带天线功能的盖

1.本发明涉及盖，特别是涉及带天线功能的盖。


背景技术：

2.智能手机、便携电话、平板终端等电子设备具备无线通信(例如wifi、gps、bluetooth(注册商标)、3g、lte等)的收发用天线(例如参照专利文献1)。
3.在当前推进实用化的5g系统中，5g天线(驱动频率：28ghz)要求波束形成(波束转向)性能。作为5g天线的一种，具有排列有多个(1
×
4、2
×
4、8
×
8等)贴片天线的贴片阵列天线。贴片天线的电极材料是cu、ag、sn、al、au、pt等金属或其合金、含有树脂的金属油墨(ag膏)等。贴片天线的一边的尺寸例如是λ/2＝5mm(28ghz的情况下)左右。
4.此外，近年来，在上述电子设备中，不仅是保护图像显示装置的显示面免受冲击等影响，而且正在推进保护相对于该显示面而言的背面免受冲击等影响的后盖的研究(例如参照专利文献2)。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2015-79399号公报
8.专利文献2：日本特开2019-26508号公报


技术实现要素：

9.发明要解决的技术问题
10.在配置于图像显示装置的背面侧的后盖的情况下，作为机械强度以外的要求特性，要求美感优异。因此，用于智能手机等的后盖例如具有玻璃层、基板以及层叠于两者间的图案层。图案层例如具有外观设计层、金属蒸镀层、外观设计层。外观设计层由外观设计油墨、膜、树脂等构成。金属蒸镀层由zns、ag等构成，实现金属风格的外观设计。
11.另一方面，天线结构例如具有设置于与盖的玻璃层相反的一侧的微带线以及设置于盖的玻璃层侧的天线元件，在两者间进行非接触供电。而且，上述金属蒸镀层设置于微带线与天线元件的层叠方向之间，因此导致信号衰减。此外，来自天线结构的信号也被玻璃层衰减。
12.本发明的发明人发现该问题在5g天线中特别显著。具体而言，相对于在4g天线中信号的衰减量为几％，预测在5g天线中信号衰减量达到几十％。
13.本发明的目的在于，在带天线功能的盖中，一面维持由金属蒸镀层带来的金属风格的外观设计，一面抑制天线的性能降低。
14.本发明的另一个目的在于，在带天线功能的盖中，通过抑制由玻璃等盖部件引起的天线辐射特性的降低来提高天线性能。
15.用于解决技术问题的技术方案
16.以下，作为用于解决技术问题的方案对多个方式进行说明。这些方式能够根据需
要任意组合。
17.本发明的一方面涉及的带天线功能的盖安装于设置有电磁波传输通道的基板来进行使用，该带天线功能的盖具备盖层、图案层和作为天线元件的超表面(metasurface)。
18.图案层相对于盖层在层叠方向上配置，并包括金属蒸镀层。
19.超表面与图案层在层叠方向上排列配置，对天线信号进行放大。
20.在该盖中，通过图案层的金属蒸镀层来实现金属风格的外观设计。此外，由于盖采用超表面，所以导磁率μ为负值。因此，能够降低天线中的信号衰减量。其结果，能够抑制天线的性能降低。
21.盖也可以还具备供电部，该供电部包括电磁波传输通道，并用于向天线元件输入高频电力。
22.超表面也可以是构成使供电部与天线元件的阻抗匹配的等效电路的形状。
23.在该盖中，能够降低天线中的信号衰减量。其结果，能够抑制天线的性能降低。
24.超表面也可以隔着图案层在层叠方向上与电磁波传输通道相对。
25.超表面也可以配置于图案层与电磁波传输通道的层叠方向之间，并在层叠方向上与电磁波传输通道相对。
26.盖也可以还具备配置于超表面与电磁波传输通道的层叠方向之间的阵列天线。
27.金属蒸镀层的厚度也可以为0.1μm以下。
28.在该盖中，由于使金属蒸镀层足够薄，所以能够降低天线结构中的信号衰减量。其结果，能够抑制5g天线的性能降低。
29.金属蒸镀层也可以由zns、al、ag、au、pt中的任一者构成。
30.在该盖中，能够实现优异的金属风格的外观设计。
31.超表面也可以是分形形状。
32.在该盖中，天线性能提高。
33.阵列天线也可以能够对应多频带。
34.超表面也可以具有设置于在层叠方向上与阵列天线相对的位置的图案结构。
35.在该盖中，在能够应对多频带的天线结构中，通过超表面，能够使阵列天线的等效电路与超表面及盖部件的等效电路的阻抗匹配，其结果，能够减少由盖的影响引起的信号衰减及辐射图案的畸变现象。需要指出，信号衰减及辐射图案的畸变现象的原因考虑是天线输入阻抗的失配、盖自身引起的物率性的损耗。
36.超表面的图案结构也可以具有低频用图案和高频用图案。
37.超表面的图案结构也可以具有多极化用的图案。
38.发明效果
39.在本发明涉及的带天线功能的盖中，能够一面维持由金属蒸镀层带来的金属风格的外观设计，一面抑制天线的性能降低。
附图说明
40.图1是第一实施方式涉及的后盖的示意性剖视图。
41.图2是示出超表面的图案形状的示意性俯视图。
42.图3是第二实施方式涉及的后盖的示意性剖视图。
43.图4是阵列天线和超表面的俯视图。
44.图5是阵列天线的俯视图。
45.图6是第三实施方式涉及的后盖的示意性剖视图。
46.图7是示出第四实施方式涉及的超表面的图案形状的示意性俯视图。
47.图8是示出第五实施方式的超表面的图案形状的示意性俯视图。
48.图9是示出第六实施方式的超表面的图案形状的示意性俯视图。
49.图10是示出第七实施方式的超表面的图案形状的示意性俯视图。
50.图11是示出第八实施方式的超表面的图案形状的示意性立体图。
51.图12是示出超表面的图案形状的示意性俯视图。
52.图13是天线结构的等效电路图。
53.图14是示出变形例的超表面的图案形状的示意性俯视图。
