(57)【要約】  放射素子と、前記放射素子に非接触で給電する給電素子と、液晶パネルに照射する光を発生する光源が取り付けられたバックライト筐体と、前記バックライト筐体をグランドとして利用する伝送線路とを備え、前記給電素子は、前記伝送線路の終端に接続された、アンテナ構造。
2017038549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射素子と、
前記放射素子に非接触で給電する給電素子と、
液晶パネルに照射する光を発生する光源が取り付けられたバックライト筐体と、
前記バックライト筐体をグランドとして利用する伝送線路とを備え、
前記給電素子は、前記伝送線路の終端に接続された、アンテナ構造。
【請求項２】
前記給電素子の先端は、開放端である、請求項１に記載のアンテナ構造。
【請求項３】
前記給電素子は、前記バックライト筐体に短絡する、請求項１又は２に記載のアンテナ構造。
【請求項４】
前記給電素子の先端は、前記給電素子の中間部に短絡する、請求項１に記載のアンテナ構造。
【請求項５】
放射素子と、
前記放射素子に非接触で給電する給電素子と、
液晶パネルと、
前記液晶パネルに照射する光を発生する光源が取り付けられたバックライト筐体と、
前記バックライト筐体をグランドとする伝送線路とを備え、
前記給電素子は、前記伝送線路の終端に接続された、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ構造及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チップアンテナが液晶パネルの上部に位置するように、当該チップアンテナとグランドパターンとを備えるアンテナ基板が液晶パネルの背面側に取り付けられた、携帯型情報機器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、このようにチップアンテナが配置されることにより、液晶パネルの表示面側と背面側との放射特性が偏らないようにすることができるとともに、液晶パネルを含む表示部の厚さを薄くすることができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７３２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術は、グランドが設けられたアンテナ基板を必要とするため、アンテナ構造を小型化することが難しく、当該アンテナ構造を含む電子機器を小型化することが難しい。【０００５】
そこで、本発明の一態様では、アンテナ構造を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの案では、
放射素子と、
前記放射素子に非接触で給電する給電素子と、
液晶パネルに照射する光を発生する光源が取り付けられたバックライト筐体と、
前記バックライト筐体をグランドとして利用する伝送線路とを備え、
前記給電素子は、前記伝送線路の終端に接続された、アンテナ構造が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一態様によれば、バックライト筐体がグランドとして利用されることにより、グランドが設けられたアンテナ基板が不要になるため、アンテナ構造の小型化ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】アンテナ構造を備える電子機器の一例を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａにおける断面図である。
【図３】図２の一部の拡大図である。
【図４】給電構造の一具体例を示す斜視図である。
【図５Ａ】給電構造の一例を概略的に示す側面図である。
【図５Ｂ】給電構造の一例を概略的に示す側面図である。
【図５Ｃ】給電構造の一例を概略的に示す側面図である。
【図５Ｄ】給電構造の一例を概略的に示す側面図である。
【図５Ｅ】給電構造の一例を概略的に示す側面図である。
【図５Ｆ】給電構造の一例を概略的に示す側面図である。
【図５Ｇ】給電構造の一例を概略的に示す側面図である。
【図６】アンテナ構造の解析モデルの一例を示す斜視図である。
【図７】図６の解析モデルの一例を部分的に示す正面図である。
【図８】図６の解析モデルの各構成の位置関係の一例を示す図である。
【図９】図６の解析モデルのＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示すＳ１１特性図である。
【図１０】図６の解析モデルから放射素子を取り除いたモデルのＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示すＳ１１特性図である。
【図１１】放射素子の長さを変化させたときの図６の解析モデルのＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示すＳ１１特性図である。
