以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、図面番号に関係なく同一又は類似の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。以下の説明で用いられる構成要素の接尾辞である「モジュール」及び「部」は、明細書の作成を容易にするために付与又は混用されるものであり、それ自体が有意性や有用性を有するものではない。また、本発明の実施形態を説明するにあたって、関連する公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。なお、添付図面は本発明の実施形態を容易に理解できるようにするためのものにすぎず、添付図面により本発明の技術的思想が制限されるものではなく、本発明は本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。
第1、第2などのように序数を含む用語は様々な構成要素を説明するために使用されるが、前記構成要素は前記用語により限定されるものではない。前記用語は1つの構成要素を他の構成要素と区別する目的でのみ使用される。
ある構成要素が他の構成要素に「連結」又は「接続」されていると言及された場合は、前記他の構成要素に直接的に連結又は接続されていることもあり、中間にさらに他の構成要素が存在することもあると理解すべきである。それに対して、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」又は「直接接続」されていると言及された場合は、中間にさらに他の構成要素が存在しないと理解すべきである。
本明細書で使用される単数の表現は、特に断らない限り、複数の表現を含む。
本明細書において、「含む」や「有する」などの用語は、明細書に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はそれらの組み合わせが存在することを指定しようとするもので、1つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はそれらの組み合わせの存在や付加可能性を予め排除するものではないと理解すべきである。
本明細書で説明される移動端末機には、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコン、デジタル放送端末機、携帯情報端末(Personal Digital Assistants; PDA)、ポータブルマルチメディアプレーヤ(Portable Multimedia Player; PMP)、ナビゲーション、スレートPC、タブレットPC、ウルトラブック、ウェアラブルデバイス(例えば、ウォッチ型端末機、グラス型端末機、ヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display; HMD))などが含まれる。
しかし、本明細書に開示される実施形態による構成は、移動端末機にのみ適用可能な場合を除き、デジタルテレビ、デスクトップコンピュータ、デジタルサイネージなどの固定端末機にも適用できることを、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば容易に理解できるであろう。
図1Aは本発明による移動端末機を示すブロック図であり、図1B及び図1Cは本発明による移動端末機の一例を異なる方向から見た概念図である。
同図に示すように、移動端末機100は、無線通信部110、入力部120、感知部140、出力部150、インタフェース部160、メモリ170、制御部180、電源供給部190などを含む。図1Aに示す全ての構成要素が必須構成要素であるわけではなく、本発明による移動端末機は、図示の構成要素よりも多い構成要素で実現してもよく、それより少ない構成要素で実現してもよい。
より具体的には、無線通信部110は、移動端末機100と無線通信システム間、移動端末機100と他の移動端末機間、又は移動端末機100と外部サーバ間の無線通信を可能にする少なくとも1つのモジュールを含む。また、無線通信部110は、移動端末機100を少なくとも1つのネットワークに接続する少なくとも1つのモジュールを含む。
無線通信部110は、放送受信モジュール111、移動通信モジュール112、無線インターネットモジュール113、近距離通信モジュール114及び位置情報モジュール115の少なくとも1つを含む。
入力部120は、画像信号の入力のためのカメラ121又は画像入力部、オーディオ信号の入力のためのマイク122又はオーディオ入力部、ユーザからの情報の入力のためのユーザ入力部123(例えば、タッチキー、プッシュキー(メカニカルキー)など)を含んでもよい。入力部120により得られた画像データやオーディオデータは、分析されてユーザの制御命令で処理される。
感知部140は、移動端末機100内の情報、移動端末機100を囲む周辺環境に関する情報及びユーザ情報の少なくとも1つを感知するための少なくとも1つのセンサを含む。例えば、感知部140は、近接センサ141、照度センサ142、タッチセンサ、加速度センサ、磁気センサ、重力センサ、ジャイロセンサ、モーションセンサ、RGBセンサ、赤外線センサ(IRセンサ)、指紋センサ、超音波センサ、光センサ、カメラ121、マイク122、バッテリゲージ、環境センサ(例えば、気圧計、湿度計、温度計、放射能センサ、熱センサ、ガスセンサなど)、化学センサ(例えば、電子鼻、ヘルスケアセンサ、生体センサなど)の少なくとも1つを含む。また、本発明による移動端末機は、これらセンサの少なくとも2つのセンサにより感知された情報を組み合わせて活用することができる。
出力部150は、視覚、聴覚又は触覚などに関連する出力を発生するように構成される。例えば、出力部150は、ディスプレイ部151、音響出力部152、ハプティックモジュール153、光出力部154の少なくとも1つを含む。ディスプレイ部151は、タッチセンサとレイヤ構造をなすか又は一体的に形成されることにより、タッチスクリーンを実現する。前記タッチスクリーンは、移動端末機100とユーザ間の入力インタフェースを提供するユーザ入力部123として機能すると共に、移動端末機100とユーザ間の出力インタフェースを提供する。
インタフェース部160は、移動端末機100に接続される各種外部機器との経路の役割を果たす。例えば、インタフェース部160は、有無線ヘッドセットポート、外部充電器ポート、有無線データポート、メモリカードポート、識別モジュールが備えられた装置を接続するポート、オーディオI/O(Input/Output)ポート、ビデオI/Oポート、イヤホンポートの少なくとも1つを含む。移動端末機100においては、インタフェース部160への外部機器の接続に対応して、接続された外部機器に関する制御を行うことができる。
メモリ170は、移動端末機100の様々な機能をサポートするデータを保存する。メモリ170は、移動端末機100で起動される複数のアプリケーションプログラム(又はアプリケーション)、移動端末機100の動作のためのデータやコマンドを保存する。前記アプリケーションプログラムの少なくとも一部は、無線通信により外部サーバからダウンロードすることができる。また、前記アプリケーションプログラムの少なくとも一部は、移動端末機100の基本機能(例えば、電話発着信機能、メッセージ送受信機能)のために工場出荷時に移動端末機100にインストールされている。さらに、前記アプリケーションプログラムは、メモリ170に保存され、移動端末機100にインストールされ、制御部180により移動端末機100の動作(又は機能)のために起動されるようにすることができる。
制御部180は、前記アプリケーションプログラムに関する動作に加え、通常の移動端末機100の全般的な動作を制御する。制御部180は、前述した構成要素により入力又は出力される信号、データ、情報などを処理したり、メモリ170に保存されたアプリケーションプログラムを起動することにより、ユーザに適切な情報又は機能を提供又は処理することができる。
また、制御部180は、メモリ170に保存されたアプリケーションプログラムの起動のために、図1Aに示す移動端末機100の構成要素の少なくとも一部を制御することができる。さらに、制御部180は、前記アプリケーションプログラムの起動のために、移動端末機100の構成要素の少なくとも2つを組み合わせて動作させることができる。
電源供給部190は、制御部180の制御下で、供給された外部の電源又は内部の電源を移動端末機100の各構成要素に供給する。電源供給部190は、バッテリを含んでもよい。前記バッテリは、内蔵バッテリ又は交換可能なバッテリであってもよい。
前記構成要素の少なくとも一部は、後述する様々な実施形態による移動端末機の動作、制御又は制御方法を実現するために互いに連携して動作することもある。また、前記移動端末機の動作、制御又は制御方法は、前記移動端末機のメモリに保存された少なくとも1つのアプリケーションプログラムの起動により実現されることもある。
以下、前述した移動端末機100により実現される様々な実施形態を説明する前に、前述した移動端末機100の構成要素について図1Aを参照してより具体的に説明する。
無線通信部110の放送受信モジュール111は、放送チャネルを介して、外部の放送管理サーバから放送信号及び/又は放送関連情報を受信する。前記放送チャネルは、衛星チャネル及び地上波チャネルを含む。少なくとも2つの放送チャネルの同時放送受信又は放送チャネルのスイッチングのために、放送受信モジュール111は、移動端末機100に2つ以上備えられてもよい。
無線通信部110の移動通信モジュール112は、移動通信のための技術標準又は通信方式(例えば、GSM(登録商標)(Global System for Mobile communication)、CDMA(Code Division Multi Access)、CDMA2000(Code Division Multi Access 2000)、EV−DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only)、WCDMA(登録商標)(Wideband CDMA)、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)、HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)、LTE(Long Term Evolution)、LTE−A(Long Term Evolution-Advanced)など)により構築された移動通信網上で基地局、外部の端末、サーバの少なくとも1つと無線信号を送受信する。
