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JP2012075031A - ディスプレイ装置 - Google Patents

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英之 臼井
Daisuke Nozue
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Abstract

【課題】フラットパネルディスプレイ部に設けられた金属板やディスプレイ装置の周囲に配置されている金属体の影響を受けることなく、より電波を遠くへ飛ばすことができる、複数のアンテナからなる無線LAN用のアンテナ装置を備えたディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】ディスプレイ装置1は、直線状に延びる金属板11が上面10aに設けられたフラットパネルディスプレイ部10と、フラットディスプレイ部10の上面10aに設置された無線LAN用のアンテナ装置20とを備えている。アンテナ装置20は、同一直線上に並んで配置されるとともに金属板11に平行に配置された複数のアンテナ20A,20Bからなる。複数のアンテナ20A,20Bは隣接するアンテナ20A,20B間の所定距離Dが最小限となるように配置される。金属板11の各アンテナ20A,20Bに対応する位置に、複数の開口12A,12Bが形成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数のアンテナからなる無線LAN用のアンテナ装置を備えたディスプレイ装置に関する。
近年においては、ディスプレイ装置を有するフラット型テレビ、PC(Personal Computer)、ノートブックPCなどの機器において、無線LAN(Local Area Network)を利用する要請がある。
ここで、無線LANにおける通信速度を数倍にする高速化技術として、無線LAN規格「IEEE 802.11n」で採用されているMIMO(Multiple Inpit Multiple Output)と呼ばれる技術がある。
このMIMOは、複数のアンテナを組み合わせてデータ送受信の帯域を広げる無線通信技術であり、複数のアンテナで同時に異なるデータを送信し、受信時に合成することで擬似的に広帯域を実現し、通信の高速化を図っている。
このMIMOを、前記したディスプレイ装置において使用するためには、例えば、ディスプレイ装置のフラットパネルディスプレイ部に複数のアンテナを設置する必要がある。このフラットパネルディスプレイ部は、略矩形平板状に形成され、例えば、その上下面及び両側面には、フラットパネルディスプレイ部の機械的強度を向上させるため金属板を設けるのが一般的である。
このMIMO技術の適用の一例として、近接する周波数帯域を使用する2つの無線装置を搭載した通信機器において、2つの無線装置のアンテナ間アイソレーションを確保するアンテナ装置(例えば、図11に示すもの)が知られている(特許文献1参照)。
図11に示すアンテナ装置101は、第1のダイポールアンテナ102と第2のダイポールアンテナ103とを基板104の上端両側に配置している。
第1のダイポールアンテナ102は、給電点105を挟んで対称に配置された放射エレメント102a,102bで構成されている。そして、給電点105は、同軸ケーブル106を通して、基板3上に実装された無線回路(図示せず)に接続されている。同軸ケーブル106の外部導体は、基板3上に形成されたグランドパターン107に接続されている。
また、第2のダイポールアンテナ103は、給電点108を挟んで対称に配置された放射エレメント103a,103bで構成されている。そして、給電点108は、同軸ケーブル109を通して、基板3上に実装された無線回路(図示せず)に接続されている。同軸ケーブル109の外部導体は、基板104上に形成されたグランドパターン107に接続されている。
そして、第1のダイポールアンテナ102の放射エレメント102a,102bと第2のダイポールアンテナ103の放射エレメント103a,103bとは、XZ面内において互いに直交する関係で配置されている。そして、第1のダイポールアンテナ102の放射エレメント102a,102bは、XZ面内において、Z軸方向からX軸方向へ0度よりも大きく90度よりも小さい角度(図11に示す例では45度)で傾斜して配置されている。
そして、このアンテナ装置101によれば、放射エレメント102a,102bと放射エレメント103a,103bとは、XZ面内において互いに直交する関係で配置されているため、2つのダイポールアンテナ102,103が放射する偏波も直交することになる。このため、2つのダイポールアンテナ102,103は近接して対向配置してあるが、それらの放射波による結合を低減でき、大きなアイソレーションを得ることができる。
