TWI897113B

TWI897113B - 天線裝置

Info

Publication number: TWI897113B
Application number: TW112145759A
Authority: TW
Inventors: 洪敬榔; 郭家瑋
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2023-11-27
Filing date: 2023-11-27
Publication date: 2025-09-11
Also published as: TW202522783A; US20250174892A1

Abstract

一種天線裝置，包括天線陣列基板。天線陣列基板包括第一基板、第二基板、液晶層以及多個天線單元。液晶層位於第一基板與第二基板之間。各天線單元包括至少四個第一天線電極以及第二天線電極。第一天線電極彼此分離且位於第一基板上靠近液晶層的第一側之上。第二天線電極位於第二基板靠近液晶層的第一側之上。第二天線電極為環狀，且第二天線電極在第二基板的頂面的法線方向上部分重疊於至少四個第一天線電極。

Description

天線裝置

本發明是有關於一種天線裝置。

現代生活中無線通訊技術的應用無所不在。例如，智慧型手機通常擁有廣域無線網路系統（Wireless Wide Area Network, WWAN）、數位電視廣播系統（Digital Television Broadcasting System, DTV）、衛星定位導航系統（Global Positioning System, GPS）、無線通訊區域網路系統（Wireless Local Area Network, WLAN）、近場通訊傳輸系統（Near Field Communication, NFC）、長程演進系統（Long Term Evolution, LTE）以及無線個人網路系統（Wireless Personal Network, WLPN）等使用無線通訊技術的系統。此外，在重要城市或公共空間中，提供無線區域網路環境已經成為必要的設施，甚至有許多人在家中也會建立自己的無線區域網路。

隨著5G技術的發展，為了確保基站信號覆蓋到各個角落，通常會使用天線設備來重新組織基站發出的信號，然後以不同方向進行傳輸。因此，如何提高天線設備的反射效果和相位調製能力成為了這一領域需要解決的主要問題，這將有助於提升基站信號的覆蓋範圍和到達各個地點的能力。

本發明提供一種天線裝置，對輻射訊號具有高相位調變量與高反射強度的優點。

本發明的至少一實施例提出一種包括天線陣列基板的天線裝置。天線陣列基板包括第一基板、第二基板、液晶層以及多個天線單元。液晶層位於第一基板與第二基板之間。各天線單元包括至少四個第一天線電極以及第二天線電極。至少四個第一天線電極彼此分離且位於第一基板上靠近液晶層的第一側之上。第二天線電極位於第二基板靠近液晶層的第一側之上。第二天線電極為環狀，且第二天線電極在第二基板的頂面的法線方向上部分重疊於至少四個第一天線電極。

基於上述，至少四個第一天線電極彼此分離並重疊第二天線電極，藉由多個重疊的電極可以提升具有不同極化方向的天線訊號的反射強度，並能提供更大的相位調變量。

圖1是依照本發明的一實施例的一種天線裝置1的上視示意圖。為了方便說明，圖1省略繪示了天線單元100的具體結構，天線單元100的結構可以參考圖2B。圖2A與圖2B是圖1的天線裝置1中的天線單元100的上視示意圖。為了方便說明天線單元100的結構，圖2A省略繪示了圖2B中的第二天線電極170、第三天線電極180、第二連接線190以及第三連接線192。圖3A是依照本發明的一實施例的一種天線裝置1的剖面示意圖，其中圖3A對應了圖1中的線A-A’的位置以及圖2A與圖2B中的線B-B’的位置。

請先參考圖1，天線裝置1包括多條掃描線212、多條數據線222、多個天線單元100、第一抗靜電結構214、第二抗靜電結構224、導電環230、掃描線電路210以及數據線電路220。

天線單元100排成陣列，且每個天線單元100連接至對應的一條掃描線212以及對應的一條數據線222。導電環230環繞天線單元100的陣列，且橫跨掃描線212以及數據線222。掃描線電路210電性連接至掃描線212，且數據線電路220電性連接至數據線222。掃描線電路210以及數據線電路220例如是直接形成於基板上方的電路，也可以是設置在基板上的晶片。

第一抗靜電結構214與第二抗靜電結構224分別電性連接至掃描線212與數據線222。在一些實施例中，第一抗靜電結構214與第二抗靜電結構224例如包括避雷針、二極體或抗靜電環等，可以避免天線單元100（例如位於其中的薄膜電晶體）受到靜電破壞。

在一些實施例中，相鄰的天線單元100的中心彼此之間的間隔為0.15λ ₀~ 1.0λ ₀（例如為0.15λ ₀~ 0.5λ ₀），其中λ ₀為所欲接收或發送之無線訊號在空氣中的波長。

請參考圖1、2A、2B與圖3A，天線裝置1包括一個或多個天線陣列基板10。天線陣列基板10包括第一基板SB1、第二基板SB2、液晶層LC以及多個天線單元100。

第一基板SB1的材質包括玻璃、石英、有機聚合物或其他合適的材料。

薄膜電晶體110、電容電極120、第一連接線130、第一天線電極140、掃描線212、導電環230、數據線222、第一介電層D1、第二介電層D2、第三介電層D3位於第一基板SB1上靠近液晶層LC的第一側之上。