54.图15是第九实施方式的带天线功能的盖的示意性剖视图。
55.图16是阵列天线的俯视图。
56.图17是高频用贴片和低频用贴片的俯视图。
57.图18是低频用贴片的俯视图。
58.图19是阻抗调整用贴片的立体图。
59.图20是示出超表面与阵列天线的对应关系的示意性剖视图。
60.图21是示出超表面与阵列天线的对应关系的示意性俯视图。
61.图22是包括超表面的第一图案的等效电路的示意性俯视图。
62.图23是包括超表面的第二图案的等效电路的示意性俯视图。
63.图24是以无盖、有盖(无超表面)、有盖(有超表面)对低频的电波分布进行了比较的模拟图。
64.图25是以无盖、有盖(无超表面)、有盖(有超表面)对高频的电场分布进行了比较的模拟图。
65.图26是示出本实施方式中的回波损耗的模拟图。
66.图27是示出第一变形例的超表面与阵列天线的对应关系的示意性剖视图。
67.图28是示出第二变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
68.图29是示出第三变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
69.图30是示出第四变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
70.图31是示出第五变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
71.图32是示出第十实施方式的超表面与阵列天线的对应关系的示意性剖视图。
72.图33是示出超表面与阵列天线的对应关系的示意性俯视图。
73.图34是包括超表面的第一图案的等效电路的示意性俯视图。
74.图35是包括超表面的第二图案的等效电路的示意性俯视图。
75.图36是示出第一变形例的超表面与阵列天线的对应关系的示意性剖视图。
76.图37是示出第二变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
77.图38是示出第三变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
78.图39是示出第四变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
79.图40是示出第五变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
具体实施方式
80.1.第一实施方式
81.(1)基本构成
82.使用图1，对后盖1(带天线功能的盖的一个例子)进行说明。图1是第一实施方式涉及的后盖的示意性剖视图。
83.后盖1用于便携电话、智能手机、平板等电子设备。
84.后盖1构成安装于电子设备的显示部的背面侧的框体或其背面。后盖1与形成有缝隙阵列天线35a(后述)的基板3(后述)组合使用。后盖1主要具有盖部件5和图案层7。需要指出，图1的上侧为电子设备的外侧，图1的下侧为电子设备的内侧(显示部侧)。
85.(2)基板
86.基板3(基板的一个例子)是形成为平板状的主板pcb(printed circuit board，印刷电路板)。
87.(3)盖部件
88.盖部件5(盖层的一个例子)配置于基板3的层叠方向上侧。盖部件5例如是盖玻璃。盖部件5也可以是树脂、硬涂层。
89.盖部件5的厚度例如为0.65mm。
90.在盖部件5的下表面设置有粘着层11。粘着层11的厚度例如为100μm。
91.(4)图案层
92.图案层7(图案层的一个例子)整体为一体的膜结构，配置于基板3与盖部件5之间。
93.图案层7具有作为基材的pet膜13。pet膜13的厚度例如为100μm。
94.图案层7具有配置于pet膜13的上侧的金属蒸镀层15、第一外观设计层17及粘着层19。它们以前面的顺序从下至上层叠。金属蒸镀层15例如由zns、al、ag、au、ni、pt构成。第一外观设计层17由外观设计油墨、膜、树脂等构成。金属蒸镀层15的厚度例如为0.1μm，第一外观设计层17的厚度例如为1μm，粘着层19的厚度例如为3～4μm。
95.金属蒸镀层15的厚度优选为0.1μm(100nm)以下。由此，能够维持天线结构9的性能，并且实现后盖1的金属风格的外观设计。金属蒸镀层15的厚度优选为50nm以上或90nm以上。由此，能够实现后盖1的金属风格的外观设计。
96.图案层7具有配置于pet膜13的下侧的第二外观设计层21、底色层23及背撑层25。它们以前面的顺序从上至下层叠。第二外观设计层21由外观设计油墨、膜、树脂等构成。第二外观设计层21的厚度例如为1μm，底色层23的厚度例如为1μm，背撑层25的厚度例如为1μm。
97.需要指出，图案层的构成、各层的厚度、各层的材料没有特别限定。例如，可以省略多个层中的一部分，也可以追加不同的层。
98.(5)天线结构
99.天线结构9是5g天线。5g天线使用的频带为下述两种。
100.1)sub6：6ghz以下(特别是日本正在研究3.48～4.2ghz、4.4～4.9ghz)
101.2)mmwave：25～80ghz(特别是日本正在研究43.5ghz以下)
102.天线结构9采用非接触供电(aperture coupled feed，口径耦合馈电)结构(后述)。
103.接地电极35及缝隙阵列天线(无电极区域)35a形成于基板3的上表面。
104.缝隙阵列天线35a形成于俯视观察时与超表面31相同的位置。
105.天线结构9具有供电线路37(电磁波传输通道的一个例子)。供电线路37形成于基板3的下表面。供电线路37形成于俯视观察时与缝隙阵列天线35a对应的位置。
