CN118156816A

CN118156816A - 天线装置

Info

Publication number: CN118156816A
Application number: CN202410394388.1A
Authority: CN
Inventors: 洪敬榔; 郭家玮
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AUO Corp
Priority date: 2023-11-27
Filing date: 2024-04-02
Publication date: 2024-06-07

Abstract

一种天线装置，包括天线阵列基板。天线阵列基板包括第一基板、第二基板、液晶层以及多个天线单元。液晶层位于第一基板与第二基板之间。各天线单元包括至少四个第一天线电极以及第二天线电极。第一天线电极彼此分离且位于第一基板上靠近液晶层的第一侧之上。第二天线电极位于第二基板靠近液晶层的第一侧之上。第二天线电极在第二基板的顶面的法线方向上部分重叠于至少四个第一天线电极。

Description

天线装置

技术领域

本发明是有关于一种天线装置。

背景技术

现代生活中无线通信技术的应用无所不在。例如，智能型手机通常拥有广域无线网络系统(Wireless Wide Area Network,WWAN)、数字电视广播系统(Digital TelevisionBroadcasting System,DTV)、卫星定位导航系统(Global Positioning System,GPS)、无线通信局域网络系统(Wireless Local Area Network,WLAN)、近场通信传输系统(NearField Communication,NFC)、长期演进系统(Long Term Evolution,LTE)以及无线个人网络系统(Wireless Personal Network,WLPN)等使用无线通信技术的系统。此外，在重要城市或公共空间中，提供无线局域网络环境已经成为必要的设施，甚至有许多人在家中也会建立自己的无线局域网络。

随着5G技术的发展，为了确保基站信号覆盖到各个角落，通常会使用天线设备来重新组织基站发出的信号，然后以不同方向进行传输。因此，如何提高天线设备的反射效果和相位调制能力成为了这一领域需要解决的主要问题，这将有助于提升基站信号的覆盖范围和到达各个地点的能力。

发明内容

本发明提供一种天线装置，对辐射信号具有高相位调变量与高反射强度的优点。

本发明的至少一实施例提出一种包括天线阵列基板的天线装置。天线阵列基板包括第一基板、第二基板、液晶层以及多个天线单元。液晶层位于第一基板与第二基板之间。各天线单元包括至少四个第一天线电极以及第二天线电极。至少四个第一天线电极彼此分离且位于第一基板上靠近液晶层的第一侧之上。第二天线电极位于第二基板靠近液晶层的第一侧之上。第二天线电极在第二基板的顶面的法线方向上部分重叠于至少四个第一天线电极。

基于上述，至少四个第一天线电极彼此分离并重叠第二天线电极，借由多个重叠的电极可以提升具有不同极化方向的天线信号的反射强度，并能提供更大的相位调变量。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种天线装置的上视示意图。

