可用光学方法重新配置的多元件装置的制作方法

专利名称：可用光学方法重新配置的多元件装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括几个可用光学方法重新配置的元件的射频频率或^f鼓波装置。这种形式的装置在最新的无线通信媒介中需要。该媒介主要位于UHF 的频带(470 860MHz)到数字电视的几GHz和通常指配用于访问宽带高数据 率服务的频率之间的频带内。后者的服务在WLAN(无线局域网络)形式 (2.4GHz-正EE802.11b， 5.8GHz-IEEE802.11a， 3.5GHz, WiMAX)的应用的几 GHz上扩展直至LMDS(局部多点分配系统)形式(28 GHz)的连接或微波装置 的卫星连接的几十GHz。
背景技术：
多年来，允许用户访问宽带服务或BWA(宽带无线访问)的通信系统要 求在带宽、频率分集，尺寸减小，覆盖区域和抗干扰或电磁干扰性方面更 严格的性能。这些考虑导致传输设备的工业设计者要生产在一些RF(射频频率)功能 或一些微波功能，例如移相或滤波功能；或与系统匹配，或更具体地是天 线的其他功能方面可以重新配置的创新的装置。优良的天线技术具有大大 改善在覆盖，传输能力，连接质量或决定可能的干扰台的方向位置的可能 性方面的系统性能的潜力。利用控制信号，将多个天线元件综合，以达到 使发射模式相对于环境为最优，可使这个概念成为可能。这种技术具体地 用于波束转换阵天线或自适应阵。与只能以单——种模式发射的固定天线不同，可重新配置的天线由于 其物理结构改变，可以几种^^莫式发射。在平面结构的可重新配置的概念的领域中，目前正进行大量研究。图1表示基于MEMS(微电子机械系统)或PBG(光子带隙)技术的可重新 配置的天线的概念。基于天线元件101与多层基板101…10N形式的结构，层103中的一个 由MEMS阵列形成，另 一个107为PBG结构耳关合地切换的这种主要4支术依靠各种电磁结构。MEMS领域的最近的技术进步允许构成天线的各种导电区域的部分物 理上连接或脱开，但目前它需要连接构成天线的各种部分的非常基本的控 制元件。曰本文献JP 2000022428说明用于i"更携式终端的包括天线元件和移相 元件的相控阵形式的多元件天线。各种移相元件的切换由非晶体的硅TFT 晶体管提供。主要的问题是这些晶体管的电阻率高，而这些晶体管在RF频 率下不是十分有效。为了消除这个缺点，提出了并联集成100个TFT晶体 管。诸如图2所示的一类的其他概念使用基于PIN 二极管210和光电控制 的RF开关201， 208...208的切换::技术。然而，基于有源RF开关或PIN二极管或TFT晶体管的这些系统需要 极化，这使得象素形式的发射导电部分的连接较复杂。另外，通过使用有源RF开关阵列，当重新配置有源元件时，不可能达 到大的控制灵活性。控制电路和RF或微波电子设备之间的隔离也不够。发明内容为了补救这些缺点。本发明提出了可利用光学方法重新配置的多元件 装置。连接该装置的元件的控制结构为光学结构。本发明由可重新配置的装置组成，该装置包括N个RF或樣i波电3各元 件，并且具有可以使元件互相连接的连接装置。其特征为，所述连接装置 可用光学方法使能。这种光学方案的一个优点是设备的控制电路和RF/微波电子零件之间 的电-兹隔离4艮完美。另 一 个优点为没有需加偏压的有源切换零件。其他可看出的优点为进行切换工作的装置的插入损失非常低和响应时 间基本上比利用诸如MEMS装置一类的装置得到的响应时间短。本发明的主题还是一种可重新配置的装置，其中当按矩阵形式组织元 件时，所述连接装置按可以用光学方法使能的连接矩阵形式组织。根据本发明的另 一个实施例， 一个OLED式(光学的发光二极管)多层光 学元件与每一个连接元件相连；该光学元件可以4吏能该连4妄。这些OLED式的光学元件可以按带有连接装置矩阵的有源矩阵形式组织。最好，该重新配置的装置的连接元件由放置在OLED元件和多元件装 置的导电区域之间的低电阻率的光电导材料层形成，或由不加偏压的光子 有源元件形成。