KR101760233B1 - 코일을 포함하는 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
전자 장치는, 하우징, 상기 하우징 내의 제 1 층에 배치되며, 전류가 인가되면 제 1 자기장을 방출하는 복수 개의 코일, 상기 제 1 층과 실질적으로 평행한 제 2 층에 배치되며, 상기 전류가 인가되면 제 2 자기장을 방출하는 다른 복수 개의 코일, 상기 복수 개의 코일 중 제 1 코일의 종점과 상기 다른 복수 개의 코일 중 제 2 코일의 시작점을 연결하며, 상기 제 1 코일의 종점으로부터 상기 제 2 코일의 시작점으로 상기 전류가 인가되도록 하는 제 1 전도체 및 상기 복수 개의 코일 중 제 1 코일의 외측에 인접하는 제 3 코일의 시작점과 상기 제 2 코일의 종점을 연결하며, 상기 제 2 코일의 종점으로부터 상기 제 3 코일의 시작점으로 상기 전류가 인가되도록 하는 제 2 전도체를 포함하고, 상기 제 1 전도체 및 상기 제 2 전도체는, 상기 전류가 인가되면 제 3 자기장을 방출할 수 있다.
Description
본 발명은 코일을 포함하는 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전류가 인가되면 자기장을 방출할 수 있는 코일을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
근자에 들어서 자기장을 방출하는 코일을 포함하는 전자 장치가 급증하고 있다. 예를 들어, 전자 장치는 자기장 보안 전송(magnetic secure transmission:MST)을 수행할 수 있다. 전자 장치는 내장된 코일에 전류를 인가할 수 있으며, 코일은 인가되는 전류에 기초하여 유도 자기장을 방출할 수 있다. 이 경우, 전자 장치가 코일에 인가하는 전류를 조정할 수 있으며, 코일로부터 방출되는 유도 자기장은 조정되는 전류에 따라 변화할 수 있다. 한편, 종래의 마그네틱 신용카드 결제를 위한 포스 단말기는, 마그네틱 신용카드의 스와이프(swipe)에 의한 자기장 변경을 검출함에 따라 결제 정보를 획득할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치가 마그네틱 신용카드의 스와이프에 의한 자기장 변경과 동일한 자기장 변경을 생성할 수 있다면, 전자 장치가 마그네틱 신용카드 결제를 수행할 수도 있다. 종래의 전자 장치는, 마그네틱 신용카드 정보에 따라 MST 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 MST 신호에 대응하는 전류를 코일에 인가할 수 있다. 코일은 인가되는 전류에 따라 마그네틱 신용카드의 스와이프에 대응하는 변경되는 자기장을 방출할 수 있다.
뿐만 아니라, 전자 장치는 내장된 코일을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다. 전자 장치에 내장된 코일은, 외부로부터 입력되는 자기장에 기초하여 유도 전류를 발생시킬 수 있으며, 이에 따라 무선 충전을 수행할 수 있다. 또는, 전자 장치는, 코일에 전류를 인가할 수도 있으며, 이에 따라 유도 자기장을 방출함에 따라 다른 전자 장치를 무선 충전시킬 수도 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 전자 장치는, MST 또는 무선 충전 등 다양한 동작을 수행하기 위한 코일을 포함할 수 있다.
MST 또는 무선 충전의 양호한 수행을 위하여, 전자 장치가 충분히 큰 크기의 유도 자기장을 형성하여야 한다. 전자 장치가 상대적으로 작은 크기의 유도 자기장을 형성하면, 수신 측 전자 장치에서 유도되는 유도 전류의 크기 또한 작아지므로, 충전 속도가 저하되거나 또는 MST 신호의 양호한 전달이 어려울 수 있다.
MST 또는 무선 충전의 양호한 동작이 수행되기 위하여서는, 전자 장치에 포함되는 코일이 충분한 인덕턴스(inductance)를 가져야한다. 코일에 의한 자속은 인덕턴스와 코일에 인가되는 전류의 곱일 수 있다. 이에 따라, 코일의 인덕턴스가 클 수록, 동일한 전류에 대하여 상대적으로 큰 크기의 유도 자기장이 형성될 수 있다. 즉, 전자 장치가 충분히 큰 자기장을 형성하기 위하여서는, 상대적으로 높은 인덕턴스를 가지는 코일을 포함하여야 한다. 한편, 코일의 인덕턴스는 코일의 권선 횟수와 연관될 수 있으며, 코일에 의하여 유도되는 자기장의 세기 역시 코일의 권선 횟수와 비례할 수 있다. 하지만, 휴대가 가능한 소형의 전자 장치의 경우, 코일의 권선 횟수를 무제한적으로 증가시키기 어려운 문제점이 존재한다.