106.供电线路37例如是微带线路，向作为天线元件的超表面31供给高频信号rf。供电线路37通过接地电极35的缝隙阵列天线35a与超表面31电容性耦合地连接。需要指出，供电线路37与周边电路(未图示)连接。
107.天线结构9还具有作为5g无线透镜进行天线信号放大的超表面31(超表面的一个例子)。超表面是指“人工构建的比入射电波波长短的周期结构”。在超表面中，由于电磁场特性由周期结构的共振现象确定，所以通过适当设计周期结构，能够得到从自然界无法得到的特异的电磁场特性。
108.天线结构9具有低损耗膜33。低损耗膜33设置在图案层7的粘着层19之上。超表面31作为导电性部件形成在低损耗膜33之上，因此与接地电极35分离地相对配置。
109.在超表面31与接地电极35之间配置有上述图案层7。需要指出，在图案层7中，也可以在金属蒸镀层15上在与超表面31相同的俯视位置形成有多个狭缝15a(多个孔的一个例子)。
110.如果像这样地形成有狭缝15a，则天线性能提高。
111.超表面31例如由可见光透明的导电膜制成。具体而言，使用ito(indium tin oxide，氧化铟锡)、透明导电性油墨(例如银纳米线油墨)。
112.使用图2，说明超表面31的导电性部件31a的配置。图2是示出超表面的图案形状的示意性俯视图。
113.在图2中，超表面31由形成于低损耗膜33表面的多个导电性部件31a构成。多个导电性部件31a配置成二维正方格子状(即矩阵状)。导电性部件31a为十字形状。
114.作为变形例，超表面也可以由在导电性部件中配置成具有周期性的二维正方格子状(即矩阵状)的孔构成。
115.导电性部件或孔的形状没有特别限定，可以是四边形状、v字形状。
116.如上所述，导电性部件的形状除了图2的例子以外，只要能够形成具有周期性的配置，则可以是各种形状。
117.需要指出，超表面只要是构成使向天线元件输入高频电力的供电部(包括供电线路37)与天线元件的阻抗匹配的等效电路的形状即可。
118.(6)实施方式的效果
119.在该后盖1中，通过图案层7的金属蒸镀层15实现金属风格的外观设计。进而，作为5g天线采用超表面31并设置在缝隙阵列天线35a之上，因此导磁率μ成为负值。进而，超表面构成使向天线元件输入高频电力的供电部与天线元件的阻抗匹配的等效电路。由此，能够降低天线结构9中的信号衰减量。其结果，能够抑制5g天线的性能降低。
120.在该后盖1中，金属蒸镀层15的厚度为0.1μm以下而足够薄，因此能够降低天线结构9中的信号衰减量。其结果，能够抑制5g天线的性能降低。
121.在该后盖1中，在金属蒸镀层15上，于供电线路37与超表面31的层叠方向之间形成有多个狭缝15a。因此，能够降低天线结构9中的信号衰减量。其结果，能够抑制5g天线的性
能降低。
122.如上所述，超表面31由金属图案层构成，根据距该金属图案层上的代表点的距离，透过的电磁波的相位不同。金属图案层为以具有一定的规则而规则的方式或随机的方式二维排列含有金属而构成的多种单位结构而成的结构。单位结构的大小与电磁波的波长相比足够小。因此，单位结构的集合作为电磁性的连续介质发挥功能。通过利用金属图案层的结构来控制导磁率及介电常数，能够独立地控制折射率(相位速度)及阻抗。其结果，能够缩短波源与超表面的距离，进而能够实现阻抗匹配。
123.进而，在本实施方式中，在后盖1的上侧部分设置有盖部件5，但是通过利用超表面31抑制由玻璃等盖部件5引起的天线辐射特性的降低，提高天线性能。
124.2.第二实施方式
125.在第一实施方式中，超表面隔着图案层在层叠方向上与电磁波传输通道相对。但是，超表面也可以配置于图案层与电磁波传输通道的层叠方向之间，并在层叠方向上与电磁波传输通道相对。在这种情况下，在图案层的单侧配置有天线结构整体。
126.将这样的实施例作为第二实施方式进行说明。
127.(1)基本构成
128.使用图3，对第二实施方式涉及的后盖1a(带天线功能的盖的一个例子)进行说明。图3是第二实施方式涉及的后盖的示意性剖视图。
129.后盖1a构成安装于电子设备的显示部的背面侧的框体或其背面。后盖1a主要具有盖部件5a和图案层7a。与形成有阵列天线35a的基板3a组合使用。需要指出，图1的上侧为电子设备的外侧，图1的下侧为电子设备的内侧(显示部侧)。
130.(2)基板
131.基板3a(基板的一个例子)是形成为平板状的主板pcb(printed circuit board)。
132.(3)盖部件
133.盖部件5a(盖层的一个例子)配置于基板3a的层叠方向上侧。盖部件5a例如是盖玻璃。盖部件5a也可以是树脂、硬涂层。
134.盖部件5a的厚度例如为0.65mm。
135.(4)图案层
136.图案层7a(图案层的一个例子)整体为一体的膜结构，配置于基板3a与盖部件5a之间。
137.图案层7a具有作为基材的pet膜13a。pet膜13a的厚度例如为0.1μm。
138.图案层7a具有配置于pet膜13a的上侧的金属蒸镀层15a、第一外观设计层17a及粘着层19a。它们以前面的顺序从下至上层叠。金属蒸镀层15a例如由zns、al、ag、au、ni、pt构成。第一外观设计层17a由外观设计油墨、膜、树脂等构成。金属蒸镀层15a的厚度例如为0.1μm，第一外观设计层17a的厚度例如为1μm，粘着层19a的厚度例如为3～4μm。
139.金属蒸镀层15a的厚度优选为0.1μm(100nm)以下。由此，能够维持天线结构9a的性能，并且实现后盖1的金属风格的外观设计。金属蒸镀层15a的厚度优选为50nm以上或90nm以上。由此，能够实现后盖1的金属风格的外观设计。
