KR101329268B1 - 휴대용 액세서리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 핸드헬드 장치의 데스그립 문제를 해결하고 전파송수신을 개선하는 휴대용 액세서리 장치를 개시한다. 휴대용 액세서리 장치는 전파를 송신하거나 수신하는 전파송수신부, 핸드헬드 장치에 내장된 안테나와 용량성 정합을 이루는 용량성정합부, 및 상기 전파송수신부 및 상기 용량성정합부를 연결하며, 전파를 전달하는 임피던스정합부를 포함하는 유도형 신호 증폭회로를 포함한다.

Description

휴대용 액세서리 장치{Portable Accessory}
본원 발명은 스마트폰, 테블릿 PC, 탭, PDA, 노트북 등과 같은 핸드헬드 장치에서 전파 송수신을 높이기 위한 액세서리에 관한 것이다. 상세히, 전파 송수신을 개선하는 보호케이스 및 보호 필름 등에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 탭, 테블릿 PC 등 핸드헬드 장치의 사용이 급증함에 따라, 핸드헬드 장치에서 전파 송수신 상태는 중요한 문제로 떠오르고 있다. 특히, 통화 중 또는 데이터 통신 중에 스마트폰에 안테나가 내장된 부분을 손으로 잡게 될 경우 통화 품질이 떨어지거나 끊기고, 배터리 소모량이 많아지는 데스 그립(Death Grip) 문제가 중요시 되고 있다.
본 발명에서는 스마트폰 등과 같은 핸드헬드 장치를 변형시키지 않고도, 휴대폰 액세서리를 이용하여 핸드헬드 장치의 데스 그립 문제를 해결하며, 핸드헬드 장치에서 전파 송수신 감도를 높이고자 한다.
본원 발명의 바람직한 일 실시예에서는 최근 핸드헬드 장치 등에서 발생하는 데스 그립 현상을 해소하고, 전파 송수신을 개선하기 위한 액세서리 장치를 제시한다.
액세서리 장치의 바람직한 일 실시예는 보호케이스 및 보호 필름 등이 있다. 예를 들어, 스마트폰의 경우 스마트폰 보호케이스, 보호 필름 등으로 구현이 가능하다.
그러나, 이 외에도 스마트폰 외 핸드헬드 장치의 액세서리로 활용될 수 있는 다양한 형태 및 모양으로 구현이 가능하다. 예를 들어, 줄무늬 모양, 직사각형 모양, 다양한 도형 모양, 3차원 모양, 꼬임 모양, 동식물 모양 등 다양한 형태의 액세서리로 구현이 가능하다.
또한 액세서리는 스티커, 보호 필름, 보호케이스 등과 같은 형태로 핸드헬드 장치에 부착하도록 구현될 수도 있고, 인형, 줄, 그립, 케이스 등과 같은 형태로 구현될 수도 있다.
이를 통해, 본원 발명의 바람직한 일 실시예에서는 핸드헬드 장치 액세서리를 통해 핸드헬드 장치의 내부 및 외부 구조를 변경시키지 않고도 전파 송수신을 개선하고, 데스 그립 문제 등을 해결하는 액세서리를 제시한다.
본 발명에서는 휴대용 액세서리를 이용하여 휴대폰에서 수신 또는 송신하는 전파의 세기를 증대시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 휴대폰 액세서리를 이용하여 전파를 송수신할 수 있는 면적을 넓힘으로써 스마트폰의 데스 그립 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 최근 빈번히 발생하고 있는 데스 그립(또는 Call Drop) 문제를 도시한다.
도 2 는 휴대용 무선 단말기의 안테나에서 전파를 송수신하는 구조를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 휴대폰 보호케이스를 장착하여 휴대폰에서 전파 송수신을 개선하는 방법을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 휴대폰 보호케이스 내측에 장착된 안테나와 휴대폰 내부에 장착된 안테나 간에 용량성 결합을 통해 전파의 송수신 방법을 개선하는 일 예를 도시한다.
도 5 는 도 4의 상세도를 도시한다.
도 6(a) 내지 (b) 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 용량성 결합부의 위치를 도시한다.