图2A与图2B是图1的天线装置中的天线单元的上视示意图。

图3A是依照本发明的一实施例的一种天线装置的剖面示意图。

图3B是图3A的天线装置的制造方法的流程图。

图4A与图4B是依照本发明的一实施例的一种天线装置的S11参数曲线图。

图5A与图5B是依照本发明的一实施例的一些天线装置的S11参数曲线图。

图6是依照本发明的一实施例的一种天线单元的上视示意图。

图7A与图7B是依照本发明的一实施例的一些天线装置的S11参数曲线图。

图8A与图8B是依照本发明的一实施例的天线单元的上视示意图。

图9A与图9B是依照本发明的一实施例的一些天线装置的S11参数曲线图。

图10是依照本发明的一实施例的一种天线阵列基板的上视示意图。

图11是依照本发明的一实施例的一种天线阵列基板的上视示意图。

图12是依照本发明的一实施例的一种天线单元的电路示意图。

图13A是依照本发明的一实施例的一种天线单元的驱动方法的信号图。

图13B是依照本发明的一实施例的另一种天线单元的驱动方法的信号图。

图14是依照本发明的一实施例的一种天线装置的上视示意图。

图15A是依照本发明的一实施例的一种薄膜晶体管的上视示意图。

图15B是依照本发明的一实施例的另一种薄膜晶体管的上视示意图。

图16是依照本发明的一实施例的一种天线单元的上视示意图。

其中，附图标记：

1,2:天线装置

2a:第一侧

2b:第二侧

10,10A,10B,10C:天线阵列基板

100,100A,100B,100C:天线单元

110:薄膜晶体管

112:栅极

114:通道结构

116:第一源极/漏极

118:第二源极/漏极

120:电容电极

130:第一连接线

131:第一连接部

132:第二连接部

133:第三连接部

134:第四连接部

135:连接环

136:导线部

140:第一天线电极

142:凸出部

144:主体部

160:反射电极

170:第二天线电极

171:第一部分

172:第二部分

173:第三部分

174:第四部分

180:第三天线电极

181:第一开口

182:共用电极

190:第二连接线

192:第三连接线

210:扫描线电路

211:连接线

212:扫描线

214:第一抗静电结构

220:数据线电路

222:数据线

224:第二抗静电结构

230:导电环

231:共用信号线

232:第一导电环部件

234:第二导电环部件

236:第三导电环部件

238:第四导电环部件

239:辅助导线

242:第一通孔

244:第二通孔

246:第三通孔

412,414:第一接垫

416:第二接垫

420:封胶

422:导电连接结构

500:外壳

AA:主动区

BL:缓冲层

cb:电路板

cof:薄膜覆晶封装

C_LC:液晶电容

C_ST:储存电容

d:水平距离

D1:第一介电层

D2:第二介电层

D3:第三介电层

D4:第四介电层

E1:第一延伸方向

E2:第二延伸方向

E3:第三延伸方向

E4:第四延伸方向

GL:间隙层

H:垂直距离

L1:第一长度

L2:第二长度

L3:第三长度

LC:液晶层

S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13,S14:步骤

SB1:第一基板

SB2:第二基板

SL:最短距离

T1:第一厚度

T2:第二厚度

W1,W2,W3,W4:厚度

X1:延伸方向

Y1:第一方向

Y2:第二方向

具体实施方式

图1是依照本发明的一实施例的一种天线装置1的上视示意图。为了方便说明，图1省略绘示了天线单元100的具体结构，天线单元100的结构可以参考图2B。图2A与图2B是图1的天线装置1中的天线单元100的上视示意图。为了方便说明天线单元100的结构，图2A省略绘示了图2B中的第二天线电极170、第三天线电极180、第二连接线190以及第三连接线192。图3A是依照本发明的一实施例的一种天线装置1的剖面示意图，其中图3A对应了图1中的线A-A’的位置以及图2A与图2B中的线B-B’的位置。

请先参考图1，天线装置1包括多条扫描线212、多条数据线222、多个天线单元100、第一抗静电结构214、第二抗静电结构224、导电环230、扫描线电路210以及数据线电路220。

天线单元100排成阵列，且每个天线单元100连接至对应的一条扫描线212以及对应的一条数据线222。导电环230环绕天线单元100的阵列，且横跨扫描线212以及数据线222。扫描线电路210电性连接至扫描线212，且数据线电路220电性连接至数据线222。扫描线电路210以及数据线电路220例如是直接形成于基板上方的电路，也可以是设置在基板上的芯片。

第一抗静电结构214与第二抗静电结构224分别电性连接至扫描线212与数据线222。在一些实施例中，第一抗静电结构214与第二抗静电结构224例如包括避雷针、二极管或抗静电环等，可以避免天线单元100(例如位于其中的薄膜晶体管)受到静电破坏。

在一些实施例中，相邻的天线单元100的中心彼此之间的间隔为0.15λ₀～1.0λ₀(例如为0.15λ₀～0.5λ₀)，其中λ₀为所欲接收或发送的无线信号在空气中的波长。

请参考图1、2A、2B与图3A，天线装置1包括一个或多个天线阵列基板10。天线阵列基板10包括第一基板SB1、第二基板SB2、液晶层LC以及多个天线单元100。

第一基板SB1的材质包括玻璃、石英、有机聚合物或其他合适的材料。

薄膜晶体管110、电容电极120、第一连接线130、第一天线电极140、扫描线212、导电环230、数据线222、第一介电层D1、第二介电层D2、第三介电层D3位于第一基板SB1上靠近液晶层LC的第一侧之上。

薄膜晶体管110的栅极112、电容电极120、扫描线212、第一导电环部件232、第二导电环部件234以及第三导电环部件236位于第一基板SB1上。在一些实施例中，栅极112、电容电极120、扫描线212、第一导电环部件232、第二导电环部件234以及第三导电环部件236属于相同导电层，例如为第一金属层。在一些实施例中，第一金属层的材料包括铬、金、银、铜、锡、铅、铪、钨、钼、钕、钛、钽、铝、锌、镍或上述金属的合金或上述金属的堆叠层。在一些实施例中，第一金属层包括钛、铝以及钛的堆叠层。

扫描线212、第一导电环部件232以及第三导电环部件236沿着第一方向Y1延伸。扫描线212连接栅极112以及第一抗静电结构214。电容电极120分离于扫描线212。在一些实施例中，相邻的天线单元100的电容电极120通过共用信号线(未绘出)而彼此连接。在一些实施例中，共用信号线与电容电极120连成一体，且皆属于第一金属层。在一些实施例中，电容电极120的形状包括长条形、方形、圆形、椭圆形、三角形或其他几何形状。

第一介电层D1覆盖第一金属层。第一金属层位于第一介电层D1与第一基板SB1之间。在一些实施例中，第一介电层D1的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化锆或其他合适的材料。

半导体层位于第一介电层D1之上，且包括薄膜晶体管110的通道结构114。每个通道结构114重叠于对应的栅极112。在一些实施例中，半导体层的材料包括非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅、有机半导体材料、氧化物半导体材料(例如：铟锌氧化物、铟镓锌氧化物或是其他合适的材料、或上述材料的组合)或其他合适的材料或上述材料的组合。

薄膜晶体管110的第一源极/漏极116、薄膜晶体管110的第二源极/漏极118、数据线222、第四导电环部件238以及辅助导线239位于第一介电层D1之上。在一些实施例中，第一源极/漏极116、第二源极/漏极118、数据线222、第四导电环部件238以及辅助导线239属于相同导电层，例如第二金属层。在一些实施例中，第二金属层的材料包括铬、金、银、铜、锡、铅、铪、钨、钼、钕、钛、钽、铝、锌、镍或上述金属的合金或上述金属的堆叠层。在一些实施例中，第二金属层包括钛、铝以及钛的堆叠层。