前記無線信号は、音声呼信号、テレビ電話呼信号、又はSMS/MMSメッセージの送受信による様々な形態のデータを含む。
無線通信部110の無線インターネットモジュール113は、無線インターネットの接続のためのモジュールであり、移動端末機100に内蔵されるか又は外付けされる。無線インターネットモジュール113は、無線インターネット技術による通信網で無線信号を送受信するように構成される。
無線インターネット技術としては、例えばWLAN(Wireless LAN)、Wi−Fi(Wireless Fidelity)、Wi−Fiダイレクト(Wireless Fidelity Direct)、DLNA(Digital Living Network Alliance)、Wibro(Wireless Broadband)、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、HSDPA、HSUPA、LTE、LTE−Aなどがあり、無線インターネットモジュール113は、列挙していない無線インターネット技術をも含む範囲で少なくとも1つの無線インターネット技術によりデータを送受信する。
Wibro、HSDPA、HSUPA、GSM(登録商標)、CDMA、WCDMA(登録商標)、LTE、LTE−Aなどによる無線インターネット接続が移動通信網を介して行われるという観点から、前記移動通信網を介して無線インターネット接続を行う無線インターネットモジュール113は、移動通信モジュール112の一種として理解してもよい。
無線通信部110の近距離通信モジュール114は、近距離通信のためのモジュールであり、ブルートゥース(Bluetooth(登録商標))、RFID(Radio Frequency Identification)、IrDA(Infrared Data Association)、UWB(Ultra Wideband)、ZigBee、NFC(Near Field Communication)、Wi−Fi、Wi−Fiダイレクト、ワイヤレスUSB(Wireless Universal Serial Bus)の少なくとも1つの技術を用いて近距離通信をサポートする。近距離通信モジュール114は、近距離無線通信網(近距離無線エリアネットワーク)を介して、移動端末機100と無線通信システム間、移動端末機100と他の移動端末機間、又は移動端末機100と外部サーバ間の無線通信をサポートする。前記近距離無線通信網(近距離無線エリアネットワーク)は、近距離ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(Wireless Personal Area Network)であってもよい。
前記他の移動端末機は、本発明による移動端末機100とデータ交換が可能な(又は連動可能な)ウェアラブルデバイス(例えば、ウォッチ型端末機、グラス型端末機、ヘッドマウントディスプレイ)などを含む。近距離通信モジュール114は、移動端末機100の周辺に位置する、移動端末機100と通信可能なウェアラブルデバイスを検知(又は認識)することができる。さらに、制御部180は、前記検知されたウェアラブルデバイスが移動端末機100との通信を認証されたデバイスの場合、移動端末機100で処理されるデータの少なくとも一部を、近距離通信モジュール114を介して前記ウェアラブルデバイスに送信することができる。よって、前記ウェアラブルデバイスのユーザは、移動端末機100で処理されるデータを、前記ウェアラブルデバイスで用いることができる。例えば、ユーザは、移動端末機100に電話がかかってきた場合に前記ウェアラブルデバイスで通話を行ったり、移動端末機100にメールが受信された場合に前記ウェアラブルデバイスで前記受信されたメールを確認したりすることができる。
無線通信部110の位置情報モジュール115は、移動端末機100の位置(又は現在の位置)を取得するためのモジュールであり、代表的な例としては、GPS(Global Position System)モジュールとWi−Fiモジュールがある。一例として、移動端末機100は、GPSモジュールを用いた場合、GPS衛星から送られる信号を用いて、移動端末機100の位置を取得することができる。他の例として、移動端末機100は、Wi−Fiモジュールを用いた場合、当該Wi−Fiモジュールと無線信号を送信又は受信する無線AP(Wireless Access Point)の情報に基づいて、移動端末機100の位置を取得することができる。必要に応じて、位置情報モジュール115は、置換的又は付加的に、移動端末機100の位置に関するデータを得るために、無線通信部110の他のモジュールのいずれかの機能を実行することができる。位置情報モジュール115は、移動端末機100の位置(又は現在の位置)を取得するために用いられるモジュールであり、移動端末機100の位置を直接計算又は取得するモジュールに限定されるものではない。
入力部120は、画像情報(もしくは信号)、オーディオ情報(もしくは信号)、又はユーザからの情報の入力のためのものであり、画像情報の入力のために1つ又は複数のカメラ121を備える。入力部120のカメラ121は、テレビ電話モード又は撮影モードでイメージセンサにより得られる静止画像又は動画像などの画像フレームを処理する。カメラ121で処理された画像フレームは、ディスプレイ部151に表示したり、メモリ170に保存することができる。移動端末機100に備えられる複数のカメラ121は、マトリクス構造に配置されてもよく、この場合、マトリクス構造に配置された複数のカメラ121により、移動端末機100に様々な角度又は焦点の複数の画像情報を入力することができる。また、複数のカメラ121は、立体画像を実現するための左画像及び右画像を取得できるように、ステレオ構造に配置されてもよい。
入力部120のマイク122は、外部の音響信号を電気的な音声データに処理する。マイク122で処理された音声データは、移動端末機100で実行中の機能(又はアプリケーションプログラム)によって多様に用いることができる。マイク122には、外部の音響信号が入力される過程で発生するノイズを除去するための様々なノイズ除去アルゴリズムが実現される。
入力部120のユーザ入力部123は、ユーザからの情報の入力のためのものであり、ユーザ入力部123により情報が入力されると、制御部180は、入力された情報に対応して移動端末機100の動作を制御することができる。ユーザ入力部123は、機械式入力手段(又はメカニカルキー、例えば移動端末機100の前面、背面又は側面に位置するボタン、ドームスイッチ、ジョグホイール、ジョグスイッチなど)及びタッチ式入力手段を含んでもよい。前記タッチ式入力手段は、例えば、ソフトウェア的な処理によりタッチスクリーンに表示される仮想キー、ソフトキー又はビジュアルキーからなるようにしてもよく、前記タッチスクリーン以外の部分に配置されるタッチキーからなるようにしてもよい。また、前記仮想キー又は前記ビジュアルキーは、様々な形態で前記タッチスクリーン上に表示されるようにしてもよく、例えばグラフィック、テキスト、アイコン、ビデオ又はそれらの組み合わせからなる。
検知部140は、移動端末機100内の情報、移動端末機100を囲む周辺環境に関する情報及びユーザ情報の少なくとも1つを検知し、それに対応する検知信号を発生する。制御部180は、前記検知信号に基づいて、移動端末機100の駆動又は動作を制御したり、移動端末機100にインストールされたアプリケーションプログラムに関するデータ処理、機能又は動作を実行することができる。検知部140に含まれる様々なセンサのうち代表的なセンサについてより具体的に説明すると次の通りである。
まず、近接センサ141とは、電磁界の力又は赤外線などを利用して、所定の検出面に近づく物体又は近傍に存在する物体の有無を機械的な接触なしに検出できるセンサをいう。近接センサ141は、前記タッチスクリーンにより覆われる移動端末機100の内部領域又は前記タッチスクリーンの近くに配置されてもよい。
近接センサ141としては、例えば透過型光電センサ、拡散反射型光電センサ、回帰反射型光電センサ、高周波発振型近接センサ、静電容量型近接センサ、磁気近接センサ、赤外線近接センサなどがある。静電式タッチスクリーンの場合、近接センサ141は、導電性を有する物体の近接による電界の変化から当該物体の近接を検出するように構成されてもよい。この場合、タッチスクリーン(又はタッチセンサ)自体が近接センサにも分類される。
以下、説明の便宜上、前記物体を前記タッチスクリーン上に接触させるのではなく近接させて前記物体が前記タッチスクリーン上に位置することを認識させることを「近接タッチ(proximity touch)」といい、前記物体を前記タッチスクリーン上に実際に接触させることを「接触タッチ(contact touch)」という。前記物体により近接タッチされる前記タッチスクリーン上の位置とは、前記物体が近接タッチされる際に前記物体が前記タッチスクリーンに対して垂直に対応する位置を意味する。
近接センサ141は、近接タッチ動作及び近接タッチパターン(例えば、近接タッチ距離、近接タッチ方向、近接タッチ速度、近接タッチ時間、近接タッチ位置、近接タッチ移動状態など)を検知することができる。一方、制御部180は、近接センサ141により検知された近接タッチ動作及び近接タッチパターンに対応するデータ(又は情報)を処理し、また、処理されたデータに対応する視覚的な情報を前記タッチスクリーン上に出力させることができる。さらに、制御部180は、前記タッチスクリーン上の同一地点へのタッチが近接タッチであるか接触タッチであるかによって、異なる動作又はデータ(もしくは情報)が処理されるように移動端末機100を制御することができる。