【図１２】放射素子の位置を変化させたときの図６の解析モデルのＳパラメータのシミュレーション結果の一例を示すＳ１１特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、アンテナ構造１を備える電子機器２の一例を示す正面図である。電子機器２は、例えば、据え置き型のテレビ及びパソコン等の表示機器自体、移動体自体、又は移動体に搭載される装置である。移動体の具体例として、携帯可能な携帯端末装置、自動車等の車両、ロボットなどが挙げられる。携帯端末装置の具体例として、携帯電話、スマートフォン、コンピュータ、ゲーム機、テレビ、音楽や映像のプレーヤーなどの電子機器が挙げられる。
【００１１】
電子機器２は、画像を表示可能な表示パネル１９と、表示パネル１９が固定されるフレーム３とを備える。フレーム３は、表示パネル１９の外周縁部を覆った状態で表示パネル１９を支えている。また、電子機器２は、電子機器２外部との無線通信機能を実現するためのアンテナ構造１を備える。アンテナ構造１は、例えば、ブルートゥース（登録商標）等の無線通信規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ等の無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）規格に対応する。
【００１２】
アンテナ構造１は、一つ又は複数の放射素子２２を備える。図１には、二つの放射素子２２が表示パネル１９の上部領域の両側に配置された形態が例示されている。なお、アンテナ構造１の図面上での視認性を高めるため、便宜上、図１において、アンテナ構造１と放射素子２２とが実線で示されている。
【００１３】
図２は、図１のＡ−Ａにおける断面図である。フレーム３は、表示パネル１９を収容する筐体である。フレーム３は、表示パネル１９の表示面が露出する開口を形成する正面部３ａと、表示パネル１９の表示面とは反対側（裏面側）の背面部３ｃと、表示パネル１９の外周側面を覆う側面部３ｂとを有する。
【００１４】
表示パネル１９は、例えば、液晶パネル４と、前面パネル５と、バックライトユニット９とを備える。
【００１５】
液晶パネル４は、例えば、一対のガラス基板と、一対のガラス基板に挟まれる液晶とを有する表示パネルである。
【００１６】
前面パネル５は、液晶パネル４の表示面を覆うカバーパネルである。前面パネル５は、液晶パネル４を保護する保護パネルでもよいし、タッチパネルでもよい。
【００１７】
バックライトユニット９は、液晶パネル４の背面側に配置され、液晶パネル４に光を照射するパネルユニットである。バックライトユニット９は、例えば、バックライト筐体８と、光源７と、導光板６とを備えるエッジ型のバックライト部である。また、図示されていないが、バックライトユニット９は、拡散板や偏光板を有している。
【００１８】
バックライト筐体８は、光源７及び導光板６を液晶パネル４側に収容する。バックライト筐体８は、導電性の金属（例えば、鉄、アルミニウムなど）から形成され、液晶パネル４側が開口している箱状に形成された部材である。バックライト筐体８は、底面部８ａと、側面部８ｂとを有する。バックライト筐体８は、液晶パネル４側が開口している。
【００１９】
光源７は、液晶パネル４に照射する光を発生する物体であり、バックライト筐体８の側面部８ｂに取り付けられている。光源７は、例えば、複数の発光素子を含んで構成されている。発光素子の具体例として、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）が挙げられる。
【００２０】
導光板６は、光源７からの光を液晶パネル４に導くパネルである。導光板６は、光源７から出力された光が入射し、入射した光を液晶パネル４に向けて出射する。導光板６は、例えば、樹脂から板状に形成された部材である。
【００２１】
なお、バックライトユニット９は、エッジ型ではなく、直下型のバックライト部でもよい。直下型の場合、導光板６は不要となり、光源７はバックライト筐体８の底面部８ａに取り付けられている。
【００２２】
バックライト筐体８の底面部８ａの背面側には、回路モジュール１０が取り付けられている。回路モジュール１０は、放射素子２２に非接触で給電する給電素子２１に伝送線路１１を介して接続される受信回路を含む。回路モジュール１０は、光源７及び液晶パネル４を駆動する駆動回路を含んでもよい。
【００２３】
図３は、図２の一部の拡大図である。アンテナ構造１は、伝送線路１１と、給電素子２１と、放射素子２２とを備える。
【００２４】
伝送線路１１は、導電性のバックライト筐体８をグランドとして利用する。伝送線路１１の具体例として、同軸ケーブル、マイクロストリップライン、ストリップライン、グランドプレーン付きコプレーナウェーブガイド（信号線の形成される導体面とは反対側の表面にグランドプレーンが配置されたコプレーナウェーブガイド）、コプレーナストリップラインなどが挙げられる。
【００２５】
給電素子２１は、伝送線路１１の終端１２に接続され、放射素子２２に対して非接触で高周波的に結合して給電可能な線状導体である。給電素子２１の形状は、図１で示した直線状に限られず、Ｌ字状、メアンダ状、ループ状などの他の形状でもよい。
【００２６】
放射素子２２は、給電素子２１と非接触で高周波的に結合することにより給電素子２１から給電されて放射導体として機能する線状導体である。放射素子２２の形状は、直線状に限られず、Ｌ字状、メアンダ状、ループ状などの他の形状でもよい。
【００２７】
