KR101125135B1 - 탄소나노물질을 이용한 안테나 시스템 - Google Patents

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Abstract

탄소나노물질을 이용한 안테나 시스템이 제공된다. 본 안테나 시스템은, 투명 재질의 레이어와 레이어 상에 형성된 투명 재질의 안테나를 포함하여 구성된다. 이에 의해, 투명 재질의 레이어와 탄소나노물질과 같은 투명 재질의 안테나를 이용한 안테나 시스템으로, 안테나로 인한 전자기기의 부피 증가를 방지할 수 있게 된다.

Description

탄소나노물질을 이용한 안테나 시스템{Antenna System Using Carbon Nano Materials}
본 발명은 안테나 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신소재를 이용하여 구현한 안테나 시스템에 관한 것이다.
일반적인 모바일 기기에 들어가는 안테나는 그 성능을 제대로 발휘하기 위해 접지면과의 3~4mm 이상의 높이를 요구하게 된다. 또한, 안테나의 부피가 전체 모바일 기기의 부피에서 많은 부분을 차지하게 된다.
최근 모바일 기기의 융복합화에 따라 CDMA, GSM 이외에 WiFi, Bluetooth, GPS 등이 단말기에 탑재됨에 따라 여러 안테나가 기기에 들어감으로 인해, 모바일 기기에서 안테나가 차지하는 비중은 점점 커지고 있다.
도 1에는 부피 방지를 위해 DMB 안테나를 외장형으로 구현한 모바일 기기를 도시하였는데, DMB 시청 시작시 DMB 안테나를 장착하고 DMB 시청 종료시 DMB 안테나를 분리하여야 하는 불편을 야기한다.
한편, 투명 안테나를 구현하기 위한 투명전극을 형성하기 위해 현재 ITO 필름이 많이 이용되고 있는데, ITO는 플라스틱 기판의 열팽창 계수 차에 의해 공정 및 구동 중 변형되는 문제가 있다. 또한, ITO는 박막 표면 저항값 조절이 어려운 문제도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 투명 재질의 레이어와 안테나를 이용한 안테나 시스템으로, 안테나로 인한 전자기기의 부피 증가를 방지함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 휘어질 수 있어 플렉서블한 전자기기 또는 전자부품에 적용할 수 있는 안테나 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 안테나 시스템은, 투명 재질의 레이어; 및 상기 레이어 상에 형성된 투명 재질의 안테나;를 포함한다.
그리고, 상기 안테나는, 탄소나노물질로 구현되고, 상기 탄소나노물질은, CNT(Carbon NanoTube: 탄소나노튜브) 및 그래핀(Graphene)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안테나의 이득은, 상기 탄소나노물질의 농도에 따라 결정될 수 있다.
그리고, 상기 안테나는, 복수의 안테나 유닛들을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안테나는,상기 레이어와 디스플레이 사이에 마련되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 안테나의 위치는, 상기 디스플레이의 테두리 부분인 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이어는, 투명한 플렉서블 기판 또는 투명 보호막일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른, 안테나 시스템 제작방법은, 투명 재질의 레이어를 마련하는 단계; 및 상기 레이어 상에 투명 재질의 안테나를 형성하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 투명 재질의 레이어와 탄소나노물질과 같은 투명 재질의 안테나를 이용한 안테나 시스템으로, 안테나로 인한 전자기기의 부피 증가를 방지할 수 있게 된다.
또한, 디스플레이나 터치 스크린과 보호막 사이에 안테나 형성이 가능하므로, 길이가 긴 안테나도 구현가능함은 물론 공정이 간소화되고 제조 단가를 절감할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 안테나 시스템이 휘어질 수 있어 플렉서블한 전자기기 또는 전자부품에 적용할 수 있으므로 활용도를 높일 수 있게 된다.