次に、タッチセンサは、抵抗膜式、静電容量式、赤外線式、超音波式、磁気式などの様々なタッチ方式のうち少なくとも1つを用いて、前記タッチスクリーン(又はディスプレイ部151)へのタッチ(又はタッチ入力)を検知する。
一例として、前記タッチセンサは、前記タッチスクリーンの特定部位に加わった圧力又は前記タッチスクリーンの特定部位に発生する静電容量などの変化を電気的な入力信号に変換するように構成されてもよい。前記タッチセンサは、前記タッチスクリーンをタッチするタッチ手段により当該タッチセンサ上でタッチされる位置、面積、タッチ時の圧力、タッチ時の静電容量などを検出できるように構成されてもよい。ここで、前記タッチ手段とは、前記タッチセンサをタッチする物体をいい、例えば指、タッチペン又はスタイラスペン、ポインタなどがある。
前記タッチセンサへのタッチ入力がある場合、それに対応する信号がタッチ制御装置に送られる。前記タッチ制御装置は、その信号を処理して対応するデータを制御部180に送る。これにより、制御部180は、ディスプレイ部151のどの領域がタッチされたかなどを把握することができる。ここで、前記タッチ制御装置は、制御部180とは別の構成要素であってもよく、制御部180自体であってもよい。
また、制御部180は、前記タッチスクリーン(又は前記タッチスクリーン以外の部分に配置されるタッチキー)をタッチするタッチ手段の種類によって異なる制御を行うこともでき、同じ制御を行うこともできる。前記タッチ手段の種類によって異なる制御を行うか同じ制御を行うかは、移動端末機100の現在の動作状態又は実行中のアプリケーションプログラムによって決定されるようにしてもよい。
一方、前記タッチセンサ及び近接センサ141は、独立して又は組み合わせて、前記タッチスクリーンへのショートタッチ(もしくはタップ)、ロングタッチ、マルチタッチ、ドラッグ、フリック、ピンチイン、ピンチアウト、スワイプ、ホバーなどの様々な方式のタッチを検知することができる。
次に、超音波センサは、超音波を用いて、検知対象の位置情報を認識することができる。制御部180は、光センサと複数の超音波センサから検知される情報に基づいて、波動発生源の位置を算出することができる。波動発生源の位置は、光のほうが超音波より非常に速いこと、すなわち光が光センサに到達する時間のほうが超音波が超音波センサに到達する時間より非常に速いことを利用して算出することができる。より具体的には、波動発生源の位置は、光を基準信号として超音波が到達する時間との時間差を利用して算出することができる。
一方、前述した入力部120のカメラ121は、カメラセンサ(例えば、CCD、CMOSなど)、フォトセンサ(又はイメージセンサ)及びレーザセンサの少なくとも1つを含む。
前記カメラセンサと前記レーザセンサとを組み合わせ、3次元立体画像への前記検知対象のタッチを検知するようにしてもよい。前記フォトセンサは、前記タッチスクリーンに近接する前記検知対象の動きをスキャンするように構成され、ディスプレイ素子に積層されるようにしてもよい。より具体的には、前記フォトセンサは、フォトダイオードとトランジスタ(TR)を行列状に実装し、前記フォトダイオードに入る光の量に応じて変化する電気的信号を用いて、前記フォトセンサ上に載置されるものをスキャンする。すなわち、前記フォトセンサは、光の変化量に応じた前記検知対象の座標を計算し、それに基づいて前記検知対象の位置情報を取得する。
出力部150のディスプレイ部151は、移動端末機100で処理される情報を表示(出力)する。例えば、ディスプレイ部151は、移動端末機100で起動されるアプリケーションプログラムの実行画面情報、又は当該実行画面情報に応じたUI(User Interface)、GUI(Graphic User Interface)情報を表示する。
また、ディスプレイ部151は、立体画像を表示する立体ディスプレイ部として構成されてもよい。
前記立体ディスプレイ部には、ステレオスコピック方式(眼鏡方式)、オートステレオスコピック方式(裸眼方式)、プロジェクション方式(ホログラフィック方式)などの3次元ディスプレイ方式が適用される。
出力部150の音響出力部152は、呼受信モード、通話モード、録音モード、音声認識モード、又は放送受信モードなどで、無線通信部110から受信するか、又はメモリ170に保存されたオーディオデータを出力する。音響出力部152は、移動端末機100で実行される機能(例えば、呼信号受信音、メール受信音など)に関連する音響信号も出力する。このような音響出力部152は、レシーバ、スピーカ、ブザーなどを含む。
出力部150のハプティックモジュール153は、ユーザが感じることのできる様々な触覚効果を発生する。ハプティックモジュール153が発生する触覚効果の代表的な例としては振動がある。ハプティックモジュール153が発生する振動の強度やパターンなどは、ユーザの選択又は制御部180の設定により制御することができる。例えば、ハプティックモジュール153は、異なる振動を合成して出力することもでき、順次出力することもできる。
ハプティックモジュール153は、振動の他にも、皮膚接触面に対して垂直運動するピン配列、噴射口又は吸入口を用いた空気の噴射力又は吸入力、皮膚表面に対する擦れ、電極の接触、静電気力などの刺激による効果や、吸熱又は発熱が可能な素子を用いた冷温感の再現による効果など、様々な触覚効果を発生することができる。
ハプティックモジュール153は、直接的な接触により触覚効果を伝えることができるだけでなく、ユーザが指や腕などの筋感覚により触覚効果を感じるように実現することもできる。ハプティックモジュール153は、移動端末機100の構成態様に応じて2つ以上備えてもよい。
出力部150の光出力部154は、移動端末機100の光源の光を用いてイベント発生を通知するための信号を出力する。移動端末機100で発生するイベントとしては、呼信号受信、メール受信、不在着信、アラーム、スケジュール通知、電子メール受信、アプリケーションによる情報受信などがある。
光出力部154により出力される信号は、移動端末機100が前面又は背面から単色又は複数色の光を発光することにより実現される。前記信号の出力は、移動端末機100がユーザのイベント確認を検知することにより終了するようにしてもよい。
インタフェース部160は、移動端末機100に接続される全ての外部機器との経路の役割を果たす。インタフェース部160は、外部機器からデータを受信するか、供給された電源を移動端末機100内部の各構成要素に送るか、又は移動端末機100内部のデータを外部機器に送信する。インタフェース部160は、例えば有無線ヘッドセットポート、外部充電器ポート、有無線データポート、メモリカードポート、識別モジュールが備えられた装置を接続するポート、オーディオI/Oポート、ビデオI/Oポート、イヤホンポートなどを含む。
前記識別モジュールは、移動端末機100の使用権限を認証するための各種情報を保存したチップであり、ユーザ識別モジュール(User Identity Module; UIM)、加入者識別モジュール(Subscriber Identity Module; SIM)、汎用加入者識別モジュール(Universal Subscriber Identity Module; USIM)などを含む。前記識別モジュールが備えられた装置(以下、識別装置という)は、スマートカード形式で製造されてもよい。よって、前記識別装置は、インタフェース部160を介して移動端末機100に接続することができる。
また、インタフェース部160は、移動端末機100が外部のクレードルに接続された場合、前記クレードルからの電源が移動端末機100に供給される経路となり、ユーザにより前記クレードルから入力される各種命令信号が移動端末機100に伝達される経路となる。前記クレードルから入力される各種命令信号又は電源は、移動端末機100が前記クレードルに正しく取り付けられたことを認知するための信号としても機能する。
メモリ170は、制御部180の動作のためのプログラムを保存することもでき、入出力されるデータ(例えば、電話帳、メッセージ、静止画像、動画像など)を一時保存することもできる。メモリ170は、前記タッチスクリーンへのタッチ入力時に出力される様々なパターンの振動及び音響に関するデータを保存することもできる。
メモリ170は、フラッシュメモリタイプ、ハードディスクタイプ、SSD(Solid State Drive)タイプ、SDD(Silicon Disk Drive)タイプ、マルチメディアカードマイクロタイプ、カードタイプのメモリ(例えば、SD又はXDメモリなど)、RAM(Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、PROM(Programmable Read-Only Memory)、磁気メモリ、磁気ディスク及び光ディスクの少なくとも1つのタイプの記憶媒体を含む。移動端末機100は、インターネット上でメモリ170の保存機能を実行するウェブストレージに関連して動作することもできる。
一方、制御部180は、前述したように、アプリケーションプログラムに関する動作と、通常の移動端末機100の全般的な動作を制御する。例えば、制御部180は、移動端末機100の状態が設定条件を満たす場合、アプリケーションに対するユーザの制御命令の入力を制限するロック状態を実行又は解除することができる。
また、制御部180は、音声通話、データ通信、テレビ電話などに関連する制御及び処理を行うこともでき、前記タッチスクリーン上で行われる手書き入力及び手描き入力をそれぞれ文字及び画像として認識するパターン認識処理を行うこともできる。さらに、制御部180は、後述する様々な実施形態を本発明による移動端末機100において実現するために、前述した移動端末機100の構成要素のいずれか又は複数を組み合わせて制御することができる。
電源供給部190は、制御部180の制御下で、供給された外部の電源又は内部の電源を移動端末機100の各構成要素に必要に応じて供給する。電源供給部190は、バッテリを含んでもよい。前記バッテリは、充電可能な内蔵バッテリであってもよく、充電などのために端末機本体に脱着可能に結合されるものであってもよい。
電源供給部190は、接続ポートをさらに含んでもよい。前記接続ポートは、前記バッテリの充電のために電源を供給する外部充電器が電気的に接続されるインタフェース160の一例として構成されてもよい。