放射素子２２と給電素子２１は、給電素子２１が放射素子２２に非接触で給電可能な距離を離れていれば、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸方向などの任意の方向での平面視において重複していても重複していなくてもよい。
【００２８】
給電素子２１は、バックライト筐体８の上側の底面部８ａに設けられている。給電素子２１は、底面部８ａに対して液晶パネル４側に設けられてもよいし、底面部８ａに対して液晶パネル４とは反対側に設けられてもよい。
【００２９】
放射素子２２は、図２，３の場合、液晶パネル４の表示面に設けられている。しかし、放射素子２２は、液晶パネル４の表示面とは反対側の背面に設けられてもよいし、液晶パネル４の内部に設けられてもよい。あるいは、放射素子２２は、前面パネル５の正面、背面又は内部に設けられてもよい。あるいは、放射素子２２は、フレーム３の正面部３ａ、側面部３ｂ又は背面部３ｃに設けられてもよい。あるいは、放射素子２２は、前面パネル５がタッチパネルである場合、タッチパネルのセンサー部に設けられてもよい。あるいは、放射素子２２は、導光板６に設けられてもよい。あるいは、放射素子２２は、バックライトユニット９の拡散板に設けられてもよい。
【００３０】
このように、給電素子２１は、バックライト筐体８をグランドとして利用する伝送線路１１の終端１２に接続されているので、グランドプレーンが設けられたアンテナ基板を新たに設置する必要性がなくなる。したがって、グランドプレーンが設けられたアンテナ基板が不要になるので、アンテナ構造１の小型化が容易にできる。また、アンテナ構造１の小型化ができるので、アンテナ構造１を備える電子機器２の小型化（特に、フレーム３の小型化）が容易にできる。
【００３１】
図４は、伝送線路１１の終端１２に接続された給電素子２１によって放射素子２２に非接触で給電する給電構造の一具体例を示す斜視図である。同軸ケーブル１３が、伝送線路１１の一例であり、同軸ケーブル１３の外部導体１５（シールド導体）の先端が、伝送線路１１の終端１２の一例であり、外部導体１５の先端から露出する芯線１４（同軸ケーブル１３の内部導体）が、給電素子２１の一例である。
【００３２】
芯線１４の先端１７は、開放端である。同軸ケーブル１３の外部導体１５は、接続導体１６によってバックライト筐体８の底面部８ａに導通可能に接続される。同軸ケーブル１３をバックライト筐体８の背面側から表面側に配線しやすいように、切り欠き部８ｃがバックライト筐体８の側面部８ｂに設けられている。同軸ケーブル１３は、側面部８ｂを切り欠いて、底面部８ａの背面側から正面側に設けられている。同軸ケーブル１３の外部導体１５及び芯線１４は、切り欠き部８ｃに配置される。
【００３３】
図５Ａ〜図５Ｇは、それぞれ、伝送線路１１の終端１２に接続された給電素子２１によって放射素子２２に非接触で給電する給電構造の一例を概略的に示す側面図である。伝送線路１１の終端１２に接続された給電素子２１の一例として、同軸ケーブルの外部導体１５の先端から延伸して露出する導体部分である芯線１４が示されている。
【００３４】
図５Ａ及び図５Ｂは、芯線１４の先端１７が開放端である形態を示す。図５Ａの芯線１４は、モノポールアンテナとして機能し、図５Ｂの芯線１４は、終端１２から先端１７までの長さが波長に対して十分に短い微小モノポールアンテナとして機能する。図５Ｃは、芯線１４の先端１７がバックライト筐体８に直接短絡する形態を示す。図５Ｄは、芯線１４の中間部１８（終端１２と先端１７との間の部分）がバックライト筐体８に短絡する形態を示す。図５Ｅ及び図５Ｆは、芯線１４の先端１７が外部導体１５に短絡したループ形態を示す。図５Ｅの芯線１４は、ループアンテナとして機能し、図５Ｆの芯線１４は、終端１２から先端１７までの長さが波長に対して十分に短い微小ループアンテナとして機能する。図５Ｇは、芯線１４の先端１７が芯線１４の中間部１８に短絡するループ形態を示す。図５Ｇの芯線１４は、ループアンテナとして機能する。
【００３５】
図６は、電子機器２に搭載されるアンテナ構造１の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルの一例を示す斜視図である。電磁界シミュレータとして、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｔｕｄｉｏ（登録商標）（ＣＳＴ社）が使用される。液晶パネル４は、バックライト筐体８に対向して配置されている。液晶パネル４には、薄膜トランジスタを駆動するための信号配線４ａが配置された導体面が形成されている。図７は、図６の解析モデルの一部を部分的に拡大して示す正面図である。
【００３６】
給電素子２１は、例えば、バックライト筐体８をグランドとして利用する伝送線路１１の終端１２に接続される第１の共振器である。図７には、バックライト筐体８の外縁部８ｄに対して直角且つＹ軸に平行な方向に延在する直線状導体と、Ｘ軸に平行な外縁部８ｄに並走して延在する直線状導体とによって、Ｌ字状に形成された給電素子２１が例示されている。図示の場合、給電素子２１は、終端１２を起点に端部２１ａからＹ軸方向に延伸してからＸ軸方向に曲折部２１ｃで折れ曲がり、Ｘ軸方向に先端部２１ｂまで延伸する。先端部２１ｂは、他の導体が接続されていない開放端である。図面には、Ｌ字状の給電素子２１が例示されているが、給電素子２１の形状は、直線状、メアンダ状、ループ状などの他の形状でもよい。
