特許 7657402 透明アンテナ、アンテナアレイ、及びディスプレイモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-28

(45)【発行日】2025-04-07

(54)【発明の名称】透明アンテナ、アンテナアレイ、及びディスプレイモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/38 20060101AFI20250331BHJP

   H01Q 5/371 20150101ALI20250331BHJP

   H01Q 9/42 20060101ALI20250331BHJP

   H01Q 19/30 20060101ALI20250331BHJP

   H01Q 1/24 20060101ALI20250331BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/38

H01Q5/371

H01Q9/42

H01Q19/30

H01Q1/24 Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022517601

(86)(22)【出願日】2021-04-09

(86)【国際出願番号】 JP2021015048

(87)【国際公開番号】W WO2021220778

(87)【国際公開日】2021-11-04

【審査請求日】2024-02-09

(31)【優先権主張番号】P 2020078662

(32)【優先日】2020-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】森本 康夫

(72)【発明者】

【氏名】中村 伸宏

(72)【発明者】

【氏名】一色 眞誠

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２０５６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０６６８１７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／３８

Ｈ０１Ｑ ５／３７１

Ｈ０１Ｑ ９／４２

Ｈ０１Ｑ １９／３０

Ｈ０１Ｑ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明基材と、該透明基材の上側の金属細線層を備えた透明アンテナであって、
前記透明基材は厚みが３００μm以下であり、
前記金属細線層は開口率が８０%以上であって、
表面抵抗率ρ[Ω/sq]の金属導体が、0.15mm離間してアンテナに平行におかれたときのf[GHz]の周波数での入力反射係数Ｓ１１をＳ１１(ρ,f)、放射効率をＥｆｆ(ρ,f)[%]と書いたときに、
2GHz<f<50GHzの間の2つの周波数f1、f2において、
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],f1[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],f2[GHz])<－３[dB]
|Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],f1[GHz])－Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],f2[GHz])|<２５%である、
透明アンテナ。

【請求項2】

Ｓ１１(10[Ω/sq],f1[GHz])<－３dB
Ｓ１１(10[Ω/sq],f2[GHz])<－３dB、
|Ｅｆｆ(10[Ω/sq],f1[GHz])－Ｅｆｆ(10[Ω/sq],f2[GHz])|<２５%である、
請求項１に記載の透明アンテナ。

【請求項3】

Ｓ１１(0.1[Ω/sq],f1[GHz])－Ｓ１１(0.1[Ω/sq],f2[GHz])の符号と
Ｓ１１(10[Ω/sq],f1[GHz])－Ｓ１１(10[Ω/sq],f2[GHz])の符号が異なる、
請求項１又は２に記載の透明アンテナ。

【請求項4】

Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],f1[GHz])－Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],f2[GHz])の符号と
Ｅｆｆ(10[Ω/sq],f1[GHz])－Ｅｆｆ(10[Ω/sq],f2[GHz])の符号が異なる、
請求項１又は２に記載の透明アンテナ。

【請求項5】

|Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],28[GHz])－Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],39[GHz])|<２５%、
かつ|Ｅｆｆ(10[Ω/sq],28[GHz])－Ｅｆｆ(10[Ω/sq],39[GHz])|<２５%である
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の透明アンテナ。

【請求項6】

前記透明アンテナは、前記金属細線層によって構成されるアンテナパターンと給電領域とを有し、
前記アンテナパターンは、下面側にバックグランドを有さない種類のアンテナである
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の透明アンテナ。

【請求項7】

前記アンテナパターンが、モノポールアンテナ、八木宇田アンテナ、ダイポールアンテナ、ビバルディアンテナ、又はログペリアンテナである
請求項６に記載の透明アンテナ。

【請求項8】

前記アンテナパターンがモノポールアンテナであり、
前記アンテナパターンは、
前記給電領域と接続する給電点から、伝送方向である第１の方向に延伸する第１の線条エレメントと、
前記第１の線条エレメントの前記給電領域との接続部周辺から分岐して、前記第１の方向と直交する第２の方向に延伸する第２の線条エレメントと、
前記第２の線条エレメントの他端から折れ曲がり、前記第１の線条エレメントと略平行に前記第１の方向に延伸する第３の線条エレメント、を備える
請求項７に記載の透明アンテナ。

【請求項9】

前記アンテナパターンが八木宇田アンテナであり
前記アンテナパターンは、
前記給電領域と接続する給電点から、伝送方向である第１の方向に延伸する第１の線条エレメントと、
前記第１の線条エレメントの先端から折れ曲がり、前記第１の方向と直交する第２の方向に延伸する第２の線条エレメントと、
前記第２の線条エレメントの、前記第１の線条エレメントとの筒族部周辺から分岐して、前記第１の線条エレメントと略平行に延伸する第３の線条エレメントと、
前記第３の線条エレメントの他端から折れ曲がり、前記第２の線条エレメントと略平行に前記第２の方向に延伸する第４の線条エレメントと、を備え、
前記第２の線条エレメントから離間して、前記第２の方向に延伸している導波器と、
反射器として機能する前記給電領域の伝送方向先端の端辺と、を有する
請求項７に記載の透明アンテナ。

【請求項10】

周波数ｆ１は、24.2～29.5GHzであり、
周波数ｆ２は、37.3～40GHzである
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の透明アンテナ。

【請求項11】

f[GHz]の周波数での入力反射係数Ｓ１１をＳ１１(ρ,f）と書いたときに、
2GHz<f<50GHzの間の第３の周波数f3において、
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],f3[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(10[Ω/sq],f3[GHz])<－３[dB]であり、
f3は、3.3～5.0GHzである、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の透明アンテナ。

【請求項12】

金属導体を下部に置いたときに、アンテナ平面に垂直な方向に指向性を有する
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の透明アンテナ。

【請求項13】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の透明アンテナが複数並んだ
アンテナアレイ。

【請求項14】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の透明アンテナと、
ディスプレイと、
カバーガラスと、を備え、
前記透明アンテナは、カバーガラスの下側であって、前記ディスプレイの上側に配置される
ディスプレイモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、透明アンテナ、アンテナアレイ、及び透明アンテナを含むディスプレイモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォン、タブレット、携帯電話、ノートパソコン等の移動式通信機器における通信技術として、第５世代移動通信システム（５Ｇ）、又は、第６世代移動通信システム（６Ｇ）等が開発されている。

【0003】

ここで、第５世代移動通信システム（５Ｇ）とよばれるミリ波は指向性が強く、到達距離も比較的短く、金属等で遮蔽されやすいため、５Ｇ用のアンテナとして、ディスプレイ（OLED、LCD、LED）や、タッチパネル（ディスプレイ一体型金属細線パネルも含む）の上に透明アンテナを配置する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

【0004】

一方、第５世代移動通信システム（５Ｇ）には、例えば、２つ又は３以上の帯域が割り当てられている国がある。割り当てられる周波数は国によって若干異なるが、例えば、24.2～29.5GHzと、37.3～40GHzの２つが割り当てられていたり、あるいは、3.3～5.0GHzと、24.2～29.5GHzの２つが割り当てられたりする。よって、近年の移動式通信機器用のアンテナとして、ディスプレイの上に配置可能であって、マルチバンドに対応した透明アンテナが望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】日本国特開２０１３－５０１３号公報