他の例として、電源供給部190は、前記接続ポートを用いるのではなく、無線方式で前記バッテリを充電するように構成されてもよい。この場合、電源供給部190は、外部の無線電力送信装置から、電磁誘導現象に基づく電磁誘導方式又は電磁界共鳴現象に基づく電磁界共鳴方式の少なくとも1つを用いて電力を受信する。
以下に説明する様々な実施形態は、例えばソフトウェア、ハードウェア又はそれらの組み合わせにより、コンピュータ又はそれと類似の装置で読み取りが可能な記録媒体内で実現することができる。
図1B及び図1Cを参照すると、移動端末機100は、ストレート型の端末機本体を備えている。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、ウォッチ型、クリップ型、グラス型、2つ以上の本体が相対移動可能に結合される折り畳み型、フリップ型、スライド型、スイング型、2軸回転型などの様々な構造に適用可能である。すなわち、ストレート型の移動端末機を一例として説明するが、当該説明は他のタイプの移動端末機にも一般的に適用可能である。
ここで、端末機本体とは、移動端末機100を少なくとも1つの集合体とみなしてそれを示す概念である。
移動端末機100は、外観を形成するケース(例えば、フレーム、ハウジング、カバーなど)を含む。同図に示すように、移動端末機100は、フロントケース101とリアケース102とを含んでもよい。フロントケース101とリアケース102との結合により形成される内部空間には、各種電子部品が配置される。フロントケース101とリアケース102との間には、1つ又は複数のミドルケースがさらに配置されてもよい。
前記端末機本体の前面には、情報を出力できるようにディスプレイ部151が配置されてもよい。同図に示すように、ディスプレイ部151のウィンドウ151aは、フロントケース101に装着されてフロントケース101と共に前記端末機本体の前面を形成するようにしてもよい。
場合によっては、リアケース102にも電子部品が装着される。リアケース102に装着可能な電子部品としては、着脱可能なバッテリ、識別モジュール、メモリカードなどがある。この場合、リアケース102には、装着された電子部品を覆うための背面カバー103が着脱可能に結合される。つまり、背面カバー103がリアケース102から分離した場合、リアケース102に装着された電子部品が外部に露出する。
同図に示すように、背面カバー103がリアケース102に結合された場合、リアケース102の側面の一部が露出する。場合によっては、前記結合時、リアケース102が背面カバー103により完全に遮蔽される。また、背面カバー103には、カメラ121bや音響出力部152bを外部に露出させるための開口部が備えられてもよい。
これらのケース101、102、103は、合成樹脂を射出して形成してもよく、金属、例えばステンレススチール、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)などで形成してもよい。
移動端末機100は、複数のケースが各種電子部品を収容する内部空間を形成する前記例とは異なり、1つのケースが前記内部空間を形成するように構成されてもよい。この場合、合成樹脂又は金属が側面から背面につながるユニボディの移動端末機100が実現される。
さらに、移動端末機100は、前記端末機本体の内部に水が入り込まないようにする防水部(図示せず)を含んでもよい。例えば、前記防水部は、ウィンドウ151aとフロントケース101との間、フロントケース101とリアケース102との間、又はリアケース102と背面カバー103との間に備えられ、これらの結合時に内部空間を密閉する防水部材を含んでもよい。
さらに、移動端末機100は、ディスプレイ部151、第1音響出力部152a及び第2音響出力部152b、近接センサ141、照度センサ142、光出力部154、第1カメラ121a及び第2カメラ121b、第1操作ユニット123a及び第2操作ユニット123b、マイク122、インタフェース部160などを含んでもよい。
以下、図1B及び図1Cに示すように、前記端末機本体の前面にディスプレイ部151、第1音響出力部152a、近接センサ141、照度センサ142、光出力部154、第1カメラ121a及び第1操作ユニット123aが配置され、前記端末機本体の側面に第2操作ユニット123b、マイク122及びインタフェース部160が配置され、前記端末機本体の背面に第2音響出力部152b及び第2カメラ121bが配置された移動端末機100を一例として説明する。
ただし、移動端末機100のこれらの構成要素は、前記配置に限定されるものではなく、必要に応じて除外又は代替されたり、他の面に配置されてもよい。例えば、第1操作ユニット123aが前記端末機本体の前面に備えられず、第2音響出力部152bが前記端末機本体の背面ではなく前記端末機本体の側面に備えられるようにしてもよい。
ディスプレイ部151は、移動端末機100で処理される情報を表示(出力)する。例えば、ディスプレイ部151は、移動端末機100で起動されるアプリケーションプログラムの実行画面情報、又は当該実行画面情報に応じたUI(User Interface)、GUI(Graphic User Interface)情報を表示する。
ディスプレイ部151は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display; LCD)、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display; TFT-LCD)、有機発光ダイオード(Organic Light-Emitting Diode; OLED)、フレキシブルディスプレイ、3次元ディスプレイ、電子インクディスプレイの少なくとも1つを含む。
ディスプレイ部151は、移動端末機100の実現形態に応じて2つ以上備えられてもよい。この場合、移動端末機100には、複数のディスプレイ部を1つの面に離隔して又は一体的に配置してもよく、異なる面にそれぞれ配置してもよい。
ディスプレイ部151は、タッチ方式で制御命令の入力を受けることができるように、ディスプレイ部151へのタッチを感知するタッチセンサを含んでもよい。よって、ディスプレイ部151へのタッチが行われると、前記タッチセンサは、前記タッチを感知し、制御部180は、それに基づいて前記タッチに対応する制御命令を発生するようにすることができる。タッチ方式で入力される内容は、文字、数字、各種モードの指示、又は指定可能なメニュー項目などである。
前記タッチセンサは、タッチパターンを備えるフィルム状に構成されてウィンドウ151aとウィンドウ151aの背面上のディスプレイ151との間に配置されてもよく、ウィンドウ151aの背面に直接パターニングされるメタルワイヤで構成されてもよい。また、前記タッチセンサは、ディスプレイ151と一体的に形成されてもよい。例えば、前記タッチセンサは、ディスプレイ151の基板上に配置されてもよく、ディスプレイ151の内部に備えられてもよい。
このように、ディスプレイ部151は、前記タッチセンサと共にタッチスクリーンを実現することができる。この場合、前記タッチスクリーンは、ユーザ入力部123(図1A参照)として機能することができる。場合によっては、前記タッチスクリーンは、第1操作ユニット123aの少なくとも一部の機能を代替することができる。
第1音響出力部152aは、通話音をユーザの耳に伝えるレシーバで実現し、第2音響出力部152bは、各種アラーム音やマルチメディアの再生音を出力するラウドスピーカの形態で実現してもよい。
ディスプレイ部151のウィンドウ151aには、第1音響出力部152aから発生する音響の放出のための音響ホールが形成されてもよい。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、第1音響出力部152aから発生する音響が構造物間の組立隙間(例えば、ウィンドウ151aとフロントケース101間の隙間)から放出されるようにしてもよい。この場合、音響の放出のために独立して形成されるホールが見えなくなるか又は隠れるので、移動端末機100の外観がよりシンプルになる。
光出力部154は、イベントの発生時にそれを通知するための光を出力するように構成される。前記イベントの例としては、呼信号受信、メッセージ受信、不在着信、アラーム、スケジュール通知、電子メール受信、アプリケーションによる情報受信などが挙げられる。制御部180は、ユーザのイベント確認が感知されると光の出力が終了するように、光出力部154を制御することができる。
第1カメラ121aは、撮影モード又はテレビ電話モードでイメージセンサにより得られる静止画像又は動画像の画像フレームを処理する。第1カメラ121aで処理された画像フレームは、ディスプレイ部151に表示することができ、メモリ170に保存することもできる。
第1操作ユニット123a及び第2操作ユニット123bは、移動端末機100の動作を制御するための命令を入力するために操作するユーザ入力部123の一例であり、操作部ともいわれる。第1操作ユニット123a及び第2操作ユニット123bは、タッチ、プッシュ、スクロールなど、触知式(tactile manner)であればいかなるタッチ方式も採用可能である。また、第1操作ユニット123a及び第2操作ユニット123bは、近接タッチ(proximity touch)、ホバリングタッチなど、非触知式のタッチ方式も採用可能である。
同図においては、第1操作ユニット123aがタッチキーで構成された場合を例示しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第1操作ユニット123aは、プッシュキー(メカニカルキー)で構成されてもよく、タッチキーとプッシュキーの組み合わせで構成されてもよい。
第1操作ユニット123a及び第2操作ユニット123bにより入力される内容は多様に設定することができる。例えば、第1操作ユニット123aには、メニュー、ホームキー、キャンセル、検索などの命令が入力され、第2操作ユニット123bには、第1音響出力部152a又は第2音響出力部152bから出力される音響のボリューム調整、ディスプレイ部151のタッチ認識モードへの移行などの命令が入力される。
