JP5115587B2

JP5115587B2 - 携帯無線端末

Info

Publication number: JP5115587B2
Application number: JP2010122550A
Authority: JP
Inventors: 友昭西木戸
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: JP2011250248A

Description

本発明は、表示部に近接して配置するアンテナの高い通信性能を有する携帯無線端末の構成に関する。

携帯電話の飛躍的な発展に伴い、複数の無線システムが（ＧＰＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、１Ｓｅｇデジタルテレビジョン、ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ）携帯電話に搭載され、それぞれのシステムに対応した複数の通信用アンテナが必要となっている。また、一方で携帯電話の薄型化が進む中で、複数のアンテナを小さい携帯電話に全て搭載するためには、携帯電話の筐体のわずかな隙間にアンテナを配置することになる。したがって、アンテナは携帯電話の筐体内部に存在する電子部品、表示部、回路基板に近接して配置され、その状態で安定した高い放射特性が必要となる。

このようなアンテナを実現する具体例として、例えば特許文献１に示すものが知られている。このアンテナ構成では、携帯電話の上筐体上端の角にＬ字型のアンテナ素子を配置して、筐体のグラウンド部から離す構造とすることで、良好なアンテナ特性を確保している。

加えて、例えば、特許文献２のアンテナ構成では、透明導電体の放射素子および地板を同一平面状に配置するパッチアンテナとして液晶表示面に構成することで、携帯電話の薄型化を実現している。

また、薄型化の別の構成として、例えば、特許文献３のアンテナ構成では、タッチパネルの導電体をパッチアンテナのグラウンドとして利用することで、アンテナの構成を簡略化および薄型化を実現している。

特開２００９−１１１７８３号公報特開平１１−１７７３３６号公報特開２００３−２８０８１５号公報

しかしながら、特許文献１のアンテナ構成では、アンテナに対して不平衡給電を行うために、アンテナ電流が近傍のグラウンドに分布すると共に、アンテナ素子が液晶部と近接するために、給電およびアンテナ素子近傍の液晶部にもアンテナ電流が分布することで、放射特性が劣化する可能性があり、通信性能を損なう可能性がある。

また、特許文献２アンテナ構成では、表示ディスプレイ上の同一平面状にパッチアンテナを構成して薄型化を実現しているが、例えば、折りたたみ携帯電話に搭載した場合、閉じた状態において、アンテナ素子が上筐体のパッチアンテナのグラウンドと下筐体の回路基板のグラウンドとの間に挟まれるために、放射特性が著しく劣化し、閉じた場合に良好な通信性能を確保することが困難である。

また、特許文献３のアンテナ構成では、タッチパネルの導電体をパッチアンテナのグラウンドとして利用することで薄型化を実現しているが、例えば、折りたたみ携帯電話に搭載した場合、閉じた状態において、アンテナ素子がタッチパネル導電体のグラウンドと下筐体の回路基板のグラウンドとの間に挟まれるために、放射特性が著しく劣化し、閉じた場合に良好な通信性能を確保することが困難である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示部近傍に配置されるアンテナにおいて、高い通話性能を発揮することができ、かつ、様々な形状の携帯電話にも適用可能である携帯無線機を提供することである。

本発明の携帯無線機は、携帯無線機の回路基板を収容する筐体と、前記回路基板に対して所定の間隔を隔て、非表示面が対向して配置された表示部と、前記表示部の表示面側に配置されたタッチパネルと、前記表示部、前記回路基板および前記タッチパネルと所定の間隔を保ち、かつ、前記筐体の内壁との間に配置されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子に給電する給電部と、前記タッチパネルと前記給電部近傍の前記回路基板のグラウンドとを高周波的に接続する高周波接続点と、を備え、前記タッチパネルと前記回路基板のグラウンドとを少なくとも２箇所以上で所定の間隔を隔てて高周波的に接続し、１箇所目は前記給電付近に設け、２箇所目以降は前記高周波接続点より略半波長間隔を隔てて設けることにより前記タッチパネルと前記回路基板のグラウンドとを高周波的に接続することが好ましい。この構成により、表示部近傍に配置されるアンテナにおいて、高い通話性能を発揮することが実現できる。すなわち、高い通信性能を発揮することができデザイン性に優れた携帯無線端末を提供できる。