그리고, 모바일 기기의 뒤편 모듈과 케이스 부분에 설치되어 모바일 기기의 두께를 두껍게 하는 기존의 모바일 기기와 달리, 본 발명에 따른 안테나 시스템은 디스플레이 측에 얇게 위치하므로 모바일 기기의 두께를 증대시키지 않으며, 보이지도 않으므로 사용자들의 거부감 또한 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 4G 기술로 각광을 받고 있는 LTE와 LTE-advanced, 802.11n, WiMAX, Wibro 등에서 요구되는 2×2 이상의 MIMO를 위한 4개의 안테나를 모바일 기기의 크기 증가 없이 디스플레이 측에 설치할 수 있게 될 뿐만 아니라, Tx와 Rx단 각각 2개의 안테나가 수직으로 위치함으로 이격도(isolation)를 높일 수 있게 된다.
아울러, 직선 상에 또는 마주보는 두 면에 안테나를 하나의 포트로 연결하여 배열 안테나를 형성하는 것도 가능해진다.
도 1은 DMB 안테나를 외장형으로 구현한 모바일 기기를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 시스템을 도시한 도면,
도 3은 레이어를 투명 연성 플라스틱 기판으로 구현한 경우, 안테나 시스템의 단면을 도시한 도면, 그리고,
도 4 내지 도 7는, 다양한 패턴의 안테나들이 형성된 안테나 시스템들을 예시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
1. 안테나 시스템
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 시스템을 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 안테나 시스템(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 투명 재질의 레이어(110) 상에 CNT(Carbon NanoTube: 탄소나노튜브) 안테나(120)가 형성된 구조이다.
레이어(110)는 투명 재질로 구현되는데, 투명 재질로 투명 강화유리, 휘어질 수 있는 투명 연성 플라스틱 기판 등을 들 수 있으며, 각각을 적용한 예는 이하에서 보다 상세히 설명한다.
레이어(110)에는 CNT 안테나(120)가 형성된다. 구체적으로, 레이어(110) 위에 CNT 분말가루를 이용하여 투명 전극을 형성하여 안테나를 구현한다.
CNT 안테나(120)는 CNT 공정 기술에 의해 형성되므로 투명하다. 본 명세서에서 "투명"이란 용어는 투과율이 100%인 "완전한 투명" 외에도 "반투명"을 포함하는 개념임에 유념하여야 한다.
CNT 안테나(120)의 투명도는 CNT 분말가루의 농도에 따라 달라지는데, 이 농도가 증가할수록 전극의 전도도가 높아져 CNT 안테나(120)의 이득이 증가한다. 반면, CNT 분말가루의 농도가 감소할수록 전극의 전도도가 낮아져 CNT 안테나(120)의 이득은 감소한다. 이 점을 고려하여, 필요로 하는 CNT 안테나(120)의 이득에 따라 CNT 분말가루의 농도를 결정하면 된다.
또한, CNT 안테나(120)의 길이는 요구되는 무선통신 주파수에 따라 결정된다.
CNT 안테나(120)는 CNT 이외의 다른 탄소나노물질로 구현한 안테나로 대체될 수 있는데, 예를 들면, 그래핀(Graphene)으로 구현한 안테나로 대체 가능하다. 또한, 탄소나노물질 이외의 다른 투명 재질로 안테나를 구현하는 것도 가능함은 물론이다.
2. 디스플레이 상부 테두리에 설치된 안테나 시스템
도 2에 도시된 본 실시예에 따른 안테나 시스템(100)을 전자기기의 디스플레이 위에 위치시킬 수 있다. 구체적으로, 전자기기의 디스플레이 위에 본 실시예에 따른 안테나 시스템(100)을 부착하되, CNT 안테나(120)가 디스플레이와 레이어(110) 사이에 위치하도록 부착하는 것이다.
이 경우, 레이어(110)는 투명 강화유리 또는 투명 플라스틱으로 제작된 것으로 구현 가능하다. 그러면, 레이어(110)는 디스플레이를 보호하기 위한 투명 보호막으로 기능하게 된다.
한편, CNT 안테나(120)의 평면상 위치는 디스플레이의 테두리 부분으로 유효 화면이 표시되지 않는 영역으로 할 수 있다. 이 경우, 사용자의 디스플레이 감상을 방해하지 않는다.
한편, 최근 들어 디스플레이가 대형화되고 있는데, 이는 DTV, 모니터와 같은 거치형 기기는 물론이고 스마트폰, 네비게이션과 같은 모바일 기기에서도 마찬가지이다. 따라서, CNT 안테나(120)가 형성될 수 있는 영역이 증대된다고 할 수 있으므로, CNT 안테나(120)의 구현은 보다 용이하고 다양하게 전개될 수 있다.
지금까지, 언급한 디스플레이는 터치 스크린을 포함하는 개념이다. 즉, 터치 스크린 위에 도 2에 도시된 본 실시예에 따른 안테나 시스템(100)을 부착하여 이용하는 것이 가능하다.