140.图案层7a具有配置于pet膜13的下侧的第二外观设计层21a、底色层23a、背撑层25a以及粘着层27a。它们以前面的顺序从上至下层叠。第二外观设计层21a由外观设计油
墨、膜、树脂等构成。第二外观设计层21a的厚度例如为1μm，底色层23a的厚度例如为1μm，背撑层25a的厚度例如为1μm。粘着层27a的厚度例如为100μm。
141.需要指出，图案层的构成、各层的厚度、各层的材料没有特别限定。例如，可以省略多个层中的一部分，也可以追加不同的层。
142.(5)天线结构
143.使用图3～图5，对天线结构9a进行说明。图4是阵列天线和超表面的俯视图。图5是阵列天线的俯视图。
144.天线结构9a是5g天线。
145.天线结构9a具有阵列天线35a。阵列天线35a形成于基板3a的上表面。如图4所示，阵列天线35a具有多个贴片天线35a1。
146.天线结构9a具有供电线路37a(电磁波传输通道的一个例子)。供电线路37a形成于基板3a的下表面。供电线路37a形成于俯视观察时与阵列天线35a对应的位置。
147.供电线路37a例如是微带线路，向阵列天线35a供给高频信号rf。需要指出，供电线路37a与周边电路(未图示)连接。此外，供电线路37a和阵列天线35a通过连接器等连接。
148.后盖1a具有低损耗膜33a。低损耗膜33a配置于图案层7a与基板3a之间。在低损耗膜33a与基板3a之间配置有粘着层29a。
149.后盖1a具有超表面31a(超表面的一个例子)。如图5所示，超表面31a形成于俯视观察时与阵列天线35a对应的位置。
150.超表面31a作为导电性部件形成于低损耗膜33a之上。超表面31a在本实施方式中由铜构成。
151.超表面31a是构成使向天线元件输入高频电力的供电部与天线元件的阻抗匹配的等效电路的形状。
152.在本实施方式的基本结构中，由于在天线结构9a的上侧配置有后盖1a的图案层7a，所以产生衰减，因此天线辐射特性有可能降低。
153.此外，在本实施方式的基本结构中，在天线结构9a的上侧配置有盖部件5a，因此有可能由此也产生衰减。
154.鉴于此，在本实施方式中，在阵列天线35a的上侧配置超表面31a，抑制由盖部件5a引起的天线辐射特性降低。进而，超表面31a构成使向天线元件输入高频电力的供电部与天线元件的阻抗匹配的等效电路。由此，提高天线性能。由此，得到高指向性且高增益(high gain)的天线。
155.如上所述，在本实施方式中，后盖1a通过具有超表面31a，实现作为单独产品的带外观设计的后盖，其与形成有阵列天线35a的基板3a组合使用。
156.3.第三实施方式
157.使用图6，将第三实施方式作为第二实施方式的变形例进行说明。图6是第三实施方式涉及的后盖的示意性剖视图。
158.基本结构与第二实施方式相同，因此以天线结构为中心进行说明。
159.在本实施方式中，通过盖部件5b、图案层7b、低损耗膜33b和超表面31b以及阵列天线35b实现作为单独产品的带外观设计的后盖，其与形成有供电线路37b和阵列天线35b的基板3组合使用。
160.天线结构9b是5g天线。
161.天线结构9b具有低损耗膜33b。低损耗膜33b配置于图案层7b与基板3b之间。在低损耗膜33b与基板3b之间配置有粘着层29b。
162.天线结构9b具有阵列天线35b。阵列天线35b形成于低损耗膜33b的下表面。阵列天线35b具有多个贴片天线35b1。
163.天线结构9b具有供电线路37b(电磁波传输通道的一个例子)。供电线路37b形成于基板3b的下表面。
164.供电线路37b例如是微带线路，向阵列天线35b供给高频信号rf。需要指出，供电线路37b与周边电路(未图示)连接。此外，供电线路37b与阵列天线35b以非接触供电方式连接。因此，与第二实施方式不同，不需要连接器等。
165.天线结构9b具有超表面31b(超表面的一个例子)。超表面31b作为导电性部件形成于低损耗膜33b的上表面。超表面31b形成于俯视观察时与阵列天线35b对应的位置。
166.超表面31b在本实施方式中由铜构成。
167.在本实施方式中，通过盖部件5b、图案层7b、低损耗膜33b和超表面31b以及阵列天线35b实现作为单独产品的带外观设计的后盖，其与形成有供电线路37b和阵列天线35b的基板3组合使用。
168.4.第四实施方式
169.使用图7，将用于超表面的图案形状的变形例作为第四实施方式进行说明。图7是示出第四实施方式的超表面的图案形状的示意性俯视图。
170.超表面31c由形成于低损耗膜33的表面的多个导电性部件31c构成。导电性部件31c是四边形(具体而言为正方形)的框形状。
171.5.第五实施方式
172.使用图8，将用于超表面的图案形状的变形例作为第五实施方式进行说明。图8是示出第五实施方式的超表面的图案形状的示意性俯视图。
173.超表面31d由形成于低损耗膜33的表面的多个导电性部件31c构成。导电性部件31d是双重的四边形(具体而言为正方形)的框形状。内外的四边形在相反侧的位置具有切断部。
174.6.第六实施方式
175.使用图9，将用于超表面的图案形状的变形例作为第六实施方式进行说明。图9是示出第六实施方式的超表面的图案形状的示意性俯视图。
176.超表面31e由形成于低损耗膜33的表面的多个导电性部件31e构成。导电性部件31e是外侧的四边形(具体而言为正方形)的框形状和内侧的四边形(具体而言为正方形)的满涂形状。
177.7.第七实施方式
