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CN106932933B - 一种液晶天线及其制作方法 - Google Patents

一种液晶天线及其制作方法 Download PDF

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CN106932933B CN201710322058.1A CN201710322058A CN106932933B CN 106932933 B CN106932933 B CN 106932933B CN 201710322058 A CN201710322058 A CN 201710322058A CN 106932933 B CN106932933 B CN 106932933B
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Abstract

本发明公开了一种液晶天线及其制作方法，该液晶天线包括：天线阵列和至少一个惯性导航单元；其中，天线阵列用于改变馈入液晶天线的电磁波信号的相位，形成对应目标方向的波束；惯性导航单元用于确定天线在导航坐标系中的运动参数；惯性导航单元与所在基板之间具有种子层。这样本发明通过增加种子层，采用半导体工艺将惯性导航单元与天线阵列集成在一起，从而提高了天线系统的集成化，有利于实现天线系统的小型化和多功能化发展；同时通过天线阵列可以实现对天线波束的精确控制，通过惯性导航单元可以实现对天线运动的精准定位。

Description

一种液晶天线及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种液晶天线及其制作方法。
背景技术
现阶段天线系统中，天线和惯性导航系统是两个独立存在的功能模块，需要分别进行设计、制造和封装，然后进行集成，系统体积大。并且这些天线系统中的惯性导航系统都是属于平台式惯性导航，需建立惯性坐标系，地球自转、重力加速度等影响由后端计算加以补偿。然而，随着系统的小型化、集成化和多功能化发展，人们对元件多功能集成度和精准度要求越来越强烈。
因此，如何实现天线系统的集成化、小型化和多功能化，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种液晶天线及其制作方法，用以实现天线系统的集成化、小型化和多功能化。
本发明实施例提供了一种液晶天线，包括：天线阵列和至少一个惯性导航单元；其中，
所述天线阵列包括相对设置的第一基板和第二基板；所述天线阵列用于改变馈入液晶天线的电磁波信号的相位，形成对应目标方向的波束；
所述惯性导航单元位于所述第一基板面向所述第二基板的一面或位于所述第二基板面向所述第一基板的一面；其中，所述惯性导航单元用于确定天线在导航坐标系中的运动参数；所述惯性导航单元与所在基板之间具有种子层。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述液晶天线中，所述天线阵列，包括：
位于所述第二基板与所述第一基板之间，且沿所述第一基板指向所述第二基板的方向依次为第一电极、第一配向层、液晶层和隔垫物、第二配向层、第二电极，以及位于所述第一基板背离所述第二基板一面的呈矩阵排列的多个贴片单元；其中，
所述隔垫物支撑于所述第一配向层与所述第二配向层之间。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述液晶天线中，所述贴片单元、所述第一电极和所述第二电极的材料为高电导率金属材料。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述液晶天线中，所述贴片单元的形状为矩形。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述液晶天线中，所述天线阵列的形状为圆形阵列、方形阵列或八边形阵列中的任意一种。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述液晶天线中，所述惯性导航单元，包括：至少一个加速度计；
所述加速度计用于检测天线在三维方向的平移运动的加速度，确定天线的平移运动参数。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述液晶天线中，所述惯性导航单元，还包括：至少一个陀螺仪；
所述陀螺仪用于测量天线在三维方向的转动运动参数。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述液晶天线中，所述惯性导航单元位于包围所述天线阵列的周边区域内。