数据线222以及第四导电环部件238沿着第二方向Y2延伸。数据线222连接第一源极/漏极116以及第二抗静电结构224。

在本实施例中，薄膜晶体管110包括栅极112、通道结构114、第一源极/漏极116以及第二源极/漏极118，其中第一源极/漏极116以及第二源极/漏极118分别连接通道结构114。电容电极120、第一介电层D1以及第二源极/漏极118在第一基板SB1的顶面的法线方向上至少部分重叠，以构成电容。前述电容电性连接薄膜晶体管110以及第一天线电极140。

在一些实施例中，薄膜晶体管110并不限于图2A与图3A所示的结构。举例来说，在其他实施例中，如图15A所示，薄膜晶体管110包括栅极112、多个通道结构114、多个第一源极/漏极116以及多个第二源极/漏极118，其中多个第一源极/漏极116以及多个第二源极/漏极118对称地设置。在其他实施例中，如图15B所示，薄膜晶体管110包括栅极112、通道结构114、第一源极/漏极116以及第二源极/漏极118，其中第一源极/漏极116以及第二源极/漏极118彼此不对称。

第一导电环部件232、第二导电环部件234、第三导电环部件236以及第四导电环部件238彼此电性连接，并构成围绕天线单元100的导电环230。在本实施例中，扫描线212横跨导电环230的第四导电环部件238，而数据线222横跨导电环230的第一导电环部件232。辅助导线239至少部分重叠于第二导电环部件234以及第三导电环部件236，且辅助导线239电性连接至第二导电环部件234以及第三导电环部件236，借此降低导电环230的阻值。在一些实施例中，导电环230电性连接至共用电压信号，其例如为接地信号、直流电信号或交流电信号。

第二介电层D2位于半导体层、第二金属层以及第一介电层D1之上。在一些实施例中，第二介电层D2的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化锆或其他合适的材料。

第一接垫412、414以及第一连接线130位于第二介电层D2之上。在一些实施例中，第一接垫412、414以及第一连接线130属于相同导电层，例如第一连接导电层。在一些实施例中，第一连接导电层的材料包括金属氧化物导电材料(例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、掺氟的氧化铟)、金属氮化物导电材料(例如氮化钛或氮化钼)或上述材料的组合或其他合适的材料。第一连接导电层的阻抗高于第二金属层的阻抗。

在本实施例中，第一天线电极140位于第二介电层D2上，并通过第一连接线130电性连接至薄膜晶体管110。在本实施例中，多个第一天线电极140彼此分离，且通过一个第一连接线130电性连接至第二源极/漏极118。第一天线电极140包括单层结构或多层结构。在一些实施例中，第一天线电极140的材料包括铝、铜、钼、钛或其他合适的材料或上述材料的组合。

在一些实施例中，第一天线电极140的需要具有较高的厚度，以满足趋肤效应(Skin effect)需要的趋肤深度(Skin depth)，借此使第一天线电极140可以发送足够强的无线信号，并达到较强耦合天线强度。在一些实施例中，第一天线电极140的厚度为0.6微米至3微米。

在本实施例中，第一天线电极140具有第一厚度T1，第一连接线130具有第二厚度T2，第二厚度T2比第一厚度T1的比值在1/2至1/100，其中又以1/2至1/10较佳。

通过阻抗较高的连接线130来连接第一天线电极140与薄膜晶体管110，可以减少高频信号在连接在线产生泄漏波，避免天线辐射强度降低。在一些实施例中，薄膜晶体管110的低频操作信号可以用来控制液晶层LC中的液晶分子，而高频信号则为天线信号。举例来说，通过低频操作信号改变施加于液晶层LC上的电压(或电场)后，可以改变天线单元100的辐射强度、辐射相位延迟、辐射行进方向及辐射波束形状等。液晶层LC例如为可在高频范围工作的低损耗液晶层。

在本实施例中，第一天线电极140各自包括主体部144以及凸出部142。在本实施例中，第一天线电极140的凸出部142连接主体部144的内侧。举例来说，一个天线单元100中包括四个第一天线电极140，其中左右两个第一天线电极140的凸出部142彼此相对，且上下两个第一天线电极140的凸出部142彼此相对。在一些实施例中，第一天线电极140的凸出部142具有第一长度L1，且主体部144具有第二长度L2，其中第二长度L2大于第一长度L1。

第一连接线130自第一天线电极140中的每一者往外沿延伸，且第一连接线130从对应的第一天线电极140往外延伸的延伸方向与对应的第一天线电极140的侧壁的法线方向之间的夹角为θ，且θ大于或等于0度且小于60度。其中在30度到50度较佳，例如说在45度的情况下可以降低对两个极化方向的影响。在图2A的实施例中，以θ等于0度为例。

在本实施例中，第一连接线130包括第一连接部131、第二连接部132、第三连接部133以及第四连接部134，其中第一连接部131、第二连接部132、第三连接部133以及第四连接部134分别连接至对应的第一天线电极140。在一些实施例中，第一连接线130还包括连接环135以及导线部136。第一连接部131、第二连接部132、第三连接部133以及第四连接部134连接至连接环135的内侧，而导线部136连接至连接环135的外侧。导线部136将连接环135电性连接至薄膜晶体管110。在本实施例中，第一连接线130的导线部136填入第二介电层D2的通孔中，并接触位于前述通孔下方的第二源极/漏极118。第三介电层D3覆盖前述通孔。