また、前記端末機本体の背面には、ユーザ入力部123の他の例として、背面入力部(図示せず)が備えられてもよい。前記背面入力部は、移動端末機100の動作を制御するための命令を入力するために操作するものであり、前記背面入力部により入力される内容は多様に設定することができる。例えば、電源のオン/オフ、開始、終了、スクロールなどの命令、第1音響出力部152a又は第2音響出力部152bから出力される音響のボリューム調整、ディスプレイ部151のタッチ認識モードへの移行などの命令が入力される。前記背面入力部は、タッチ入力、プッシュ入力、又はそれらの組み合わせによる入力が可能な形態で実現することができる。
前記背面入力部は、前記端末機本体の厚さ方向に前面のディスプレイ部151と重なるように配置されてもよい。例えば、ユーザが前記端末機本体を片手で握った場合に人差し指を用いて容易に操作できるように、前記背面入力部は、前記端末機本体の背面の上端部に配置されてもよい。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、前記背面入力部の位置は変更可能である。
このように前記端末機本体の背面に前記背面入力部が備えられた場合、それを用いた新しい形態のユーザインタフェースを実現することができる。また、前記タッチスクリーン又は前記背面入力部が前記端末機本体の前面に備えられた第1操作ユニット123aの少なくとも一部の機能を代替して、前記端末機本体の前面に第1操作ユニット123aが配置されない場合、ディスプレイ部151をより大画面に構成することができる。
さらに、移動端末機100は、ユーザの指紋を認識する指紋センサを含んでもよい。この場合、制御部180は、前記指紋センサにより感知される指紋情報を認証手段として用いることができる。前記指紋センサは、ディスプレイ部151又はユーザ入力部123に内蔵されてもよい。
マイク122は、ユーザの音声、その他の音などを入力できるように構成される。マイク122は、複数箇所に備えられてステレオ音響を入力できるように構成されてもよい。
インタフェース部160は、移動端末機100を外部機器に接続するための経路となる。例えば、インタフェース部160は、他の装置(例えば、イヤホン、外部スピーカなど)との接続のための接続端子、近距離通信のためのポート(例えば、赤外線ポート、ブルートゥースポート、無線LANポートなど)、又は移動端末機100への電源供給のための電源供給端子の少なくとも1つである。インタフェース部160は、SIM(Subscriber Identity Module)、UIM(User Identity Module)、情報保存のためのメモリカードなどの外部カードを収容するソケットの形態で実現してもよい。
前記端末機本体の背面には、第2カメラ121bが配置されてもよい。この場合、第2カメラ121bは、第1カメラ121aとは撮影方向が実質的に反対である。
第2カメラ121bは、少なくとも1つのラインに沿って配列される複数のレンズを含んでもよい。前記複数のレンズは、マトリクス状に配列されてもよい。このようなカメラを「アレイカメラ」ともいう。第2カメラ121bがアレイカメラで構成された場合、前記複数のレンズを用いて様々な方式で画像を撮影することができ、よりよい品質の画像を取得することができる。
フラッシュ124は、第2カメラ121bに隣接して配置されてもよい。フラッシュ124は、第2カメラ121bで被写体を撮影する場合に被写体に向けて光を照射する。
前記端末機本体には、第2音響出力部152bがさらに配置されてもよい。第2音響出力部152bは、第1音響出力部152aと共にステレオ機能を実現することができ、通話時にはスピーカフォンモードの実現のために用いることができる。
前記端末機本体には、無線通信のための少なくとも1つのアンテナが備えられてもよい。前記アンテナは、前記端末機本体に内蔵されてもよく、ケースに形成されてもよい。例えば、放送受信モジュール111の一部を構成するアンテナは、前記端末機本体から引き出し可能に構成されてもよい。また、前記アンテナは、フィルム状に形成されて背面カバー103の内面に取り付けられてもよく、導電性材質を含むケースがアンテナとして機能するように構成されてもよい。
前記端末機本体には、移動端末機100に電源を供給するための電源供給部190が備えられてもよい。電源供給部190は、前記端末機本体に内蔵されてもよく、前記端末機本体の外部に着脱可能に構成されるバッテリ191を含んでもよい。
バッテリ191は、インタフェース部160に接続される電源ケーブルを介して電源が供給されるように構成されてもよい。また、バッテリ191は、無線充電機器により無線充電可能に構成されてもよい。前記無線充電は、電磁誘導方式又は磁界共振方式(電磁界共鳴方式)で実現することができる。
同図においては、背面カバー103がバッテリ191を覆うようにリアケース102に結合されてバッテリ191の離脱を制限し、バッテリ191を外部の衝撃と異物から保護するように構成された場合を例示している。バッテリ191が前記端末機本体に着脱可能に構成された場合、背面カバー103がリアケース102に着脱可能に結合されるようにしてもよい。
さらに、移動端末機100は、外観を保護したり、移動端末機100の機能を補助又は拡張するためのアクセサリーを含んでもよい。前記アクセサリーの一例としては、移動端末機100の少なくとも一面を覆蓋又は収容するカバー又はパウチが挙げられる。前記カバー又は前記パウチは、ディスプレイ部151と連動して移動端末機100の機能を拡張するように構成されてもよい。前記アクセサリーの他の例としては、前記タッチスクリーンへのタッチ入力を補助又は拡張するためのタッチペンが挙げられる。
以下、このように構成された移動端末機で実現できるアンテナモジュール及びそれを備える移動端末機の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の思想及び必須の特徴を逸脱しない範囲で本発明の他の特定の形態への具体化が可能であることは、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって自明である。
図2Aは本発明の第1実施形態による移動端末機の分解斜視図であって、アンテナモジュール200が、接地プレートであるプリント基板181と端末機本体の背面カバー103に形成された場合を示すものであり、図2Bは本発明の第2実施形態による移動端末機の分解斜視図であって、接地プレート181から分離して形成されて接地プレート181から離隔する導電部材によりアンテナモジュール200を構成した場合を示すものである。図2Bの場合においても、端末機本体の背面カバー103をアンテナモジュール200の構成の一部としている。
本発明の第1及び第2実施形態による移動端末機100は、ディスプレイ部151を構成するウィンドウ151a及びディスプレイモジュール151bを含む。ウィンドウ151aはフロントケース101の一面に結合されてもよい。
フロントケース101とリアケース102との間には、電気素子を支持するためのフレーム185が配置される。フレーム185は、移動端末機100の内部支持構造であり、一例として、ディスプレイモジュール151b、カメラモジュール121b、アンテナモジュール200、バッテリ191及びプリント基板181の少なくとも1つを支持できるように形成される。
フレーム185は、その一部が移動端末機100の外部に露出するようにしてもよい。なお、フレーム185は、スライド型の移動端末機に適用した場合、本体部とディスプレイ部とを連結するスライドモジュールの一部を構成するようにしてもよい。
図2A及び図2Bには、リアケース102とプリント基板181との間にフレーム185が配置され、プリント基板181の一面にディスプレイモジュール151bが結合された場合を例示している。リアケース102にはバッテリ191を覆うように背面カバー103が結合される。ここで、フレーム185は、移動端末機100の剛性を向上させるための部品である。
ウィンドウ151aはフロントケース101の一面に結合される。ウィンドウ151aにはタッチセンサ(図示せず)が取り付けられてもよい。前記タッチセンサは、タッチ入力を感知するように構成され、光透過性に形成される。前記タッチセンサは、ウィンドウ151aの前面に取り付けられ、ウィンドウ151aの特定部位に発生する電圧などの変化を電気的な入力信号に変換するように構成されてもよい。
ディスプレイモジュール151bはウィンドウ151aの背面に取り付けられる。本実施形態においては、ディスプレイモジュール151bの例として薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ(TFT−LCD)を挙げるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
例えば、ディスプレイモジュール151bは、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)、フレキシブルディスプレイ、3次元ディスプレイなどであってもよい。
プリント基板181は、ディスプレイモジュール151bの下部に取り付けられてもよい。また、プリント基板181の背面上には少なくとも1つの電子素子が装着される。
フレーム185には、バッテリ191を収容できるように凹んだ収容部が形成されてもよい。リアケース102又はフレーム185の一側面には、バッテリ191が端末機本体に電源を供給するようにプリント基板181に接続される接続端子が形成されてもよい。
移動端末機100の上端又は下端にはアンテナモジュール200が配置されてもよい。
一般的に、移動端末機100の上端にはLTE/WCDMA(登録商標) Rx Onlyアンテナ、GPSアンテナ、BT/WiFiアンテナなどが配置され、移動端末機100の下端にはメインアンテナが配置される。
本発明の一実施形態は、主にメインアンテナに関するものであるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、LTE/WCDMA(登録商標) Rx Onlyアンテナ、GPSアンテナ、BT/WiFiアンテナの少なくとも1つの周波数帯域で送受信することもできる。