【００３７】
放射素子２２は、液晶パネル４の信号配線４ａが設けられていない領域に設けられており、例えば、液晶パネル４の縁に沿った帯状又は額縁状の領域４ｃに設けられている。
【００３８】
放射素子２２は、例えば、給電素子２１から離れて配置され、給電素子２１が共振することにより放射導体として機能する第２の共振器である。放射素子２２は、例えば、給電素子２１と電磁界結合することにより給電されて放射導体として機能する。
【００３９】
放射素子２２は、外縁部８ｄに沿うようにＸ軸方向に延伸する導体部分２３を有する。導体部分２３は、外縁部８ｄから離れて配置される。図面には、直線状の放射素子２２が例示されているが、放射素子２２の形状は、Ｌ字状、メアンダ状などの他の形状でもよい。
【００４０】
放射素子２２が外縁部８ｄに沿った導体部分２３を有することによって、例えば、アンテナ構造１の指向性を容易に調整することが可能となる。
【００４１】
給電素子２１と放射素子２２は、例えば、互いに電磁界結合可能な距離で離れて配置されている。放射素子２２は、給電素子２１から給電を受ける給電部３６を有している。放射素子２２は、給電部３６で給電素子２１を介して電磁界結合によって非接触で給電される。このように給電されることによって、放射素子２２は、アンテナ構造１の放射導体として機能する。
【００４２】
図示のように、放射素子２２が２点間を結ぶ線状導体である場合、半波長ダイポールアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が放射素子２２上に形成される。すなわち、放射素子２２は、所定の周波数の半波長で共振するダイポールアンテナとして機能（以下、ダイポールモードという）する。
【００４３】
また、図示しないが、放射素子２２は線状導体で四角形を形成するようなループ状導体であってもよい。放射素子２２がループ状導体である場合、ループアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が放射素子２２上に形成される。すなわち、放射素子２２は、所定の周波数の１波長で共振するループアンテナとして機能（以下、ループモードという）する。
【００４４】
また、図示しないが、放射素子２２は、終端１２のグランド基準に接続される線状導体であってもよい。終端１２のグランド基準とは、例えば、バックライト筐体８、又はバックライト筐体８に導通可能に接続された導体などである。例えば、放射素子２２の端部２２ｂが、バックライト筐体８の外縁部８ｄに接続される。放射素子２２は、一端が終端１２のグランド基準に接続され、他端が開放端である線状導体である場合、λ／４モノポールアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が放射素子２２上に形成される。すなわち、放射素子２２は、所定の周波数の４分の１波長で共振するモノポールアンテナとして機能（以下、モノポールモードという）する。
【００４５】
また、図示の場合、給電素子２１が放射素子２２に給電する部位である給電部３６は、放射素子２２の一方の端部２２ａと他方の端部２２ｂとの間の中央部９０以外の部位（中央部９０と端部２２ａ又は端部２２ｂとの間の部位）に位置している。このように、給電部３６を放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、中央部９０）以外の放射素子２２の部位に位置させることによって、アンテナ構造１のマッチングを容易に取ることができる。給電部３６は、放射素子２２と給電素子２１とが最近接する放射素子２２の導体部分のうち終端１２に最も近い部分で定義される部位である。
【００４６】
放射素子２２のインピーダンスは、ダイポールモードの場合、放射素子２２の中央部９０から端部２２ａ又は端部２２ｂの方に離れるにつれて高くなる。電磁界結合における高インピーダンスでの結合の場合、給電素子２１と放射素子２２間のインピーダンスが多少変化しても一定以上の高インピーダンスで結合していればインピーダンスマッチングに対する影響は小さい。よって、マッチングを容易に取るために、放射素子２２の給電部３６は、放射素子２２の高インピーダンスの部分に位置することが好ましい。
【００４７】
ダイポールモードの場合、例えば、アンテナ構造１のインピーダンスマッチングを容易に取るために、給電部３６は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、中央部９０）から放射素子２２の全長の１／８以上（好ましくは、１／６以上、さらに好ましくは、１／４以上）の距離を離した部位に位置するとよい。図示の場合、放射素子２２の全長は、Ｌ７に相当し、給電部３６は、中央部９０に対して端部２２ａ側に位置している。
【００４８】
一方、ループモードの場合、例えば、アンテナ構造１のインピーダンスマッチングを容易に取るために、給電部３６は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分から放射素子２２のループの内周側の周長の１／１６以下（好ましくは１／１２，さらに好ましくは、１／８以下）の距離を離した範囲内の部位に位置するとよい。