【文献】米国２０１９／００５８２６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１や特許文献２の技術では、いずれの透明アンテナのアンテナエレメントも、メッシュで構成された面状のエレメントとグランド層を含むパッチアンテナであるが、パッチアンテナはアンテナパターンと対向する背面にグランド層が必要となる。ここで、パッチアンテナでは、グランド層がアンテナパターンの層から離間している方がアンテナ特性が良いため、搭載可能な範囲内で、パッチアンテナにおける基板は厚いものであった。

【0007】

また、特許文献１や特許文献２の技術では、１つの帯域のみで通信するシングルバンドのアンテナが開示されており、５Ｇの周波数帯域において、２つ以上の周波数帯で通信することは検討されていなかった。

【0008】

そこで、本発明は上記事情に鑑み、５Ｇの少なくとも２つの帯域で通信可能であって、アンテナ厚みを薄くできる透明アンテナの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、
透明基材と、該透明基材の上側の金属細線層を備えた透明アンテナであって、
前記透明基材は厚みが200μm以下であり、
前記金属細線層は開口率が８０%以上であって、
表面抵抗率ρ[Ω/sq]の金属導体が、0.15mm離間してアンテナに平行におかれたときのf[GHz]の周波数での入力反射係数Ｓ１１をＳ１１(ρ,f)、放射効率をＥｆｆ(ρ,f)[%]と書いたときに、
2GHz<f<50GHzの間の2つの周波数f1、f2において、
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],f1[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],f2[GHz])<－３[dB]
|Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],f1[GHz])－Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],f2[GHz])|<２５%である、
透明アンテナ、を提供する。

【発明の効果】

【0010】

一態様によれば、透明アンテナにおいて、５Ｇの少なくとも２つの帯域で通信可能であって、アンテナ厚みを薄くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ディスプレイ搭載の電子機器の全体図と透明アンテナの位置を示す図。

【図2】図１の電子機器のAA面断面図。

【図3】ディスプレイモジュールの詳細を示す断面分解図。

【図4】各国の５Gに割り当てられた周波数帯と、本発明の透明アンテナの帯域例を示す図。

【図5】本発明の第１構成例に係る透明アンテナの斜視図。

【図6】第１構成例に係る透明アンテナの（Ａ）上面図、及び（Ｂ）下面図。

【図7】本発明の透明アンテナの透明導体の説明図。

【図8】本発明の第１の透明アンテナに対して、透明カバーとディスプレイを模した抵抗体で挟んだ疑似ディスプレイモジュールを示す図。

【図9】図８の疑似ディスプレイモジュールにおいて、下側のディスプレイを模した抵抗体の抵抗値を変更した場合のＳ１１パラメータ特性値を示す図。

【図10】本発明の第２構成例に係る透明アンテナの斜視図。

【図11】第２構成例に係る透明アンテナの（Ａ）上面図と、（Ｂ）下面図。

【図12】比較例に係る透明アンテナの斜視図。

【図13】比較例に係る透明アンテナの（Ａ）上面図と、（Ｂ）下面図。

【図14】本発明の第１構成例、第２構成例及び比較例の透明アンテナにおける、放射係数及び放射効率を示す図。

【図15】本発明の第３構成例に係る透明アンテナの斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。下記、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。以下、本発明の透明アンテナを適用した実施の形態について説明する。

【0013】

本発明の透明アンテナ１００は、一例として、第５世代移動通信システム（５Ｇ）、又は、第６世代移動通信システム（６Ｇ）等に適用可能である。

【0014】

＜電子機器＞
図１及び図２を用いて本発明の透明アンテナ１００を含むディスプレイモジュールＤが搭載される通信装置の一例である電子機器２００の構成について説明する。図１は、本発明のディスプレイモジュールＤ搭載の電子機器２００の全体図と透明アンテナ１００の位置を示す図である。図２は、図１の電子機器２００のＡ面断面図である。

【0015】

図１、図２では、Ｘ方向は電子機器２００の横方向、Ｙ方向は電子機器２００の縦方向、Ｚ方向は電子機器２００の高さ方向を指している。以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、以下では、説明の便宜上、平面視とはＸＹ面視をいい、＋Ｚ方向側を上側、－Ｚ方向側を下側とする上下方向と、上下方向に対する横方向（側方）とを用いて説明するが、普遍的な上下方向と横方向を表すものではない。

【0016】

また、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右等の方向には、実施の形態における開示の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ方向とＹ方向とＺ方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ方向及びＹ方向に平行な仮想平面、Ｙ方向及びＺ方向に平行な仮想平面、Ｚ方向及びＸ方向に平行な仮想平面を表す。

【0017】

電子機器２００は、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートブック型ＰＣ(Personal Computer)等の情報処理端末機である。また、電子機器２００は、これらに限られず、例えば、柱や壁等の構造物、デジタルサイネージ、電車内のディスプレイパネルを含む電子機器、又は、車両の中の様々なディスプレイパネルを含む電子機器等であってもよい。

【0018】

図１及び図２に示すように、電子機器２００の上面全体、または上面の少なくとも一部は表示機能を実行可能なディスプレイモジュールＤが配置されている。そして、本発明の透明アンテナ１００は、ディスプレイパネル２２０上のタッチパネル２３０の上側に配置されている。本発明の透明アンテナ１００は、透明カバー２４０を介して電子機器２００の外から見えており、透明アンテナ１００を介して外側からディスプレイパネル２２０を視認可能なように、透明である。

【0019】

図２を参照して、電子機器２００において、ディスプレイパネル２２０、タッチパネル２３０、透明アンテナ１００、及び透明カバー２４０を、合わせてディスプレイモジュールＤ（表示モジュールともいう）とする。

【0020】

電子機器２００は、ディスプレイモジュールＤの他に、筐体２１０、配線基板２５０、電子部品２６０Ａ、２６０Ｂ、２６０Ｃ、２６０Ｄ及びバッテリー２７０等を含む。

【0021】

図１、図２では、透明アンテナ１００が搭載される電子機器２００は、スマートフォンである例を示しているが、本発明の透明アンテナが搭載される電子機器は、筐体２１０、透明カバー２４０、及びディスプレイパネル２２０を含む電子機器であれば、他の構成であってもよい。また、電子機器２００はタッチパネル２３０を設けない機器であってもよい。

【0022】

筐体２１０は、例えば金属製及び／又は樹脂製のケースであり、電子機器２００の下面側及び側面側を覆っている。筐体２１０は、周壁の上端となる開口端２１１を有し、開口端２１１には、透明カバー２４０が取り付けられている。筐体２１０は、開口端２１１に連通する内部空間である収納部２１２を有し、収納部２１２には、配線基板２５０、電子部品２６０Ａ～２６０Ｄ及びバッテリー２７０等が収納されている。

【0023】

カバーガラスの一例である透明カバー２４０は、最上面に設けられる透明なガラス板であり、平面視で筐体２１０の開口端２１１に合わせられたサイズを有する。透明カバー２４０は、本例では、大半が平面で、横方向（＋－Ｘ方向）の両端部が緩やかに下側に湾曲した形状のガラス板である例を示すが、横方向において平板状のガラス板であってもよい。あるいは、透明カバー２４０は、電子機器２００の縦方向（Ｙ方向）においても両端部が緩やかに下側に湾曲した形状であってもよい。ここでは、透明カバー２４０がガラス製である形態について説明するが、透明カバー２４０は、樹脂製であってもよい。