지상파 DMB용 안테나를 본 실시예에 따른 안테나 시스템(100)으로 활용가능한데, 이 경우에는 비교적 길이가 긴 지상파 DMB용 안테나를 내장형으로 구현할 수 있게 된다. 또한, CNT 안테나(120)는 그 두께가 매우 얇으므로, 지상파 DMB용 안테나가 내장되더라도 전자기기의 두께 증가는 무시할 수 있는 수준이다.
3. 투명 기판에 설치된 안테나 시스템
CNT 안테나(120)는 투명할 뿐만 아니라 플렉서블하다. 이에 따라, 레이어(110)가 플렉서블한 재질로 구현된 경우, 레이어(110)가 휘어짐에 따라 함께 휘어질 수 있다.
도 3에는 레이어(110)를 투명 연성 플라스틱 기판으로 구현한 경우, 안테나 시스템의 단면을 도시한 도면이다. 도 3의 우측에는, 투명 연성 플라스틱 기판(110)이 휘어지는 경우, CNT 안테나(120)도 함께 휘어질 수 있음을 나타내었다.
이에 따라, 플렉서블 단말기나 플렉서블 디스플레이와 같은 플렉서블한 전자기기 또는 전자부품에 본 실시예에 따른 안테나 시스템(100)이 설치되어 이용될 수 있다.
4. 안테나의 변형
위에서 언급한 안테나 시스템(100)에서 CNT 안테나(120)의 패턴은 예시적인 것에 불과하다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같은 Dipole 패턴 이외의 다른 패턴으로 된 안테나를 구현하는 것이 가능하며, 도 4 내지 도 7에는 다른 패턴의 안테나들을 예시하였다. 구체적으로,
1) 도 4에는 PIFA 패턴의 안테나,
2) 도 5에는 Monopole 패턴의 안테나,
3) 도 6에는 Loop 패턴의 안테나,
4) 도 7에는 2×2 MIMO 안테나
가 레이어 상에 구현된 안테나 시스템들을 각각 도시하였다.
특히, 도 7에 도시된 바와 같이, CNT 안테나를 다수의 안테나 유닛들로 구현가능하다. 이에 따르면, 4G 기술로 각광을 받고 있는 LTE와 LTE-advanced, 802.11n, WiMAX, Wibro 등에서 요구되는 2×2 이상의 MIMO를 위한 4개의 안테나를 디스플레이 측에 설치할 수 있다. 여기서, Tx와 Rx단 각각 2개의 안테나가 수직으로 위치함으로 이격도(isolation)를 높일 수 있게 된다.
도 7에서는 다수의 안테나 유닛들로 MIMO 안테나를 구현하였는데, 이와 다르게 구현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 다수의 안테나 유닛들을 배열 안테나로 구현하거나, 다수의 안테나 유닛들 각각을 WIFI 안테나, GPS 안테나, Bluetooth 안테나 등으로 구현가능하다.
여기서, 배열 안테나는 직선상에 또는 마주보는 두 면에 안테나를 하나의 포트로 연결하여 형성가능하다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 안테나 시스템
110 : 레이어
120 : CNT 안테나

Claims (8)

  1. 투명 재질의 레이어; 및
    상기 레이어 상에 형성된 투명 재질의 안테나;를 포함하고,
    상기 안테나는, 탄소나노물질로 구현되며,
    상기 안테나의 이득은, 상기 탄소나노물질의 농도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소나노물질은, CNT(Carbon NanoTube: 탄소나노튜브) 및 그래핀(Graphene)을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는,
    복수의 안테나 유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는,
    상기 레이어와 디스플레이 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 안테나의 위치는,
    상기 디스플레이의 테두리 부분인 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 레이어는,
    투명한 플렉서블 기판 또는 투명 보호막인 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
  8. 투명 재질의 레이어를 마련하는 단계; 및
    상기 레이어 상에 투명 재질의 안테나를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 안테나는, 탄소나노물질로 구현되며,
    상기 안테나의 이득은, 상기 탄소나노물질의 농도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템 제작방법.
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