本发明实施例提供了一种本发明实施例提供的上述液晶天线的制作方法，包括：
采用半导体制作工艺形成所述天线阵列；其中，所述天线阵列包括相对设置的第一基板和第二基板；
在所述第一基板面向所述第二基板一面或所述第二基板面向所述第一基板一面形成种子层；
在形成的所述种子层之上采用半导体制作工艺和牺牲层工艺形成所述惯性导航单元。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述制作方法中，在形成的所述种子层之上采用半导体制作工艺和牺牲层工艺形成所述惯性导航单元，具体包括：
在形成的所述种子层之上采用半导体制作工艺形成包括牺牲层的所述惯性导航单元的多膜层立体结构；
对所述牺牲层进行释放工艺形成所述惯性导航单元的立体结构。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种液晶天线及其制作方法，该液晶天线包括：天线阵列和至少一个惯性导航单元；其中，天线阵列包括相对设置的第一基板和第二基板；天线阵列用于改变馈入液晶天线的电磁波信号的相位，形成对应目标方向的波束；惯性导航单元位于第一基板面向第二基板一面或位于第二基板面向第一基板一面；其中，惯性导航单元用于确定天线在导航坐标系中的运动参数；惯性导航单元与所在基板之间具有种子层。这样本发明通过增加种子层，采用半导体工艺将惯性导航单元与天线阵列集成在一起，从而提高了天线系统的集成化，有利于实现天线系统的小型化和多功能化发展；同时通过天线阵列可以实现对天线波束的精确控制，通过惯性导航单元可以实现对天线运动的精准定位。
附图说明
图1a和图1b分别为本发明实施例提供的液晶天线的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的惯性导航单元的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的液晶天线的工作原理示意图；
图4a-图4c分别为本发明实施例提供的天线阵列的形状示意图
图5为本发明实施例提供的液晶天线的制作方法流程图；
图6为本发明实施例提供的天线阵列的制作方法流程图；
图7为本发明实施例提供的惯性导航单元的制作方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的液晶天线及其制作方法的具体实施方式进行详细的说明。
本发明实施例提供了一种液晶天线，如图1a所示，可以包括：天线阵列01和至少一个惯性导航单元02；其中，
如图1b所示，天线阵列01包括相对设置的第一基板011和第二基板012；天线阵列01用于改变馈入液晶天线的电磁波信号的相位，形成对应目标方向的波束；惯性导航单元02位于第一基板011面向第二基板012的一面或位于第二基板012面向第一基板011的一面(图1b以惯性导航单元位于第二基板为例)；其中，惯性导航单元02用于确定天线在导航坐标系中的运动参数；如图2所示，惯性导航单元02与所在基板之间具有种子层021，种子层可以为后续的惯性导航单元02的金属层生长工艺提供良好的粘附和导电的基片环境，提高基板与金属布线膜层的结合力；惯性导航单元02的立体结构通过牺牲层022工艺形成，牺牲层用于形成微机械结构的空腔或可活动的传感器结构，此膜层只起分离层作用，形成上层结构后通过释放工艺可以被去掉，便于形成导航单元02的立体结构。
本发明实施例提供的上述液晶天线中，通过增加种子层和牺牲层，采用半导体工艺将惯性导航单元与天线阵列集成在一起，从而提高了天线系统的集成化，有利于实现天线系统的小型化和多功能化发展；同时通过天线阵列可以实现对天线波束的精确控制，通过惯性导航单元可以实现对天线运动的精准定位。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述液晶天线中，如图1b所示，天线阵列01可以包括：
位于第二基板012与第一基板011之间，且沿第一基板011指向第二基板012的方向依次为第一电极013、第一配向层014、液晶层015和隔垫物016、第二配向层017、第二电极018，以及位于第一基板011背离第二基板012一面的呈矩阵排列的多个贴片单元019(图1b以贴片单元位于第一基板为例)；其中，隔垫物016支撑于第一配向层014与第二配向层017之间。