【0024】

透明カバー２４０が筐体２１０の開口端２１１に取り付けられることにより、筐体２１０の収納部２１２は封止される。

【0025】

透明カバー２４０の上面は、透明カバー２４０の外表面の一例であり、透明カバー２４０の下面は、透明カバー２４０の内表面の一例である。透明カバー２４０の内表面側には、透明アンテナ１００及びタッチパネル２３０が設けられる。透明カバー２４０は透明であるため、電子機器２００の外部からは、透明カバー２４０を介して内部に設けられるタッチパネル２３０及びディスプレイパネル２２０が見える。

【0026】

配線基板２５０には、電子部品２６０Ａ～２６０Ｃが実装される。配線基板２５０には、透明アンテナの給電領域１２０（図５参照）から伸びる給電線路等が接続される。配線基板２５０と、透明アンテナ１００の給電領域１２０とは、コネクタやＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film)等を用いて接続されていてもよく、その他の構成要素を用いて接続されていてもよい。

【0027】

電子部品２６０Ａは、一例として、配線基板２５０の配線を介して透明アンテナ１００の給電領域１２０に接続されており、透明アンテナ１００を介して送信又は受信する信号の処理を行う通信モジュールである。また、中央の電子部品２６０Ｂは、例えば、カメラである。

【0028】

電子部品２６０Ｃ、２６０Ｄは、一例として、電子機器２００の動作に関連する情報処理等を行う部品であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。

【0029】

バッテリー２７０は、充電可能な二次電池であり、ディスプレイモジュールＤ、及び電子部品２６０Ａ～２６０Ｄ等の動作に必要な電力を供給する。

【0030】

＜ディスプレイモジュール＞
次に、ディスプレイモジュールＤにおける透明アンテナ１００の位置を説明する。図３は、ディスプレイモジュールＤの断面分解図である。

【0031】

図２では記載を省略しているが、図３に示すようにディスプレイモジュールＤは、タッチパネル２３０と透明カバー２４０との間に、内側接着層２８１、偏光板２８２、及び外側接着層２８３を有している。内側接着層２８１及び外側接着層２８３は、透明光学粘着剤OCA（Optical Clear Adhesive）で構成されている。

【0032】

そして、本発明の透明アンテナ１００は、図３の矢印で示すように、（１）タッチパネル２３０と内側接着層２８１の間、（２）内側接着層２８１と偏光板２８２の間、（３）偏光板２８２と外側接着層２８３の間のいずれかに、設けられている。

【0033】

また、タッチパネル２３０と、ディスプレイパネル２２０との間に、接着層を設けてもよい。あるいは、タッチパネル２３０は、接着層を設けずに、ディスプレイパネル２２０の表面上に直接形成された「オンーセルタッチパネル用金属細線層」であってもよい。

【0034】

なお、図２、図３は、ディスプレイモジュールＤにおいて、タッチパネル２３０を設ける例を示しているが、電子機器２００に搭載されるディスプレイモジュールＤにおいて、タッチパネル２３０は搭載されていなくてもよい。タッチパネル２３０が搭載されない場合においては、透明アンテナ１００は、（１）のケースとして、ディスプレイパネル２２０と、内側接着層２８１の間に配置されてもよい。

【0035】

ディスプレイパネル２２０は、例えば、液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬ(Electro-luminescence)、又は、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイパネルであり、いずれの構成でも、ディスプレイモジュールＤの最も下側に配置される。

【0036】

なお、ディスプレイモジュールＤにおいて、透明アンテナ１００は部分的に設けられるため、透明アンテナ１００が設けられる領域については、他の部分よりも、タッチパネル２３０、内側接着層２８１、偏光板２８２、又は/及び外側接着層２８３を薄くしたり、あるいは、内側接着層２８１、偏光板２８２、又は/及び外側接着層２８３を設けない構造にしたりしてもよい。これにより、ディスプレイモジュールＤにおいて、透明アンテナ１００の部分だけ盛り上がることを防止することができる。

【0037】

しかし、透明アンテナ１００が厚すぎると、透明アンテナのエッジ部が視認できたり、接着剤２８３との境界に空気が混入しやすくなる、という課題が生じることが分かった。透明アンテナ１００の透明基板１０１（図５参照）の厚さは３００μm以下が好ましく、１５０μm以下がさらに好ましく、１００μm以下が特に好ましい。また、ハンドリング容易性の観点から、透明アンテナ１００の厚さは１０μm以上が好ましく、５０μm以上がさらに好ましい。

【0038】

また、図１、図２では、ディスプレイモジュールＤは、＋－Y方向の両端部が、緩やかに曲面の形状である例を示したが、ディスプレイモジュールＤは、端部が曲がらない、平面形状であってもよい。その場合は、透明アンテナ１００も、平面形状であってもよい。なお、透明アンテナ１００が部分的に曲面になる場合は、後述する給電領域が曲面形状になる。

【0039】

＜５Ｇの周波数帯域と本発明の透明アンテナの動作帯域例＞
図４は、各国の第５世代移動通信システム（５Ｇ）に割り当てられた周波数帯と、本発明の透明アンテナの動作可能な帯域例を示す図である。本発明の透明アンテナ１００は、５Ｇ帯において、ｆ１、ｆ２の２つの帯域で動作可能、即ち、２つの周波数帯域で共振するように設定される。

【0040】

２つの周波数帯域ｆ１、ｆ２の一例（帯域例１）として、周波数ｆ１は、24.2～29.5GHzであり、周波数ｆ２は、37.3～40GHzである。この帯域に設定することで、図４に示すように、米国、中国、オーストラリアで設定される５Ｇの２つの帯域に対応することができる。下記において、周波数ｆ１での中心周波数を28GHz、周波数ｆ２での中心周波数を39GHzとする。

【0041】

また、２つの周波数帯域の他にさらに、周波数ｆ３として、3.3～5.0GHzに対して適用可能であってもよい。この帯域に設定することで、図４に示すように、米国、カナダ、中国、オーストラリア、ＥＵ、イギリス、ドイツ、イタリア、韓国、日本で設定される５Ｇの２つの帯域や、米国、中国、オーストラリアで設定される５Ｇの３つの帯域に対応することができる。

【0042】

＜アンテナの第１構成例＞
次に図５～図７を用いて本発明の第１構成例に係る透明アンテナ１００の構成について説明する。図５は、本発明の第１構成例に係る透明アンテナ１００の斜視図である。図６は、第１構成例に係る透明アンテナ１００の説明図であって、（Ａ）は＋Ｚ方向から見た上面図であり、（Ｂ）は－Ｚ方向から見た下面図である。なお、図１のように透明アンテナ１００の一部がカーブに沿って配置される場合においても、図５では、透明アンテナ１００を折り曲げる前の状態をＸＹ平面に平行に示す。

【0043】

透明アンテナ１００は、透明基板１０１を有し、透明基板１０１上にアンテナパターン１１０、及び給電領域１２０が設けられている。本構成のアンテナパターン１１０は、モノポール型のアンテナの一例である。

【0044】

透明基板（透明基材ともいう）１０１は、一例としてポリイミド製のフレキシブル基板であり、Ｚ方向及び／又はＸ方向に折り曲げ可能である。透明基板１０１は、無色透明である。

【0045】

また、給電領域１２０は、透明基板１０１の長手方向端部（―Ｙ方向側端部）に配置されており、給電領域１２０は、アンテナパターン１１０の第１の線条エレメント１１１と、電気的に接続されている。本構成例では、給電領域１２０は、給電配線が形成された面状給電部であって、透明基板１０１の上面側（＋Z側）にのみ、設けられている。