また、アンテナモジュール200は、複数備えられて移動端末機100の各端部に配置され、各アンテナモジュール200が異なる周波数帯域の無線信号を送受信するようにしてもよい。
フレーム185は、薄く形成されても十分な剛性を維持できるように、金属で形成されてもよい。金属製のフレーム185は、グランドとして動作することができる。すなわち、プリント基板181又はアンテナモジュール200がフレーム185に接地接続され、フレーム185がプリント基板181又はアンテナモジュール200のグランドとして動作するようにすることができる。この場合、フレーム185は、移動端末機100のグランドを拡張する。
なお、フレーム185を備えるのではなく、プリント基板181が端末機本体のほとんどの面積を占めるように構成された場合は、プリント基板181自体でグランドを拡張することができる。
プリント基板181は、アンテナモジュール200に電気的に接続され、アンテナモジュール200により送受信される無線信号(又は無線電磁波)を処理する。無線信号の処理のために、プリント基板181には複数の送受信回路182が形成又は装着されてもよい。
送受信回路182は、少なくとも1つの集積回路及び関連電気素子を含んでもよい。例えば、送受信回路182は、送信集積回路、受信集積回路、スイッチング回路、増幅器などを含んでもよい。
複数の送受信回路182は、放射体である導電部材に同時に給電することにより、複数のアンテナモジュール200が同時に作動するようにしてもよい。例えば、複数の送受信回路182は、いずれか一方が送信する間他方は受信するようにしたり、両方とも送信するようにしたり、両方とも受信するようにすることができる。
各送受信回路182は、CP(Call Processor)、モデムチップ、RFトランシーバチップ及びRFレシーバチップの少なくとも1つを含む通信チップの形態で実現してもよい。よって、各通信チップは、給電部とマッチングモジュール(可変スイッチを含む)を介して導電部材に給電することにより無線信号を送信したり、導電部材により受信された無線信号をマッチングモジュール(可変スイッチを含む)と給電部を介して受けて周波数変換処理や復調処理などの所定の受信処理を行うことができる。
同軸ケーブル183、184は、プリント基板181とアンテナモジュール200とを接続する。例えば、同軸ケーブル183、184は、アンテナモジュール200に給電する給電装置に接続されてもよい。
図3は本発明の第1実施形態によるアンテナモジュールの一例の概略構成図であり、図4Aは図3のアンテナモジュールの平面図であり、図4B及び図4Cは図3のアンテナモジュールを展開した状態を示す図である。
まず、図3に示すように、本発明の第1実施形態によるアンテナモジュール200は、接地プレート181と、接地プレート181に対向して接地プレート181から所定間隔離隔して形成される金属プレート103と、接地プレート181と金属プレート103とを接続する給電部211、212及び接地部221、222とを含む。
ここで、接地部221、222は、接地プレート181の縁部に沿って給電部211、212からの距離が異なる地点に形成される第1接地部221及び第2接地部222を含む。
また、接地プレート181は、プリント基板181又は端末機本体内に備えられるフレーム185であってもよく、金属プレート103は、前記端末機本体を覆う背面カバー103であってもよい。
このように、本発明の第1実施形態によるアンテナモジュール200においては、背面カバー103をアンテナモジュール200の一部として構成すると共に、背面カバー103にスロットを形成しないでアンテナを設計する技術を提供する。
すなわち、本発明の第1実施形態においては、金属プレート103及び接地プレート181にスロットを形成しないでアンテナを形成する。
本発明の第1実施形態においては、第1接地部221及び第2接地部222と金属プレート103とが電気的に接続される。
本発明の第1実施形態においては、1つ又は2つの給電部211、212が形成されるが、以下、第1給電部211を中心に説明する。ただし、第2給電部212によっても導電ループが形成されて共振周波数を実現することができ、後述するように、第2給電部212は第1給電部211と非対称の位置に配置されることが好ましい。
本発明の第1実施形態においては、第1給電部211から第1接地部221に至る空間に第1ループL1が形成され、第1給電部211から第2接地部222に至る空間に第2ループL2が形成される。より具体的には、第1接地部221は、一対の接続端子221a、221bからなり、一対の接続端子221a、221bにより金属プレート103を接地プレート181に接地し、第2接地部222は、一対の接続端子222a、222bからなり、一対の接続端子222a、222bにより金属プレート103を接地プレート181に接地する。
また、第1給電部211は、接続端子211aにより金属プレート103に給電し、第2給電部212は、接続端子212aにより金属プレート103に給電する。これは後述する全ての給電部について同様であるので、以下ではその具体的な説明を省略する。
図3に示すように、第1ループL1は、第1給電部211から第1接地部221に向かって接地プレート181の縁部に沿って形成され、接続端子221a及び接続端子221bを経て接続端子211aに向かって金属プレート103の縁部に沿って形成され、さらに接続端子211aから第1給電部211にまで形成される。
また、第2ループL2は、第1ループL1とは逆方向に形成される。第2ループL2は、第1給電部211から第2接地部222に向かって接地プレート181の縁部に沿って形成され、接続端子222a及び接続端子222bを経て接続端子211aに向かって金属プレート103の縁部に沿って形成され、さらに接続端子211aから第1給電部211にまで形成される。
ここで、第1接地部221と第2接地部222とは第1給電部211からの距離が異なるので、アンテナ長が異なる。例えば、図4Aに示すように、第1給電部211から第1接地部221までの距離D1が第1給電部211から第2接地部222までの距離D2より短い場合は、第1ループL1によっては高周波数帯域の共振周波数を実現し、第2ループL2によっては低周波数帯域の共振周波数を実現することができる。また、第2給電部212が、接地プレート181の1地点に形成され、かつ第1給電部211とは非対称の位置に形成された場合は、第2給電部212と第1接地部221及び第2接地部222によりさらなる導電ループが形成され、さらなる周波数帯域の共振周波数を実現することができる。つまり、第2給電部212を第1給電部211とは非対称の位置に形成することにより、多重帯域の共振が可能になる。
接地プレート181と金属プレート103とは第1接地部221及び第2接地部222以外の領域でも電気的に接続されることがあるので、本発明の第1実施形態における接地部は第1接地部221及び第2接地部222に限らない。すなわち、実際に移動端末機を製造するにあたっては、複数の接地部が必要となり、それらにより接地プレート181と金属プレート103とが接地接続されることがある。
図4Bを参照すると、接地プレート181と金属プレート103との間に第1スロットS1が形成され、また、図4Cを参照すると、接地プレート181と金属プレート103との間に第2スロットS2が形成される。このように、本発明の一実施形態においては、空間の狭い移動端末機において低周波数帯域の共振周波数を実現するためにアンテナ長を長くする方法として、スロットS1、S2を形成している。これは、接地プレート181又は金属プレート103に形成していた従来のスロットとは異なるものである。
第1ループL1及び第2ループL2は、ループパッチ(loop patch)構造又はモノポールパッチ(monopole patch)構造であってもよい。
また、接地プレート181の上部及び下部に第1給電部211及び第2給電部212が配置され、第1給電部211と第2給電部212の少なくとも一方が接地プレート181の縁部に形成されてもよい。すなわち、図3においては第1給電部211が接地プレート181の縁部付近に形成されるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第1給電部211が接地プレート181の内部に形成されるようにしてもよい。これは第2給電部212についても同様である。
ここで、第1給電部211と第2給電部212とを非対称に形成した場合のみならず、第1接地部221と第2接地部222の形成位置を非対称にした場合も、多重共振を可能にすることができる。
図5は本発明の第1実施形態によるアンテナモジュールの他の例の概略構成図である。
図5を参照すると、接地プレート181及び金属プレート103は、遮断部240により第1部分200aと第2部分200bとが隔離され、第1部分200aには第1給電部211及び第1接地部221が配置され、第2部分200bには第2給電部212及び第2接地部222が配置される。
すなわち、接地プレート181及び金属プレート103は、遮断部240により第1部分200aと第2部分200bとに分けられ、第1部分200aと第2部分200bとが電気的に絶縁される。遮断部240は、接地プレート181と金属プレート103とを電気的に接続する複数の接続端子241a、241bにより形成される。接地プレート181及び金属プレート103に流れる電流のほとんどが縁部に沿って流れるので、接地プレート181及び金属プレート103のうち縁部に隣接する部分に形成された接続端子241a、241bによる電流遮断効果が相対的に大きい。ただし、第1給電部211と第2給電部212との距離が長い場合は、それ自体で電流遮断効果が十分に得られるので、接続端子241a、241bを必要としないこともある。
また、本発明の第1実施形態によるアンテナモジュール200は、図5に示すように、接地プレート181から離隔して形成される導電部材231と、接地プレート181に形成されて導電部材231に給電する第3給電部213と、接地プレート181に形成されて導電部材231を接地する第3接地部223とをさらに含んでもよい。