薄膜電晶體110的閘極112、電容電極120、掃描線212、第一導電環部件232、第二導電環部件234以及第三導電環部件236位於第一基板SB1上。在一些實施例中，閘極112、電容電極120、掃描線212、第一導電環部件232、第二導電環部件234以及第三導電環部件236屬於相同導電層，例如為第一金屬層。在一些實施例中，第一金屬層的材料包括鉻、金、銀、銅、錫、鉛、鉿、鎢、鉬、釹、鈦、鉭、鋁、鋅、鎳或上述金屬的合金或上述金屬的堆疊層。在一些實施例中，第一金屬層的包括鈦、鋁以及鈦的堆疊層。

掃描線212、第一導電環部件232以及第三導電環部件236沿著第一方向Y1延伸。掃描線212連接閘極112以及第一抗靜電結構214。電容電極120分離於掃描線212。在一些實施例中，相鄰的天線單元100的電容電極120透過共用訊號線（未繪出）而彼此連接。在一些實施例中，共用訊號線與電容電極120連成一體，且皆屬於第一金屬層。在一些實施例中，電容電極120的形狀包括長條形、方形、圓形、橢圓形、三角形或其他幾何形狀。

第一介電層D1覆蓋第一金屬層。第一金屬層位於第一介電層D1與第一基板SB1之間。在一些實施例中，第一介電層D1的材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氧化鉿、氧化鋯或其他合適的材料。

半導體層位於第一介電層D1之上，且包括薄膜電晶體110的通道結構114。每個通道結構114重疊於對應的閘極112。在一些實施例中，半導體層的材料包括非晶矽、多晶矽、微晶矽、單晶矽、有機半導體材料、氧化物半導體材料（例如：銦鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是其他合適的材料、或上述材料之組合）或其他合適的材料或上述材料之組合。

薄膜電晶體110的第一源極/汲極116、薄膜電晶體110的第二源極/汲極118、數據線222、第四導電環部件238以及輔助導線239位於第一介電層D1之上。在一些實施例中，第一源極/汲極116、第二源極/汲極118、數據線222、第四導電環部件238以及輔助導線239屬於相同導電層，例如第二金屬層。在一些實施例中，第二金屬層的材料包括鉻、金、銀、銅、錫、鉛、鉿、鎢、鉬、釹、鈦、鉭、鋁、鋅、鎳或上述金屬的合金或上述金屬的堆疊層。在一些實施例中，第二金屬層的包括鈦、鋁以及鈦的堆疊層。

數據線222以及第四導電環部件238沿著第二方向Y2延伸。數據線222連接第一源極/汲極116以及第二抗靜電結構224。

在本實施例中，薄膜電晶體110包括閘極112、通道結構114、第一源極/汲極116以及第二源極/汲極118，其中第一源極/汲極116以及第二源極/汲極118分別連接通道結構114。電容電極120、第一介電層D1以及第二源極/汲極118在第一基板SB1的頂面的法線方向上至少部分重疊，以構成電容。前述電容電性連接薄膜電晶體110以及第一天線電極140。

在一些實施例中，薄膜電晶體110並不限於圖2A與圖3A所示的結構。舉例來說，在其他實施例中，如圖15A所示，薄膜電晶體110包括閘極112、多個通道結構114、多個第一源極/汲極116以及多個第二源極/汲極118，其中多個第一源極/汲極116以及多個第二源極/汲極118對稱地設置。在其他實施例中，如圖15B所示，薄膜電晶體110包括閘極112、通道結構114、第一源極/汲極116以及第二源極/汲極118，其中第一源極/汲極116以及第二源極/汲極118彼此不對稱。

第一導電環部件232、第二導電環部件234、第三導電環部件236以及第四導電環部件238彼此電性連接，並構成圍繞天線單元100的導電環230。在本實施例中，掃描線212橫跨導電環230的第四導電環部件238，而數據線222橫跨導電環230的第一導電環部件232。輔助導線239至少部分重疊於第二導電環部件234以及第三導電環部件236，且輔助導線239電性連接至第二導電環部件234以及第三導電環部件236，藉此降低導電環230的阻值。在一些實施例中，導電環230電性連接至共用電壓訊號，其例如為接地訊號、直流電訊號或交流電訊號。

第二介電層D2位於半導體層、第二金屬層以及第一介電層D1之上。在一些實施例中，第二介電層D2的材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氧化鉿、氧化鋯或其他合適的材料。

第一接墊412, 414以及第一連接線130位於第二介電層D2之上。在一些實施例中，第一接墊412, 414以及第一連接線130屬於相同導電層，例如第一連接導電層。在一些實施例中，第一連接導電層的材料包括金屬氧化物導電材料（例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、摻氟之氧化銦）、金屬氮化物導電材料（例如氮化鈦或氮化鉬）或上述材料之組合或其他合適的材料。第一連接導電層的阻抗高於第二金屬層的阻抗。

在本實施例中，第一天線電極140位於第二介電層D2上，並透過第一連接線130電性連接至薄膜電晶體110。在本實施例中，多個第一天線電極140彼此分離，且透過一個第一連接線130電性連接至第二源極/汲極118。第一天線電極140包括單層結構或多層結構。在一些實施例中，第一天線電極140的材料包括鋁、銅、鉬、鈦或其他合適的材料或上述材料的組合。

在一些實施例中，第一天線電極140的需要具有較高的厚度，以滿足肌膚效應（Skin effect）需要的肌膚深度（Skin depth），藉此使第一天線電極140可以發送足夠強的無線訊號，並達到較強耦合天線強度。在一些實施例中，第一天線電極140的厚度為0.6微米至3微米。