178.使用图10，将用于超表面的图案形状的变形例作为第七实施方式进行说明。图10是示出第四实施方式的超表面的图案形状的示意性俯视图。
179.超表面31f由形成于低损耗膜33的表面的多个导电性部件31e构成。导电性部件31f具有四边形(具体而言为正方形)的框形状和从各边向内侧延伸的突起部。
180.8.第八实施方式
181.在第一～第七实施方式中，超表面的多个导电性部件是比较简单的形状，但是导电性部件的形状没有特别限定。
182.为了使后盖的厚度变薄，并且为了容易构成阻抗匹配的等效电路，优选增加超表面的导电性部件的数量，使图案形状复杂。
183.使用图11～图13，作为这样的实施例对第八实施方式进行说明。图11是示出第八实施方式的超表面的图案形状的示意性立体图。图12是示出超表面的图案形状的示意性俯视图。图13是天线结构的等效电路图。
184.在该实施方式中，超表面31g的导电性部件31g是分形(fractal)形状。分形是指图形的部分和整体为自相似(递归)。
185.具体而言，超表面31g的导电性部件31g是由自相似的多个四边形构成的形状。需要指出，导电性部件31g的最小单位是四边形的导电性部件，该导电性部件在正中间具有未形成导电性部件的四边形部分。
186.通过如上所述使导电性部件31g为分形形状，天线性能提高。其理由在于，如果是分形形状，则如图13所示，等效电路的变化(variation)增加，能够宽泛地使用等效电路的各组件的常数的动态范围。
187.使用图14，对变形例进行说明。图14是示出变形例的超表面的图案形状的示意性俯视图。
188.在该变形例中，超表面31h的导电性部件31h是分形形状。具体而言，导电性部件31h是由自相似的无数的三角形构成的图形。
189.需要指出，导电性部件31h的最小单位是三角形的导电性部件，在该导电性部件的相同朝向的三个之间存在未形成导电性部件的相反朝向的三角形部分。
190.分形的形状不限定于上述例子。
191.需要指出，在第一实施方式的后盖的层构成(图1)中，也可以使超表面的图案形状为分形。在这种情况下，能够使导磁率μ为负值，进而，能够构成可阻抗匹配的等效电路。由此，能够降低天线结构中的信号衰减量。其结果，抑制5g天线的性能降低。
192.此外，在第二实施方式的后盖的层构成(图3)中，也可以使超表面的图案形状为分形。在这种情况下，抑制由盖部件5a引起的天线辐射特性降低的效果提高。
193.进而，在第三实施方式的后盖的层构成(图6)中，也可以使超表面的图案形状为分形。在这种情况下，抑制由盖部件5b引起的天线辐射特性降低。
194.9.第九实施方式
195.使用图15～图19，说明第九实施方式的后盖1i的天线结构9i。图15是第九实施方式的带天线功能的盖的示意性剖视图。图16是阵列天线的俯视图。图17是高频用贴片和低频用贴片的俯视图。图18是低频用贴片的俯视图。图19是阻抗调整用贴片的立体图。需要指出，后盖1i的盖部件5i(后述)与第二实施方式的盖部件5a同样地具有超表面31i(后述)，与形成有阵列天线35i(后述)的基板3i(后述)组合使用。
196.不过，粘着层可以是空气层，也可以是其他层(例如树脂层)。
197.天线结构9i是对应多频带(具体而言为双频)且单极化用的5g天线。
198.在图15中，示意性地示出了阵列天线35i、超表面31i和盖部件5i。在基板3i的上表面形成有多个阵列天线35i。在基板3i的第二面形成有接地电极34i。图1的下侧示出了各阵
列天线35i的等效电路(谐振lc电路)。此外，在图15的左侧示出了超表面31i及后盖1i的等效电路。
199.在图15的左侧的等效电路中，并联配置基于各超表面31i的两个2c
meta
，c
cover
连接它们之间。通过适当调整超表面31i的形状、数量，能够变更两个2c
meta
的值，由此能够使阵列天线35i的等效电路与超表面31i及盖部件5i的等效电路的阻抗匹配。
200.天线结构9i具有上述阵列天线35i。各阵列天线35i从下至上以将树脂层等夹在其间的方式依次具有低频用贴片36、高频用贴片38和阻抗调整用贴片39。
201.如图18所示，低频用贴片36在俯视观察下是正方形。低频用贴片36是辐射低频(例如28ghz)信号的贴片。
202.高频用贴片38是辐射高频(例如38ghz)信号的贴片。如图17所示，高频用贴片38在俯视观察下为正方形，设置于俯视观察时与低频用贴片36重叠的位置。需要指出，高频用贴片38与低频用贴片36相比面积更小。
203.阻抗调整用贴片39设置于俯视观察时与低频用贴片36及高频用贴片38重叠的位置。如图19所示，阻抗调整用贴片39具有第一贴片41和第二～第五贴片42～45。
204.第一贴片41在俯视观察下为正方形，形成于基板3i的上表面。第一贴片41是大致与高频用贴片38对应的位置及面积。第二～第五贴片42～45形成于基板3i的上表面，分别与第一贴片41的四边接近地配置，在俯视观察下为长方形。第二～第五贴片42～45是大致与低频用贴片36的四边部分对应的位置及面积。
205.需要指出，天线结构也可以采用非接触供电，也可以连接供电线路和阵列天线。
206.低频贴片和高频贴片的形状、数量、相互的位置关系没有特别限定。例如，两者也可以并排设置于相同的面。
207.使用图20～图23，对超表面的构成进行说明。图20是示出超表面与阵列天线的对应关系的示意性剖视图。图21是示出超表面与阵列天线的对应关系的示意性俯视图。图22是包括超表面的第一图案的等效电路的示意性俯视图。图23是包括超表面的第二图案的等效电路的示意性俯视图。