特開2010−4318号公報
ところで、図11に示した従来のアンテナ装置101は、ディスプレイ装置において使用するために開発されたものではない。
従って、図11に示した従来のアンテナ装置101を、例えば、上下面及び両側面に金属板を設けたフラットパネルディスプレイ部のいずれかの面に装着した場合には、放射エレメント102a,102b及び放射エレメント103a,103bから放射された電波が金属板の影響を受けてしまうことがある。
本発明の目的は、フラットパネルディスプレイ部に設けられた金属板やディスプレイ装置の周囲に配置されている金属体の影響を受けることなく、より電波を遠くへ飛ばすことができる、複数のアンテナからなる無線LAN用のアンテナ装置を備えたディスプレイ装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に係るディスプレイ装置は、直線状に延びる金属板が上面に設けられたフラットパネルディスプレイ部と、該フラットディスプレイ部の前記上面に設置された無線LAN用のアンテナ装置とを備え、該アンテナ装置が、同一直線上に並んで配置されるとともに前記金属板に平行に配置された複数のアンテナからなり、該複数のアンテナは隣接するアンテナ間の所定距離が最小限となるように配置され、前記金属板の各アンテナに対応する位置に、複数の開口を形成したことを特徴としている。ここで、「所定距離」とは、隣接するアンテナの一方から所定電圧の高周波信号を入力し、それによって隣接するアンテナの他方から所定電圧の出力が得られた際に、出力側の所定電圧の、入力側の所定電圧に対する比率(電圧定在波比:VSWR)が−20dB以下となる隣接するアンテナ間の距離をいう。
また、本発明のうち請求項2に係るディスプレイ装置は、請求項1記載のディスプレイ装置において、前記複数のアンテナの各々は、平板状の接地板と、該接地板の縁部から立ち上がる平板状の放射エレメントとを備え、該放射エレメントが前記金属板に形成された開口の方に向くように、前記複数のアンテナの各々が配置されることを特徴としている。
更に、本発明のうち請求項3に係るディスプレイ装置は、請求項2記載のディスプレイ装置において、前記放射エレメントが前記金属板と同一直線上に配置されるように、前記複数のアンテナの各々が配置されることを特徴としている。
本発明に係るディスプレイ装置によれば、フラットパネルディスプレイ部の上面に無線LAN用のアンテナ装置を設置しているから、ディスプレイ装置の周囲に配置されている金属体の影響を受けることなく、より電波を遠くへ飛ばすことができる。フラットパネルディスプレイ部の下面に無線LAN用のアンテナ装置を設置した場合、フラットパネルディスプレイ部を載せる台座部に金属体が用いられている場合、その金属体の影響を受けやすい。また、フラットパネルディスプレイ部の両側面に無線LAN用のアンテナ装置を設置した場合には、ディスプレイ装置を、金属体が設けられている壁部の近傍に配置した場合にその金属体の影響を受けやすい。これに対し、フラットパネルディスプレイ部の上面に無線LAN用のアンテナ装置を設置した場合、そのような問題はない。
また、アンテナ装置が、同一直線上に並んで配置されるとともに、フラットパネルディスプレイ部の上面に設けられた直線状に延びる金属板に平行に配置された複数のアンテナからなり、当該金属板の各アンテナに対応する位置に、複数の開口を形成した。このため、複数のアンテナの各々から放射された電波は、フラットパネルディスプレイ部の上面に設けられた金属板の各開口を通って放射される。これにより、フラットパネルディスプレイ部に設けられた金属板の影響を受けることなく、より電波を遠くへ飛ばすことができる。また、フラットパネルディスレイ部の上面には金属板が設けられているから、フラットパネルディスプレイ部の機械的強度を維持できる。
更に、複数のアンテナは隣接するアンテナ間が所定距離離れるように配置されているので、各アンテナから放射された電波による結合を低減でき、大きなアイソレーションを得ることができ、各アンテナの効率を下げることなく通信を行うことができる。