在本實施例中，第一天線電極140具有第一厚度T1，第一連接線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較佳。

透過阻抗較高的連接線130來連接第一天線電極140與薄膜電晶體110，可以減少高頻訊號在連接線上產生洩漏波，避免天線輻射強度降低。在一些實施例中，薄膜電晶體110的低頻操作訊號可以用來控制液晶層LC中的液晶分子，而高頻訊號則為天線訊號。舉例來說，透過低頻操作訊號改變施加於液晶層LC上之電壓（或電場）後，可以改變天線單元100的輻射強度、輻射相位延遲、輻射行進方向及輻射波束形狀等。液晶層LC例如為可在高頻範圍工作之低損耗液晶層。

在本實施例中，第一天線電極140各自包括主體部144以及凸出部142。在本實施例中，第一天線電極140的凸出部142連接主體部144的內側。舉例來說，一個天線單元100中包括四個第一天線電極140，其中左右兩個第一天線電極140的凸出部142彼此相對，且上下兩個第一天線電極140的凸出部142彼此相對。在一些實施例中，第一天線電極140的凸出部142具有第一長度L1，且主體部144具有第二長度L2，其中第二長度L2大於第一長度L1。

第一連接線130自第一天線電極140中的每一者往外沿延伸，且第一連接線130從對應的第一天線電極140往外延伸的延伸方向與對應的第一天線電極140的側壁的法線方向之間的夾角為θ，且θ大於或等於0度且小於30度。在圖2A的實施例中，以θ等於0度為例。

在本實施例中，第一連接線130包括第一連接部131、第二連接部132、第三連接部133以及第四連接部134，其中第一連接部131、第二連接部132、第三連接部133以及第四連接部134分別連接至對應的第一天線電極140。在一些實施例中，第一連接線130還包括連接環135以及導線部136。第一連接部131、第二連接部132、第三連接部133以及第四連接部134連接至連接環135的內側，而導線部136連接至連接環135的外側。導線部136將連接環135電性連接至薄膜電晶體110。在本實施例中，第一連接線130的導線部136填入第二介電層D2的通孔中，並接觸位於前述通孔下方的第二源極/汲極118。第三介電層D3覆蓋前述通孔。

在一些實施例中，第一連接部131自對應的第一天線電極140往外沿著一延伸方向X1延伸，且所述延伸方向X1與對應的第一天線電極140的側壁的法線方向之間的夾角大於或等於0度且小於30度，藉此避免高頻訊號洩漏。第二連接部132、第三連接部133以及第四連接部134也有類似地設計，於此不再贅述。

在一些實施例中，第一連接線130包括其他形狀。舉例來說，第一連接線130包括直線線段、曲線線段或其他類型的線段或多種不同型態的線段的組合。在一些實施例中，透過曲線線段的設置，能夠進一步避免高頻訊號的洩漏。

在一些實施例中，第一天線電極140的中心與第一連接線130接觸第一天線電極140的接點之間的水平距離為d，其中水平距離d大於或等於0且小於0.1λ ₀，其中又以小於0.05λ ₀較佳。在一些實施例中，連接線130在與第一天線電極140連接處的寬度小於10微米，例如3.5微米至10微米。

第一介電層D1以及第二介電層D2中具有多個第一通孔242。第一通孔242延伸穿過第一介電層D1以及第二介電層D2，且其下方包括第一金屬層。第二介電層D2中具有多個第二通孔244。第二通孔244延伸穿過第二介電層D2，且其下方包括第二金屬層。

第一接墊412以及第一接墊414電性連接至導電環230，其中第一接墊412填入對應的第一通孔242以接觸第一金屬層，且第二接墊422填入對應的第二通孔244以接觸第二金屬層。舉例來說，多個第一接墊412分別接觸第一導電環部件232、第二導電環部件234以及第三導電環部件236，而多個第一接墊414分別接觸第四導電環部件238以及輔助導線239。

在一些實施例中，每個天線單元100還包括反射電極160。反射電極160位於第一基板SB1遠離第二基板SB2的第二側。在一些實施例中，反射電極160的材料包括金屬或其他合適的材料。在一些實施例中，反射電極160和第一基板SB1之間包含間隙層GL。間隙層GL包括介電係數為1至100000（例如為1至1000）的介電材料。在一些實施例中，間隙層GL例如是由膠材、膠帶或其他合適的材料所形成，其中膠材包括由膠水等具有流動性的黏著劑所形成的膜層。在一些實施例中，間隙層GL可為固態、液態或氣態。在一些實施例中，當間隙層GL包括氣態的空氣間隙時，間隙層GL可包含用於支撐反射電極160的圓柱、圓球體、橢圓球體等支撐結構。在一些實施例中，反射電極160與第一基板SB1之間的垂直距離H為0λ ₀至0.5λ ₀，可具有調變共振頻率偏移、輻射強度差異與輻射相位延遲之功能。在一些實施例中，垂直距離H即為間隙層GL的厚度。