도 7 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 휴대폰의 외곽을 이루는 소재의 유전율에 따라 본 발명에서 제시하는 휴대폰 액세서리의 용량성 결합부를 구현하는 방식의 일 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 휴대폰 보호케이스 내부에 장착된 유도형 신호 증폭회로의 일 예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 유도형 신호 증폭회로를 보호용 필름으로 덮은 일 예를 도시한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 최근 빈번히 발생하고 있는 데스 그립(또는 Call Drop) 문제를 도시한다.
스마트폰 사용자가 통화 중 또는 데이터 통신 중에 스마트폰에 안테나가 내장된 부분(100)을 손으로 잡게 될 경우 통화가 끊기거나 통화 품질이 떨어지고 배터리 소모량이 많아지는 문제점이 발생하고 있다.
즉, 사용자가 스마트폰을 어떻게 쥐느냐에 따른 Hand-Effect 가 증가하고 있으며, 사용자가 손으로 스마트폰을 감싸는 경우(Hand Grip)에는 안테나 동작영역이 Shift되거나 Dielectric Loss 가 발생하여 안테나의 Gain이 감소하는 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 Bumper 등을 적용하고 있으나, Bumper를 이용하더라도 여전히 안테나 Gain은 부족한 상황이다.
도 2 는 휴대용 무선 단말기의 안테나에서 전파를 송수신하는 구조를 도시한다.
휴대용 무선 단말기의 크기가 작아지고 얇아지면서, 단말기 내부에 장착되는 안테나(210)의 크기가 소형화되고 있다. 일 예를 들어, 도 1에 도시된 스마트폰의 하부 영역(100, 도 1 참고) 내부에 들어가는 정도의 크기일 수 있다.
안테나(210)는 스마트폰, PDA, PMP, 테블릿, Tab 등과 같은 핸드헬드 장치의 본체 케이스(220)의 내측에 장착되어 외부와 전파를 송수신한다. 그러나, 안테나(210)의 크기가 소형화 됨에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 안테나가 내장된 부분(도 1, 100 참고)을 사용자가 손으로 잡을 경우 통화 품질이 현저히 낮아지고, 배터리가 빨리 소모되는 문제점을 내포하게 되었다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 데스 그립 현상을 해소하고, 전파 송수신을 개선하기 위한 액세서리 장치의 일 예인 휴대폰 보호케이스를 장착하여 휴대폰에서 전파 송수신을 개선하는 방법을 도시한다.
주의할 것은 본원 발명의 바람직한 일 실시예로서, 액세서리 장치는 보호케이스 및 보호 필름 등으로 구현이 가능하며, 이 외에도 스마트폰 외 핸드헬드 장치의 액세서리로 활용될 수 있는 다양한 형태 및 모양으로 구현이 가능하다. 예를 들어, 줄무늬 모양, 직사각형 모양, 다양한 도형 모양, 3차원 모양, 꼬임 모양, 동식물 모양, 인형, 줄, 그립, 케이스 등 다양한 형태의 액세서리로 구현이 가능하다.
또한 액세서리는 스티커, 보호 필름, 보호케이스 등과 같은 형태로 접착형, 탈부착형 등으로 구현이 될 수 있다. 또한, 액세서리는 RFID Tag 등과 같은 형태로도 구현이 가능하다.
이를 통해, 본원 발명의 바람직한 일 실시예에서는 핸드헬드 장치 액세서리를 통해 핸드헬드 장치의 내부 및 외부 구조를 변경시키지 않고도 전파 송수신을 개선하고, 데스 그립 문제 등을 해결할 수 있다.
도 3 에서는 최근 스마트폰 등에서 발생하는 데스 그립 현상을 해소하기 위한 휴대폰 보호케이스의 일 예가 도시되었다.
본원 발명의 바람직한 일 실시예에서는 휴대폰 보호케이스에 장착된 안테나와 스마트폰 내부에 장착된 안테나 간에 용량성 결합을 통해, 전파 송수신을 원활하게 하고 신호의 왜곡율을 감소시키며 데스그립을 해소한다.