이에 따라, 제한적인 면적에서 상대적으로 높은 인덕턴스를 가질 수 있는 코일 구조의 개발이 요청된다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치는, 하우징; 상기 하우징 내의 제 1 층에 배치되는 복수 개의 코일; 상기 제 1 층과 실질적으로 평행한 제 2 층에 배치되는 다른 복수 개의 코일; 상기 복수 개의 코일 중 제 1 코일의 종점과 상기 다른 복수 개의 코일 중 제 2 코일의 시작점을 연결하며, 상기 제 1 코일의 종점으로부터 상기 제 2 코일의 시작점으로 상기 전류가 인가되도록 하는 제 1 전도체; 및 상기 복수 개의 코일 중 제 1 코일의 외측에 인접하는 제 3 코일의 시작점과 상기 제 2 코일의 종점을 연결하며, 상기 제 2 코일의 종점으로부터 상기 제 3 코일의 시작점으로 상기 전류가 인가되도록 하는 제 2 전도체를 포함하고, 상기 제 1 전도체 및 상기 제 2 전도체는, 상기 전류가 인가되면 지향성 자기장을 방출할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 제 1 코일; 상기 제 1 코일과 실질적으로 동일한 권선 패턴을 가지며, 상기 제 1 코일과 실질적으로 평행하게 배치되는 적어도 하나의 제 2 코일; 상기 제 1 코일과 상기 적어도 하나의 제 2 코일을 직렬로 연결하거나, 또는 상기 적어도 하나의 제 2 코일끼리를 직렬로 연결하는 적어도 하나의 제 1 전도체; 및 상기 적어도 하나의 제 2 코일을, 상기 제 1 코일의 외측에 배치되는 제 3 코일과 연결하는 제 2 전도체를 포함하고, 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일 각각은, 상기 권선 패턴의 너비보다 작은 너비를 가지는 적어도 하나의 연결부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 제 1 전도체 및 상기 제 2 전도체는 상기 적어도 하나의 연결부에 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치는, 제 1 면 및 상기 제 1 면과 반대 방향으로 향하는 제 2면을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이의 공간에 포함되고, 상기 제 1 면과 실질적으로 평행이며, 복수의 층들을 포함하는 인쇄회로기판(PCB); 상기 복수의 층들 중 제 1 층에 배치된 제 1 도전성 코일; 상기 복수의 층들 중 제 2 층에 배치되며, 상기 제 1 면의 위에서 볼 때, 상기 제 1 코일과 적어도 부분적으로 중첩되며, 일부가 개방된 제 2 도전성 코일; 상기 제 1 코일의 제 1 지점과 상기 제 2 코일의 제 2 지점을 전기적으로 연결하는 도전성 비아 세트; 및 자기 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 제 2 도전성 코일에 전기적으로 연결된 자기 신호 발생 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라서, 제한적인 실장 면적에서도 상대적으로 높은 인덕턴스를 가지는 복수 층의 코일을 포함하는 전자 장치가 제공될 수 있다. 특히, 전자 장치는 다른 층으로 배치되는 코일들을 연결하는 전도체들을 포함하며, 전도체들 또한 자기장을 방출함에 따라서, 전자 장치로부터 방출되는 자기장의 전체 세기가 증가할 수 있다. 특히, 코일로부터 방출되는 자기장과 전도체로부터 방출되는 자기장의 방향이 상이할 수도 있으며, 이에 따라 전자 장치는 다양한 방향으로 자기장을 방출할 수 있어, 배치에 있어 높은 자유도를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 네트워크의 블록도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 MST를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작의 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일의 개념도를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 1 보드에 배치되는 코일의 평면도를 도시한다.
도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 보드에 배치되는 코일의 평면도를 도시한다.
도 6c는 제 1 보드 및 제 2 보드에 배치되는 코일을 겹쳐지도록 구성한 평면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전도체의 위치를 설명하기 위한 평면도를 도시한다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 배치의 자유도 증가를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 9a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 보드에 배치되는 코일을 설명하기 위한 평면도를 도시한다.
도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 추가 코일까지 배치된 구조를 설명하는 사시도를 도시한다.
도 10a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 목적의 복수 개의 코일들이 배치되는 제 1 층의 평면도를 도시한다.
도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 목적의 복수 개의 코일들이 배치되는 제 2 층의 평면도를 도시한다.
도 10c는, 도 10a의 제 1 층의 구조 및 도 10b의 제 2 층의 구조를 겹치도록 구성한 평면도이다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 코일의 연결부에서의 연결 관계를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 12a 및 12b는 본 발명과의 비교를 위한 비교예에 의한 코일 구조를 도시한다.