具体地，本发明实施例提供的上述液晶天线中，如图3所示，通过施加不同电压信号控制液晶的偏转状态，使馈波形成一定相位差，当馈电网络中的电磁波信号通过调节后的液晶盒后，从贴片单元向外辐射时，电磁波将在外空间相互耦合，在目标方向形成主波束，完成电磁信号的发射；反之，馈波信号从贴片单元馈入，通过施加不同电压控制液晶的偏转状态，外部电磁波信号通过调节后的液晶盒后，保证对信号进行全面接收，最后传输到馈电网络，完成电磁信号的接收。即通过调节液晶的偏转，致使馈波在相同液晶盒内由于不同液晶的偏转状态产生不同传播的相位，使电磁信号产生目标方向的主波束，实现精确对准；并且液晶的偏转可以进行连续调节，可实现天线方向图的连续变化，则实现了天线的全角度电控扫描，波速转换速度快，实现目标的快速跟踪。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述液晶天线中，贴片单元、第一电极和第二电极的材料为高电导率金属材料。具体地，本发明实施例提供的上述液晶天线中，上、下电极(对应第一电极和第二电极)和贴片单元为金属结构，选用高电导率的金属层，如金、铝、铜等等，使用溅射、蒸镀或电镀等半导体工艺实现金属结构，即采用现有的半导体制作工艺即可制作。其中，贴片单元的形状可以为矩形、圆形或者其他满足设计需求的形状，在此不做限定。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述液晶天线中，如图4a-图4c所示，天线阵列01的形状可以为如图4b所示的圆形阵列、如图4c所示的方形阵列或如图4a所示的八边形阵列中的任意一种，而惯性导航单元则位于包围天线阵列的周边区域(对应图4a-图4c中阴影区域n)内，例如，将惯性导航单元集成在天线阵列的四周或四个角落，可以集成一套惯性导航单元，也可以集成多套惯性导航单元，多套惯性导航单元协同导航其导航精度更高，并且惯性导航单元是无源的，不受天线信号干扰，同时也不会影响天线阵列的信号收发、滤波作用和波束控制等性能。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述液晶天线中，惯性导航单元可以包括：至少一个加速度计；加速度计用于检测天线在三维方向的平移运动的加速度，确定天线的平移运动参数。具体地，本发明实施例提供的上述液晶天线中，加速度计用来测量天线平移运动状态，检测三个方向的平移运动的加速度，并对时间积分得到速度和距离，实现对天线本身的姿态、位置、速度等参数的测量，给出天线运动状态参数。该加速度计可以为压电式加速度计、压阻式加速度计、电容式加速度计、谐振式加速度计或隧道式加速度计中的任意一种。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述液晶天线中，惯性导航单元还包括：至少一个陀螺仪；陀螺仪用于测量天线在三维方向的转动运动参数。具体地，本发明实施例提供的上述液晶天线中，陀螺仪用来测量天线的三个方向的转动运动，如姿态角(俯仰角、横滚角和航向角)、角位移或角位置等姿态参数，用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角。该陀螺仪可以为压电型检测陀螺仪、压阻型检测陀螺仪、电容型检测陀螺仪、光学检测陀螺仪或隧道效应检测陀螺仪中的任意一种。
需要说明的是，加速度计和陀螺仪均使用半导体工艺制造，与天线阵列的制造工艺兼容，天线阵列、加速度计和陀螺仪的制造顺序不限，亦可同步制作。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种本发明实施例提供的上述液晶天线的制作方法，如图5所示，可以包括：
S101、采用半导体制作工艺形成天线阵列；其中，天线阵列包括相对设置的第一基板和第二基板；
S102、在第一基板面向第二基板一面或第二基板面向第一基板一面形成种子层；
S103、在形成的种子层之上采用半导体制作工艺和牺牲层工艺形成惯性导航单元。
本发明实施例提供的上述制作方法中，采用半导体制作工艺形成天线阵列和惯性导航单元，有利于提高天线系统的集成化，二者制作工艺相同，有利于实现液晶天线的集成制造。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述制作方法中，如图6所示，步骤S101可以具体包括：
S201、在第一基板面向第二基板的一面形成第一电极；
S202、在形成的第一电极之上涂覆第一配向层；
S203、在第二基板面向第一基板的一面形成第二电极；
S204、在形成的第二电极之上涂覆第二配向层；
S205、在第一基板背离第二基板的一面形成贴片单元；
S206、对第二基板涂覆带有隔垫物的封接胶并滴注液晶；
S207、将第一基板与第二基板进行对盒。