本発明に係るディスプレイ装置の平面図である。但し、図1においては、フラットパネルディスプレイ部の周囲に設けられるカバーは省略してある。また、金属板の上面にはその上面を容易に理解するために斜線を施してある。 図1に示すディスプレイ装置の正面図である。但し、図2においても、フラットパネルディスプレイ部の周囲に設けられるカバーは省略してある。 図1に示すディスプレイ装置の左側面図である。但し、図3においても、フラットパネルディスプレイ部の周囲に設けられるカバーは省略してある。 図1に示すディスプレイ装置に用いられるアンテナ装置を背面側斜め上方から見た斜視図である。 図4に示したアンテナ装置を示し、(A)は平面図、(B)は正面図である。 図4に示したアンテナ装置を示し、(A)は右側面図、(B)は左側面図、(C)は背面図である。 フラットパネルディスプレイ部の上面の両側に1対のアンテナを配置した試験用ディスプレイ装置を模式的に示す平面図である。 図7に示す試験用ディスプレイ装置において、ネットワークアナライザを用いて隣接するアンテナ間の高周波信号の通過特性を測定した結果を示すグラフである。 フラットパネルディスプレイ部の上面の両側に配置された1対のアンテナとディスプレイ装置の内部に設けられた無線LAN用モジュールとの位置関係を模式的に示した説明図である。 フラットパネルディスプレイ部の上面の両側に配置された1対のアンテナから放射される電波が金属板に形成された開口を通過する様子を示し、(A)はアンテナが金属板の開口から離れてフラットパネルディスプレイ部の奥行き方向中心に配置されている場合の、アンテナから放射される電波が金属板に形成された開口を通過する様子を模式的に示す平面図、(B)はアンテナが金属板の開口から更に離れてフラットパネルディスプレイ部の奥行き方向後端縁に配置されている場合の、アンテナから放射される電波が金属板に形成された開口を通過する様子を模式的に示す平面図である。 従来例のアンテナ装置の斜視図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図3に示すディスプレイ装置1は、フラット型テレビに適用されるものであり、無線LAN規格「IEEE 802.11n」で採用されているMIMO(Multiple Inpit Multiple Output)を使用可能となっている。
ここで、ディスプレイ装置1は、フラットパネルディスプレイ部10と、無線LAN用のアンテナ装置20とを備えている。
フラットパネルディスプレイ部10は、上面10a、下面10b及び左右両側面10c、10dを有する略矩形の奥行き方向(図1における上下方向)に板厚tの略平板状に形成されている。そして、フラットパネルディスプレイ部10の上面10aの奥行き方向前端縁(図1における上端縁)には、直線状に延びる金属板11が当該前端縁に沿って設けられている。金属板11は、フラットパネルディプレイ部10の上面10aから上方に突出する部分が矩形状平板で形成されている。金属板11には、後述する各アンテナ20A,20Bに対応する位置に、複数(本実施形態にあっては2つ)の開口12A,12Bが形成されている。
また、アンテナ装置20は、複数(本実施形態にあっては2つ)のアンテナ20A,20Bからなる。複数のアンテナ20A,20Bは、図1に示すように、同一直線上に並んで配置されるとともに金属板11に平行に配置されている。また、複数のアンテナ20A,20Bは隣接するアンテナ20A,20B間が所定距離D離れるように配置されている。
この所定距離Dは、隣接するアンテナの一方から所定電圧の高周波信号を入力し、それによって隣接するアンテナの他方から所定電圧の出力が得られた際に、出力側の所定電圧の、入力側の所定電圧に対する比率(電圧定在波比:VSWR)が−20dB以下となる隣接するアンテナ間の距離である。
この所定距離Dを検証するために、図7に示す試験用ディスプレイ装置において、ネットワークアナライザを用いて隣接するアンテナ間の高周波信号の通過特性を測定した。
具体的に説明すると、図7に示す試験用ディスプレイ装置51は、フラットパネルディスプレイ部60の上面60aに、無線LAN用のアンテナ装置70を備えている。フラットパネルディスプレイ部60の上面60aの奥行き方向前端縁(図7における上端縁)には、直線状に延びる金属板61が当該前端縁に沿って設けられている。アンテナ装置70は、金属板61と平行に一直線上に並んだ1対のアンテナ70A,70Bからなる。1対のアンテナ70A,70B間は所定距離Dに設定され、その大きさは約120mmとなっている。金属板61の各アンテナ70A,70Bに対応する位置には開口62A,62Bが形成されている。1対のアンテナ70A,70Bは、金属板61から離れてフラットパネルディスプレイ部60の上面60aの奥行き方向中央に配置されている。
この図7に示す試験用ディスプレイ装置51において、ネットワークアナライザ(図示せず)を用い、1対のアンテナ70A,70Bの一方から所定電圧の高周波信号(約2.00GHz〜6.00GHzに至るまで)を入力する。その際に、隣接するアンテナ70A,70Bの他方から所定電圧の出力が得られるが、その出力側の所定電圧の、入力側の所定電圧に対する比率(電圧定在波比:VSWR)を測定した。その結果を図8に示す。