在一些实施例中，第一连接部131自对应的第一天线电极140往外沿着一延伸方向X1延伸，且所述延伸方向X1与对应的第一天线电极140的侧壁的法线方向之间的夹角大于或等于0度且小于60度，借此避免高频信号泄漏。第二连接部132、第三连接部133以及第四连接部134也有类似地设计，于此不再赘述。

在一些实施例中，第一连接线130包括其他形状。举例来说，第一连接线130包括直线线段、曲线线段或其他类型的线段或多种不同型态的线段的组合。在一些实施例中，通过曲线线段的设置，能够进一步避免高频信号的泄漏。

在一些实施例中，第一天线电极140的中心与第一连接线130接触第一天线电极140的接点之间的水平距离为d，其中水平距离d大于或等于0且小于0.1λ₀，其中又以小于0.05λ₀较佳。在一些实施例中，连接线130在与第一天线电极140连接处的宽度小于10微米，例如3.5微米至10微米。

第一介电层D1以及第二介电层D2中具有多个第一通孔242。第一通孔242延伸穿过第一介电层D1以及第二介电层D2，且其下方包括第一金属层。第二介电层D2中具有多个第二通孔244。第二通孔244延伸穿过第二介电层D2，且其下方包括第二金属层。

第一接垫412以及第一接垫414电性连接至导电环230，其中第一接垫412填入对应的第一通孔242以接触第一金属层，且第二接垫422填入对应的第二通孔244以接触第二金属层。举例来说，多个第一接垫412分别接触第一导电环部件232、第二导电环部件234以及第三导电环部件236，而多个第一接垫414分别接触第四导电环部件238以及辅助导线239。

在一些实施例中，每个天线单元100还包括反射电极160。反射电极160位于第一基板SB1远离第二基板SB2的第二侧。在一些实施例中，反射电极160的材料包括金属或其他合适的材料。在一些实施例中，反射电极160和第一基板SB1之间包含间隙层GL。间隙层GL包括介电系数为1至100000(例如为1至1000)的介电材料。在一些实施例中，间隙层GL例如是由胶材、胶带或其他合适的材料所形成，其中胶材包括由胶水等具有流动性的黏着剂所形成的膜层。在一些实施例中，间隙层GL可为固态、液态或气态。在一些实施例中，当间隙层GL包括气态的空气间隙时，间隙层GL可包含用于支撑反射电极160的圆柱、圆球体、椭圆球体等支撑结构。在一些实施例中，反射电极160与第一基板SB1之间的垂直距离H为0λ₀至0.5λ₀，可具有调变共振频率偏移、辐射强度差异与辐射相位延迟的功能。在一些实施例中，垂直距离H即为间隙层GL的厚度。

在一些实施例中，通过调整间隙层GL的厚度及/或材质，可以调变天线信号的相位调变量与反射强度。

第二基板SB2重叠于第一基板SB1。在一些实施例中，第二基板SB2的材质包括玻璃、石英、有机聚合物或其他合适的材料。

在一些实施例中，缓冲层BL形成于第二基板SB2上，但本发明不以此为限。缓冲层BL可减缓后续形成厚金属镀膜(例如第二天线电极170与第三天线电极180)时所造成的第二基板SB2的形变。在其他实施例中，可以省略缓冲层BL。在一些实施例中，缓冲层BL位于第二天线电极170与第二基板SB2之间以及第三天线电极180与第二基板SB2之间。在一些实施例中，缓冲层BL的厚度为第二天线电极170(或第三天线电极180)的厚度的1/3～1/5。

第二天线电极170、第三天线电极180、第二连接线190以及第四介电层D4位于第二基板SB2靠近液晶层LC的第一侧之上。

第二天线电极170以及第三天线电极180位于缓冲层BL上。在一些实施例中，第二天线电极170以及第三天线电极180属于相同导电层，例如共用电极层。在一些实施例中，共用电极层的材料包括铬、金、银、铜、锡、铅、铪、钨、钼、钕、钛、钽、铝、锌、镍或上述金属的合金或上述金属的堆叠层。

第二天线电极170为环状。举例来说，第二天线电极170包括十字型的环状，且包括第一部分171、第二部分172、第三部分173以及第四部分174。第一部分171从第二天线电极170的中央连接区往第一延伸方向E1延伸。第二部分172从第二天线电极170的中央连接区往相反于第一延伸方向E1的第二延伸方向E2延伸。第三部分173从第二天线电极170的中央连接区往第三延伸方向E3延伸，其中第三延伸方向E3垂直于第一延伸方向E1以及第二延伸方向E2。第四部分174从第二天线电极170的中央连接区往相反于第三延伸方向E3的第四延伸方向E4延伸。第一部分171、第三部分173、第二部分172及第四部分174依序相连以构成十字型的环。在一些实施例中，第二天线电极170具有90度的旋转对称。在一些实施例中，第一部分171、第二部分172、第三部分173及第四部分174彼此形状相同，但具有不同的方向。

第二天线电极170在第二基板SB2的顶面的法线方向上部分重叠于第一天线电极140。在一些实施例中，每个第一天线电极140的凸出部142重叠于第二天线电极170。四个第一天线电极140的凸出部142分别重叠于第一部分171最外侧的转折部分、第二部分172最外侧的转折部分、第三部份173最外侧的转折部分及第四部份174最外侧的转折部分。