在一些實施例中，通過調整間隙層GL的厚度及/或材質，可以調變天線訊號的相位調變量與反射強度。

第二基板SB2重疊於第一基板SB1。在一些實施例中，第二基板SB2的材質包括玻璃、石英、有機聚合物或其他合適的材料。

在一些實施例中，緩衝層BL形成於第二基板SB2上，但本發明不以此為限。緩衝層BL可減緩後續形成厚金屬鍍膜（例如第二天線電極170與第三天線電極180）時所造成之第二基板SB2的形變。在其他實施例中，可以省略緩衝層BL。在一些實施例中，緩衝層BL位於第二天線電極170與第二基板SB2之間以及第三天線電極180與第二基板SB2之間。在一些實施例中，緩衝層BL的厚度為第二天線電極170（或第三天線電極180）的厚度的1/3~1/5。

第二天線電極170、第三天線電極180、第二連接線190以及第四介電層D4位於第二基板SB2靠近液晶層LC的第一側之上。

第二天線電極170以及第三天線電極180位於緩衝層BL上。在一些實施例中，第二天線電極170以及第三天線電極180屬於相同導電層，例如共用電極層。在一些實施例中，共用電極層的材料包括鉻、金、銀、銅、錫、鉛、鉿、鎢、鉬、釹、鈦、鉭、鋁、鋅、鎳或上述金屬的合金或上述金屬的堆疊層。

第二天線電極170為環狀。舉例來說，第二天線電極170包括十字型的環狀，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從第二天線電極170的中央連接區往第一延伸方向E1延伸。第二部分172從第二天線電極170的中央連接區往相反於第一延伸方向E1的第二延伸方向E2延伸。第三部分173從第二天線電極170的中央連接區往第三延伸方向E3延伸，其中第三延伸方向E3垂直於第一延伸方向E1以及第二延伸方向E2。第四部分174從第二天線電極170的中央連接區往相反於第三延伸方向E3的第四延伸方向E4延伸。第一部份171、第三部份173、第二部分172及第四部份174依序相連以構成十字型的環。在一些實施例中，第二天線電極170具有90度的旋轉對稱。在一些實施例中，第一部份171、第二部分172、第三部份173及第四部份174彼此形狀相同，但具有不同的方向。

第二天線電極170在第二基板SB2的頂面的法線方向上部分重疊於第一天線電極140。在一些實施例中，每個第一天線電極140的凸出部142重疊於第二天線電極170。四個第一天線電極140的凸出部142分別重疊於第一部份171最外側的轉折部分、第二部分172最外側的轉折部分、第三部份173最外側的轉折部分及第四部份174最外側的轉折部分。

第三天線電極180具有第一開口181，且第二天線電極170位於第一開口181內。第三天線電極180環繞第二天線電極170。在一些實施例中，四個第一天線電極140分別對應第一開口181的四個邊設置。在一些實施例中，第一開口181的四個邊具有第三長度L3，且第一天線電極140的主體部144具有第二長度L2，其中第二長度L2與第三長度L3的比值（L2/L3）為1/8~3/4。在一些實施例中，第三長度L3為300微米至1100微米。在一些實施例中，第三長度L3為例如為0.1λ ₀。在一些實施例中，第三天線電極180覆蓋薄膜電晶體110的通道結構114，以避免外界環境光直接照射到通道結構114導致漏電問題。

第二天線電極170與第三天線電極180透過第二連接線190而彼此連接。在一些實施例中，第二連接線190的厚度等於或不同於（例如小於）第二天線電極170與第三天線電極180的厚度。在一些實施例中，第二連接線190的材料相同於或不同於第二天線電極170與第三天線電極180的材料。

在一些實施例中，每個天線單元100包括薄膜電晶體110、電容電極120、第一連接線130、多個第一天線電極140、第二天線電極170、第三天線電極180以及第二連接線190。在一些實施例中，相鄰的天線單元100的第三天線電極180透過第三連接線192而彼此電性連接。在本實施例中，每個第三天線電極180周圍包括環形開口，而第三連接線192設置於環形開口中。環形開口可以降低天線訊號的耦合損耗並提升頻寬。

第三連接線192與第二連接線190例如屬於相同導電層，例如第二連接導電層。在一些實施例中，第二連接導電層的材料例如包括金屬。舉例來說，第二連接導電層是利用鈦製程形成，藉此節省生產成本。在其他實施例中，第二天線電極170、第三天線電極180、第二連接線190以及第三連接線192屬於相同導電層。

第四介電層D4位於第二天線電極170與第三天線電極180上，且具有多個第三通孔246。第三通孔246重疊於共用電極182。共用電極182例如與第三天線電極180屬於相同導電層，且電性連接至第三天線電極180。

多個第二接墊416位於第四介電層D4上，且分別透過多個第三通孔246而電性連接共用電極182。在一些實施例中，第二接墊416的材料包括金屬氧化物材料（例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、摻氟之氧化銦）、金屬氮化物導電材料（例如氮化鈦或氮化鉬）或上述材料之組合或其他合適的材料。

液晶層LC位於第一基板SB1與第二基板SB2之間。在一些實施例中，液晶層LC的厚度小於10微米，例如為1微米至10微米。導電連接結構422電性連接第一接墊412, 414與第二接墊416，進而電性連接導電環230至第三天線電極180。在一些實施例中，導電連接結構422包括分散於封膠420中的導電粒子，封膠420包覆導電連接結構422。在一些實施例中，導電連接結構422的材料包括金、銀、鋁、銅或上述金屬的合金或其他導電材料。封膠420環繞液晶層LC。在一些實施例中，導電連接結構422與封膠420為銀膠。