図8に示すように、1対のアンテナ70A,70B間の所定距離Dが約120mmの場合には、無線LANに使用される2.4GHz帯及び5GHz帯のいずれの高周波信号においても、出力側の所定電圧の、入力側の所定電圧に対する比率(電圧定在波比:VSWR)が要求仕様である−20dB以下であることがわかる。1対のアンテナ70A,70B間の所定距離Dを120mmよりも大きくしていくと、電圧定在波比:VSWRはその距離に応じて下がっていく。本発明では、所定距離Dが最小限となるようにアンテナ70A,70Bが配置される。
次に、無線LAN用のアンテナ装置20を構成する複数のアンテナ20A,20Bはともに同一の構成を有するので、アンテナ20Aの構成のみについて説明する。
アンテナ20Aは、いわゆる逆F型アンテナと呼ばれるもので、図4乃至図6に示すように、矩形平板状の接地板21と、この接地板21の一側縁から立ち上がる平板状の放射エレメント22とを備えている。アンテナ20Aは、金属板を打抜き及び曲げ加工することによって形成される。そして、図5(B)によく示すように、同軸ケーブル30の芯線30aが放射エレメント22に半田接続され、編租線30bが接地板21に半田接続されている。同軸ケーブル30は、図9に示すように、MIMO送受信の制御を行う無線LAN用モジュール40に接続されている。
ここで、複数のアンテナ20A,20Bは、図1に示すように、放射エレメント22が金属板11に形成された開口12A,12Bの方に向き、かつ、放射エレメント22が金属板11と同一直線上に配置されるように、フラットパネルディスプレイ部10の上面10a上に配置される。即ち、複数のアンテナ20A,20Bは、それぞれの放射エレメント22が、金属板11の開口12A,12B内に位置し、かつ、フラットパネルディスプレイ部10の上面10aの奥行き方向前端縁に沿うように配置される。
本実施形態において、図1に示す各開口12A,12Bの幅Lは約65mm、各アンテナ20A,20Bの幅Wは約25mmでアンテナ20A,20Bの両側の間隔が約20mmで設定されている。各開口12A,12Bの幅Lは、図1に示すように、各アンテナアンテナ20A,20Bの放射エレメント22が金属板11と同一直線上に配置されている場合には、各アンテナ20A,20Bの幅Wが約25mmのときには約65mmあればよい。
そして、無線LAN用のアンテナ装置20を備えたフラットパネルディスプレイ部10の周囲は、カバー部材(図示せず)に覆われる。
このような構成を有するディスプレイ装置1において、MIMOの送信を行う際には、2.4GHz帯又は5GHz帯のいずれかの高周波の電波が双方のアンテナ20A,20Bから放射される。具体的には、2.4GHz帯又は5GHz帯のいずれかの高周波の電波が双方のアンテナ20A,20Bの放射エレメント22からディスプレイ装置の前方側(図1における上方側)に位置するアクセスポイント(図示せず)に向けて放射角α(図10(A),(B)参照)で放射される。また、MIMOの受信を行う際には、アクセスポイントから放射された2.4GHz帯又は5GHz帯のいずれかの高周波の電波が双方のアンテナ20A,20Bに受信される。
この際、フラットパネルディスプレイ部10の上面10Aに無線LAN用のアンテナ装置20を設置しているから、ディスプレイ装置1の周囲に配置されている金属体の影響を受けることなく、より電波を遠くへ飛ばすことができる。フラットパネルディスプレイ部10の下面10bに無線LAN用のアンテナ装置20を設置した場合、フラットパネルディスプレイ部10を載せる台座部(図示せず)に金属体が用いられている場合、その金属体の影響を受けやすい。また、フラットパネルディスプレイ部10の両側面10c,10dに無線LAN用のアンテナ装置20を設置した場合には、ディスプレイ装置1を、金属体が設けられている壁部の近傍に配置した場合にその金属体の影響を受けやすい。フラットパネルディスプレイ部10の上面10aに無線LAN用のアンテナ装置20を設置した場合、そのような問題はない。
また、アンテナ装置20が、同一直線上に並んで配置されるとともに、フラットパネルディスプレイ部10の上面10aに設けられた直線状に延びる金属板に平行に配置された複数のアンテナ20A,20Bからなる。そして、当該金属板11の各アンテナ20A,20Bに対応する位置に、複数の開口12A,12Bを形成した。このため、複数のアンテナ20A,20Bの各々から放射された電波は、フラットパネルディスプレイ部10に設けられた金属板11の各開口12A,12Bを通って放射される。これにより、フラットパネルディスプレイ部10に設けられた金属板11の影響を受けることなく、より電波を遠くへ飛ばすことができる。また、フラットパネルディスプレイ部10の上面10aに金属板11が設けられているから、フラットパネルディスプレイ部10の機械的強度を維持できる。
更に、複数のアンテナ20A,20Bは、図1に示すように、放射エレメント22が金属板11に形成された開口12A,12Bの方に向くように、フラットパネルディスプレイ部10の上面10aに配置される。このため、電波が双方のアンテナ20A,20Bの放射エレメント22、22から開口12A,12Bを通って円滑にアクセスポイントに向けて放射される。