第三天线电极180具有第一开口181，且第二天线电极170位于第一开口181内。第三天线电极180环绕第二天线电极170。在一些实施例中，四个第一天线电极140分别对应第一开口181的四个边设置。在一些实施例中，第一开口181的四个边具有第三长度L3，且第一天线电极140的主体部144具有第二长度L2，其中第二长度L2与第三长度L3的比值(L2/L3)为1/8～3/4。在一些实施例中，第三长度L3为300微米至1100微米。在一些实施例中，第三长度L3为例如为0.1λ₀。在一些实施例中，第三天线电极180覆盖薄膜晶体管110的通道结构114，以避免外界环境光直接照射到通道结构114导致漏电问题。

第二天线电极170与第三天线电极180通过第二连接线190而彼此连接。在一些实施例中，第二连接线190的厚度等于或不同于(例如小于)第二天线电极170与第三天线电极180的厚度。在一些实施例中，第二连接线190的材料相同于或不同于第二天线电极170与第三天线电极180的材料。

在一些实施例中，每个天线单元100包括薄膜晶体管110、电容电极120、第一连接线130、多个第一天线电极140、第二天线电极170、第三天线电极180以及第二连接线190。在一些实施例中，相邻的天线单元100的第三天线电极180通过第三连接线192而彼此电性连接。在本实施例中，每个第三天线电极180周围包括环形开口，而第三连接线192设置于环形开口中。环形开口可以降低天线信号的耦合损耗并提升带宽。

第三连接线192与第二连接线190例如属于相同导电层，例如第二连接导电层。在一些实施例中，第二连接导电层的材料例如包括金属。举例来说，第二连接导电层是利用钛制程形成，借此节省生产成本。在其他实施例中，第二天线电极170、第三天线电极180、第二连接线190以及第三连接线192属于相同导电层。

第四介电层D4位于第二天线电极170与第三天线电极180上，且具有多个第三通孔246。第三通孔246重叠于共用电极182。共用电极182例如与第三天线电极180属于相同导电层，且电性连接至第三天线电极180。

多个第二接垫416位于第四介电层D4上，且分别通过多个第三通孔246而电性连接共用电极182。在一些实施例中，第二接垫416的材料包括金属氧化物材料(例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、掺氟的氧化铟)、金属氮化物导电材料(例如氮化钛或氮化钼)或上述材料的组合或其他合适的材料。

液晶层LC位于第一基板SB1与第二基板SB2之间。在一些实施例中，液晶层LC的厚度小于10微米，例如为1微米至10微米。导电连接结构422电性连接第一接垫412、414与第二接垫416，进而电性连接导电环230至第三天线电极180。在一些实施例中，导电连接结构422包括分散于封胶420中的导电粒子，封胶420包覆导电连接结构422。在一些实施例中，导电连接结构422的材料包括金、银、铝、铜或上述金属的合金或其他导电材料。封胶420环绕液晶层LC。在一些实施例中，导电连接结构422与封胶420为银胶。

基于上述，在本实施例中，天线单元100具有双线性极化(dual-linearpolarization)的功效，且对辐射信号具有高相位调变量与高反射强度的优点。

图3B是图3A的天线装置1的制造方法的流程图。请参考图1至图3A，在图3B的步骤S1中，形成第一金属层于第一基板SB1上。在一些实施例中，第一金属层包括栅极112、电容电极120、扫描线212、第一导电环部件232、第二导电环部件234以及第三导电环部件236。

在图3B的步骤S2中，形成第一介电层D1于第一金属层上。

在图3B的步骤S3中，形成半导体层于第一介电层D1上。在一些实施例中，半导体层包括通道结构114。

在图3B的步骤S4中，形成第二金属层于第一介电层D1上。在一些实施例中，第二金属层包括第一源极/漏极116、第二源极/漏极118、数据线222、第四导电环部件238以及辅助导线239。

在图3B的步骤S5中，形成第二介电层D2于第一介电层D1上。

在图3B的步骤S6中，形成第一连接导电层于第二介电层D2上。在一些实施例中，第一连接导电层包括第一接垫412、414以及第一连接线130。

在图3B的步骤S7中，形成第一天线电极140于第二介电层D2上。在一些实施例中，步骤S6与步骤S7的顺序可以对调。

在图3B的步骤S8中，形成第三介电层D3于第一天线电极140上。

在图3B的步骤S9中，可选的形成缓冲层BL于第二基板SB2上。

在图3B的步骤S10中，形成第二连接导电层于第二基板SB2或缓冲层BL上。在一些实施例中，第二连接导电层包括第二连接线190以及第三连接线192。

在图3B的步骤S11中，形成第二天线电极170与第三天线电极180于第二基板SB2或缓冲层BL上。在一些实施例中，步骤S10与步骤S11的顺序可以对调。

在图3B的步骤S12中，形成第四介电层D4于第二天线电极170与第三天线电极180上。

在图3B的步骤S13中，形成第二接垫416于第四介电层D4上。

需注意的是，步骤S1至步骤S8可以在完成步骤S9至步骤S13之前、之后或同时进行。换句话说，本发明不限制先进行第一基板SB1上的制程还是先进行第二基板SB2上的制程。