基於上述，在本實施例中，天線單元100具有雙線性極化（dual-linear polarization）的功效，且對輻射訊號具有高相位調變量與高反射強度的優點。

圖3B是圖3A的天線裝置1的製造方法的流程圖。請參考圖1至圖3A，在圖3B的步驟S1中，形成第一金屬層於第一基板SB1上。在一些實施例中，第一金屬層包括閘極112、電容電極120、掃描線212、第一導電環部件232、第二導電環部件234以及第三導電環部件236。

在圖3B的步驟S2中，形成第一介電層D1於第一金屬層上。

在圖3B的步驟S3中，形成半導體層於第一介電層D1上。在一些實施例中，半導體層包括通道結構114。

在圖3B的步驟S4中，形成第二金屬層於第一介電層D1上。在一些實施例中，第二金屬層包括第一源極/汲極116、第二源極/汲極118、數據線222、第四導電環部件238以及輔助導線239。

在圖3B的步驟S5中，形成第二介電層D2於第一介電層D1上。

在圖3B的步驟S6中，形成第一連接導電層於第二介電層D2上。在一些實施例中，第一連接導電層包括第一接墊412, 414以及第一連接線130。

在圖3B的步驟S7中，形成第一天線電極140於第二介電層D2上。在一些實施例中，步驟S6與步驟S7的順序可以對調。

在圖3B的步驟S8中，形成第三介電層D3於第一天線電極140上。

在圖3B的步驟S9中，可選的形成緩衝層BL於第二基板SB2上。

在圖3B的步驟S10中，形成第二連接導電層於第二基板SB2或緩衝層BL上。在一些實施例中，第二連接導電層包括第二連接線190以及第三連接線192。

在圖3B的步驟S11中，形成第二天線電極170與第三天線電極180於第二基板SB2或緩衝層BL上。在一些實施例中，步驟S10與步驟S11的順序可以對調。

在圖3B的步驟S12中，形成第四介電層D4於第二天線電極170與第三天線電極180上。

在圖3B的步驟S13中，形成第二接墊416於第四介電層D4上。

需注意的是，步驟S1至步驟S8可以在完成步驟S9至步驟S13之前、之後或同時進行。換句話說，本發明不限制先進行第一基板SB1上的製程還是先進行第二基板SB2上的製程。

接著，在圖3B的步驟S14中，將包含第一基板SB1的下板結構與包含第二基板SB2的上板結構組裝在一起，並在兩者之間填入液晶層LC。在一些實施例中，封膠420以及導電連接結構422設置於液晶層LC的周圍。封膠420以及導電連接結構422可以先形成在第一基板SB1上或先形成在第二基板SB2上。

圖4A與圖4B是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的S11參數曲線圖。圖4A與圖4B所對應的天線裝置的結構請參考圖3A的天線裝置1。在圖4A與圖4B中，通過調整液晶層LC中的液晶分子，可以獲得不同的S11參數曲線。由圖4A與圖4B所示，天線裝置1所能得到的反射頻率的調變可達約3.15GHz，相位的調變可達約290度。另外，在本實施例中，天線裝置的最大輻射功率（Maximum radiated power）約為-0.85dB。

圖5A與圖5B是依照本發明的一實施例的一些天線裝置的S11參數曲線圖。圖5A與圖5B所對應的天線裝置的結構請參考圖3A的天線裝置1。通過間隙層GL的厚度來調整反射電極160與第一基板SB1之間的垂直距離H。由圖5A與圖5B可以得知，通過改變垂直距離H可調變天線訊號的共振頻率，並使相位移相量出現變化。大致上，增加垂直距離H會使圖5A與圖5B中的S11參數曲線往圖中的箭頭的方向變化。更具體地說，增加垂直距離H大致上會使相位變化幅度更劇烈，並使S11參數曲線往低頻偏移。

圖6是依照本發明的一實施例的一種天線單元100A的上視示意圖。在此必須說明的是，圖6的實施例沿用圖1至圖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。

圖6的天線單元100A與圖2B的天線單元100的主要差異在於：圖6的天線單元100A的第三天線電極180與相鄰的其他天線單元100A的第三天線電極180彼此直接連接，圖2B的天線單元100的第三天線電極180則是透過第三連接線192而連接相鄰的其他天線單元100A的第三天線電極180。在圖6的實施例中，相鄰的天線單元100A的第三天線電極180之間沒有開口。在一些實施例中，可以依照需求而調整第一天線電極140的長度。舉例來說，圖6的第一天線電極140的長度較圖2B的第一天線電極140短。

圖7A與圖7B是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的S11參數曲線圖。圖7A與圖7B所對應的天線裝置的天線單元請參考圖6的天線單元100A。在圖7A與圖7B中，通過調整液晶層LC中的液晶分子，可以獲得不同的S11參數曲線。由圖7A與圖7B所示，天線裝置所能得到的反射頻率的調變可達約4.05GHz，相位的調變可達約330度。另外，在本實施例中，天線裝置的最大輻射功率約為-0.23dB。

圖8A與圖8B是依照本發明的一實施例的天線單元100B的上視示意圖。為了方便說明天線單元100B的結構，圖8A省略繪示了圖8B中的第二天線電極170、第三天線電極180、第二連接線190以及第三連接線192。在此必須說明的是，圖8A與圖8B的實施例沿用圖1至圖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。