도 13a 내지 13c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 MST 신호 인식 성공률을 도시한다.
도 13d는, 도 13a 내지 13c의 결과 중, 녹색 사각형의 영역만을 분리하여 비교한 결과를 도시한다.
도 14a 내지 14f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일을 도시한다.
도 15a 내지 15c는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일과 3층 구조의 비교예의 성능 비교를 위한 위치별 인식 성공률에 대하여 도시한다.
도 15d는 본 발명에 의한 2층 구조의 코일 및 3층 구조의 코일의 인식 성공률을 도시한다.
도 16a 및 16b는 웨어러블 전자 장치, 예를 들어 손목시계형 웨어러블 전자 장치에 배치되는 코일의 형태를 도시한다.
도 17a 내지 17c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일을 도시한다.
도 18a 및 18b는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 2층 구조의 원형 코일과 3층 구조의 원형 코일의 성능 비교를 위한 위치별 인식 성공률에 대하여 도시한다.
도 18c 및 18d는, 도 18a 및 18b의 결과 중, 녹색 사각형의 영역만을 분리하여 비교한 결과를 도시한다.
도 19 및 20은 본 발명의 다양한 2층 구조의 원형 코일 및 3층 구조의 원형 코일을 도시한다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 케이스를 연 경우의, 전자 장치의 배면의 사시도를 도시한다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 단면도를 도시한다.
도 24는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 2층 구조의 코일 및 3층 구조의 코일이 배치되는 FPCB의 적층 구조를 도시한다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일 패턴의 평면도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 MST를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작의 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일의 개념도를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 1 보드에 배치되는 코일의 평면도를 도시한다.
도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 보드에 배치되는 코일의 평면도를 도시한다.
도 6c는 제 1 보드 및 제 2 보드에 배치되는 코일을 겹쳐지도록 구성한 평면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전도체의 위치를 설명하기 위한 평면도를 도시한다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 배치의 자유도 증가를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 9a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 보드에 배치되는 코일을 설명하기 위한 평면도를 도시한다.
도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 추가 코일까지 배치된 구조를 설명하는 사시도를 도시한다.
도 10a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 목적의 복수 개의 코일들이 배치되는 제 1 층의 평면도를 도시한다.
도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 목적의 복수 개의 코일들이 배치되는 제 2 층의 평면도를 도시한다.
도 10c는, 도 10a의 제 1 층의 구조 및 도 10b의 제 2 층의 구조를 겹치도록 구성한 평면도이다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 코일의 연결부에서의 연결 관계를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 12a 및 12b는 본 발명과의 비교를 위한 비교예에 의한 코일 구조를 도시한다.
도 13a 내지 13c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 MST 신호 인식 성공률을 도시한다.
도 13d는, 도 13a 내지 13c의 결과 중, 녹색 사각형의 영역만을 분리하여 비교한 결과를 도시한다.
도 14a 내지 14f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일을 도시한다.
도 15a 내지 15c는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일과 3층 구조의 비교예의 성능 비교를 위한 위치별 인식 성공률에 대하여 도시한다.
도 15d는 본 발명에 의한 2층 구조의 코일 및 3층 구조의 코일의 인식 성공률을 도시한다.
도 16a 및 16b는 웨어러블 전자 장치, 예를 들어 손목시계형 웨어러블 전자 장치에 배치되는 코일의 형태를 도시한다.
도 17a 내지 17c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일을 도시한다.
도 18a 및 18b는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 2층 구조의 원형 코일과 3층 구조의 원형 코일의 성능 비교를 위한 위치별 인식 성공률에 대하여 도시한다.
도 18c 및 18d는, 도 18a 및 18b의 결과 중, 녹색 사각형의 영역만을 분리하여 비교한 결과를 도시한다.
도 19 및 20은 본 발명의 다양한 2층 구조의 원형 코일 및 3층 구조의 원형 코일을 도시한다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 케이스를 연 경우의, 전자 장치의 배면의 사시도를 도시한다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 단면도를 도시한다.
도 24는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 2층 구조의 코일 및 3층 구조의 코일이 배치되는 FPCB의 적층 구조를 도시한다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일 패턴의 평면도를 도시한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 전자 장치는 무선으로 무선 전력 송신기로부터 전력을 수신할 수도 있으며, 이에 따라 전자 장치는 무선 전력 수신기로 명명될 수 있다.
어떤 실시예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1을 참조하여, 다양한 실시예에서의, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)가 기재된다. 전자 장치(101)는 버스(110), 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(150), 디스플레이(160), 통신 모듈(170), 무선 충전 모듈(180) 및 MST 모듈(190)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다.
버스(110)는, 예를 들면, 구성요소들(110-170)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 및/또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다.