接着，在图3B的步骤S14中，将包含第一基板SB1的下板结构与包含第二基板SB2的上板结构组装在一起，并在两者之间填入液晶层LC。在一些实施例中，封胶420以及导电连接结构422设置于液晶层LC的周围。封胶420以及导电连接结构422可以先形成在第一基板SB1上或先形成在第二基板SB2上。

图4A与图4B是依照本发明的一实施例的一种天线装置的S11参数曲线图。图4A与图4B所对应的天线装置的结构请参考图3A的天线装置1。在图4A与图4B中，通过调整液晶层LC中的液晶分子，可以获得不同的S11参数曲线。由图4A与图4B所示，天线装置1所能得到的反射频率的调变可达约3.15GHz，相位的调变可达约290度。另外，在本实施例中，天线装置的最大辐射功率(Maximum radiated power)约为-0.85dB。

图5A与图5B是依照本发明的一实施例的一些天线装置的S11参数曲线图。图5A与图5B所对应的天线装置的结构请参考图3A的天线装置1。通过间隙层GL的厚度来调整反射电极160与第一基板SB1之间的垂直距离H。由图5A与图5B可以得知，通过改变垂直距离H可调变天线信号的共振频率，并使相位移相量出现变化。大致上，增加垂直距离H会使图5A与图5B中的S11参数曲线往图中的箭头的方向变化。更具体地说，增加垂直距离H大致上会使相位变化幅度更剧烈，并使S11参数曲线往低频偏移。

图6是依照本发明的一实施例的一种天线单元100A的上视示意图。在此必须说明的是，图6的实施例沿用图1至图3B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图6的天线单元100A与图2B的天线单元100的主要差异在于：图6的天线单元100A的第三天线电极180与相邻的其他天线单元100A的第三天线电极180彼此直接连接，图2B的天线单元100的第三天线电极180则是通过第三连接线192而连接相邻的其他天线单元100A的第三天线电极180。在图6的实施例中，相邻的天线单元100A的第三天线电极180之间没有开口。在一些实施例中，可以依照需求而调整第一天线电极140的长度。举例来说，图6的第一天线电极140的长度较图2B的第一天线电极140短。

图7A与图7B是依照本发明的一实施例的一种天线装置的S11参数曲线图。图7A与图7B所对应的天线装置的天线单元请参考图6的天线单元100A。在图7A与图7B中，通过调整液晶层LC中的液晶分子，可以获得不同的S11参数曲线。由图7A与图7B所示，天线装置所能得到的反射频率的调变可达约4.05GHz，相位的调变可达约330度。另外，在本实施例中，天线装置的最大辐射功率约为-0.23dB。

图8A与图8B是依照本发明的一实施例的天线单元100B的上视示意图。为了方便说明天线单元100B的结构，图8A省略绘示了图8B中的第二天线电极170、第三天线电极180、第二连接线190以及第三连接线192。在此必须说明的是，图8A与图8B的实施例沿用图1至图3B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图8A与图8B的天线单元100B与图2B的天线单元100的主要差异在于：在图8A与图8B的天线单元100B中，四个第一天线电极140分别对应第一开口181的四个角设置，图2B的天线单元100的四个第一天线电极140则分别对应第一开口181的四个边设置。

在本实施例中，四个第一天线电极140中的每一者在第二基板的顶面的法线方向上分别部分重叠第二天线电极170的第一部分171与第二部分172中对应的一者以及第三部分173与第四部分174中对应的一者。在一些实施例中，第一天线电极140为L形。每个第一天线电极140包括一个主体部144以及两个凸出部142，两个凸出部142分别重叠于第二天线电极170的第一部分171与第二部分172中对应的一者以及第三部分173与第四部分174中对应的一者。

图9A与图9B是依照本发明的一实施例的一种天线装置的S11参数曲线图。图9A与图9B所对应的天线装置的天线单元请参考图8A与图8B的天线单元100B。在图9A与图9B中，通过调整液晶层LC中的液晶分子，可以获得不同的S11参数曲线。由图9A与图9B所示，天线装置所能得到的反射频率的调变可达约2.63GHz，相位的调变可达约297.4度。另外，在本实施例中，天线装置的最大辐射功率约为-1.03dB。

图10是依照本发明的一实施例的一种天线阵列基板的上视示意图。在此必须说明的是，图10的实施例沿用图1至图3B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

请参考图10，天线阵列基板10A包括天线单元100C、扫描线电路210、数据线电路220、扫描线212、数据线222、共用信号线231、薄膜覆晶封装cof、电路板cb以及封胶420。

天线单元100C可为前述任一实施例中的天线单元，例如图2B的天线单元100、图6的天线单元100A或图8B的天线单元100B。天线单元100C阵列于主动区AA中，并电性连接至对应的扫描线212、对应的数据线222以及对应的共用信号线231。举例来说，天线单元100C中的薄膜晶体管的栅极电性连接至对应的扫描线212，薄膜晶体管的源极电性连接至对应的数据线222，电容电极电性连接至对应的共用信号线231。在本实施例中，共用信号线231包括梳状结构，但本发明不以此为限。在其他实施例中，共用信号线231包括环状结构，如图1的导电环230。

扫描线电路210与数据线电路220分别电性连接至扫描线212以及数据线222。在本实施例中，连接线211电性连接扫描线212至扫描线电路210。连接线211的延伸方向不平行于扫描线212的延伸方向。举例来说，连接线211的延伸方向平行于数据线222的延伸方向。