【0046】

この給電領域１２０は、透明アンテナ１００が電子機器２００に組み込まれた際、配線基板２５０や、通信用回路である電子部品２６０Ａと電気的に接続される。図５では、一例として、給電領域１２０は、－Ｙ方向側の端部から約１／２の構成を示している。なお、給電領域１２０の範囲は、－Ｙ方向側の１／４～３／４程度であってもよい。

【0047】

また、図５では、給電領域１２０の端部が、透明基板１０１の端部（－Ｙ側端部）まで伸びる例を説明しているが、給電領域１２０の一部又は全部が基板１０１の周縁よりも外側に位置していてもよい。また、給電領域１２０を柔軟に形成することにより、給電領域１２０がディスプレイモジュールＤの側端や裏面に回り込んで、側面や裏面側で電気的に接続できるようにしても良い。

【0048】

本構成のアンテナパターン１１０は、第１の線条エレメント１１１、第２の線条エレメント１１２、及び第３の線条エレメント１１３を有する。本構成では、いずれのエレメント１１１～１１３も、透明基板１０１の上面側である＋Ｚ側に設けられている。

【0049】

詳しくは、第１の線条エレメント１１１は、一端は給電領域１２０と接続する給電点Ｆとなり、給電点Ｆから伝送方向である第１の方向（＋Ｙ方向）に延在する。第１の線条エレメント１１の他端は、自由端である。

【0050】

第２の線条エレメント１１２は、第１の線条エレメント１１１の給電点Ｆ周辺から分岐して、第１の方向と直交する第２の方向（＋Ｘ方向）に延在する。

【0051】

第３の線条エレメント１１３は、第２の線条エレメント１１２の他端から折れ曲がり、第１の線条エレメント１１１と略平行に第１の方向（＋Ｙ方向）に延在している。第３の線条エレメント１１３の他端は、自由端であり、第３の線条エレメント１１３は第１の線条エレメント１１１よりも短い。

【0052】

ここで、第１の線条エレメント１１１の導体長をＬ１１１、透明アンテナ１００の共振周波数ｆ１（28GHz）における透明基板１０１上での波長をλ₀₁として、Ｌ１１１が約０．２５λ₀₁の奇数倍に設定される。したがって、周波数帯ｆ１でのアンテナ利得を向上させたい場合、第１の線条エレメント１１１の導体長Ｌ１１１を、例えば、約2.1mmの±10%以内に調整するとよい。

【0053】

一方、第３の線条エレメント１１３の導体長をＬ１１３、透明アンテナ１００の共振周波数ｆ２（39GHz）における透明基板１０１上での波長をλ₀₂として、Ｌ１１３が、約0.25λ₀₂の奇数倍に設定される。したがって、周波数帯ｆ２でのアンテナ利得を向上させたい場合、第３の線条エレメント１１３の導体長Ｌ１１３を、例えば、約1.325mmの±10%以内に調整するとよい。

【0054】

＜透明アンテナの透明導体＞
図７は、本発明の透明アンテナ１００の透明導体３０の説明図である。透明導体３０は、透明な基板１０１の表面に形成されており、一例として、図６及び図７に示すアンテナパターン１１０及びや給電領域１２０の面状給電部を構成するものとして用いられる。透明導体３０は、人間の視力では確認が難しいほど光透過性が高い導体である。

【0055】

詳しくは、透明導体３０は、光透過性を高くするために、一例としてメッシュ状に形成されている導電線路の層、即ち金属細線層である。図７に示すように、メッシュ状の金属細線層では、一方の方向に延在する複数の金属細線３１と、他方の方向に延在する複数の金属細線３２が交差するように設けられて、網目状の隙間（目開き）である開口部（透孔）３３が空いている。

【0056】

透明導体３０がメッシュ状に形成される場合、メッシュの開口部３３は方形であってもよく、菱形であってもよい。メッシュの開口部３３を方形に形成する場合、メッシュの目は正方形が好ましく、意匠性が良い。また、メッシュの開口部３３は、自己組織化法によるランダム形状でもよく、そうすることでモアレを抑制できる。メッシュを構成する金属細線３１，３２それぞれの線幅ｗ３１、ｗ３２は、１～１０μmが好ましく、１～５μmがより好ましく、１～３μmがさらに好ましい。また、メッシュの複数の金属細線３１間、及び複数の金属細線３２間の線間隔（目開き、ピッチともいう）ｐ３１、ｐ３２は、３００～５００μmが好ましい。

【0057】

透明導体３０におけるメッシュ全体に対する開口部３３の面積の割合である開口率は、８０%以上が好ましく、９０%以上がより好ましい。透明導体３０の開口率を大きくするほど、透明導体３０の可視光透過率を高くできる。

【0058】

透明導体３０がメッシュ状に形成される場合、透明導体３０の厚さは、１～４０μmであってよい。透明導体３０がメッシュ状に形成されることにより、透明導体３０が厚くても、可視光透過率を高くできる。透明導体３０の厚さは、５μm以上がより好ましく、８μm以上がさらに好ましい。また、透明導体３０の厚さは、３０μm以下がより好ましく、２０μm以下がさらに好ましく、１５μm以下が特に好ましい。

【0059】

なお、透明導体３０において、メッシュ状の細線の線幅（導体幅）ｗ３１，ｗ３２よりも、導体厚ｔは小さく設定される。アスペクト比が１を超えると、構造的にアンバランスになり、壊れやすく、また製造も困難なためである。ただし、導体厚ｔは厚いほどシート抵抗値を小さくすることができるため、アンテナの効率としては導体厚ｔは大きい方が良いため、ｔはｗより小さく、かつなるべく大きい値が好適である。

【0060】

なお、透明導体３０の金属細線３１，３２の導体材料としては銅が挙げられるが、他にも、金、銀、白金、アルミニウム、クロム、錫、鉄、ニッケル等の金属材料を使用でき、また、これらの材料に限られない。

【0061】

このような透明導体３０で実現されるアンテナパターン１１０と給電領域１２０は、透明であり、人間の視力では確認が難しいほど光透過性が高く、かつ導体として機能することができる。このように形成される第１構成例の透明アンテナ１００は、図６（Ｂ）に示すように、背面側にグランド層がないため、透明アンテナ１００の厚みを薄くすることができる。

【0062】

ここで、小型化が求められる、スマートフォン等の携帯機器にグランド面がない透明アンテナを搭載すると、グランド面がある場合よりも透明アンテナのアンテナパターンに近接してタッチパネル又はディスプレイが配置される。しかし、タッチパネルやディスプレイの導電体の素材によって有限の抵抗率をもつため、背面側にグランド層がない透明アンテナの構成では、近接配置される所定の抵抗を有する導電体がアンテナ近傍の電磁界分布に影響し、アンテナ特性を悪化させる可能性があることが我々の検討で判明した。また、下側に配置されるディスプレイやタッチパネルを構成する素材が異なる場合、素材の表面抵抗値（アンテナ動作周波数における実効的な表面抵抗値、シート抵抗値とも言う）に応じて、アンテナの特性が変化することがあることも判明した。

【0063】

したがって、さまざまな表面抵抗値の導電体が、アンテナに近接されておかれた場合にも、安定に動作するようなアンテナ設計が求められている。

【0064】

＜シミュレーション例１＞
そこで、本願の発明者らは、近接する導電体による影響を確認するため、図５に示す本発明の透明アンテナ１００の上下に、透明カバー２４０と抵抗を有する金属導体Ｍを設けた状態である疑似ディスプレイモジュールＰＤについて各種シミュレーション測定を行った。