圖8A與圖8B的天線單元100B與圖2B的天線單元100的主要差異在於：在圖8A與圖8B的天線單元100B中，四個第一天線電極140分別對應第一開口181的四個角設置，圖2B的天線單元100的四個第一天線電極140則分別對應第一開口181的四個邊設置。

在本實施例中，四個第一天線電極140中的每一者在第二基板的頂面的法線方向上分別部分重疊第二天線電極170的第一部分171與第二部分172中對應的一者以及第三部分173與第四部分174中對應的一者。在一些實施例中，第一天線電極140為L形。每個第一天線電極140包括一個主體部144以及兩個凸出部142，兩個凸出部142分別重疊於第二天線電極170的第一部分171與第二部分172中對應的一者以及第三部分173與第四部分174中對應的一者。

圖9A與圖9B是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的S11參數曲線圖。圖9A與圖9B所對應的天線裝置的天線單元請參考圖8A與圖8B的天線單元100B。在圖9A與圖9B中，通過調整液晶層LC中的液晶分子，可以獲得不同的S11參數曲線。由圖9A與圖9B所示，天線裝置所能得到的反射頻率的調變可達約2.63GHz，相位的調變可達約297.4度。另外，在本實施例中，天線裝置的最大輻射功率約為-1.03dB。

圖10是依照本發明的一實施例的一種天線陣列基板的上視示意圖。在此必須說明的是，圖10的實施例沿用圖1至圖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10，天線陣列基板10A包括天線單元100C、掃描線電路210、數據線電路220、掃描線212、數據線222、共用訊號線231、薄膜覆晶封裝cof、電路板cb以及封膠420。

天線單元100C可為前述任一實施例中的天線單元，例如圖2B的天線單元100、圖6的天線單元100A或圖8B的天線單元100B。天線單元100C陣列於主動區AA中，並電性連接至對應的掃描線212、對應的數據線222以及對應的共用訊號線231。舉例來說，天線單元100C中的薄膜電晶體的閘極電性連接至對應的掃描線212，薄膜電晶體的源極電性連接至對應的數據線222，電容電極電性連接至對應的共用訊號線231。在本實施例中，共用訊號線231包括梳狀結構，但本發明不以此為限。在其他實施例中，共用訊號線231包括環狀結構，如圖1的導電環230。

掃描線電路210與數據線電路220分別電性連接至掃描線212以及數據線222。在本實施例中，連接線211電性連接掃描線212至掃描線電路210。連接線211的延伸方向不平行於掃描線212的延伸方向。舉例來說，連接線211的延伸方向平行於數據線222的延伸方向。

在一些實施例中，連接線211與掃描線212屬於相同導電層，例如第一金屬層。在一些實施例中，連接線211設置於主動區AA之外。

薄膜覆晶封裝cof設置於第一基板SB1上，並電性連接至掃描線電路210、數據線電路220以及共用訊號線231。電路板cb接合至薄膜覆晶封裝cof。

圖11是依照本發明的一實施例的一種天線陣列基板的上視示意圖。在此必須說明的是，圖11的實施例沿用圖10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。

圖11的天線陣列基板10B類似於圖10的天線裝置10A，差異在於：在天線陣列基板10B中，連接線211與掃描線212屬於不同膜層，且連接線211設置於主動區AA中。

請參考圖11，在本實施例中，至少部分的掃描線212透過連接線211而電性連接至掃描線電路210。在一些實施例中，掃描線212屬於第一金屬層，而連接線211與數據線222屬於第二金屬層。

在本實施例中，通過將連接線211設置於主動區AA中可以縮減邊框寬度。

圖12是依照本發明的一實施例的一種天線單元的電路示意圖。請參考圖3A與12，天線單元100的薄膜電晶體110可以用於驅動液晶層LC中的液晶分子。具體地說，掃描線212提供訊號至薄膜電晶體110的閘極112，以控制薄膜電晶體110的開關。數據線222在薄膜電晶體110為開啟（On）時提供訊號至第一天線電極140。在本實施例中，第二天線電極170、第三天線電極180以及電容電極120皆電性連接至共用訊號線231（或圖1的導電環230）。第一天線電極140與第二天線電極170之間包含液晶電容C _LC，而第二源極/汲極118與電容電極120之間包含儲存電容C _ST。

共用訊號線231、第二天線電極170、第三天線電極180以及電容電極120所施加的電壓訊號可以為直流電壓訊號（如圖13A所示）或交流電壓訊號（如圖13B所示）。

如圖13A所示，當利用直流電壓操作共用訊號線231時，共用訊號線231上的電壓例如但不限於8V，掃描線212例如但不限於在-8V與25V之間操作，而數據線222例如但不限於在0V與16V之間操作。圖13A中的雙箭頭用於表示一幀的範圍。

如圖13B所示，當利用交流電壓操作共用訊號線231時，共用訊號線231例如但不限於在8V與0V之間操作，掃描線212例如但不限於在-10V與15V之間操作，而數據線222例如但不限於在0V與8V之間操作。圖13B中的雙箭頭用於表示一幀的範圍。