这个方案的优点主要在于OLED工艺，该工艺目前是众所周知的，并 且因其主要应用在平面屏幕，因此成本低。这个方案的优点还在于在给定 可制造的OLED基的屏幕的当前尺寸(从几英寸至40英寸的范围)的条件下， 可在宽的频率范围内应用。在一个替换实施例中，光学元件矩阵带有称为驱动器的动态控制装置， 和形成连接点的各种光学元件。可选地，该光学元件矩阵还可包括一个包 含各种预想结构的程序的存储器区域。连接矩阵还可作成带有与所希望的 连接点相适应的光学元件矩阵的掩模形式。这个方案的优点主要在于重新配置从现在起为完全动态的或预编程的 元件的灵活性。本发明有许多应用。更具体地说，本发明可用于在装置的给定结构中 的可用光学方法重新配置的元件形成的天线。这个方案的优点为可形成新的可重新配置的和一致的天线扭X念，OLED 可在挠性基板(塑料或金属薄膜)上制造。本发明还可应用在在可重新配置的装置的给定结构中的可用光学方法 重新配置的元件形成的相控阵电路中。同样，本发明可以应用在在给定结构中的可用光学方法重新配置的元 件形成的RF或微波阵电路中。本发明的另 一种应用也涉及在给定结构中的可用光学方法可重新配置 的装置的重新配置的元件形成的PBG(光子带间隙)结构的移相器中。


通过阅读以下参照附图的说明可以更好地理解本发明和了解本发明的 其他特点和优点。其中图1表示根据先前技术的可重新配置的天线的概念； 图2表示根据先前技术的切换技术；图3相应于根据本发明生产RF/樣"皮电路的象素形式的矩阵式的集成 电路元件布局的 一个例子；图4表示位于垫1和2之间的连接元件的详细结构； 图5表示提出的概念的第一个实施例； 图6表示提出的概念的第二个实施例；图7表示带有这种形式的光学连接的一个可能的功能的例子；和 图8表示这种光学开关的第三个可能的应用。
具体实施方式
表示先前技术的电路的和已在上面简要地说明的图1和图2下面不再 -洋细i兌明。图3相应于根据本发明的，生产RF/微波电路的象素形式的矩阵式布局 的例子。在图3中利用方形301表示每一个RF或微波电路元件。在RF或 微波频率范围内，该元件可以具有天线功能，移相器功能或天线阵功能。 也称为垫的每一个元件301可以与包围它的其他元件连接。在图3中利用 与表示各种元件的方形301连接的虚线302表示这种连接能力。通过将各 种元件连接在一起，成为一定的形状，可以得到带有所选择的功能的所希 望的装置。本发明利用光敏元件(在图3所示的元件矩阵中看不见)，用光学方法连4妻这些各种元件而构成。发射在这些光敏元件的一个上的光使这个光敏元件导电，因此使相应元件之间连接。使二个依次的元件互相接触的单元基于半导体光敏单元的原理。在光照射下，在装置的有源元件中形成光生载流子，使材料的导电性增加，因此可使该单元导电。连接元件还可以为光子器件。 一些这些光子器件的性能象上述的光敏元件，发光可使其导电。另一些光子器件的性能相反没有发光时导电，而发光则中断其导电。 连接元件装配成带有图3所述的电路元件矩阵的连接矩阵。 才艮据本发明，也称为有源元件的连"t妄元件可通过简单地沉积一层掺杂或不掺杂的，带有结或不带结的半导体材料层得到，并且还可以包括晶体管或二极管式的器件。该材料可以为非晶体硅(a-Si)或任何其他光电导性质熟知和用于生产光致电压电池(例如GaAs)的半导体合金。沉积在基板上的 这个层被蚀刻，以便与要生产的连接点的矩阵一致。 连接元件也可以为光子器件。在电致发光器件的领域中，OLED比其他方案，例如LCD(液晶器件) 彩色再现好。然而，当遵循本发明的精神时，这个技术和其他光学技术可 对光子或光敏元件产生所希望的发光。根据本发明的，在可重新配置范围内提出的新颖和创新的方案基于 OLED技术的开发运用。在所述的例子中，用于连接图3所示的各种元件的 矩阵带有由OLED形成的有源矩阵，每一个连接点与OLED象素叠加。当 起动OLED，利用通常的驱动器驱动时，光敏元件导电。图4表示元件1和2之间的连接装置3的详细结构。该连接装置利用 带有OLED式电致发光元件4的光电导元件形成。