【0065】

図８は、本発明の第１構成例の透明アンテナ１００を、透明カバー２４０と所定の抵抗を有する金属導体Ｍで挟んでディスプレイモジュールを模した状態を示す疑似ディスプレイモジュールＰＤを示す図である。詳しくは、疑似ディスプレイモジュールＰＤの最も下側には、ディスプレイ又はタッチパネルを模した、抵抗体となる、シート抵抗率１Ω/ｓｑ（オームパースクエア、Ω/□と記載することもある）の金属導体Ｍを配置した。その金属導電層Ｍの上に内側接着層２８１を配置した。

【0066】

そして、図３の（２）のように、内側接着層２８１と偏光板２８２の間に、透明アンテナ１００を設けた。そして、透明アンテナ１００の上には、外側接着層２８３と透明カバー２４０を配置した。

【0067】

下記、図５の透明アンテナ１００単体と、図８の透明アンテナを挟んだ疑似ディスプレイモジュールＰＤで測定した、Ｓ１１パラメータ特性値と、指向性について説明する。

【0068】

このＳ１１パラメータ及び指向性を測定した際の、図５、図６に示す第１構成例の透明アンテナ１００単体、及び図８に示す疑似ディスプレイモジュールＰＤの、透明アンテナ１の各部の寸法が、単位をｍｍとすると、
Ｌ１１１：２０．５
Ｌ１１２：０．２
Ｌ１１３：１．４
Ｗ１１：０．２
Ｘ１０１：６
Ｙ１０１：７．５
である。

【0069】

また、アンテナパターン１１０及び給電領域１２０を構成する透明導体３０の寸法は、単位をμmとすると、
透明導体３０の導体厚：１
導体幅ｗ３１，ｗ３２：４
線間隔ｐ３１，ｐ３２：１２０
である。

【0070】

また、図８に示す層の各部の厚みは、単位をμmとすると、
透明カバー２４０の厚み：５００
外側接着層２８３の厚み：１５０
偏光板２８２の厚み：１５０
透明導体３０（１１０、１２０）の厚み：１
透明基材１０１の厚み：７５
内側接着層２８１の厚み：１５０
である。
とくに、透明基材１０１の厚みは７５μmである
なお、表面抵抗が設定される表面インピーダンスを境界条件として設定しているため、金属導体Ｍについては、厚みは存在しない設定である。

【0071】

図９に、図８の透明アンテナを挟んだ疑似ディスプレイモジュールＰＤにおいて、下側のディスプレイを模した金属導体Ｍの抵抗値を変更した際の、Ｓ１１パラメータを示す。この測定では、図５、図８に示す透明アンテナ１００の共振周波数を28GHz及び39GHzに設定した共電磁界シミュレーションで、下側の金属導体Ｍのシート抵抗値が0.1Ω/sq、1Ω/sq、10Ω/sqの場合について、それぞれのＳ１１パラメータを求めた。

【0072】

図９に示すように、シート抵抗値が0.1Ω/sq、1Ω/sq、10Ω/sqのいずれの金属導体Ｍを用いても、Ｓ１１パラメータは２つのピークを有しており、28GHz前後及び39GHz前後で－３dB以下になる良好な値が得られた。Ｓ１１パラメータはそのピークにおいて、－４dB以下になることがさらに好ましく、－５dB以下になることが特に好ましい。

【0073】

言い換えると、f[GHz]の周波数での入力反射係数Ｓ１１をＳ１１(ρ,f)と書いたときに、2GHz<f<50GHzの間の2つの周波数f1（28GHz）、f2（39GHz）において、Ｓ１１(0.1[Ω/sq],28[GHz])<-３[dB]でかつＳ１１(0.1[Ω/sq],39[GHz])<－３[dB]であり、
Ｓ１１(1[Ω/sq],28[GHz])<-３[dB]でかつＳ１１(1[Ω/sq],39[GHz])<－３[dB]であり、
Ｓ１１(10[Ω/sq],28[GHz])<-３[dB]でかつＳ１１(10[Ω/sq],39[GHz])<－３[dB]であるといえる。

【0074】

即ち、図５に示すような透明アンテナ１００のアンテナ設計とすることで、図９の２つの太線矢印で示すように、28GHz、39GHzにおいて、近接する導電体のシート抵抗値が変動しても、アンテナ特性が変動しにくい構成となる。

【0075】

電子機器の一例を分解して、オンセル金属細線層となるタッチパネルやディスプレイの抵抗値を測定したところ、場所や種類に応じて、0.1Ω/sq～200Ω/sqと算出した。本発明では、タッチパネルのシート抵抗値として、0.1Ω/sq～10Ω/sq等を設計指針とした。ここで「オンセル」とは、ディスプレイパネル２２０と独立した基板上に形成したタッチパネルを貼り付けるのではなく、ディスプレイパネル２２０の表面上に電極層を直接形成した構造を指す。

【0076】

本発明の透明アンテナ１００は、図９に示すように、0.1Ω/sq～10Ω／sqのシート抵抗値を有するどのような種類のディスプレイやタッチパネル上に配置されても、28GHz前後及び39GHz 前後の２つの帯域でアンテナとして比較的安定して動作することができる、即ち、５Ｇ帯において２つの周波数帯で駆動するデュアルバンドを実現することができる。

【0077】

＜アンテナの第２構成例＞
次に、図１０、図１１を用いて、本発明の第２構成例に係る透明アンテナ１００Ａを説明する。

【0078】

図１０は、本発明の第２構成例に係る透明アンテナの斜視図である。図１１は、第２構成例に係る透明アンテナ１００Ａの説明図であって、（Ａ）は＋Ｚ方向から見た上面図であり、（Ｂ）は－Ｚ方向から見た下面図である。なお、図１のように透明アンテナがカーブに沿って配置される場合においても、図１０では、透明アンテナを折り曲げる前の状態をＸＹ平面に平行に示す。

【0079】

本構成例の透明アンテナ１００Ａは、透明基板１０２を有し、透明基板１０２上に、アンテナパターン１４０、導波器１５０（１５１、１５２）、及びマイクロストリップラインで構成される給電領域１６０が設けられている。また、下面側の給電領域１６０がなくなる境界の＋Y側端部が反射器１６３となる。透明アンテナ１００Ａのアンテナパターン１４０は、八木宇田アンテナである。

【0080】

本構成例で給電領域１６０となるマイクロストリップラインは、上面側の伝送路１６１と下面側のグランド層１６２とを有する給電線路である。伝送路１６１は、基板１０２の＋Ｚ方向側の表面に設けられ、第１の線条エレメント１４１の給電点ＦＤａに接続されている。

【0081】

グランド層１６２は、基板１０２の－Ｚ方向側の表面において平面視で伝送路１６１と重ねて設けられている。グランド層１２２の＋Ｙ方向側の端辺の中央には、第５の線条エレメント１４５の給電点ＦＤｂに接続されている。

【0082】

本構成におけるアンテナパターン１４０は、上面側において、第１の線条エレメント１４１、第２の線条エレメント１４２、第３の線条エレメント１４３、及び第４の線条エレメント１４４を有する。