また、複数のアンテナ20A,20Bは、図1に示すように、放射エレメント22が金属板11と同一直線上に配置されるように、フラットパネルディスプレイ部10の上面10a上に配置される。即ち、複数のアンテナ20A,20Bは、それぞれの放射エレメント22が、金属板11の開口12A,12B内に位置し、かつ、フラットパネルディスプレイ部10の上面10aの奥行き方向前端縁に沿うように配置される。このため、電波が双方のアンテナ20A,20Bの放射エレメント22、22から放射される際に、電波の放射角αの大小にかかわらず、電波が金属板11に妨害されずに開口12A,12Bから電波が放射され、金属板11の影響をきわめて小さくすることができる。
また、複数のアンテナ20A,20Bは隣接するアンテナ20A,20B間が所定距離D離れるように配置されているので、各アンテナ20A,20Bから放射された電波による結合を低減でき、大きなアイソレーションを得ることができ、各アンテナ20A,20Bの効率を下げることなく通信を行うことができる。
なお、図9に示すように、2つのアンテナ20A,20Bは、ディスプレイ装置1の内部に設置されている無線LAN用モジュール40に対して、それぞれ同軸ケーブル30を介して接続されている。このように、2つのアンテナ20A,20Bを同軸ケーブル30を介して無線LAN用モジュール40に接続することで、アンテナ20A,20Bを無線LAN用モジュール40から遠ざけることができ、無線LAN用モジュール40からのノイズの影響を少なくすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、ディスプレイ装置1の適用される分野は、フラット型テレビのみならず、PC(Personal Computer)やノートブックPCなどのディスプレイ装置を有するものであればよい。
また、複数のアンテナ20A,20Bは、放射エレメント22が金属板11と同一直線上に配置される場合に限らず、金属板11の直線上から外れるように配置されてもよい。例えば、図10(A)に示すように、複数のアンテナ20A,20Bが金属板11の開口12A,12Bから離れてフラットパネルディスプレイ部10の奥行き方向中心に配置されていたり、図10(B)に示すように、複数のアンテナ20A,20Bが金属板11の開口12A,12Bから更に離れてフラットパネルディスプレイ部の奥行き方向後端縁に配置されていてもよい。
図10(A)に示す場合及び図10(B)に示す場合のいずれの場合にあっても、各アンテナ12A,12Bから放射される電波が金属板11に干渉しないように、開口12A,12Bの幅を設定することが好ましい。
また、本実施形態では、アンテナ装置20は、2つのアンテナ20A,20Bで構成される場合を説明してあるが、この場合に限らず3つ以上のアンテナで構成されてもよい。また、金属板11に形成される開口は、各アンテナに対応する位置に形成されるものであり、アンテナ装置20が3つ以上のアンテナで構成される場合には、アンテナの数に対応し、3つ以上で構成される。
また、各アンテナ20A,20Bは、無線LAN用に使用できるものであれば、逆F型アンテナに限られない。
さらに、本明細書では、アンテナ間の所定距離をVSWRが−20dB以下となる距離としたが、これ以外の値、例えば、−10dB以下等であってもよい。
1 ディスプレイ装置
10 フラットパネルディスプレイ部
10a 上面
11 金属板
12A,12B 開口
20 アンテナ装置
20A,20B アンテナ
21 接地板
22 放射エレメント

Claims (3)

  1. 直線状に延びる金属板が上面に設けられたフラットパネルディスプレイ部と、
    該フラットディスプレイ部の前記上面に設置された無線LAN用のアンテナ装置とを備え、
    該アンテナ装置が、同一直線上に並んで配置されるとともに前記金属板に平行に配置された複数のアンテナからなり、該複数のアンテナは隣接するアンテナ間の所定距離が最小限となるように配置され、
    前記金属板の各アンテナに対応する位置に、複数の開口を形成したことを特徴とするディスプレイ装置。
  2. 前記複数のアンテナの各々は、平板状の接地板と、該接地板の縁部から立ち上がる平板状の放射エレメントとを備え、
    該放射エレメントが前記金属板に形成された開口の方に向くように、前記複数のアンテナの各々が配置されることを特徴とする請求項1記載のディスプレイ装置。
  3. 前記放射エレメントが前記金属板と同一直線上に配置されるように、前記複数のアンテナの各々が配置されることを特徴とする請求項2記載のディスプレイ装置。
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