发射的OLED结构由沉积在二个(金属或氧化物)电极之间的一叠有^U 层组成。形成激发子，因而产生光所需要的电荷注入这些层中。在二个电极的有机层之间，就是说在阴极C和阳极A之间为发光层E。 该发光层E利用电子输送层T与阴极隔开，并利用空穴输送层V与阳极隔 开。因此，阴极和阳极之间的一定的电位产生光。阳极是透明的，其厚度 可例如为100nm。反射性的阴极的厚度例如为100 200nn，各种中间层中的 每一个的厚度为20 100nm。这个OLED发光元件放置在玻璃基板5上。可以使用允许光线传播的 基板。必需利用玻璃或金属盖6保护这一叠有机层不受氧和周围大气的潮湿 损害。具有象素构成的可重新配置功能的微波基板7为这个多层结构的最后 的元件。层之间的接触由通^各8形成。在图4所示的例子中，连接元件3由沉积在放置在要连接的垫1, 2上 的玻璃基板上，或在支承OLED元件4的玻璃基板5上的光电导层形成。 通路8形成光电导层3和相应的垫1和2之间的连接。光电导层3可以直接沉积在垫1和2上，不需要由玻璃或等价的材料 制成的中间基板。在图4所示的例子中，由OLED元件4发出的光使光敏元件导电，并在所示的二个垫之间形成电气连接。说明了带有OLED元件4的连接元件3。带有OLED矩阵的这种连接 元件矩阵将形成以多元件装置矩阵形式组织的各种RF或微波电路元件之 间的光学连接。这个矩阵可以作成所希望的形状，如在根据本发明的示例 性实施例中所见和图5， 6和8所示那样。该矩阵是由金属压痕形成的，构 成与连接装置连接的垫的象素形式的矩阵。还可以根据所希望的切换点生 产这个层的掩模。根据定义，该象素导电部分具有高阻抗表面。本发明的一个优点为利 用该高阻抗表面的性质，形成包括RF或微波电路元件的一个或多个装置。 假设使用OLED矩阵，并且所希望的RF或天线功能的覆盖区只代表此 OLED矩阵的一部分。这样产生的功能为存在部分地或完全地连接在一起或 不连接在一起的象素。技术人员很好地知道放置在周围或与该功能接近的 这些象素的影响，并与高阻抗表面结合。在其他方式以外经常利用这些高 阻抗表面除去表面波或增加二个装置之间的隔离。可以使用这些高阻抗表 面，以便从这种形式的结构中得益，或者使这些表面不干扰RF或天线功能。该装置是由构成RF或微波功能的元件的微波基板，和由OLED与光 敏元件形成的多层结构重叠形成的。动态地控制连接元件状态的装置由驱动OLED矩阵的驱动器形成。这 个驱动器还可包含存储各种RF或微波电路重新配置方案的存储器元件。不但在可重新配置的天线领域中，而且在多路可调谐的RF或微波电路 领域中，例如滤波电^各，匹配系统，移相器中，这个扭克念可有许多应用。 这样，这些天线提供匹配工作参数，例如频率，RF电平或阻抗的灵活性。 在无线通信领域中，这些匹配性质是非常希望的。图5和图6表示所提出的概念的第一和第二个实施例。这些实施例通 过连接N个产生给定的RF或微波功能的元件，构成一个装置。在图5所示 的这种第一个应用的情况下，所希望的功能为可重新配置的天线功能。图5 表示带有使用OLED连接矩阵53重新配置的平面天线52的发射/接收元件 51。该OLED连4妄矩阵53由综合二个相应的矩阵，即连4妻矩阵和OLED矩 阵形成。该OLED连接矩阵53还可以由金属压痕形成。该金属压痕由单元 的垫的象素式矩阵组成。所希望的天线功能的重新配置可以存储在与驱动 OLED象素的元件54连接的存储器元件55中。成所希望的天线功能。图6所示的概念由实现通过作用在其物理参数上可重新配置的新的凝: 波功能的装置组成。在这种第二种应用的情况下，该所希望的功能为移相 功能。移相功能与多波束天线66的相控阵有关。特别是，相控阵可以使用可 重新配置的RF移相器62控制。在移相器62中，通过改变OLED矩阵63 的光学开关的状态，可得到二个移相状态。发射/接收元件61将信号发射至 移相器62或从移相器62接收信号。移相器62再将信号传输至多波束天线 66或从多波束天线66接收信号。如在图5中那样，带有存储器65的驱动 元件64控制OLED连接矩阵63。