【００４９】
他方、端部２２ｂが終端１２のグランド基準に接続されるモノポールモードの場合、給電素子２１が放射素子２２に給電する部位である給電部３６は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、端部２２ｂ）から端部２２ａ側に近い部位に位置させることによって、アンテナ構造１のインピーダンスマッチングを容易に取ることができる。特には中央部９０より端部２１ａ側に位置させることが好ましい。
【００５０】
放射素子２２のインピーダンスは、端部２２ｂが終端１２のグランド基準に接続されるモノポールモードの場合、放射素子２２の端部２２ｂから端部２２ａに近づくにつれて高くなる。電磁界結合における高インピーダンスでの結合の場合、給電素子２１と放射素子２２との間のインピーダンスが多少変化しても一定以上の高インピーダンスで結合していればインピーダンスマッチングに対する影響は小さい。よって、マッチングを容易に取るために、放射素子２２の給電部３６は、放射素子２２の高インピーダンスの部分に位置させることが好ましい。
【００５１】
端部２２ｂが終端１２のグランド基準に接続されるモノポールモードの場合、例えば、アンテナ構造１のインピーダンスマッチングを容易に取るために、給電部３６は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、端部２２ｂ）から放射素子２２の全長の１／４以上（好ましくは、１／３以上、より好ましくは、１／２以上）の距離を離した部位、さらに好ましくは中央部９０よりも端部２２ａ側に位置するとよい。
【００５２】
また、放射素子２２の基本モードの共振周波数における真空中の電波波長をλ０１とする場合、給電部３６とバックライト筐体８との最短距離Ｄ１１は、０．００３４λ０１以上０．２１λ０１以下である。最短距離Ｄ１１は、より好ましくは、０．００４３λ０１以上０．１９９λ０１以下であり、更に好ましくは、０．００６９λ０１以上０．１６４λ０１以下である。最短距離Ｄ１１をこのような範囲に設定することによって、放射素子２２の動作利得が向上する点で有利である。また、最短距離Ｄ１１が（λ０１／４）未満であるため、アンテナ構造１は、円偏波を発生させるのではなく、直線偏波を発生させる。
【００５３】
なお、最短距離Ｄ１１とは、給電部３６と外縁部８ｄとの最近接部分を直線で結んだ距離に相当し、最短距離Ｄ１２とは、給電部３７と外縁部８ｄとの最近接部分を直線で結んだ距離に相当する。この場合の外縁部８ｄは、給電部３６に給電する給電素子２１に接続された終端１２のグランド基準であるバックライト筐体８の外縁部である。また、放射素子２２とバックライト筐体８は、同一平面上にあってもよいし、異なる平面上にあってもよい。また、放射素子２２は、バックライト筐体８が配置された平面に対して、平行な平面に配置されてもよいし、任意の角度で交差する平面に配置されてもよい。
【００５４】
また、放射素子２２の基本モードの共振周波数における真空中の電波波長をλ０１とする場合、給電素子２１と放射素子２２との最短距離Ｄ２１は、０．２×λ０１以下（より好ましくは、０．１×λ０１以下、更に好ましくは、０．０５×λ０１以下）であると好適である。給電素子２１と放射素子２２をこのような最短距離Ｄ２１だけ離して配置することによって、放射素子２２の動作利得を向上させる点で有利である。
【００５５】
なお、最短距離Ｄ２１とは、給電素子２１と放射素子２２との最近接部分を直線で結んだ距離に相当する。また、給電素子２１と放射素子２２は、両者が電磁界結合していれば、任意の方向から見たときに、交差しても交差しなくてもよいし、その交差角度も任意の角度でよい。また、放射素子２２と給電素子２１は、同一平面上にあってもよいし、異なる平面上にあってもよい。また、放射素子２２は、給電素子２１が配置された平面に対して、平行な平面に配置されてもよいし、任意の角度で交差する平面に配置されてもよい。
【００５６】
また、給電素子２１と放射素子２２とが最短距離Ｄ２１で並走する距離は、ダイポールモードの場合、放射素子２２の物理的な長さの３／８以下であることが好ましい。より好ましくは、１／４以下、更に好ましくは、１／８以下である。ループモードの場合、放射素子２２のループの内周側の周長の３／１６以下であることが好ましい。より好ましくは、１／８以下、更に好ましくは、１／１６以下である。モノポールモードの場合、放射素子２２の物理的な長さの３／４以下であることが好ましい。より好ましくは、１／２以下、更に好ましくは、１／４以下である。
【００５７】
最短距離Ｄ２１となる位置は給電素子２１と放射素子２２との結合が強い部位であり、最短距離Ｄ２１で並走する距離が長いと、放射素子２２のインピーダンスが高い部分と低い部分の両方と強く結合することになるため、インピーダンスマッチングが取れない場合がある。よって、放射素子２２のインピーダンスの変化が少ない部位のみと強く結合するために最短距離Ｄ２１で並走する距離は短い方がインピーダンスマッチングの点で有利である。
【００５８】