本発明の携帯無線機は、携帯無線機の回路基板を収容する表示部周辺に金属枠を備えた筐体と、前記回路基板に対して所定の間隔を隔て、非表示面が対向して配置された表示部と、前記表示部の表示面側、かつ、前記金属枠に近接して配置されるタッチパネルと、前記表示部、前記回路基板および前記タッチパネルと所定の間隔を保ち、かつ、前記筐体の内壁との間に配置されたアンテナ素子と、前記アンテナ素子に給電する給電部と、前記タッチパネルと前記金属枠とを高周波的に接続する高周波接続点と、を備え、前記金属枠と前記給電部近傍の前記回路基板のグラウンドとを少なくとも２箇所以上所定の間隔を隔てて高周波的に接続し、かつ、１箇所目は前記給電付近に設け、２箇所目以降は前記高周波接続点より略半波長間隔を隔てて設けることにより前記タッチパネルと前記金属枠とが高周波的に接続することが好ましい。この構成により、表示部近傍に配置されるアンテナにおいて、高い通話性能を発揮することが実現できる。すなわち、高い通信性能を発揮することができデザイン性に優れた携帯無線端末を提供できる。

本発明の携帯無線機によれば、表示部近傍に配置されたアンテナにおいて、高い通話性能を発揮することができる。

（ａ）本発明の第１の実施形態における携帯電話機１０の正面図、（ｂ）本発明の第１の実施形態における携帯電話機１０の破線ＡＡ‘部の断面図（ａ）本発明の第２の実施形態における携帯電話機２０の正面図、（ｂ）本発明の第２の実施形態における携帯電話機２０の破線ＢＢ‘部の断面図（ａ）本発明の第３の実施形態における携帯電話機３０の正面図、（ｂ）本発明の第３の実施形態における携帯電話機３０の破線ＣＣ‘部の断面図

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の携帯無線機の第１の実施形態に係る携帯電話機１０を示すものであり、図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態における携帯電話機１０の正面図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における携帯電話機１０の破線ＡＡ‘部における断面図である。

図１の携帯電話機１０は、筐体１７と、筐体１７の内部にアンテナ素子１１と、インピーダンス整合回路１２と、回路基板１４と、タッチパネル１５と、液晶部１６と、高周波接続部１３とを備える。

アンテナ素子１１は、回路基板１４のグラウンド部、タッチパネル１５および液晶部１６と所定の間隔（例えば、５ｍｍ程度）を確保して配置される。アンテナ素子１１の他方は開放であり、他の一方はインピーダンス整合回路１２と電気的に接続され、不平衡で給電される。インピーダンス整合回路１２はアンテナ素子１１を所定の周波数において、例えば５０オームのインピーダンスに整合する回路で形成される。

タッチパネル１５は、一般的に透明な導電体で構成され、抵抗膜方式や静電容量方式によって動作し、液晶部１６の表示面と筐体１７の上ケース（図示しない）との間に配置される。

また、回路基板１４は、液晶部１６の表示しない面と筐体１７の下ケース（図示しない）との間に配置される。

タッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドとはアンテナ素子１１の給電部である整合回路１２の近傍グラウンドを含めた４つのコーナーにおいて導電性の材料で形成された高周波接続部１３によって、高周波的に接続される。

次に、本発明の第１の実施形態における携帯電話機１０の動作について説明する。

アンテナ素子１１は、動作周波数の帯域幅の確保およびインピーダンス整合の取りやすさなどから素子長を、例えば、動作周波数帯の約１／４波長に設定されるのが一般的である。また、携帯電話機１０を手で保持して使用することが多いことから、この状態において、アンテナ素子１１が手に覆われることの少ない、筐体１７の上端に配置される。さらに、アンテナ素子１１は、アンテナ性能を確保するために、アンテナ素子１１に近接する回路基板１４のグラウンド、タッチパネル１５および液晶部１６に対し、所定の間隔（例えば、５ｍｍ程度）を確保して配置される。

ただし、アンテナ素子１１の素子長が１／４波長であることから、回路基板１４にもアンテナ電流が分布し、近接する液晶部１６にも分布する。ここで、液晶部１６はその電気的特性より放射に寄与しないために、液晶部１６にアンテナ電流が分布する場合には放射効率の劣化が懸念される。