208.如图20所示，超表面31i(超表面的一个例子)在后盖1i的低损耗膜33i上形成于俯视观察时与阵列天线35i对应的位置。超表面31i是导电性部件，在本实施方式中由铜构成。需要指出，低损耗膜33i例如由环烯烃聚合物(cop)树脂构成。
209.超表面31i是构成使向天线元件输入高频电力的供电部与天线元件的阻抗匹配的等效电路的形状。以下，对超表面31i的图案进行具体说明。
210.如图20～图22所示，超表面31i具有低频用的第一图案51。第一图案51用深灰色表示，在俯视观察下具有与第二贴片42对应的第一主图案51a以及在其两端分开设置的一对第一子图案51b。进而，第一图案51在俯视观察下具有与第四贴片44对应的第二主图案51c以及在其两端分开设置的一对第二子图案51d。
211.第一主图案51a及第二主图案51c是矩形的框形状(中间被挖空的形状)，在俯视观察下配置成分别隔开间隙地包围第二贴片42及第四贴片44。一对第一子图案51b及一对第二子图案51d也是矩形的框形状。
212.如图20～图21及图23所示，超表面31i具有高频用的第二图案52。第二图案52用浅灰色表示，在俯视观察下具有与第二贴片42对应的第三主图案52a以及在其两端分开设置
的一对第三子图案52b。进而，第二图案52在俯视观察下具有与第四贴片44对应的第四主图案52c以及在其两端分开设置的一对第四子图案52d。
213.第三主图案52a及第四主图案52c是矩形的实心形状(中间也涂满的形状)，配置成与第二贴片42及第四贴片44各自重叠。一对第三子图案52b及一对第四子图案52d也是实心形状，配置成一部分与第二贴片42及第四贴片44的端部重叠。
214.第三主图案52a和一对第三子图案52b在俯视观察下隔开间隙地配置于第一图案51的第一主图案51a的内侧。
215.第四主图案52c和一对第四子图案52d在俯视观察下隔开间隔地配置于第一图案51的第二主图案51c的内侧。
216.图22及图23所示的虚线箭头是供电的方向，这样实现垂直的单极化的天线。
217.通过以上的配置，由第一图案51形成图22所示的等效电路。此外，由第二图案52形成图23所示的等效电路。
218.使用这样的等效电路进行阻抗匹配。例如，通过将史密斯圆图(smith chart)中的阻抗位置带到中心(完全匹配的位置)来进行阻抗匹配。具体而言，在有盖且无超表面的参考例中，在相应的频率下使史密斯圆图的阻抗的位置接近圆的中心。
219.使用图24～图26，对本实施方式的效果进行说明。图24是以无盖、有盖(无超表面)、有盖(有超表面)对低频的电场分布进行了比较的模拟图。图25是以无盖、有盖(无超表面)、有盖(有超表面)对高频的电场分布进行了比较的模拟图。图26是示出本实施方式中的回波损耗(反射损耗)的模拟图。
220.在低频(例如28ghz)的情况下，如图24所示，左图是无盖的电场分布，得到良好的结果。进而，正中间的图是有盖(无超表面)的电场分布，得到不良结果。此外，右图是有盖(有超表面)的电场分布，与正中间的有盖(无超表面)相比得到良好的结果。需要指出，在图中，用虚线包围例如产生2000v/m以上的电场的区域。
221.在高频(例如38ghz)的情况下，如图25所示，左图是无盖的电场分布，得到良好的结果。进而，正中间的图是有盖(无超表面)的电场分布，得到不良结果。此外，右图是有盖(有超表面)的电场分布，与正中间的有盖(无超表面)相比得到良好的结果。需要指出，在图中，用虚线包围例如产生2000v/m以上的电场的区域。
222.进而，在本实施方式中，如图26所示，在低频及高频两者中，得到s11回波损耗为-7db以下的良好结果。这意味着适当实现了阻抗匹配。此外，虽未图示，但在本实施方式中，在28ghz，增益为11.3dbi，在38ghz，增益为8.94dbi，例如与无超表面相比提高2dbi左右。此外，虽未图示，但在本实施方式中辐射图案的畸变也变少。
223.在本实施方式的基本结构中，由于在天线结构9i的上侧配置有后盖1i的图案层，所以产生衰减，因此天线辐射特性有可能降低。
224.此外，在本实施方式的基本结构中，由于在天线结构9i的上侧配置有盖部件5i，因此有可能由此也产生衰减。
225.鉴于此，在本实施方式中，在阵列天线35i的上侧配置超表面31i，抑制由盖部件5i引起的天线辐射特性降低。进而，超表面31i构成使向天线元件输入高频电力的供电部与天线元件的阻抗匹配的等效电路。由此，提高天线性能。由此，得到高指向性且高增益(high gain)的天线。
226.如上所述，在本实施方式中，后盖1i通过具有超表面31i，实现作为单独产品的带外观设计的后盖，其与形成有阵列天线35i的基板3i组合使用。
227.(1)第九实施方式的第一变形例
228.在第九实施方式中，超表面的第一图案和第二图案形成于相同的面，但它们也可以形成于不同的面。
229.使用图27，将这样的实施例作为第九实施方式的第一变形例进行说明。图27是示出第一变形例的超表面与阵列天线的对应关系的示意性剖视图。
230.低损耗膜54设置于低损耗膜33i的下表面。低损耗膜54例如是树脂制。在低损耗膜54的上表面形成有超表面31i的第一图案51，在低损耗膜54的下表面形成有超表面31i的第二图案52。
231.在上述结构中，能够在层叠方向上重叠配置第一图案51和第二图案52。因此，超表面的设计自由度提高，其结果，天线性能提高。
232.进而，如果使低损耗膜54的数量为多个，则超表面的设计自由度进一步提高，其结果，天线性能提高。
233.需要指出，在图27的构成中，也可以省略低损耗膜33i。在这种情况下，设置涂层用于保护第一图案51。
234.(2)第九实施方式的第二变形例