具体地，本发明实施例提供的上述制作方法中，天线阵列的液晶盒部分(上第二基板、取向层和液晶)与现有的液晶显示面板的制造工艺相似，将液晶显示面板的产线稍加改造即可进行生产制造。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述制作方法中，如图7所示，步骤S103可以具体包括：
S301、在形成的种子层之上采用半导体制作工艺形成包括牺牲层的惯性导航单元的多膜层立体结构；
S302、对牺牲层进行释放工艺形成惯性导航单元的立体结构。
具体地，本发明实施例提供的上述制作方法中，为了将惯性导航单元的歌功能膜层制作于玻璃基板上，需要沉积一层种子层，该种子层为后续的金属层生长工艺可以提供良好的粘附和导电的基片环境，提高基板与金属布线膜层的结合力，即可以预先在基板上生长种子层后，再生长惯性导航单元的主体金属膜层结构。且为了实现惯性导航单元的立体结构需要增加牺牲层，该膜层用于形成微机械结构的空腔或可活动的传感器结构，由于此膜层只起分离层作用，形成上层结构后可以通过释放工艺被去掉，即在制作惯性导航单元的过程中先形成各种膜层结构，其中包括在适当的位置形成牺牲层，再用化学刻蚀剂腐蚀或干法刻蚀等工艺将此牺牲层薄膜去掉，但不损伤其他膜层结构，然后得到惯性导航单元的立体结构。
本发明实施例提供了一种液晶天线及其制作方法，该液晶天线包括：天线阵列和至少一个惯性导航单元；其中，天线阵列包括相对设置的第一基板和第二基板；天线阵列用于改变馈入液晶天线的电磁波信号的相位，形成对应目标方向的波束；惯性导航单元位于第一基板面向第二基板一面或位于第二基板面向第一基板一面；其中，惯性导航单元用于确定天线在导航坐标系中的运动参数；惯性导航单元与所在基板之间具有种子层。这样本发明通过增加种子层和牺牲层，采用半导体工艺将惯性导航单元与天线阵列集成在一起，从而提高了天线系统的集成化，有利于实现天线系统的小型化和多功能化发展；同时通过天线阵列可以实现对天线波束的精确控制，通过惯性导航单元可以实现对天线运动的精准定位。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种液晶天线，其特征在于，包括：天线阵列和至少一个惯性导航单元；其中，
所述天线阵列包括相对设置的第一基板和第二基板；所述天线阵列用于改变馈入液晶天线的电磁波信号的相位，形成对应目标方向的波束；
所述惯性导航单元位于所述第一基板面向所述第二基板的一面或位于所述第二基板面向所述第一基板的一面；其中，所述惯性导航单元用于确定天线在导航坐标系中的运动参数；所述惯性导航单元与所在基板之间具有种子层。
2.如权利要求1所述的液晶天线，其特征在于，所述天线阵列，包括：
位于所述第二基板与所述第一基板之间，且沿所述第一基板指向所述第二基板的方向依次为第一电极、第一配向层、液晶层和隔垫物、第二配向层、第二电极，以及位于所述第一基板背离所述第二基板一面的呈矩阵排列的多个贴片单元；其中，
所述贴片单元用于向外空间辐射电磁信号或接收外空间的电磁信号；
所述隔垫物支撑于所述第一配向层与所述第二配向层之间。
3.如权利要求2所述的液晶天线，其特征在于，所述贴片单元、所述第一电极和所述第二电极的材料为高电导率金属材料。
4.如权利要求3所述的液晶天线，其特征在于，所述贴片单元的形状为矩形。
5.如权利要求1-4任一项所述的液晶天线，其特征在于，所述天线阵列的形状为圆形阵列、方形阵列或八边形阵列中的任意一种。
6.如权利要求1所述的液晶天线，其特征在于，所述惯性导航单元，包括：至少一个加速度计；
所述加速度计用于检测天线在三维方向的平移运动的加速度，确定天线的平移运动参数。
7.如权利要求6所述的液晶天线，其特征在于，所述惯性导航单元，还包括：至少一个陀螺仪；
所述陀螺仪用于测量天线在三维方向的转动运动参数。
8.如权利要求1所述的液晶天线，其特征在于，所述惯性导航单元位于包围所述天线阵列的周边区域内。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的液晶天线的制作方法，其特征在于，包括：
采用半导体制作工艺形成所述天线阵列；其中，所述天线阵列包括相对设置的第一基板和第二基板；
在所述第一基板面向所述第二基板一面或所述第二基板面向所述第一基板一面形成种子层；
在形成的所述种子层之上采用半导体制作工艺和牺牲层工艺形成所述惯性导航单元。
10.如权利要求9所述的制作方法，其特征在于，在形成的所述种子层之上采用半导体制作工艺和牺牲层工艺形成所述惯性导航单元，具体包括：
在形成的所述种子层之上采用半导体制作工艺形成包括牺牲层的所述惯性导航单元的多膜层立体结构；
对所述牺牲层进行释放工艺形成所述惯性导航单元的立体结构。
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