본원 발명의 휴대폰 보호케이스는 본원 발명의 휴대폰 보호케이스의 내측에 장착된 안테나와 용량성 결합을 이룰 수 있는 안테나를 장착한 모든 휴대용 무선 단말기에 사용될 수 있다.
도 3 을 참고하면, 휴대용 무선 단말기 내의 안테나(310)는 휴대폰 보호케이스 내측에 장착된 안테나 내지 유도형 신호 증폭기(400)와 용량성 결합을 이루도록 구현된다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 휴대폰 보호케이스 내측에 장착된 안테나와 휴대폰 내부에 장착된 안테나 간에 용량성 결합을 통해 전파의 송수신 방법을 개선하는 일 예를 도시한다. 도 5 는 도 4의 상세도를 도시한다. 도 4 및 5를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
휴대폰 보호케이스 내측에 장착된 유도형 신호 증폭회로(400)는 휴대폰 내부에 장착된 안테나(310)와 용량성 결합을 이루도록 구현된다. 이 경우, 휴대폰 보호케이스 내측에 장착된 유도형 신호 증폭회로(400)와 휴대폰 내부에 장착된 안테나(310) 간의 용량성 결합은 휴대폰의 외곽 소재의 유전율에 따라 변경될 수 있다. 이에 대해서는 도 7을 참고한다.
휴대폰 보호케이스 내측에 장착된 유도형 신호 증폭회로(400)는 휴대폰 보호케이스 내측에서 가능한 넓은 면적을 이용하도록 구현이 가능하다. 예를 들어, 휴대폰 보호케이스 내측의 외각을 에워쌀 정도로 가능한 넓게 회로를 설계함으로써 전파를 송수신하는 영역을 넓힐 수 있다. 이 외에, 휴대폰 보호케이스 내측을 벗어나도록 구현하거나 또는 3차원으로 구현하는 등 다양한 변형이 가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유도형 신호 증폭회로(400)와 휴대폰 내부의 안테나 간에 용량성 결합이 이루어지며, 넓은 영역(400)을 통해 전파를 송수신함으로써 전파를 송수신하는 영역을 넓힐 수 있다.
도 5를 참고하면, 휴대폰 보호케이스 내측에 장착된 유도형 신호 증폭회로(400)는 크게 전파송수신부(430), 용량성 결합부(410) 및 임피던스 정합부(420)를 포함한다. 전파송수신부(430)의 일 예로는 안테나를 들 수 있다. 또한 전파송수신부(430)는 wifi 및 RF(Radio Frequency) 등을 통해 전파를 송수신하는 등으로 구현이 가능하다.
바람직한 일 실시예로서, 휴대폰 보호케이스 내부의 용량성 결합부(410)는 휴대폰 내부의 안테나와 대응되는 위치에 구현이 가능하다. 일 예로 휴대폰 내부의 안테나(310)가 휴대폰 하부에 위치한 경우, 본 발명의 용량성 결합부(410)도 휴대폰 보호케이스의 하부에 위치하도록 구현함으로써 용량성 결합의 커플링 간격을 조절할 수 있다.
임피던스 정합부(420)는 금속의 표면을 통하여 전파의 흐름의 유도하며, 전파 송수신부로부터 수신한 전파를 용량성 결합부(410)에 전달하거나 또는 용량성 결합부(410)의 전파를 전파송수신부(430)로 전달할 수 있다.
임피던스 라인(421)은 전파송수신부(430)와 용량성 결합부(410)를 연결한다. 임피던스 정합부(420)는 임피던스 라인(421)과 전파송수신부(430)가 만나는 부분 및 임피더스 라인(421)과 용량성 결합부(410)가 만나는 부분을 포함하며, 임피던스 정합이 이루어져야 전파 신호가 임피던스 라인을 타고 손실 없이 흘러가게 된다. 본원 발명의 휴대폰 보호케이스 내부에 장착된 무선 소자는 임피던스 정합을 거쳐 흐르게 되며 원하는 위치에 적절하게 안테나를 배치하기 위한 방법으로 활용한다.