235.根据阵列天线的形状、所需的特性，超表面的形状可以是各种形状、配置。以下，在第二～第五变形例中，对超表面的图案的变化进行说明。
236.使用图28，对第九实施方式的第二变形例进行说明。图28是示出第二变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
237.作为与四个阵列天线对应的图案，超表面31j具有在图上下方向上排列的三个矩形框状图案以及配置于正中间的矩形框状图案的图左右的矩形实心图案(在图上下方向上长的主图案以及配置于该图上下两侧的在图上下方向上短的一对子图案)。
238.需要指出，配置于超表面31j的图上下方向的中间的矩形框状图案以及设置于其两侧的一对矩形实心图案与阵列天线对应地设置。
239.(3)第九实施方式的第三变形例
240.使用图29，对第九实施方式的第三变形例进行说明。图29是示出第三变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
241.作为与一个阵列天线对应的图案，超表面31k具有第一矩形框状图案以及配置于其外侧的第二矩形框状图案。
242.(4)第九实施方式的第四变形例
243.使用图30，对第九实施方式的第四变形例进行说明。图30是示出第四变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
244.作为与一个阵列天线对应的图案，超表面31l具有在图上下方向上延伸的一对矩形实心状图案。各矩形实心状图案在相互面对面的一侧具有在图左右方向上延伸的狭缝。
245.(5)第九实施方式的第五变形例
246.使用图31，对第九实施方式的第五变形例进行说明。图31是示出第五变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
247.作为与一个阵列天线对应的图案，超表面31m具有在图上下方向上延伸的一对矩形实心状图案。各矩形实心状图案在图上下方向两端具有向相互接近的方向延伸的突起。进而，各矩形实心状图案具有图上侧敞开的
コ
字或c状的狭缝。
248.10.第十实施方式
249.在第九实施方式中，阵列天线为单极化用，但本发明也能够应用于多极化用的阵列天线。在这种情况下，超表面31n的图案结构具有多极化用的图案。
250.使用图32～图35，将这样的实施例作为第十实施方式进行说明。图32是示出第十实施方式的超表面与阵列天线的对应关系的示意性剖视图。图33是示出超表面与阵列天线的对应关系的示意性俯视图。图34是包括超表面的第一图案的等效电路的示意性俯视图。图35是包括超表面的第二图案的等效电路的示意性俯视图。
251.天线结构9n是对应多频带(具体而言为双频带)且多极化用的5g天线。需要指出，在以下的说明中，对与第九实施方式相同的构成省略说明。
252.阵列天线35n是与第九实施方式相同的形状，但倾斜45度配置。通过天线图案以上述方式倾斜45度来实现45度极化，与收发的行波固定于垂直/水平的天线图案相比，收发概率变高(以下相同)。
253.如图32～图34所示，超表面31n具有第一图案61。第一图案61用深灰色表示，在俯视观察下具有：与第二贴片42对应的第一主图案61a、与第三贴片43对应的第二主图案61b、与第四贴片44对应的第三主图案61c、以及与第五贴片45对应的第四主图案61d。进而，第一图案61具有形成于上述主图案的端部彼此之间的位置的第一～第四子图案61e～61h。
254.第一～第四主图案61a～61d是框形状。第一～第四子图案61e～61h是框形状。
255.如图32～图33及图35所示，超表面31n具有第二图案62。第二图案62用浅灰色表示，在俯视观察下具有：与第二贴片42对应的第五主图案62a、与第三贴片43对应的第六主图案62b、与第四贴片44对应的第七主图案62c、以及与第四贴片44对应的第八主图案62d。进而，第二图案62具有：设置于第五主图案62a的两端的一对第五子图案62e、设置于第六主图案62b的两端的一对第六子图案62f、设置于第七主图案62c的两端的一对第七子图案62g、以及设置于第八主图案62b的两端的一对第八子图案62h。
256.一对第五子图案62e与第二贴片42对应，在俯视观察下与第五主图案62a一起配置在第一主图案61a内。
257.一对第七子图案62g与第四贴片44对应，在俯视观察下与第七主图案62c一起配置在第三主图案61c内。
258.一对第六子图案62f在俯视观察下配置于第三贴片43的外侧，并且分别配置在第一图案61的第一子图案61e及第二子图案61f内。
259.一对第八子图案62h在俯视观察下配置于第五贴片45的外侧，并且分别配置在第一图案61的第三子图案61g及第四子图案61h内。
260.第五～第八主图案62a～62d是实心形状，配置成与第二～第五贴片42～45各自重叠。一对第五～第八子图案62e～62h是实心形状。
261.图33～图35所示的虚线箭头是供电的方向，以上述方式实现双极化(垂直极化和水平极化)的天线。
262.通过以上的配置，通过第一图案61形成图34所示的等效电路。此外，通过第二图案
62形成图35所示的等效电路。
263.使用这样的等效电路进行阻抗匹配。例如，通过将史密斯圆图(smith chart)中的阻抗位置带到中心(完全匹配的位置)来进行阻抗匹配。具体而言，在有盖且无超表面的参考例中，在相应的频率下使史密斯圆图的阻抗的位置接近圆的中心。
264.(1)第十实施方式的第一变形例
265.在第十实施方式中，超表面的第一图案和第二图案形成于相同的面，但它们也可以形成于不同的面。