在一些实施例中，连接线211与扫描线212属于相同导电层，例如第一金属层。在一些实施例中，连接线211设置于主动区AA之外。

薄膜覆晶封装cof设置于第一基板SB1上，并电性连接至扫描线电路210、数据线电路220以及共用信号线231。电路板cb接合至薄膜覆晶封装cof。

图11是依照本发明的一实施例的一种天线阵列基板的上视示意图。在此必须说明的是，图11的实施例沿用图10的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图11的天线阵列基板10B类似于图10的天线装置10A，差异在于：在天线阵列基板10B中，连接线211与扫描线212属于不同膜层，且连接线211设置于主动区AA中。

请参考图11，在本实施例中，至少部分的扫描线212通过连接线211而电性连接至扫描线电路210。在一些实施例中，扫描线212属于第一金属层，而连接线211与数据线222属于第二金属层。

在本实施例中，通过将连接线211设置于主动区AA中可以缩减边框宽度。

图12是依照本发明的一实施例的一种天线单元的电路示意图。请参考图3A与12，天线单元100的薄膜晶体管110可以用于驱动液晶层LC中的液晶分子。具体地说，扫描线212提供信号至薄膜晶体管110的栅极112，以控制薄膜晶体管110的开关。数据线222在薄膜晶体管110为开启(On)时提供信号至第一天线电极140。在本实施例中，第二天线电极170、第三天线电极180以及电容电极120皆电性连接至共用信号线231(或图1的导电环230)。第一天线电极140与第二天线电极170之间包含液晶电容C_LC，而第二源极/漏极118与电容电极120之间包含储存电容C_ST。

共用信号线231、第二天线电极170、第三天线电极180以及电容电极120所施加的电压信号可以为直流电压信号(如图13A所示)或交流电压信号(如图13B所示)。

如图13A所示，当利用直流电压操作共用信号线231时，共用信号线231上的电压例如但不限于8V，扫描线212例如但不限于在-8V与25V之间操作，而数据线222例如但不限于在0V与16V之间操作。图13A中的双箭头用于表示一帧的范围。

如图13B所示，当利用交流电压操作共用信号线231时，共用信号线231例如但不限于在8V与0V之间操作，扫描线212例如但不限于在-10V与15V之间操作，而数据线222例如但不限于在0V与8V之间操作。图13B中的双箭头用于表示一帧的范围。

图14是依照本发明的一实施例的一种天线装置2的上视示意图。在本实施例中，天线装置2包括拼接在一起的多个天线阵列基板10C。天线阵列基板10C包括天线单元100C，其中天线单元100C可为前述任一实施例中的天线单元，例如图2B的天线单元100、图6的天线单元100A或图8B的天线单元100B。扫描线电路210通过扫描线而电性连接至天线单元100C，且数据线电路220通过数据线而电性连接至天线单元100C。扫描线与数据线的设置方式可以参考图10的天线阵列基板10A或图11的天线阵列基板10B，于此不再赘述。

将天线阵列基板10C设置于外壳500中，并将多个外壳500组装在一起。在一些实施例中，薄膜覆晶封装cof以及电路板cb可以设置于外壳500内或外壳500外。在一些实施例中，外壳500为包括反射板的机构。在一些实施例中，一个天线阵列基板10C中的天线单元100C的节距(Pitch)为2毫米至10.8毫米。

在本实施例中，相邻的两个天线阵列基板10C的天线单元100C之间的最短距离SL包含了底层信号走线(如图2A的扫描线212与数据线222)的布线宽度W1(例如1000微米至20000微米)、封胶420的宽度W2(例如300微米至2000微米)、切割预留区的宽度W3(例如200微米至1500微米)、外壳500的厚度W4(例如200微米至2000微米)。在一些实施例中，底层信号走线可以重叠于天线单元100C，且可以省略封胶420、切割预留区以及外壳500。换句话说，最短距离SL最小为0。在较佳的实施例中，相邻的两个天线阵列基板10C的天线单元100C之间的最短距离SL为0毫米至5.4毫米，借此减少侧向泄漏波的产生。在一些实施例中，最短距离SL为0λ₀～0.5λ₀，其中λ₀为所欲接收或发送的无线信号在空气中的波长，借此减少侧向泄漏波的产生。

在本实施例中，每个天线阵列基板10C的薄膜覆晶封装cof设置于第一基板SB1之上，其中部分的天线阵列基板10C中的薄膜覆晶封装cof设置于天线装置2的第一侧2a，且另一部分的天线阵列基板10C的薄膜覆晶封装cof设置于天线装置2的相对于第一侧2a的第二侧2b。

图16是依照本发明的一实施例的一种天线单元的上视示意图。在此必须说明的是，图16的实施例沿用图1至图3B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图16的实施例与图1至图3B的实施例的主要差异在于：在图1至图3B的天线单元中，第二天线电极170为环状的十字型。然而，在图16的天线单元中，第二天线电极170为实心的十字型。

此外，在本实施例中，第二连接线190从第三天线电极180的第一开口181的四个角落连接至十字型的第二天线电极170的邻近交叉位置的转角。通过这种设置，可以利用改变第二连接线190的阻抗来调整天线信号的频率。举例来说，当第二连接线190包括高阻抗材料时(例如铟锡氧化物、薄金属或其他类似的材料)，天线信号不容易在第二连接线190上传输，使天线信号趋向低频信号。另一方面，当第二连接线190包括低阻抗材料时(例如厚金属或其他类似的材料)，天线信号容易在第二连接线190上传输，使天线信号趋向高频信号。换句话说，通过这样的第二连接线190的设置，可以借由调整第二连接线190的材料或厚度使天线单元匹配至不同频率的天线信号。