특히 임피던스 정합부(420)는 휴대폰 보호케이스 내부에 가능한 넓은 면적을 애워싸도록 구현되는 것이 바람직하나, 임피던스 라인(421)의 경우에는 지나치게 길 경우, 휴대폰 내부 소자의 기능을 저해하거나 전파 손실이 발생할 수 있어, 짧게 연장하는 것이 바람직하므로, 넓은 면적과 임피던스 라인의 전파 손실 간에 트레이드가 필요하다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 휴대폰 보호케이스 내부에 장착된 유도형 신호 증폭회로(400) 위에 보호 필름을 장착할 수 있다. 보호 필름의 일 예로는 0.5mm 이하의 얇은 전파 투과성 유전체를 사용할 수 있다.
바람직하게, 휴대폰 보호케이스는 플라스틱이나 고무 재질의 유전체로 구현되는 것이 바람직하며, 지나치게 두껍지 않아야 유도형 신호 증폭회로(400)를 통한 전파의 송수신시 손실을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 휴대폰 보호케이스 내부에 장착된 유도형 신호 증폭회로(400)의 예를 들었으나, 본 발명의 유도형 신호 증폭회로(400)는 휴대폰 보호케이스 내부에 부착되거나 장착되는 구현 예 이외에 다양한 변형이 가능함을 유의하여야 한다.
바람직한 일 실시예로서, 유도형 신호 증폭회로(400)는 스마트폰 등의 보호케이스에 증폭회로가 설계된 연성인쇄회로기판(FPCB)를 부착하는 형태로 구현이 가능하다. 이에 대해서는 도 8 및 9를 참고한다.
또 다른 바람직한 일 실시예로서, 유도형 신호 증폭회로(400)는 접착식 보호 필름의 형태로 휴대폰 뒷부분에 부착하는 등으로 변형되어 구현이 가능하다.
또 다른 바람직한 일 실시예로서, 유도형 신호 증폭회로(400)는 고반사용 코팅제(유전체 도료)를 활용하여 실크 인쇄(Silk Printing) 기법을 적용하여 직접 휴대폰 보호케이스에 인쇄함으로써 송수신 효율을 높일 수 있다.
도 6(a) 내지 (b) 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 용량성 결합부의 위치를 도시한다.
휴대폰 내부의 안테나(도5, 310 참고)와 휴대폰 보호케이스 내의 용량성 결합부(도5, 410 참고) 는 수직적으로 유전체를 사이에 두고 비접촉되도록 구현될 수 있다.
바람직하게, 용량성 결합부는 휴대폰 내부에 장착된 안테나의 위치와 대응되도록 휴대폰 보호케이스에 구현될 수 있다. 또한, 휴대폰 내부의 안테나와 휴대폰 보호케이스 내의 용량성 결합부 간에 전파가 유도될 수 있도록 주파수에 따라 coupling 간격이 조절될 수 있다.
도 7 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 휴대폰의 외곽을 이루는 소재의 유전율에 따라 본 발명에서 제시하는 휴대폰 액세서리의 용량성 결합부를 구현하는 방식의 일 예를 도시한다.
휴대폰의 종류에 따라 유전체의 유전율이 상이해진다. 일반적으로 유전율이 높을수록 전파투과율이 낮아, 현재 휴대폰의 외곽(예, 휴대폰 케이스) 소재는 플라스틱을 많이 이용한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 휴대폰의 외곽 소재의 유전율에 따라, 휴대폰 보호케이스 내부에 사용하는 매칭 회로(또는 유도형 신호 증폭회로)를 상이하게 구현한다. 매칭 회로는 전파송수신부(미도시), 용량성 결합부(미도시) 및 임피던스 정합부(미 도시)를 포함하는 것으로 특징으로 한다.