266.使用图36，对第十实施方式的第一变形例进行说明。图36是示出第一变形例的超表面与阵列天线的对应关系的示意性剖视图。
267.低损耗膜64设置于低损耗膜33n的下表面。低损耗膜64例如是树脂制。在低损耗膜64的上表面形成有超表面31n的第一图案61，在低损耗膜64的下表面形成有超表面31n的第二图案62。
268.在上述结构中，第一图案61与第二图案62能够在层叠方向上重叠。因此，超表面的设计自由度提高，其结果，天线性能提高。
269.进而，如果使低损耗膜64的数量为多个，则超表面的设计自由度进一步提高，其结果，天线性能提高。
270.(2)第十实施方式的第二变形例
271.根据阵列天线的形状、所需的特性，超表面的形状可以是各种形状、配置。以下，在第二～第五变形例中，对超表面的图案的变化进行说明。
272.使用图37，对第十实施方式的第二变形例进行说明。图37是示出第二变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
273.与第九实施方式的第二变形例同样地，作为与一个阵列天线对应的图案，超表面31o具有三个矩形框状图案、以及配置于正中间的矩形形状图案的两侧的矩形实心图案。
274.不过，超表面31o使第九实施方式的第二变形例的各图案的配置倾斜45度。
275.进而，如图37所示，超表面31o具有黑色的第一层和灰色的第二层。第一层和第二层的对应的图案彼此在层叠方向上排列，但朝向错开90度。
276.超表面31o的第一层和第二层分别形成于基材膜的各面。作为变形例，也可以将形成超表面的第一层的膜和形成第二层的膜层叠。
277.(3)第十实施方式的第三变形例
278.使用图38，对第十实施方式的第三变形例进行说明。图38是示出第三变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
279.与第九实施方式的第三变形例同样地，作为与一个阵列天线对应的图案，超表面31p具有第一矩形框状图案以及配置于其外侧的第二矩形框状图案。
280.不过，超表面31p使第九实施方式的第二变形例的各图案的配置倾斜45度。
281.(4)第十实施方式的第四变形例
282.使用图39，对第十实施方式的第四变形例进行说明。图39是示出第四变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
283.与第九实施方式的第四变形例同样地，作为与一个阵列天线对应的图案，超表面31q具有在图上下方向上延伸的一对矩形实心状图案。各矩形实心状图案在相互面对面的
一侧具有在图左右方向上延伸的狭缝。
284.不过，超表面31q使第九实施方式的第四变形例的各图案的配置倾斜45度。
285.进而，如图39所示，超表面31q具有黑色的第一层和灰色的第二层。第一层和第二层的对应的图案彼此在层叠方向上排列，但朝向错开90度。
286.(5)第十实施方式的第五变形例
287.使用图40，对第十实施方式的第五变形例进行说明。图40是示出第五变形例的超表面的图案的示意性俯视图。
288.与第九实施方式同样地，作为与一个阵列天线对应的图案，超表面31r具有在图上下方向上延伸的一对矩形实心状图案。各矩形实心状图案在图上下方向两端具有向相互接近的方向延伸的突起。进而，各矩形实心状图案具有图上侧敞开的
コ
字或c状的狭缝。
289.不过，超表面31r使第九实施方式的第五变形例的各图案的配置倾斜45度。
290.进而，如图40所示，超表面31r具有黑色的第一层和灰色的第二层。第一层和第二层的对应的图案彼此在层叠方向上排列，但朝向错开90度。
291.需要指出，如果使超表面的图案的角为直角形状，则有时会产生寄生成分，例如产生流过多余的电流等不良情况。鉴于此，为了减少寄生成分而调整超表面的图案(形状、宽度、间隔等)。
292.12.其他实施方式
293.以上，对本发明的多个实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，可在不脱离发明宗旨的范围内进行各种变更。特别是在本说明书中记载的多个实施方式及变形例可以根据需要任意组合。
294.在第一实施方式中，设置有超表面的低损耗膜也可以固定于盖层。
295.在第一实施方式中，在金属蒸镀层中，也可以不在与天线结构对应的位置形成狭缝。
296.本实施方式涉及的盖不仅用于智能手机等电子设备，而且还用于天线基站的天线、中继器的框体。在这种情况下，盖不是配置于框体背侧(后盖)，而是配置于表侧的面。
297.在所有第一～第十实施方式中，超表面的图案形状能够使导磁率μ为负值，进而能够变更为可构成能够阻抗匹配的等效电路这样的形状。通过变更为这样的形状，天线性能提高。
298.作为第九实施方式及第十实施方式的变形例，天线也可以与三个以上的频带对应，在这种情况下，超表面也被设计为具有与各频带对应的图案。此外，超表面的各图案除了矩形以外也可以是圆、其他形状。
299.工业实用性
300.本发明能够广泛应用于带天线功能的盖。
301.附图标记说明
302.1：后盖
303.3：基板
304.5：盖部件
305.7：图案层
306.9：天线结构
307.11：粘着层
308.13：pet膜
309.15：金属蒸镀层
310.15a：狭缝
311.17：第一外观设计层
312.19：粘着层
313.21：第二外观设计层
314.23：底色层
315.25：背撑层
316.31：超表面
317.31a：导电性部件
318.31b：孔
319.33：低损耗膜
320.35：接地电极
321.35a：开口部
322.37：供电线路。