また、給電素子２１の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ２１、放射素子２２の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ２２、放射素子２２の基本モードの共振周波数ｆ１１における給電素子２１または放射素子２２上での波長をλ１とする。放射素子２２の共振の基本モードがダイポールモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ１以下であり、かつ、Ｌｅ２２が、（３／８）・λ１以上（５／８）・λ１以下であることが好ましい。放射素子２２の共振の基本モードがループモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ１以下であり、かつ、Ｌｅ２２が、（７／８）・λ１以上（９／８）・λ１以下であることが好ましい。放射素子２２の共振の基本モードがモノポールモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ１以下であり、かつ、Ｌｅ２２が、（１／８）・λ１以上（３／８）・λ１以下であることが好ましい。
【００５９】
また、外縁部８ｄが放射素子２２に沿うようにバックライト筐体８が形成されている。よって、給電素子２１は、外縁部８ｄとの相互作用により、給電素子２１とバックライト筐体８上に、共振電流（定在波状に分布する電流）を形成することができ、放射素子２２と電磁界結合する。そのため、給電素子２１の電気長Ｌｅ２１の下限値は特になく、給電素子２１が放射素子２２と物理的に電磁界結合できる程度の長さであればよい。
【００６０】
また、前記Ｌｅ２１は、給電素子２１の形状に自由度を与えたい場合には、（１／８）・λ１以上（３／８）・λ１以下又は（１／８）・λ２以上（３／８）・λ２以下がより好ましく、（３／１６）・λ１以上（５／１６）・λ１以下又は（３／１６）・λ２以上（５／１６）・λ２以下が特に好ましい。Ｌｅ２１がこの範囲内であれば、給電素子２１が放射素子２２の設計周波数（共振周波数ｆ１１）にて良好に共振するため、バックライト筐体８に依存せずに給電素子２１と放射素子２２とが良好な電磁界結合が得られ好ましい。
【００６１】
また、アンテナ構造１を小型化するためには、給電素子２１の前記Ｌｅ２１は、（１／４）・λ１未満又は（１／４）・λ２未満がより好ましく、（１／８）・λ１以下又は（１／８）・λ２以下が特に好ましい。
【００６２】
なお、電磁界結合が実現しているとは整合が取れているということを意味している。また、この場合、給電素子２１が放射素子２２の共振周波数ｆ１１に合わせて電気長を設計する必要がなく、給電素子２１を放射導体として自由に設計することが可能になるため、アンテナ構造１の多周波化を容易に実現できる。
【００６３】
なお給電素子２１の物理的な長さＬ２１（図示の場合、Ｌ６＋Ｌ８に相当）は、整合回路などを含んでいない場合、放射素子２２の基本モードの共振周波数における真空中の電波の波長をλ０１として、実装される環境による波長短縮効果の短縮率をｋ１としたとき、λｇ１＝λ０１・ｋ１によって決定される。ここでｋ１は、給電素子２１の環境の実効比誘電率（εｒ１）および実効比透磁率（μｒ１）などの給電素子２１が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ２１は、（３／８）・λｇ１以下である。なお、短縮率は上記の物性から算出してもよいし、実測により求めても良い。例えば、短縮率を測定したい環境に設置された対象となる素子の共振周波数を測定し、任意の周波数ごとの短縮率が既知である環境において同じ素子の共振周波数を測定し、これらの共振周波数の差から短縮率を算出してもよい。
【００６４】
給電素子２１の物理的な長さＬ２１は、Ｌｅ２１を与える物理的な長さであり、その他の要素を含まない理想的な場合、Ｌｅ２１と等しい。給電素子２１が、整合回路などを含む場合、Ｌ２１は、ゼロを超え、Ｌｅ２１以下が好ましい。Ｌ２１はインダクタ等の整合回路を利用することにより短く（サイズを小さく）することが可能である。Ｌ２１は、放射素子２２の全長よりも短い。
【００６５】
また、前記Ｌｅ２２は、放射素子２２の共振の基本モードがダイポールモード（放射素子２２の両端が開放端であるような線状の導体）である場合、（３／８）・λ１以上（５／８）・λ１以下が好ましく、（７／１６）・λ１以上（９／１６）・λ１以下がより好ましく、（１５／３２）・λ１以上（１７／３２）・λ１以下が特に好ましい。また、高次モードを考慮すると、前記Ｌｅ２２は、（３／８）・λ１・ｍ以上（５／８）・λ１・ｍ以下が好ましく、（７／１６）・λ１・ｍ以上（９／１６）・λ１・ｍ以下がより好ましく、（１５／３２）・λ１・ｍ以上（１７／３２）・λ１・ｍ以下が特に好ましい。
【００６６】
ただし、ｍは高次モードのモード数であり、自然数である。ｍは１〜５の整数が好ましく、１〜３の整数が特に好ましい。ｍ＝１の場合は基本モードである。Ｌｅ２２がこの範囲内であれば、放射素子２２が充分に放射導体として機能し、アンテナ構造１の効率が良く好ましい。
【００６７】