즉, 휴대폰 외곽 소재의 유전율에 따라 휴대폰 보호케이스 내부 회로에 이용되는 용량성 결합부의 유전율을 변경시켜 용량성 결합이 최대가 되도록 한다. 유전율이 높은 소재를 사용하여 케이스를 제작할 경우, 주파수가 소재를 통과하여 유효 파장이 짧아지므로 안테나를 소형으로 구현할 수 있으나, 사용 주파수 대역폭이 좁아지고 일반적으로 전파 손실이 높아지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 유전율 εr이 2.0~3.5 정도를 지니는 소재를 이용하여 전파 손실을 최소화 할 수 있다. 예로서, 테프론과 같은 소재를 사용할 수 있으나, 단가를 낮추기 위해 강도가 높은 플라스틱(poly carbonate) 계열의 소재를 손실을 최소화 하기 위하여 얇게 이용할 수도 있다.
또한 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 안테나 또는 용량성 결합 소자는 1/4 파장의 길이를 사용하여 구현하며, 이 경우 유효 유전율 (Effective Dielectric Constant)은 수학식 1과 같다.
Figure 112012010641649-pat00001
수학식 1에서
Figure 112012010641649-pat00002
,
εe는 유효 유전율, εr 은 소재의 유전율, a는 기판 두께, b는 이격거리, W는 안테나 패턴의 폭, 그리고 f는 주파수를 나타낸다.
수학식 2는 유효 유전율을 이용한 유효 파장의 길이를 나타낸다.
Figure 112012010641649-pat00003
수학식 3은 유효유전율과 소재의 유전율 간의 관계를 나타낸다.
Figure 112012010641649-pat00004
Figure 112012010641649-pat00005
Figure 112012010641649-pat00006
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 휴대폰 보호케이스 내부에 장착된 유도형 신호 증폭회로의 일 예를 도시한다.
여기서, 유도형 신호 증폭회로의 임피던스 정합부는 휴대폰 보호케이스 내부를 가능한 넓게 애워싸도록 구현되었으나, 임피던스 라인은 짧게 구현된 일 실시예를 도시한다.
본원 발명의 바람직한 일 실시예로서, 유도형 신호 증폭회로의 임피던스 정합부(820)는 전파송수신부(810)와 용량성 결합부(830)를 연결하면서, 동시에 전파송수신부(810)를 확장하여 임피던스 정합을 연장하기 위한 임피던스 라인의 역할을 수행할 수 있다.
도 8에 도시된 전파송수신부(810) 및 임피던스 정합부(820)의 구분은 본 발명의 일 실시예에 해당할 뿐 이에 제한되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 유도형 신호 증폭회로를 보호용 필름으로 덮은 일 예를 도시한다.

Claims (11)

  1. 유도형 신호 증폭회로를 포함하는 휴대용 액세서리 장치로서,
    상기 유도형 신호 증폭회로는
    전파를 송신하거나 수신하는 전파송수신부;
    핸드헬드 장치에 내장된 안테나와 용량성 정합을 이루는 용량성정합부;및
    상기 전파송수신부 및 상기 용량성정합부를 연결하며, 전파를 전달하는 임피던스정합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 용량성 정합부는
    상기 유도형 신호 증폭회로 내에서 상기 핸드헬드 장치에 내장된 안테나에 대응되는 자리에 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 용량성 정합부는
    상기 핸드헬드 장치에 내장된 안테나와 유전체를 사이에 두고 비접촉된 상태로 용량성 정합을 이루는 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 유전체는
    상기 핸드헬드 장치의 외곽을 구성하는 소재인 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 용량성 정합부는
    상기 핸드헬드 장치에 내장된 안테나와 용량성 결합이 최대가 되도록 상기 핸드헬드 장치의 외곽을 구성하는 소재에 따라 상기 용량성 정합부의 유전율을 설정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 휴대용 액세서리 장치는
    휴대폰 보호 케이스인 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 휴대용 액세서리 장치는
    보호 필름인 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 유도형 신호 증폭회로는
    상기 휴대폰 보호 케이스에 부착이 가능한 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 유도형 신호 증폭회로는
    실크 인쇄(Silk Printing) 기법을 통해 직접 상기 휴대폰 보호 케이스에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 유도형 신호 증폭회로는
    실크 인쇄(Silk Printing) 기법을 통해 직접 보호 필름에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 임피던스정합부는
    상기 휴대폰 보호 케이스 내부에서 가능한 넓게 제작되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 휴대용 액세서리 장치.
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