸收電磁輻射。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述屏蔽物由透明導(dǎo)電材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述屏蔽物是所述顯示器的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述屏蔽物設(shè)置在面對(duì)所述顯示窗口的顯示表面上。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述顯示窗口與所述顯示器分開(kāi)一間隙。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述顯示窗口設(shè)置在所述設(shè)備的殼體(12)中。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述輻射天線振子被設(shè)置成位于所述窗口的至少一部分上的貼片。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的便攜式通信設(shè)備，其中，至少一個(gè)輻射天線振子為PIFA天線(24)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的便攜式通信設(shè)備，其中，至少一個(gè)輻射天線振子為貼片天線(22)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述天線包括至少一個(gè)接觸面(26，30，34)，一個(gè)輻射天線振子(22，24)與所述接觸面電連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述輻射天線振子(22)通過(guò)包含導(dǎo)電顆粒的絕緣粘合劑(38)連接到接觸片(26)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述輻射天線振子(22)通過(guò)彈性元件(40)以及至少一個(gè)施力元件(42)連接到接觸片(26)上，所述彈性元件以及所述施力元件被設(shè)置成將所述天線振子和所述接觸片彼此壓靠在一起。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任意一項(xiàng)所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述天線包括電容耦合元件(42)，該電容耦合元件用于實(shí)現(xiàn)所述輻射天線振子與饋電電路的電容耦合。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的便攜式通信設(shè)備，其中，該便攜式通信設(shè)備為手機(jī)。
16.一種天線單元，該天線單元包括至少一個(gè)輻射天線振子(22，24)，所述輻射天線振子為透明導(dǎo)電層的形式，以及透明支撐元件(14)，該透明支撐元件上設(shè)置有所述輻射天線振子，其中所述輻射天線振子被設(shè)置成設(shè)置在所述透明支撐元件上的透明導(dǎo)電層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的天線單元，其中，所述透明支撐元件是覆蓋顯示器(24)的顯示表面的透明非導(dǎo)電顯示器蓋(14)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的天線單元，其中，所述透明支撐元件是窗口表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于便攜式通信設(shè)備的透明導(dǎo)電天線。本發(fā)明涉及一種便攜式通信設(shè)備以及一種天線單元。該設(shè)備包括顯示器(16)，該顯示器具有顯示表面；透明非導(dǎo)電顯示窗口(14)，該顯示窗口覆蓋所述顯示器的所述顯示表面；以及天線，該天線具有至少一個(gè)天線振子，其中所述天線振子被設(shè)置成設(shè)置在顯示器蓋上的透明導(dǎo)電層。通過(guò)該天線方案，釋放了設(shè)備內(nèi)部的空間，使其用于其它單元或者進(jìn)一步減小尺寸。而且穿過(guò)該窗口的光不會(huì)被阻擋。
文檔編號(hào)H01Q21/28GK1961454SQ200580017808
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
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