また同様に、放射素子２２の共振の基本モードがループモード（放射素子２２がループ状の導体）である場合、前記Ｌｅ２２は、（７／８）・λ１以上（９／８）・λ１以下が好ましく、（１５／１６）・λ１以上（１７／１６）・λ１以下がより好ましく、（３１／３２）・λ１以上（３３／３２）・λ１以下が特に好ましい。また、高次モードについては、前記Ｌｅ２２は、（７／８）・λ１・ｍ以上（９／８）・λ１・ｍ以下が好ましく、（１５／１６）・λ１・ｍ以上（１７／１６）・λ１・ｍ以下がより好ましく、（３１／３２）・λ１・ｍ以上（３３／３２）・λ１・ｍ以下が特に好ましい。Ｌｅ２２がこの範囲内であれば、放射素子２２が充分に放射導体として機能し、アンテナ構造１の効率が良く好ましい。
【００６８】
また同様に、放射素子２２の共振の基本モードがモノポールモード（放射素子２２が、終端１２のグランド基準に接続され、開放端を有する）である場合、前記Ｌｅ２２は、（１／８）・λ１以上（３／８）・λ１以下が好ましく、（３／１６）・λ１以上（５／１６）・λ１以下がより好ましく、（７／３２）・λ１以上（９／３２）・λ１以下が特に好ましい。Ｌｅ２２がこの範囲内であれば、放射素子２２が充分に放射導体として機能し、アンテナ構造１の効率が良く好ましい。
【００６９】
なお放射素子２２の物理的な長さＬ２２は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における真空中の電波の波長をλ０１として、実装される環境による短縮効果の短縮率をｋ２としたとき、λｇ２＝λ０１・ｋ２によって決定される。ここでｋ２は、放射素子２２の環境の実効比誘電率（εｒ２）および実効比透磁率（μｒ２）などの放射素子２２が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ２２は、放射素子２２の共振の基本モードがダイポールモードである場合、（１／２）・λｇ２であることが理想的である。放射素子２２の長さＬ２２は、好ましくは、（１／４）・λｇ２以上（３／４）・λｇ２以下であり、さらに好ましくは、（３／８）・λｇ２以上・（５／８）・λｇ２以下である。Ｌ２２は、放射素子２２の共振の基本モードがループモードである場合、（７／８）・λｇ２以上（９／８）・λｇ２以下である。Ｌ２２は、放射素子２２の共振の基本モードがモノポールモードである場合、（１／８）・λｇ２以上（３／８）・λｇ２以下である。
【００７０】
放射素子２２の物理的な長さＬ２２は、Ｌｅ２２を与える物理的な長さであり、その他の要素を含まない理想的な場合、Ｌｅ２２と等しい。Ｌ２２は、インダクタ等の整合回路を利用することにより短くしたとしても、ゼロを超え、Ｌｅ２２以下が好ましく、Ｌｅ２２の０．４倍以上１倍以下が特に好ましい。放射素子２２の長さＬ２２をこのような長さに調整することによって、放射素子２２の動作利得を向上させる点で有利である。
【００７１】
また、図示のように給電素子２１とバックライト筐体８の外縁部８ｄとの相互作用を利用できる場合において、給電素子２１を放射導体として機能させてもよい。放射素子２２は、給電素子２１によって給電部３６で非接触に電磁界結合で給電されることにより、例えば、λ／２ダイポールアンテナとして機能する放射導体である。一方、給電素子２１は、放射素子２２に対して給電可能な線状の給電導体であるが、終端１２で給電されることにより、モノポールアンテナ（例えば、λ／４モノポールアンテナ）として機能することも可能な放射導体である。放射素子２２の共振周波数をｆ１１、給電素子２１の共振周波数をｆ２と設定し、給電素子２１の長さを周波数ｆ２で共振するモノポールアンテナとして調整すれば、給電素子２１の放射機能を利用することができ、アンテナ構造１の多周波化を容易に実現できる。
【００７２】
給電素子２１の放射機能を利用したときの物理的な長さＬ２１は、整合回路などを含んでいない場合、給電素子２１の共振周波数ｆ２における真空中の電波の波長をλ３として、実装される環境による短縮効果の短縮率をｋ１としたとき、λｇ３＝λ３・ｋ１によって決定される。ここでｋ１は、給電素子２１の環境の実効比誘電率（εｒ１）および実効比透磁率（μｒ１）などの給電素子２１が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ２１は、（１／８）・λｇ３以上（３／８）・λｇ３以下であり、好ましくは、（３／１６）・λｇ３以上（５／１６）・λｇ３以下である。
【００７３】
給電素子の基本モードの共振周波数をｆ２１、放射素子の２次モードの共振周波数をｆ３２、放射素子の基本モードの共振周波数における真空中の波長をλ０、給電素子と放射素子との最短距離をλ０で規格化した値をｘとする。このとき、本実施形態のアンテナ構造によれば、周波数比ｐ（＝ｆ２１／ｆ３２）が、０．７以上（０．１８０１・ｘ−０．４６８）以下であれば、放射素子の基本モードの共振周波数と２次モードの共振周波数で良好なマッチングが得られる。
【００７４】
例えばアンテナ構造１の場合、給電素子２１の基本モードの共振周波数をｆ２１、放射素子２２の２次モードの共振周波数をｆ１１２とすると、周波数比ｐ（＝ｆ２１／ｆ１１２）が、０．７以上（０．１８０１・ｘ−０．４６８）以下を満たせば、放射素子２２の基本モードの共振周波数と２次モードの共振周波数で良好なマッチングが得られる。
【００７５】