圖14是依照本發明的一實施例的一種天線裝置2的上視示意圖。在本實施例中，天線裝置2包括拼接在一起的多個天線陣列基板10C。天線陣列基板10C包括天線單元100C，其中天線單元100C可為前述任一實施例中的天線單元，例如圖2B的天線單元100、圖6的天線單元100A或圖8B的天線單元100B。掃描線電路210透過掃描線而電性連接至天線單元100C，且數據線電路220透過數據線而電性連接至天線單元100C。掃描線與數據線的設置方式可以參考圖10的天線陣列基板10A或圖11的天線陣列基板10B，於此不再贅述。

將天線陣列基板10C設置於外殼500中，並將多個外殼500組裝在一起。在一些實施例中，薄膜覆晶封裝cof以及電路板cb可以設置於外殼500內或外殼500外。在一些實施例中，外殼500為包括反射板之機構。在一些實施例中，一個天線陣列基板10C中之天線單元100C的節距（Pitch）為2毫米10.8毫米。

在本實施例中，相鄰的兩個天線陣列基板10C的天線單元100C之間的最短距離SL包含了底層訊號走線（如圖2A的掃描線212與數據線222）的布線寬度W1（例如1000微米至20000微米）、封膠420的寬度W2（例如300微米至2000微米）、切割預留區的寬度W3（例如200微米至1500微米）、外殼500的厚度W4（例如200微米至2000微米）。在一些實施例中，底層訊號走線可以重疊於天線單元100C，且可以省略封膠420、切割預留區以及外殼500。換句話說，最短距離SL最小為0。在較佳的實施例中，相鄰的兩個天線陣列基板10C的天線單元100C之間的最短距離SL為0毫米至5.4毫米，藉此減少側向洩漏波的產生。在一些實施例中，最短距離SL為0λ ₀~ 0.5λ ₀，其中λ ₀為所欲接收或發送之無線訊號在空氣中的波長，藉此減少側向洩漏波的產生。

在本實施例中，每個天線陣列基板10C的薄膜覆晶封裝cof設置於第一基板SB1之上，其中部分的天線陣列基板10C中的薄膜覆晶封裝cof設置於天線裝置2的第一側2a，且另一部分的天線陣列基板10C的薄膜覆晶封裝cof設置於天線裝置2的相對於第一側2a的第二側2b。

綜上所述，本發明提出的天線單元具有雙線性極化的功效，且對輻射訊號具有高相位調變量與高反射強度的優點。

1, 2: 天線裝置 2a: 第一側 2b: 第二側 10, 10A, 10B, 10C: 天線陣列基板 100, 100A, 100B, 100C: 天線單元 110: 薄膜電晶體 112: 閘極 114: 通道結構 116: 第一源極/汲極 118: 第二源極/汲極 120: 電容電極 130: 第一連接線 131: 第一連接部 132: 第二連接部 133: 第三連接部 134: 第四連接部 135: 連接環 136: 導線部 140: 第一天線電極 142: 凸出部 144: 主體部 160: 反射電極 170: 第二天線電極 171: 第一部分 172: 第二部分 173: 第三部分 174: 第四部分 180: 第三天線電極 181: 第一開口 182: 共用電極 190: 第二連接線 192: 第三連接線 210: 掃描線電路 211: 連接線 212: 掃描線 214: 第一抗靜電結構 220: 數據線電路 222: 數據線 224: 第二抗靜電結構 230: 導電環 231: 共用訊號線 232: 第一導電環部件 234: 第二導電環部件 236: 第三導電環部件 238: 第四導電環部件 239: 輔助導線 242: 第一通孔 244: 第二通孔 246: 第三通孔 412, 414: 第一接墊 416: 第二接墊 420: 封膠 422: 導電連接結構 500: 外殼 AA: 主動區 BL: 緩衝層 cb: 電路板 cof: 薄膜覆晶封裝 C _LC: 液晶電容 C _ST: 儲存電容 d:水平距離 D1: 第一介電層 D2: 第二介電層 D3: 第三介電層 D4: 第四介電層 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: 間隙層 H: 垂直距離 L1: 第一長度 L2: 第二長度 L3: 第三長度 LC: 液晶層 S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14: 步驟 SB1: 第一基板 SB2: 第二基板 SL: 最短距離 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

圖1是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的上視示意圖。圖2A與圖2B是圖1的天線裝置中的天線單元的上視示意圖。圖3A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3B是圖3A的天線裝置的製造方法的流程圖。圖4A與圖4B是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的S11參數曲線圖。圖5A與圖5B是依照本發明的一實施例的一些天線裝置的S11參數曲線圖。圖6是依照本發明的一實施例的一種天線單元的上視示意圖。圖7A與圖7B是依照本發明的一實施例的一些天線裝置的S11參數曲線圖。圖8A與圖8B是依照本發明的一實施例的天線單元的上視示意圖。圖9A與圖9B是依照本發明的一實施例的一些天線裝置的S11參數曲線圖。圖10是依照本發明的一實施例的一種天線陣列基板的上視示意圖。圖11是依照本發明的一實施例的一種天線陣列基板的上視示意圖。圖12是依照本發明的一實施例的一種天線單元的電路示意圖。圖13A是依照本發明的一實施例的一種天線單元的驅動方法的訊號圖。圖13B是依照本發明的一實施例的另一種天線單元的驅動方法的訊號圖。圖14是依照本發明的一實施例的一種天線裝置的上視示意圖。圖15A是依照本發明的一實施例的一種薄膜電晶體的上視示意圖。圖15B是依照本發明的一實施例的另一種薄膜電晶體的上視示意圖。