本実施形態では、液晶部１６をタッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドとで挟む構成とし、タッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドとを高周波接続部１３（例えば、容量結合端子、導電性ゴム、接続バネ）を用いて高周波的に接続する。高周波接続部１３は、アンテナ素子１１の給電部である整合回路１２の近傍グラウンドを含めた４つのコーナーに備える。これによって、液晶部１６に分布するアンテナ電流をタッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドに分布させることができ、液晶部１６のアンテナ電流分布を低減し、高い放射効率を確保することができる。

具体的には、例えば、２．４ＧＨｚ帯のＷＬＡＮのアンテナ素子１１を筐体１７に沿って、素子長を２．４ＧＨｚ帯の１／４波長として、回路基板のグラウンドとの間隔を５ｍｍ確保するＬ字型構成とし、タッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドとを高周波的に接続する高周波接続部１３を給電部である整合回路１２の近傍を含めた４つのコーナーに備えることによって、アンテナ素子１１の放射効率は、タッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドとを高周波的に接続しない場合と比較して、１．５ｄＢ程度改善することができる。

従って、本実施形態によれば、アンテナ素子１１を回路基板１４のグラウンド、タッチパネル１５および液晶部１６と所定の間隔を確保して配置し、タッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドとを高周波接続部１３によって、給電部である整合回路１２の近傍を含めた４つのコーナーで高周波的に接続することで、高い放射特性を確保でき、良好な通信性能を確保できる。

なお、本実施形態において、高周波接続部の配置条件として４つのコーナーとして説明したが、これに限らず、４つの辺全てを高周波接続しても良い。

また、高周波接続部を少なくともアンテナ素子の給電部の近傍とし、その接続部からアンテナ素子の動作周波数の略半波長間隔を隔てて高周波接続部を設けることで、４つのコーナーに設ける場合と比較して改善効果は０．５ｄＢ程度小さくなるが、ほぼ同等の通信性能を確保できる。

また、ストレート構造の端末において説明したが、これに限らず、折りたたみ構造の端末およびスライド構造の端末であっても、ほぼ同等の通信性能を確保できる。

また、アンテナ素子についてはＷＬＡＮアンテナとして説明したが、これに限らず、液晶部近傍に搭載されるＧＰＳ、セルラー通信用などのアンテナが複数配置された場合であっても、ほぼ同様な改善効果が見られる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図２を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。

図２（ａ）は、本発明の第２の実施形態における携帯電話機２０の正面図であり、図２（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における携帯電話機２０の破線ＢＢ‘部における断面図である。

図２における携帯電話機２０と、図１における携帯電話機１０との違いは、筐体２１の表示面に金属枠２２を備え、金属枠２２と回路基板１４のグラウンドとを高周波接続部２３で接続する点である。

金属枠２２は、導電性の材質であり、筐体２１の表示面側のタッチパネル１５および液晶部１６を囲む形状で構成され、タッチパネル１５と近接するように配置されるために、高周波的には接続される。金属枠２２と回路基板１４のグラウンドとはアンテナ素子１１の給電部である整合回路１２の近傍グラウンドを含めた４つのコーナーにおいて導電性の材料で形成された高周波接続部２３によって、高周波的に接続される。

また、アンテナ素子１１は金属枠２２と所定の間隔（例えば、５ｍｍ程度）を確保して配置される。

次に、本発明の第２の実施形態における携帯電話機２０の動作について説明する。

本実施形態では、液晶部１６をタッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドとで挟む構成とし、タッチパネル１５と金属枠２２とは近接して配置されることから、例えば、容量結合するため高周波的に接続するように振る舞い、さらに、金属枠２２と回路基板１４のグラウンドとを高周波接続部２３（例えば、容量結合端子、導電性ゴム、接続バネ）を用いて高周波的に接続することで、結果的には、タッチパネル１５と回路基板１４とが高周波的に接続されるように動作する。また、高周波接続部２３は、アンテナ素子１１の給電部である整合回路１２の近傍グラウンドを含めた４つのコーナーに備える。これによって、液晶部１６に分布するアンテナ電流をタッチパネル１５と回路基板１４のグラウンドに分布させることができ、液晶部１６のアンテナ電流分布を低減し、高い放射効率を確保することができる。