【0083】

上面側において、第１の線条エレメント１４１は、伝送路１６１と接続する給電点ＦＤａから連続して、伝送路１６１と略同じ太さで、伝送方向である第１の方向（＋Ｙ方向）に延在している。第２の線条エレメント１４２は、第１の線条エレメント１４１の先端から折れ曲がり、第１の方向と直交する第２の方向（－Ｘ方向）に延在している。第２の線条エレメント１４２の他端は自由端である。

【0084】

第３の線条エレメント１４３は、第２の線条エレメント１４２の、第１の線条エレメント１４１との接続部周辺から分岐して、給電領域１６０に近づく方向に、第１の線条エレメント１４１と略平行に延在する。第４の線条エレメント１４４は、第３の線条エレメント１４３の他端から折れ曲がり、第２の線条エレメント１４２と略平行に第２の方向（－Ｘ方向）に延在する。第４の線条エレメント１４４の他端は自由端であり、第４の線条エレメント１４４は、第２の線条エレメント１４２よりも短い。

【0085】

さらに、アンテナパターン１４０は、下面側において、第５の線条エレメント１４５、第６の線条エレメント１４６、第７の線条エレメント１４７、及び第８の線条エレメント１４８を有する。

【0086】

下面側において、第５の線条エレメント１４５は、給電領域１６０のグランド層１６２と接続する給電点ＦＤｂから、伝送方向である第１の方向（＋Ｙ方向）に延在している。第６の線条エレメント１４６は、第５の線条エレメント１４５の先端から折れ曲がり、第１の方向と直交する第２の方向（＋Ｘ方向）に延在している。第６の線条エレメント１４６の他端は自由端である。なお、図１１に示すように、第６の線条エレメント１４６の延伸方向は、第２の線条エレメント１４２の延在方向とは反対側である。

【0087】

第７の線条エレメント１４７は、第６の線条エレメント１４６の、第５の線条エレメント１４５との接続部周辺から分岐して、給電領域１６０に近づく方向に、第５の線条エレメント１４５と略平行に延在する。第８の線条エレメント１４８は、第７の線条エレメント１４７の他端から折れ曲がり、第６の線条エレメント１４６と略平行に第２の方向（＋X方向）に延在する。第８の線条エレメント１４８の他端は自由端であり、第８の線条エレメント１４８は、第６の線条エレメント１４６よりも短い。

【0088】

図１０、図１１に示すように、上面側（表面側）のアンテナエレメント１４１～１４８と、下面側（背面側）のアンテナエレメント１４５～１４８は、上下方向に重なるアンテナエレメント１４１，１４５を軸として線対称な形状である。

【0089】

ここで、第２の線条エレメント１４２の導体長をＬ１４２、透明アンテナ１００Ａの共振周波数ｆ１（28GHz）における透明基板１０２上での波長をλ₀₁として、Ｌ１４２は、約０．２５λ₀₁の奇数倍に設定される。したがって、周波数帯ｆ１でのアンテナ利得を向上させたい場合、第２の線条エレメント１４２の導体長Ｌ１４２を、例えば、約2.1mmの±10%以内に調整するとよい。下面側の第６の線条エレメント１４６の長さは、第２の線条エレメント１４２の長さと等しくなるように設定される。第２の線条エレメント１４２及び第６の線条エレメント１４６は、28GHzの周波数での放射器となる。

【0090】

また、第４の線条エレメント１４４の導体長をＬ１４４、透明アンテナ１００Ａの共振周波数ｆ２（39GHz）における透明基板１０２上での波長をλ₀₂として、Ｌ１４４は、約０．２５λ₀₂の奇数倍に設定される。したがって、周波数帯ｆ２でのアンテナ利得を向上させたい場合、第４の線条エレメント１４４の導体長Ｌ１４４を、例えば、約1.2mmの±10%以内に調整するとよい。下面側の第８の線条エレメント１４８の長さは、第４の線条エレメント１４４の長さと等しくなるように設定される。第４の線条エレメント１４４及び第８の線条エレメント１４８は、39GHzの周波数での放射器となる。39GHzがモノポールと微妙に数値が違うのは折り曲げ方が微妙に異なることから、微調整した結果である。

【0091】

また、上面側では、導波器１５１は、第２の線条エレメント１４２から＋Ｙ方向に距離Ｄ１離間して、第２の方向に延伸している。導波器１５１は、第２の線条エレメント１４２よりも長く、第１の線条エレメント１４１の位置を超えて＋Ｘ側に延在している。導波器１５１は28GHzの周波数での導波器となり、間隔Ｄ１は、28GHzの周波数での約０．２５λ₀₁の奇数倍に設定されている。また、導波器１５１の長さは、28GHｚの放射器である第２の線条エレメント１４２及び第６の線条エレメント１４６を足した長さである約０．５λ₀₁よりも少し短く設定されることで容量性を確保している。

【0092】

下面側では、導波器１５２は、第６の線条エレメント１４６から＋Ｙ方向に距離Ｄ２離間して、第２の方向に延伸している。導波器１５２は、第６の線条エレメント１４６よりも長く、第５の線条エレメント１４５の位置を超えて－Ｘ側に延在している。導波器１５２は39GHzの周波数での導波器となり、間隔Ｄ２は、39GHzの周波数での約０．２５λ₀₂の奇数倍に設定されている。また、導波器１５２の長さは、39GHｚの放射器である第４の線条エレメント１４４及び第８の線条エレメント１４８を足した長さである約０．５λ₀₂よりも少し短く設定されることで容量性を確保している。

【0093】

また、グランド層１６２の＋Y側端部の境界（切れ目）である反射器１６３は、28GHz、39GHzに共通する反射器であって、放射器であるアンテナエレメント（１４２，１４６を足した約半波長の長さ）、（１４４，１４８を足した約半波長の長さ）よりも長い。

【0094】

なお、本構成の八木宇田アンテナでは、表裏面に形成されたアンテナパターン１４０に加えて導波器１５１，１５２を有しているため、４つの共振周波数を有することが想定できる。そのため、本構成の透明アンテナ１００Ａは、図４の帯域例２に示したように、周波数帯ｆ１、ｆ２に加えて、周波数帯ｆ３となる3.3～5.0GHzに対しても共振する、トリプルバンド（マルチバンド）対応のアンテナとすることも可能である。

【0095】

また、本構成例では、アンテナパターン１４０と、導波器１５０と、マイクロストリップラインで構成される給電領域１６０の伝送路１６１及びグランド層１６２が、図６に示したメッシュ状の透明導体３０によって実現されている。

【0096】

本構成例では、第１構成例とは異なり、下面側にも層が形成されているが、下面側におけるアンテナエレメント１４５～１４８、導波器１５２、給電領域１６０のグランド層１６２は、透明導体３０によって、非常に薄く形成できる。

【0097】

ここで、金属細線層で構成される透明導体３０の厚さは、例えばパッチアンテナにおけるグランド基板よりも薄い。そのため、本構成例における透明アンテナ１００Ａの全体の厚みは、ある程度の厚みが必要なパッチアンテナのアンテナパターン用のグランド基板がないため、パッチアンテナよりも薄型化できる。例えば、電子機器において、透明アンテナに許容される厚さが１００μm以下のように制約が大きく、パッチアンテナが透明基板とグランド基板の合計の厚みによって、その厚さ内に収まらない場合でも、上述の第１構成例、第２構成例の透明アンテナは薄いため、厚さの制約内に収めることができる。