100: 天線單元 110: 薄膜電晶體 112: 閘極 114: 通道結構 116: 第一源極/汲極 118: 第二源極/汲極 120: 電容電極 130: 第一連接線 131: 第一連接部 132: 第二連接部 133: 第三連接部 134: 第四連接部 135: 連接環 136: 導線部 140: 第一天線電極 142: 凸出部 144: 主體部 212: 掃描線 222: 數據線 d:水平距離 L1: 第一長度 L2: 第二長度 X1: 延伸方向

Claims

一種天線裝置，包括一天線陣列基板，包括：一第一基板；一第二基板；一液晶層，位於該第一基板與該第二基板之間；以及多個天線單元，各該天線單元包括：至少四個第一天線電極，彼此分離且位於該第一基板上靠近該液晶層的第一側之上；一第二天線電極，位於該第二基板靠近該液晶層的第一側之上，其中該第二天線電極為環狀，且該第二天線電極在該第二基板的頂面的法線方向上部分重疊於該至少四個第一天線電極；以及一緩衝層，位於該第二天線電極與該第二基板之間。
如請求項1所述的天線裝置，其中各該天線單元還包括：一反射電極，位於該第一基板遠離該第二基板的第二側。
如請求項2所述的天線裝置，其中該反射電極和該第一基板之間包含一間隙層。
如請求項1所述的天線裝置，其中各該天線單元還包括：一薄膜電晶體；一第一連接線，電性連接該薄膜電晶體與該至少四個第一天線電極；以及一電容，電性連接該薄膜電晶體以及該至少四個第一天線電極。
如請求項4所述的天線裝置，其中該第一連接線自該至少四個第一天線電極中的其中一者往外沿著一延伸方向延伸，且該延伸方向與該至少四個第一天線電極中的該其中一者的側壁的法線方向之間的夾角為θ，且θ大於或等於0度且小於30度。
如請求項4所述的天線裝置，其中該至少四個第一天線電極具有一第一厚度，該第一連接線具有一第二厚度，該第二厚度比該第一厚度的比值在1/2至1/100。
如請求項1所述的天線裝置，包括多個天線陣列基板，該些天線陣列基板中的其中一者相鄰於該些天線陣列基板中的其中另一者，該些天線陣列基板中的該其中一者中的該些天線單元與該些天線陣列基板中的該其中另一者中的該些天線單元之間的最短距離為0毫米~5.4毫米。
如請求項1所述的天線裝置，包括多個天線陣列基板，各該天線陣列基板更包括：一薄膜覆晶封裝，設置於該第一基板之上，其中該些天線陣列基板中的其中一者的該薄膜覆晶封裝設置於該天線裝置的第一側，且該些天線陣列基板中的其中另一者的該薄膜覆晶封裝設置於該天線裝置的相對於該第一側的一第二側。
如請求項1所述的天線裝置，其中該第二天線電極包括十字型的環狀。
如請求項9所述的天線裝置，其中該第二天線電極包括：一第一部分，從該第二天線電極的中央連接區往第一延伸方向延伸；一第二部分，從該第二天線電極的該中央連接區往相反於該第一延伸方向的一第二延伸方向延伸；一第三部分，從該第二天線電極的該中央連接區往第三延伸方向延伸，其中該第三延伸方向垂直於該第一延伸方向以及該第二延伸方向；一第四部分，從該第二天線電極的該中央連接區往相反於該第三延伸方向的一第四延伸方向延伸，其中該第一部份、該第二部分、該第三部份及該第四部份相連。
如請求項10所述的天線裝置，其中各該天線單元還包括：一第三天線電極，位於該第二基板上靠近該液晶層的該第一側之上，且與該第二天線電極同層設置，其中該第三天線電極具有一第一開口，且該第二天線電極位於該第一開口內。
如請求項11所述的天線裝置，其中各該天線單元還包括：多條第二連接線，電性連接該第三天線電極與該第二天線電極；且其中該天線陣列基板還包括：一導電環，圍繞該些天線單元，且電性連接至該第三天線電極。
如請求項11所述的天線裝置，其中該第一部分在該第二基板的該頂面的該法線方向上部分重疊該至少四個第一天線電極的其中一者的一凸出部，其中該至少四個第一天線電極為四個第一天線電極，該四個第一天線電極分別對應該第一開口的四個邊設置。
如請求項13所述的天線裝置，其中該四個第一天線電極各自包括一主體部以及該凸出部，其中該凸出部具有一第一長度，該主體部具有一第二長度，該第二長度大於該第一長度，且其中該第一開口的該四個邊的其中一者具有一第三長度，且該第二長度與該第三長度的比值為1/8~3/4。
如請求項11所述的天線裝置，其中該至少四個第一天線電極為四個第一天線電極，該四個第一天線電極分別對應該第一開口的四個角設置。
如請求項15所述的天線裝置，其中該四個第一天線電極中的每一者在該第二基板的該頂面的該法線方向上分別部分重疊該第二天線電極的該第一部分與該第二部分中對應的一者以及該第三部分與該第四部分中對應的一者。
如請求項15所述的天線裝置，其中該四個第一天線電極中的每一者皆為L形。
如請求項1所述的天線裝置，其中該緩衝層的厚度為該第二天線電極的厚度的1/3~1/5。
如請求項1所述的天線裝置，其中該第二天線電極具有90度的旋轉對稱。