本発明の第1実施形態によるアンテナモジュール200においては、導電部材231をさらに追加することにより、GPS、BT/WiFiのための周波数帯域を実現することができる。すなわち、本発明の第1実施形態によるアンテナモジュール200においては、接地プレート181及び金属プレート103の縁部に沿って流れる電流により共振周波数を実現するので、実現できる周波数帯域の幅が大きくないことがあり、これを補完するために導電部材231をさらに追加している。
ここで、第1給電部211又は第2給電部212により金属プレート103に給電する方法としては、直接給電方式と間接給電方式がある。前記直接給電方式とは、ケーブルなどにより金属プレート103に直接電流を供給する方式であり、前記間接給電方式とは、第1給電部211又は第2給電部212と金属プレート103とが直接接続されていない状態で金属プレート103に電流を供給する方式であって、電磁的結合(electromagnetic coupling)による給電方式を意味する。
図6A〜図6Cは図5のアンテナモジュールにおける給電方式を説明するための図であって、図6Aは直接給電方式を説明するためのものであり、図6B及び図6Cは間接給電方式を説明するためのものである。図6Aにおいては、ケーブルにより金属プレート103の接続端子211a、212aに直接給電が行われる場合を示す。図6Bにおいては、第2給電部212に形成される導電ライン232に直接給電が行われ、導電ライン232の放射パターンにより金属プレート103に間接給電が行われる場合を示す。図6Cにおいては、パッチ233に直接給電が行われ、パッチ233により逆Lアンテナ(Inverted L-type Antenna; ILA)が実現され、前記逆Lアンテナの放射パターンにより金属プレート103に間接給電が行われる場合を示す。図6Cの場合、パッチ233の方向によってインピーダンスマッチングが異なるので、インピーダンスマッチングが最適になる方向にパッチ233を配置することが好ましい。
このように間接給電方式で金属プレート103に給電する場合、自己共振のループによる共振周波数よりも高い共振周波数を実現できるだけでなく、より広い範囲にわたって給電できるという利点がある。
また、図5及び図6A〜図6Cに示すように、遮断部240により金属プレート103及び接地プレート181には第3ループL3と第4ループL4が形成され、それにより共振周波数を実現することができる。
図7は図5のアンテナモジュールにマッチングモジュールが追加された例の概略構成図である。
図7に示すように、本発明の第1実施形態によるアンテナモジュール200は、第3給電部213にマッチングモジュール251が形成され、第3接地部223にマッチングモジュール252が形成されるようにしてもよい。このようにマッチングモジュール251、252を形成することにより、インピーダンスマッチングがより円滑に行われるようにすることができる。
より具体的には、第3給電部213が導電ライン213bにより接続端子213aに接続され、第1マッチングモジュール251が導電ライン213bに接続され、第3接地部223が一対の接続端子223a、223bに接続されるが、一対の接続端子223a、223bが導電ラインである第3接地部223により接続された場合は、第2マッチングモジュール252が第3接地部223に接続される。ただし、一対の接続端子223a、223bがポゴピンやCクリップなどの場合は、第2マッチングモジュール252が接続端子223aに接続される。
図8は本発明の第1実施形態によるアンテナモジュールのさらに他の例の概略構成図であって、間接給電方式で導電部材に給電することを示す。本発明の第1実施形態によるアンテナモジュール200は、接地プレート181から離隔して形成される導電部材231と、導電部材231と接地プレート181との間に配置されて導電部材231に間接給電する第2導電部材232と、接地プレート181に形成されて第2導電部材232に給電する第3給電部213と、接地プレート181に形成されて導電部材231を接地する第3接地部223とをさらに含んでもよい。図5のアンテナモジュール200においては、第3給電部213が導電部材231に給電するのに対して、図8のアンテナモジュール200においては、第3給電部213が第2導電部材232に給電する。導電部材231は、移動端末機100の側面内側に形成されてもよい。また、導電部材231は、移動端末機100の側面の一部を形成するようにしてもよい。
第2導電部材232は第3給電部213により直接給電されるが、第2導電部材232による金属プレート103への給電は電磁的結合による間接給電方式による。この場合も、第3給電部213にマッチングモジュール251が形成され、第3接地部223にマッチングモジュール252が形成されるようにしてもよい。
なお、金属プレート103及び接地プレート181は、図5に示すように、複数の接続端子241a、241bにより領域を分割したり電気的長さを調整することができる。また、図8に示すように、接続端子242a、242b、243a、243b、244a、244bには集中定数素子を含む可変素子242d、243d、244dとスイッチ242c、243c、244cが接続され、インピーダンスマッチングが円滑に行われるようにすることができる。ここで、スイッチ242c、243c、244cは、可変スイッチを含む概念である。
このように、本発明の一実施形態においては、第1接地部221及び第2接地部222と複数の接続端子241a、241bの少なくとも一部は、集中定数素子により電気的長さを変化させることができる(図5参照)。
つまり、本発明の一実施形態においては、接続端子242a、242b、243a、243b、244a、244bの形成位置によってアンテナモジュールの電気的長さを変化させることができ、可変素子242d、243d、244dとスイッチ242c、243c、244cとによりさらに細かく調整することができる。
これは、本発明の第1実施形態だけでなく、後述する本発明の第2実施形態における全ての接地部に適用することができる。
一方、図9は本発明の第2実施形態によるアンテナモジュールの一例の概略平面図であり、図10A及び図10Bは図9のアンテナモジュールを展開した状態を示す図であるが、以下、図9、図10A及び図10Bを参照して、本発明の第2実施形態によるアンテナモジュールについて説明する。
図9、図10A及び図10Bに示すように、本発明の第2実施形態によるアンテナモジュール200は、接地プレート181と、接地プレート181の一側に形成される導電部材291と、接地プレート181及び導電部材291に対向して接地プレート181及び導電部材291から所定間隔離隔して形成される金属プレート103とを含む。また、接地プレート181には、導電ループを形成するための給電部261及び接地部2711、2712が形成される。
ここで、接地部2711、2712は、前述した第1実施形態と同様に、接地プレート181の縁部に沿って給電部261からの距離が異なる地点に形成される。
本発明の第2実施形態においては、金属プレート103にはスロットが形成されないが、接地プレート181にはスロットが形成される。図10A及び図10Bを参照してスロットについてより具体的に説明すると次の通りである。
まず、図10Aを参照すると、導電部材291と接地プレート181との間に第3スロットS31が形成され、接地プレート181と金属プレート103との間に第4スロットS32が形成される。第3スロットS31及び第4スロットS32により第5ループL51が形成される。
ここで、接地プレート181と金属プレート103との間に形成される第4スロットS32は、接地プレート181と金属プレート103とが離隔することにより発生するスロットであって、第3スロットS31とは異なるものである。また、導電部材291と接地プレート181とが電気的に接続されるようにしてもよいが、必ずしも電気的に接続されるようにする必要はない。
さらに、導電部材291と金属プレート103とは少なくとも1地点で電気的に接続され、接地プレート181の面積は金属プレート103の面積より小さくする。例えば、金属プレート103は、接地プレート181及び導電部材291を覆う構造であってもよい。
このように、本発明の第2実施形態においては、導電部材291と金属プレート103とによる電気的接続のための構造を有するようにするが、これは導電ループを形成するためのものである。
図10Aの第5ループL51は、給電部261から接地部2711に向かって接地プレート181の縁部に沿って形成され、接地部2711の接続端子2711a、2711bにより金属プレート103にまで形成され、さらに金属プレート103の縁部に沿って形成され、接続端子2811a、2811bにより導電部材291にまで形成され、導電部材291から給電部261に形成される。ここで、導電部材291と接地プレート181とは離隔し、導電部材291又は接地プレート181から突出した部分により一部が接続されるようにしてもよい(図15及び図16参照)。
次に、図10Bを参照すると、導電部材291と接地プレート181との間に第5スロットS41が形成され、接地プレート181と金属プレート103との間に第6スロットS42が形成される。第5スロットS41及び第6スロットS42により第5ループL52が形成される。
なお、図10Aの第3スロットS31と図10Bの第5スロットS41とは、導電部材291と接地プレート181との間に形成されるという点では同じであるが、図10Aの第3スロットS31は給電部261を中心に右方向に形成されるのに対して図10Bの第5スロットS41は給電部261を中心に左方向に形成されるという点で異なる。
図10Bの第5ループL52は、給電部261から接地部2712に向かって接地プレート181の縁部に沿って形成され、接地部2712の接続端子2712a、2712bにより金属プレート103にまで形成され、さらに金属プレート103の縁部に沿って形成され、接続端子2812a、2812bにより導電部材291にまで形成され、導電部材291から給電部261に形成される。ここで、導電部材291と接地プレート181とは離隔し、導電部材291又は接地プレート181から突出した部分により一部が接続されるようにしてもよい(図15及び図16参照)。
図11は本発明の第2実施形態によるアンテナモジュールの他の例の概略構成図である。