【0098】

なお、第１構成例における給電領域１２０は、表面側のみに設けられる面状給電部である例を示し、第２構成例における給電領域１６０は、表裏面に設けられるマイクロストリップラインである例を示したが、給電領域の構成は逆であってもよい。詳しくは、図５に示すような面状給電部を、図１１に示す八木宇田アンテナの給電領域に適用してもよいし、反対に、図１１に示すようなマイクロストリップラインを、図５に示すモノポールアンテナの給電領域に適用してもよい。

【0099】

＜比較例＞
ここで、比較例に係る透明アンテナ９００を図１２、図１３を用いて説明する。図１２は、比較例に係る透明アンテナ９００の斜視図であり、図１３は、比較例に係る透明アンテナ９００の説明図であって、（Ａ）は＋Ｚ方向から見た上面図であり、（Ｂ）は－Ｚ方向から見た下面図である。

【0100】

本構成例の透明アンテナ９００は、基板９０１を有し、基板９０１上に、アンテナパターン９１０、給電領域９２０が設けられている。この構成では、給電領域９２０は、マイクロストリップラインで構成されている。透明アンテナ９００のアンテナパターン９１０は、パッチアンテナである。

【0101】

基板９０１のアンテナパターン９１０のないほうの面には、グランド層９３１，９３２が設けられている。グランド層９３１，９３２はアンテナパターン９１０と伝送路９２１とに対して平面視で重なるように設けられている。

【0102】

この比較例における給電領域９２０は、マイクロストリップラインで構成され、上面側の伝送路９２１と、下面側の給電用グランド層９３２とを有する給電線路である。伝送路９２１は、基板９０１の＋Ｚ方向側の表面に設けられ、中央面状パッチエレメント９１１の端辺の略中央の給電点ＦＤｘに接続されている。

【0103】

基板９０１の下面側は、全体がグランド層となっており、＋Ｙ側はアンテナ用グランド層９３１であり、－Ｙ側は給電用グランド層９３２である。給電用グランド層９３２は、基板９０１の－Ｚ方向側の表面において平面視で伝送路９２１と重ねて設けられている。

【0104】

アンテナパターン９１０は、中央面状パッチエレメント９１１と、中央面状パッチエレメントの＋Ｙ側の端辺から＋Ｙ側に伸び出た、延伸部９１２、９１３を有する。中央面状パッチエレメント９１１における＋Ｙ側端部において、延伸部９１２、９１３との境界には、溝部９１４、９１５が形成されている。パッチアンテナでは、パッチ状のアンテナパターンをE字形状にすることで、デュアルバンドになるため、このような形状にした。ただし、E字形状はデュアルバンドを得るための一例に過ぎない。

【0105】

この比較例では、基板９０１の上面に形成された、アンテナパターン９１０と、伝送路９２１、及び、アンテナ用グランド層９３１と給電用グランド層９３２が、図６に示したメッシュ状の透明導体３０によって実現されている。

【0106】

後述するように、パッチアンテナの場合に、アンテナ用グランド層９３１とアンテナパターン９１０が構成するアンテナ層９１０が近接してくるとアンテナの動作特性が悪化することが分かった。特に２つ以上の周波数に対応する場合は悪化が顕著であって、２つ以上の周波数で同等の放射効率に設定することは難しくなる。

【0107】

＜シミュレーション例２＞
本願の発明者らは、第１構成例、第２構成例及び比較例の透明アンテナについて、入力反射係数であるＳ１１パラメータ及び、放射効率Ｅｆｆをシミュレーションした。図１４は、本発明の第１構成例、第２構成例、及び比較例の透明アンテナにおける、Ｓ１１パラメータ、放射効率Ｅｆｆを示す図である。

【0108】

この測定をした際の、図５に示す第１構成例のアンテナ単体及び図８に示す疑似ディスプレイモジュールＰＤは、上述と同様の寸法である。図１０に示す第２構成例の透明アンテナ１００Ａ単体の、各部の寸法が、単位をｍｍとすると、
Ｌ１４１：２．１
Ｌ１４２：２．１
Ｌ１４３：０．２
Ｌ１４４：１．２１
Ｌ１４５：２．１
Ｌ１４６：２．１
Ｌ１４７：０．２
Ｌ１４８：１．２１
Ｌ１５１：３．４８
Ｌ１５２：２．３８
Ｄ１：１．６
Ｄ２：１．４
Ｗ１４，Ｗ１５：０．１８
Ｘ１０２：９
Ｙ１０２：９．５
である。

【0109】

また、透明アンテナ１００Ａを疑似ディスプレイモジュールにした際の各部の厚みは、図８に示す層の各部の厚みと同様であるが、第２構成例では、上記の寸法に加えて、透明基板１０２の背面側に１μmの金属細線層で構成されるマイクロストリップアンテナのグランド層１６２等が形成されている点が異なる。とくに、透明基材１０２の厚みは第１構成例と同じ７５μmである。

【0110】

また、図１２に示す比較例に係る透明アンテナ９００の各部の寸法が、単位をｍｍとすると、
Ｌ９１１：２５
Ｌ９１２：２５
Ｌ９２１：０．１５
Ｘ９０１：１０
Ｙ９０１：１０
である。

【0111】

また、厚みについて、単位をμmとすると、
透明カバー２４０の厚み：５００
外側接着層２８３の厚み：１５０
偏光板２８２の厚み：１５０
透明導体３０（９１０，９２１）の厚み：１
透明基材９０１の厚み：７５
透明導体３０（９３１，９３２）の厚み：１
内側接着層２８１の厚み：１５０
である。
特に、透明基材９０１の厚みは７５μmである。

【0112】

図１４において、放射効率の差とは、｛Ｅｆｆ（ρ，28GHz）－Ｅｆｆ（ρ，39GHz）｝を表す。すなわち、正値であれば、Ｅｆｆ（ρ，28GHz）＞Ｅｆｆ（ρ，39GHz）である。パッチアンテナである透明アンテナ９００では疑似ディスプレイモジュールの状態において、28GHzと39GHzの２つの周波数帯域において、Ｅｆｆの差が３３%と大きく開いている。また、Ｓ１１パラメータも、一方の周波数で比較的大きい値となっている。そのため、比較例に係る透明アンテナ９００では、デュアルバンドに対応して両方の周波数で安定的にアンテナとして動作するのは、難しいと考えられる。

【0113】

これに対して、本発明の透明アンテナ１００，１００Ａの疑似ディスプレイモジュールにおいて、28GHzと39GHzの２つの周波数帯域において、金属導体の表面抵抗率ρを変えても、放射効率Ｅｆｆの差はそれぞれ１８%、１４%、１７%、１３%、４%と、全て２０%以内である。これにより、本発明の透明アンテナ１００，１００Ａは、28GHz前後及び39GHz 前後の２つの帯域でアンテナとして動作することができる、即ち、５Ｇ帯において２つの周波数帯で駆動するデュアルバンドを実現することができる。

【0114】

このように、本発明の透明アンテナでは、５Ｇ帯のデュアルバンドを実現するために、28GHzと５39GHzの２つの周波数帯域の放射効率Ｅｆｆの差が、２５%未満、より好ましくは、２０%未満であると好適である。

【0115】

図１４に示すように、図５の透明アンテナ１００を用いた疑似ディスプレイモジュールにおいて、
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],28[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],39[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(10[Ω/sq],28[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(10[Ω/sq],39[GHz])<－３[dB]
であって、
|Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],28[GHz])－Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],39[GHz])|<２５%、
かつ|Ｅｆｆ(10[Ω/sq],28[GHz])－Ｅｆｆ(10[Ω/sq],39[GHz])|<２５%であることがわかる。