图7表示二个象素矩阵，它们是利用这种基于象素矩阵形式的光学连 接可能实现的功能的例子。这里使用的OLED矩阵可以在脱开位于二个角落的三个垫时，将二个 工作步骤和&(图7a)切换至另 一个工作频率5(图7b)。图8表示这种光学开关的第三个可能的应用，它允许有源地重新配置 PBG结构。通过改变构成PBG结构的周期性特征的lt目，可以改变这个PBG 结构的性质。这是在微带式的传输线路84下面周期性地重复的金属特征构成的PBG 结构。微带线的接地平面m为OLED80的阳极的接地平面(上表面)。基板 81为沉积光电导层83的玻璃基板。基板82为通常的电介质基板。已知，通过改变在樣i带线84下面的重复的特征85-1。 85-2…85-n的凄t 目，可以改变传输系数的相位。特征数目越大，传输系数的相移越大。本 发明中提出的光学开关可以"有源地，，从一个PBG结构切换至另 一个结构。 才艮据OLED驱动方式的不同，后者可以"照亮"在光电导层83上的n或n， 数目的周期性地隔开的特征85,因而可以光导电。比较在三个PBG结构中达到的相位偏移。这些PBG结构分别由3 ， 5 和7个方形的，边长a二2.3mm,周期性地隔开18.4mm的特征构成。电介质 基板82的电介质介电常数为83.38，其厚度为0.81mm。利用分别由3, 5 和7个金属特征构成的PBG结构，在3.5GHz下可分别达到-17°, -23。和-36° 的相^立改变。本发明不是仅限于上述的应用，在可重新配置的天线领域中有许多应用，还可在多重可调谐的RF或微波电路中应用(滤波，匹配系统，移相器)。 这样，提供了匹配工作参数，例如频率，RF电平，阻抗或其他性质在无线 通信领域中是很希望的参数的可能性。
权利要求
1.一种可重新配置的装置，它包括N个按矩阵形式组织的RF或微波电路元件(1，2，301)和具有可使该元件互相连接的连接装置(3，302)；其特征为，所述连接装置以可以用光学方法使能的连接矩阵形式组织。
2. 如权利要求1所述的可重新配置的装置，其特征为，每一个连接装 置带有驱动该连接的多层的光学元件。
3. 如权利要求2所述的可重新配置的装置，其特征为，该多层光学元 件为0LED(4)形式的光学元件。
4. 如权利要求3所述的可重新配置的装置，其特征为，OLED形式的 光学元件以带有连接装置矩阵的有源矩阵形式组织。
5. 如权利要求4所述的可重新配置的装置，其特征为，该连接装置由 放置在该光学元件和所述N个元件之间的低密度的光敏材料层形成。
6. 如权利要求5所述的可重新配置的装置，其特征为，该连接装置由 不加偏压的光子有源元件形成。
7. 如权利要求3-6中之一所述的可重新配置的装置，其特征为，光学 元件矩阵带有动态驱动形成连接点的各种元件的装置(54, 64)。
8. 如权利要求7所述的可重新配置的装置，其特征为，驱动装置包括 包含各种设想的结构的程序的存储区域。
9. 如权利要求8所述的可重新配置的装置，其特征为，连接矩阵以带 有根据所希望的连接点的光学元件矩阵的掩模形式制成。
10. 如权利要求1 9所述的给定结构的可重新配置的光学装置元件形 成的天线(52)。
11. 由权利要求1~9所述的给定结构的可用光学方法重新配置的装置 的元件形成的相控阵电路(62)。
12. 由权利要求1~9所述的给定结构的可用光学方法重新配置的装置 的元件形成的可重新配置的阵电^各。
13. 由权利要求1 9所述的给定结构的可用光学方法重新配置的装置 的元件形成的PBG结构的移相器。
全文摘要
本发明涉及可用光学方法重新配置的多元件装置。由诸如OLED式的元件一类的一组光学元件形成的光学矩阵可以致动一个光敏元件矩阵。该光敏元件矩阵允许要重新配置的装置的各种元件之间实现连接。
文档编号H01Q3/26GK101218709SQ200680022226
公开日2008年7月9日 申请日期2006年6月14日 优先权日2005年6月20日
发明者克里斯托弗·普拉特, 尼古拉斯·博伊斯布维尔, 菲利普·米纳德, 让-卢克·罗伯特 申请人:汤姆森特许公司