具体的な効果としては、第１の実施形態と同様に、金属枠２２と回路基板１４のグラウンドとを高周波的に接続しない場合と比較して、１．５ｄＢ程度改善することができる。

従って、本実施形態によれば、アンテナ素子１１を回路基板１４のグラウンド、タッチパネル１５、液晶部１６、金属枠２２と所定の間隔を確保して配置し、タッチパネル１５に近接して高周波的に接続される金属枠２２と回路基板１４のグラウンドとを高周波接続部２３によって、給電部である整合回路１２の近傍を含めた４つのコーナーで高周波的に接続することで、高い放射特性を確保でき、良好な通信性能を確保できる。

また、高周波接続部を少なくともアンテナ素子の給電部の近傍とし、その接続部からアンテナ素子の動作周波数の略半波長間隔を隔てて高周波接続部を設けることで、４つのコーナーに設ける場合と比較して改善効果は０．５ｄＢ程度小さくなるが、ほぼ同等の通信性能を確保できる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図３を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。

図３（ａ）は、本発明の第３の実施形態における携帯電話機３０の正面図であり、図３（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における携帯電話機３０の破線ＣＣ‘部における断面図である。

図３における携帯電話機３０と、図１における携帯電話機１０との違いは、液晶部１６を透明導電材３２で覆う点である。

透明導電材３２は、導電性の材質であり、液晶部１６の表示面および裏面を覆うように筐体３１の内部に構成され、アンテナ素子１１と透明導電材３２との間隔を例えば、５ｍｍ程度に保ち配置される。

次に、本発明の第３の実施形態における携帯電話機３０の動作について説明する。

本実施形態では、液晶部１６を透明導電材３２で挟む構成とするため、液晶部１６に分布するアンテナ電流を透明導電材３２に分布させることができ、液晶部１６のアンテナ電流分布を低減し、高い放射効率を確保することができる。

具体的な効果としては、第１の実施形態と同様に、液晶部１６を透明導電材３２で挟まない場合と比較して、１．５ｄＢ程度改善することができる。

従って、本実施形態によれば、アンテナ素子１１を回路基板１４のグラウンド、透明導電材３２および液晶部１６と所定の間隔を確保して配置し、液晶部１６を透明導電材３２で覆う構造にすることで、高い放射特性を確保でき、良好な通信性能を確保できる。

本発明の携帯無線機は、筐体の薄型化がであって、しかも高い通話性能を発揮することができる効果を有し、様々な形状の携帯電話機などに有用である。

１０、２０、３０携帯電話機
１１アンテナ素子
１２整合回路
１３、２３高周波接続部
１４回路基板
１５タッチパネル
１６液晶部
１７、２１、３１筐体
２２金属枠
３２透明導電材

Claims

携帯無線機の回路基板を収容する筐体と、
前記回路基板に対して所定の間隔を隔て、非表示面が対向して配置された表示部と、
前記表示部の表示面側に配置されたタッチパネルと、
前記表示部、前記回路基板および前記タッチパネルと所定の間隔を保ち、かつ、前記筐体の内壁との間に配置されたアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に給電する給電部と、
前記タッチパネルと前記給電部近傍の前記回路基板のグラウンドとを高周波的に接続する高周波接続点と、を備え、
前記タッチパネルと前記回路基板のグラウンドとを少なくとも２箇所以上で所定の間隔を隔てて高周波的に接続し、１箇所目は前記給電付近に設け、２箇所目以降は前記高周波接続点より略半波長間隔を隔てて設けることにより前記タッチパネルと前記回路基板のグラウンドとを高周波的に接続することを特徴とする携帯無線機。
携帯無線機の回路基板を収容する表示部周辺に金属枠を備えた筐体と、
前記回路基板に対して所定の間隔を隔て、非表示面が対向して配置された表示部と、
前記表示部の表示面側、かつ、前記金属枠に近接して配置されるタッチパネルと、
前記表示部、前記回路基板および前記タッチパネルと所定の間隔を保ち、かつ、前記筐体の内壁との間に配置されたアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に給電する給電部と、
前記タッチパネルと前記金属枠とを高周波的に接続する高周波接続点と、を備え、
前記金属枠と前記給電部近傍の前記回路基板のグラウンドとを少なくとも２箇所以上所定の間隔を隔てて高周波的に接続し、かつ、１箇所目は前記給電付近に設け、２箇所目以降は前記高周波接続点より略半波長間隔を隔てて設けることにより前記タッチパネルと前記金属枠とが高周波的に接続することを特徴とする携帯無線機。