【0116】

また、
Ｓ１１（0.1[Ω/sq],29[GHz]）＜Ｓ１１（0.1[Ω/sq],38[GHz]）であるが、
Ｓ１１（10[Ω/sq],29[GHz]）＞Ｓ１１（10[Ω/sq],38[GHz]）であって、
近接する導体のシート抵抗によって、２つの周波数におけるＳ１１の大小が逆転している。このように設計することで、広い範囲のシート抵抗に対して、２つの周波数の一方が偏って特性が悪化することを低減し、安定的に動作させることが可能となり、さらに好ましい。このような場合、Ｅｆｆは大小を変えないようにすると、さらに安定的に動作し、特に好ましい。

【0117】

同様に、図１０の透明アンテナ１００Ａを用いた疑似モジュールにおいて、
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],28[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(0.1[Ω/sq],39[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(10[Ω/sq],28[GHz])<－３[dB]
Ｓ１１(10[Ω/sq],39[GHz])<－３[dB]
であって、
|Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],28[GHz])－Ｅｆｆ(0.1[Ω/sq],39[GHz])|<２５%、
かつ|Ｅｆｆ(10[Ω/sq],28[GHz])－Ｅｆｆ(10[Ω/sq],39[GHz])|<２５%であることがわかる。

【0118】

また、
Ｅｆｆ（0.1[Ω/sq],29[GHz]）＞Ｅｆｆ（0.1[Ω/sq],38[GHz]）であるが、
Ｅｆｆ（10[Ω/sq],29[GHz]）＜Ｅｆｆ（10[Ω/sq],38[GHz]）であって、
２つの周波数でＥｆｆの大小が逆転している。このように設計することで、広い範囲のシート抵抗に対して、２つの周波数の一方が偏って特性が悪化することを低減し、バランスよく、安定的に動作させることが可能となり、さらに好ましい。このような場合、Ｓ１１は大小を変えないようにすると、さらに安定的に動作し、特に好ましい。

【0119】

このように本発明において、Ｓ１１と放射効率Ｅｆｆの値を、二つの周波数におけるシート抵抗値にたいする挙動を設定することによって、特に安定的なアンテナ特性が得られる。

【0120】

例えば、電子機器においてデュアルバンドに対して対応可能なことで、一方の回線が混雑していたり、電波状況が悪い場合に、周波数帯を切り替えることができる。本発明では、透明アンテナにおいて２つの周波数帯により動作可能なため、１つのアンテナだけで２つの周波数帯を切り替えることができる。

【0121】

なお、透明アンテナにおけるアンテナパターンの例として、第１構成例では、モノポールアンテナ、第２構成例では、八木宇田アンテナの例を説明したが、本発明のアンテナパターンは、ダイポールアンテナ、ビバルディアンテナ、又はログペリアンテナであってもよい。ダイポールアンテナ、ビバルディアンテナ、又はログペリアンテナの場合であっても、Ｓ１１とＥｆｆに対して上述した設計を適用すれば同様の効果を奏する。

【0122】

なお、ダイポールアンテナの場合は、図１０に示す八木宇田アンテナから、導波器１５１，１５２を取り除いたアンテナパターン構成とすることで、特に容易に実現することができる。

【0123】

（第３構成例）
図１５は、本発明の第３構成例に係る透明アンテナ１００Ｂを示す図である。本構成例の透明アンテナ１００Ｂは、透明基板１０３を有し、透明基板１０３上に、アンテナパターン１１０Ｍ１、及びマイクロストリップラインで構成される給電領域１２０Ｍ１が設けられている。透明アンテナ１００Ｂのアンテナパターン１１０Ｍ１は、ビバルディ（Ｖｉｖａｌｄｉ）アンテナである。

【0124】

本構成例における給電領域１２０Ｍ１は、第２構成例と同様に、マイクロストリップラインであり、上面側の伝送路１２１Ｍ１と下面側のグランド層１２２Ｍ１とを有する給電線路である。伝送路１２１Ｍ１は、透明基板１０３の＋Ｚ方向側の表面に線状に設けられ、上面側エレメント１１１Ｍ１に接続されている。グランド層１２２Ｍ１は、透明基板１０３の－Ｚ側の表面に面状に設けられ、＋Ｙ側端辺は、中央部が＋Ｙ側に尖るように湾曲し、下面側エレメント１１２Ｍ１に接続されている。

【0125】

アンテナパターン１１０Ｍ１は、上面側エレメント１１１Ｍ１と、下面側エレメント１１２Ｍ１を有する。上面側エレメント１１１Ｍ１は、給電領域１２０Ｍ１の伝送路１２１Ｍ１から線状に接続され、徐々に広がりながら、透明基板１０３の＋Ｙ方向と＋Ｘ方向の角部まで延伸している。下面側エレメント１１２Ｍ１は、給電領域１２０Ｍ１のグランド層１２２Ｍ１の中心から接続され、徐々に広がりながら、透明基板１０３の＋Ｙ方向と－Ｘ方向の角部まで延伸している。

【0126】

図１５の給電領域１２０Ｍ１及びアンテナパターン１１０Ｍ１は、図７に示したような格子状の金属細線層である透明導体３０で構成されている。

【0127】

本構成例においても、Ｓ１１とＥｆｆに対して、上述した設計を適用すれば同様の効果を奏する。

【0128】

また、本発明の透明アンテナは、１つでもデュアルバンドを実現できるが、より特性を高めるために、複数の透明アンテナを集めたアレイ状態（アンテナアレイ）で配置されてもよい。

【0129】

以上、本発明の例示的な実施の形態の透明アンテナについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【0130】

なお、本国際出願は、２０２０年４月２７日に出願した日本国特許出願２０２０－０７８６６２号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。

【符号の説明】

【0131】

３０ 透明導体
３１ 金属細線
３２ 金属細線
３３ 開口部
１００，１００Ａ，１００Ｂ 透明アンテナ
１０１ 透明基板（透明基材）
１０２ 透明基板（透明基材）
１０３ 透明基板（透明基材）
１１０，１１０Ｍ１ アンテナパターン（透明導体、金属細線層）
１１１ 第１の線条エレメント
１１２ 第２の線条エレメント
１１３ 第３の線条エレメント
１１４ 第４の線条エレメント
１１１Ｍ１ 上面側エレメント
１１２Ｍ１ 下面側エレメント
１２０ 給電領域（面状給電部、金属細線層）
１２０Ｍ１ 給電領域
１２１Ｍ１ 伝送路
１２２Ｍ１ グランド層
１４０ アンテナパターン
１４１ 第１の線条エレメント
１４２ 第２の線条エレメント
１４３ 第３の線条エレメント
１４４ 第４の線条エレメント
１４５ 第５の線条エレメント
１４６ 第６の線条エレメント
１４７ 第７の線条エレメント
１４８ 第８の線条エレメント
１５１ 上面側導波器
１５２ 下面側導波器
１６０ 給電領域（マイクロストリップライン）
１６１ 伝送路
１６２ グランド層
２００ 電子機器
２１０ 筐体
２２０ ディスプレイパネル
２３０ タッチパネル
２４０ 透明カバー（カバーガラス）
２５０ 配線基板
２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃ，２６０Ｄ 電子部品
２７０ バッテリー
Ｄ ディスプレイモジュール
ＰＤ 疑似ディスプレイモジュール
Ｍ 金属導体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】