図８は、図６の解析モデルの各構成の位置関係の一例を示す図である。ＴＦＴガラス基板４ｂは、液晶パネル４内の液晶を挟む一対のガラス基板のうち、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されている側のガラス基板に相当する。放射素子２２は、ＴＦＴガラス基板４ｂの正面側（液晶パネル４の表示面側）に配置され、給電素子２１は、ＴＦＴガラス基板４ｂの背面側に配置されている。
【００７６】
次に、アンテナ構造１のＳ１１特性の解析結果を示す。
【００７７】
図９は、アンテナ構造１のＳ１１特性図であり、図１０は、アンテナ構造１から放射素子２２を取り除いたアンテナ構造（給電素子２１のみのアンテナ構造）のＳ１１特性図である。
【００７８】
図９及び図１０の測定時の図６〜８で示した各寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１：４９８
Ｌ２：８
Ｌ４：８８４
Ｌ６：４
Ｌ７：５０
Ｌ８：１０
Ｌ９：８
Ｌ１０：５
である。バックライト筐体８の外形寸法は、液晶パネル４の外形寸法（縦：Ｌ１、横Ｌ４）と同じである。液晶パネル４の背面側のＴＦＴガラス基板４ｂの厚さは、０．５ｍｍである。
【００７９】
図９及び図１０に示されるように、アンテナ構造１は、放射素子２２の基本モードの共振周波数ｆ１で励振し、且つ、給電素子２１が共振周波数ｆ２１で励振するマルチバンドアンテナとして機能する。
【００８０】
図１１は、放射素子２２の長さＬ７を変化させたときの、アンテナ構造１のＳ１１特性図である。Ｌ７ａは５０ｍｍ、Ｌ７ｂは６０ｍｍ、Ｌ７ｃは７０ｍｍの場合を示す。Ｌ７以外の寸法は、図９の測定時と同じである。図１１のように、放射素子２２の長さを変化させても、アンテナ構造１は、マルチバンドアンテナとして機能する。
【００８１】
図１２は、放射素子２２の位置（すなわち、図７のＬ１０）を変化させたときの、アンテナ構造１のＳ１１特性図である。Ｌ１０は、給電素子２１の先端部２１ｂと放射素子２２の端部２２ａとの距離を表す。Ｌ１０が正のとき、ＸＹ平面視で重なっていることを示す。Ｌ１０が負のとき、ＸＹ平面視で重なっていないことを示す（つまり、図７において、端部２２ａが端部２１ｂに対して右側に位置することを示す）。Ｌ１０ａは０ｍｍ、Ｌ１０ｂは−５ｍｍ、Ｌ１０ｃは−７ｍｍの場合を示す。Ｌ１０以外の寸法は、図９の測定時と同じである。図１２のように、放射素子２２の位置を変化させても、アンテナ構造１は、マルチバンドアンテナとして機能する。
【００８２】
以上、アンテナ構造及び電子機器を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００８３】
例えば、給電素子２１は、放射素子２２と容量結合もしくは電磁結合することにより放射素子２２に非接触で給電するものでもよい。
【００８４】
例えば、複数のアンテナ構造が一つの電子機器に搭載されてもよい。
【００８５】
本国際出願は、２０１５年９月１日に出願した日本国特許出願第２０１５−１７２３８３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１５−１７２３８３号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００８６】
１  アンテナ構造
２  電子機器
３  フレーム
３ａ  正面部
３ｂ  側面部
３ｃ  背面部
４  液晶パネル
５  前面パネル
６  導光板
７  光源
８  バックライト筐体
８ａ  底面部
９  バックライトユニット
１０  回路モジュール
１１  伝送線路
１２  終端
１３  同軸ケーブル
１４  芯線
１５  外部導体
１６  接続導体
１７  先端
１８  中間部
１９  表示パネル
２１  給電素子
２２  放射素子
【図１】
2017038549.tif 000003
【図２】
2017038549.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017038549.tif 000006
【図５Ａ】
2017038549.tif 000007
【図５Ｂ】
2017038549.tif 000008
【図５Ｃ】
2017038549.tif 000009
【図５Ｄ】
2017038549.tif 000010
【図５Ｅ】
2017038549.tif 000011
【図５Ｆ】
2017038549.tif 000012
【図５Ｇ】
2017038549.tif 000013
【図６】
2017038549.tif 000014
【図７】
2017038549.tif 000015
【図８】
2017038549.tif 000016
【図９】
2017038549.tif 000017
【図１０】
2017038549.tif 000018
【図１１】
2017038549.tif 000019
【図１２】
2017038549.tif 000020
【国際調査報告】
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2017038549.tif 000022
2017038549.tif 000023
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