综上所述，本发明提出的天线单元具有双线性极化的功效，且对辐射信号具有高相位调变量与高反射强度的优点。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明的精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种天线装置，其特征在于，包括

一天线阵列基板，包括：

一第一基板；

一第二基板；

一液晶层，位于该第一基板与该第二基板之间；以及

多个天线单元，各该天线单元包括：

至少四个第一天线电极，彼此分离且位于该第一基板上靠近该液晶层的第一侧之上；以及

一第二天线电极，位于该第二基板靠近该液晶层的第一侧之上，其中该第二天线电极在该第二基板的顶面的法线方向上部分重叠于该至少四个第一天线电极。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其中各该天线单元还包括：

一反射电极，位于该第一基板远离该第二基板的第二侧。

3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，其中该反射电极和该第一基板之间包含一间隙层。

4.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其中各该天线单元还包括：

一薄膜晶体管；

一第一连接线，电性连接该薄膜晶体管与该至少四个第一天线电极；以及

一电容，电性连接该薄膜晶体管以及该至少四个第一天线电极。

5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，其中该第一连接线自该至少四个第一天线电极中的其中一者往外沿着一延伸方向延伸，且该延伸方向与该至少四个第一天线电极中的该其中一者的侧壁的法线方向之间的夹角为θ，且θ大于或等于0度且小于60度。

6.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，其中该至少四个第一天线电极具有一第一厚度，该第一连接线具有一第二厚度，该第二厚度比该第一厚度的比值在1/2至1/100。

7.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，包括多个天线阵列基板，该些天线阵列基板中的其中一者相邻于该些天线阵列基板中的其中另一者，该些天线阵列基板中的该其中一者中的该些天线单元与该些天线阵列基板中的该其中另一者中的该些天线单元之间的最短距离为0毫米～5.4毫米。

8.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，包括多个天线阵列基板，各该天线阵列基板还包括：

一薄膜覆晶封装，设置于该第一基板之上，其中该些天线阵列基板中的其中一者的该薄膜覆晶封装设置于该天线装置的第一侧，且该些天线阵列基板中的其中另一者的该薄膜覆晶封装设置于该天线装置的相对于该第一侧的一第二侧。

9.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其中该第二天线电极包括十字型的环状。

10.如权利要求9所述的天线装置，其特征在于，其中该第二天线电极包括：

一第一部分，从该第二天线电极的中央连接区往第一延伸方向延伸；

一第二部分，从该第二天线电极的该中央连接区往相反于该第一延伸方向的一第二延伸方向延伸；

一第三部分，从该第二天线电极的该中央连接区往第三延伸方向延伸，其中该第三延伸方向垂直于该第一延伸方向以及该第二延伸方向；

一第四部分，从该第二天线电极的该中央连接区往相反于该第三延伸方向的一第四延伸方向延伸，其中该第一部分、该第二部分、该第三部分及该第四部分相连。

11.如权利要求10所述的天线装置，其特征在于，其中各该天线单元还包括：

一第三天线电极，位于该第二基板上靠近该液晶层的该第一侧之上，且与该第二天线电极同层设置，其中该第三天线电极具有一第一开口，且该第二天线电极位于该第一开口内。

12.如权利要求11所述的天线装置，其特征在于，其中各该天线单元还包括：

多条第二连接线，电性连接该第三天线电极与该第二天线电极；且其中该天线阵列基板还包括：

一导电环，围绕该些天线单元，且电性连接至该第三天线电极。

13.如权利要求11所述的天线装置，其特征在于，其中该第一部分在该第二基板的该顶面的该法线方向上部分重叠该至少四个第一天线电极的其中一者的一凸出部，其中该至少四个第一天线电极为四个第一天线电极，该四个第一天线电极分别对应该第一开口的四个边设置。

14.如权利要求13所述的天线装置，其特征在于，其中该四个第一天线电极各自包括一主体部以及该凸出部，其中该凸出部具有一第一长度，该主体部具有一第二长度，该第二长度大于该第一长度，且其中该第一开口的该四个边的其中一者具有一第三长度，且该第二长度与该第三长度的比值为1/8～3/4。

15.如权利要求11所述的天线装置，其特征在于，其中该至少四个第一天线电极为四个第一天线电极，该四个第一天线电极分别对应该第一开口的四个角设置。

16.如权利要求15所述的天线装置，其特征在于，其中该四个第一天线电极中的每一者在该第二基板的该顶面的该法线方向上分别部分重叠该第二天线电极的该第一部分与该第二部分中对应的一者以及该第三部分与该第四部分中对应的一者。

17.如权利要求15所述的天线装置，其特征在于，其中该四个第一天线电极中的每一者皆为L形。

18.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其中该天线阵列基板还包括：

一缓冲层，位于该第二天线电极与该第二基板之间，其中该缓冲层的厚度为该第二天线电极的厚度的1/3～1/5。

19.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其中该第二天线电极具有90度的旋转对称。

20.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，其中该第二天线电极为环状。