図11に示すように、接地部2711、2712は、集中定数素子を含む可変素子272d、273d、274dとスイッチ272c、273c、274c(可変スイッチを含む)とに接続される。この場合、接地プレート181には接続端子272a、273a、274aが形成され、金属プレート103には接続端子272b、273b、274bが形成される。このように、複数の地点に接続端子272a、273a、274a、272b、273b、274bを形成することにより、アンテナモジュール200での電流の方向を制御することができ、可変素子272d、273d、274dとスイッチ272c、273c、274cとによりさらに細かくアンテナモジュール200の電気的長さを変化させることができる。ここで、電気的長さを変化させるということは、導電部材291、金属プレート103及び接地プレート181での電流の方向及び強さなどを制御することを意味する。例えば、接続端子272a、273a、274a、272b、273b、274bは、図8に示すように複数の地点に形成するか又は図5に示すように所定領域に複数形成することにより、電流を遮断したり電流の方向を制御することができる。
図11には第6ループL6及び第7ループL7が示されているが、第6ループL6は、給電部261から接続端子261aを経て導電部材291に沿って形成される導電経路であり、第7ループL7は、給電部261から接続端子261aを経て導電部材291に沿って形成され、さらに接続端子282a、282bにより金属プレート103にまで形成される導電経路である。
図12A及び図12Bは図11のアンテナモジュールにおける周波数と電圧定在波比(VSWR)の関係を示すグラフである。なお、図12Aにおいて、太線は金属プレート103のない場合を示し、細線は金属プレート103を備えた場合を示す。また、図12Bにおいて、点線は金属プレート103のない場合を示し、細線及び太線は金属プレート103を備えた場合のものであって、可変素子272d、273d、274dとスイッチ272c、273c、274cとにより電気的長さを変化させた場合を示す。図12Aを参照すると、金属プレート103を備えることにより、金属プレート103のない場合の共振点f1、f2のうち低周波数帯域での共振点f1が遷移(シフト)したことが分かる。つまり、より低い周波数を実現できるようになる。また、図12Bを参照すると、可変素子272d、273d、274dとスイッチ272c、273c、274cとにより電気的長さを変化させることにより、低周波数帯域での共振点f1及び高周波数帯域での共振点f2がそれぞれ△f1、△f2だけ遷移(シフト)したことが分かる。
すなわち、図12Aによれば、金属プレート103をアンテナモジュール200の一部として用いることにより低周波数帯域での共振点が遷移することが分かり、図12Bによれば、可変素子272d、273d、274dとスイッチ272c、273c、274cとにより共振周波数を変更して共振周波数を制御できることが分かる。
つまり、図12A及び図12Bによれば、金属プレート103、可変素子272d、273d、274d及びスイッチ272c、273c、274cを活用することにより、さらに広い範囲の共振周波数を実現することができる。
図13及び図14は本発明の第2実施形態による接地プレートと導電部材とがスイッチにより接続されるアンテナモジュールの概略構成図である。
図13及び図14を参照すると、導電部材291と接地プレート181とは、互いに離隔して形成される第1スイッチ265及び第2スイッチ266により選択的に接続される。すなわち、本発明の第2実施形態においては、導電部材291と接地プレート181とは、離隔しており、1地点では接地接続され、他の1地点では給電接続される。ここで、導電部材291と接地プレート181とが接地接続されると共に給電接続されるようにすることにより、広い帯域幅を有する共振周波数を実現することができる。
本発明の第2実施形態においては、前記給電接続と前記接地接続の少なくとも一方がスイッチにより選択的に行われるようにする。ただし、図13及び図14においては、接地プレート181に形成された給電部261により導電部材291に常時給電して給電接続が行われるようにし、接地プレート181に配置された第1スイッチ265及び第2スイッチ266のいずれかが導電部材291から突出した突起291a、291bに接続されて接地接続が行われるようにしている。図13においては、右側に配置された第2スイッチ266を用いて導電部材291を接地することを示し、図14においては、左側に配置された第1スイッチ265を用いて導電部材291を接地することを示す。
このように、互いに離隔した地点に突起291a、291bを形成し、突起291a、291bに対応する地点にスイッチ265、266を配置し、いずれかの地点で選択的に導電部材291を接地することにより、アンテナの放射パターンの方向を調整することができる。例えば、ユーザによりアンテナモジュール200が内蔵された移動端末機100が覆われた場合、第1スイッチ265部分が覆われると第2スイッチ266により導電部材291が接地されるようにし、第2スイッチ266部分が覆われると第1スイッチ265により導電部材291が接地されるようにすることが好ましい。これは、放射パターンにユーザの手などの人体による影響が与えられることを最小限に抑えるためである。すなわち、電流の方向を調整することにより、ボディエフェクト(ハンドエフェクト)を最小限に抑えることができる。
この場合も、接地プレート181は、可変素子272d、273d、274dとスイッチ272c、273c、274cとによりインピーダンスマッチングが円滑に行われると共に共振周波数の共振点を遷移(シフト)することができるようにする。
図13においては、第2スイッチ266を接続することにより、第6ループL61及び第7ループL71が形成されるのに対して、図14においては、第1スイッチ265を接続することにより、図13の場合とは逆方向の第6ループL62及び第7ループL72が形成される。ここで、導電部材291と金属プレート103とは、接続端子282a、282b、283a、283bにより接地接続される。
図15は図11のアンテナモジュールに第2導電部材が追加された例の概略構成図である。
図15を参照すると、導電部材291と接地プレート181との間に第2導電部材292が形成され、給電部261が第2導電部材292に直接給電し、第2導電部材292が導電部材291に間接給電するようになっている。第2導電部材292は、接地プレート181と接続端子284a、284bにより接地接続される。
ここで、導電部材291と接地プレート181とは接続部293により接続され、接続部293は導電部材291又は接地プレート181から突設されてもよい。あるいは、導電部材291と接地プレート181とは一体的に形成されてもよい。また、インピーダンスマッチングのために、給電部261にはマッチングモジュール267が形成されてもよい。ただし、接続部293は、必ずしも必要なものではなく、導電部材291と接地プレート181とを接続するものであればよい。
図16は図11のアンテナモジュールに突出部が追加された例の概略構成図である。
図16を参照すると、接続部293は、導電部材291と接地プレート181との間に形成される突出部294を含んでもよい。突出部294は、接続端子285a、285bにより金属プレート103と電気的に接続され、給電部261には、スイッチ268が配置されて突出部294又は導電部材291を選択的に接続するようになっている。スイッチ268により突出部294が接続されるようにすると、突出部294が直接給電され、電流の流れが突出部294に形成されることになり、スイッチ268により導電部材291が接続されるようにすると、導電部材291が直接給電され、電流の流れが導電部材291に形成されることになる。このように、電流パスを変化させて共振周波数帯域を変更するために、本発明の第2実施形態においては、接続部293が突出部294を含む構成にしている。この場合も、導電部材291は金属プレート103と少なくとも1地点で接続され、突出部294も金属プレート103と少なくとも1地点で接続される。
図16においては、導電部材291と突出部294とが近接して形成されているため、導電部材291と突出部294のいずれか一方に直接給電が行われると、他方には間接給電方式で給電することができる。例えば、突出部294に直接給電が行われると、突出部294に電流パスが形成され、突出部294に形成された電流パスにより導電部材291に間接給電が行われ、導電部材291にも電流パスが形成されることにより、さらなる共振周波数を実現することができる。逆に、導電部材291に直接給電が行われると、導電部材291に電流パスが形成され、導電部材291に形成された電流パスにより突出部294に間接給電が行われ、突出部294にも電流パスが形成される。
また、アンテナの電気的長さを制御するために、接地プレート181と金属プレート103とが少なくとも1地点で接続され、接続される地点に集中定数素子を含む可変素子272d、273d、274dとスイッチ272c、273c、274cとが接続されるようにしてもよい。
さらに、本発明の一実施形態においては、接地接続が接地端子により行われるが、導電ライン221、222、223、282、283、284、285により接続されるようにしてもよい。
前述した本発明は、コンピュータ可読媒体にコンピュータ可読コードで実現することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステムにより読み取り可能なデータが記録されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータ可読媒体は、HDD、SSD、SDD、ROM、RAM、CD−ROM、磁気テープ、フロッピー(登録商標)ディスク、光データ記憶装置などを含み、かつ搬送波(例えば、インターネットによる送信)状に実現されるものも含む。また、前記コンピュータは、端末機の制御部180を含んでもよい。よって、本発明の詳細な説明は例示的なものであり、あらゆる面で制限的に解釈されてはならない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の合理的解釈により定められるべきであり、本発明の等価的範囲内での全ての変更が本発明の範囲に含まれる。