프로세서(120)는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(130)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 메모리(130)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(140)을 저장할 수 있다. 프로그램(140)은, 예를 들면, 커널(141), 미들웨어(143), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interface(API))(145), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(147) 등을 포함할 수 있다. 커널(141), 미들웨어(143), 또는 API(145)의 적어도 일부는, 운영 시스템(operating system(OS))으로 지칭될 수 있다.
커널(141)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(141)은 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147)에서 전자 장치(101)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(143)는, 예를 들면, API(145) 또는 어플리케이션 프로그램(147)이 커널(141)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다.
또한, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 예를 들면, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147) 중 적어도 하나에 전자 장치(101)의 시스템 리소스(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 부여할 수 있다. 예컨대, 미들웨어(143)는 상기 적어도 하나에 부여된 우선 순위에 따라 상기 하나 이상의 작업 요청들을 처리함으로써, 상기 하나 이상의 작업 요청들에 대한 스케쥴링 또는 로드 밸런싱 등을 수행할 수 있다.
API(145)는, 예를 들면, 어플리케이션(147)이 커널(141) 또는 미들웨어(143)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(150)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다. 또한, 입출력 인터페이스(150)는 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
디스플레이(160)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 발광 다이오드(light-emitting diode(LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems(MEMS)) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(160)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(160)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다.
통신 모듈(170)은, 예를 들면, 전자 장치(101)와 외부 장치(예: 제 1 외부 전자 장치(102), 제 2 외부 전자 장치(104), 또는 서버(106)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 모듈(170)은 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(162)에 연결되어 외부 장치(예: 제 2 외부 전자 장치(104) 또는 서버(106))와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면, 셀룰러 통신 프로토콜로서, 예를 들면, LTE(long-term evolution), LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 또한, 무선 통신은, 예를 들면, 근거리 통신(164)을 포함할 수 있다. 근거리 통신(164)은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), NFC(near field communication), 또는 GNSS(global navigation satellite system) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. GNSS는 사용 지역 또는 대역폭 등에 따라, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하, 본 문서에서는, "GPS"는 "GNSS"와 혼용되어 사용(interchangeably used)될 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard232), 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(162)는 통신 네트워크(telecommunications network), 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(computer network)(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 전화 망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선 충전 모듈(180)은 무선 전력 수신기로부터 무선 전력을 수신하거나, 다른 전자 장치로 무선 전력을 송신할 수 있다. 무선 충전 모듈(180)은 유도 방식 또는 공진 방식에 기초하여, 무선 전력을 수신하거나 송신할 수 있다. 무선 충전 모듈(180)은 무선 전력의 송/수신을 위한 코일을 포함할 수도 있다.
MST 모듈(190)은 다른 전자 장치와 MST를 수행할 수 있다. MST를 수행한다는 것은, 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장(191)을 형성하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, MST 모듈(190)은 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장(191)을 방출할 수 있으며, 시간에 따라 크기가 변경된다는 것은 정보를 포함하는 신호를 송신하는 것과 동일할 수 있다. 다른 전자 장치, 예를 들어 POS 단말기는, 자기장(191)의 시간에 따른 크기 변경을 검출함으로써, 전자 장치(101)로부터의 정보를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 한편, MST 모듈(190)은 자기장 방출을 위한 코일을 포함할 수도 있다. MST 모듈(190)은 다른 전자 장치로부터 수신되는 자기장의 시간에 따른 변경을 검출함으로써, 다른 전자 장치로부터 신호를 수신할 수도 있다.
제 1 및 제 2 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 한 실시예에 따르면, 서버(106)는 하나 또는 그 이상의 서버들의 그룹을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 전자 장치(102,104), 또는 서버(106)에서 실행될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 전자 장치(201)의 블록도이다. 전자 장치(201)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 전자 장치(101)의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 전자 장치(201)는 하나 이상의 프로세서(예: AP(application processor))(210), 통신 모듈(220), MST 모듈(222) 가입자 식별 모듈(224), 메모리(230), 센서 모듈(240), 입력 장치(250), 디스플레이(260), 인터페이스(270), 오디오 모듈(280), 카메라 모듈(291), 전력 관리 모듈(295), 배터리(296), 인디케이터(297), 모터(298), 및 무선 충전 모듈(299)을 포함할 수 있다.
프로세서(210)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(210)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(210)는, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 도 2에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(221))를 포함할 수도 있다. 프로세서(210) 는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
통신 모듈(220)은, 도 1의 통신 모듈(170)과 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 통신 모듈(220)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(221), WiFi 모듈(223), 블루투스 모듈(225), GNSS 모듈(227)(예: GPS 모듈, Glonass 모듈, Beidou 모듈, 또는 Galileo 모듈), NFC 모듈(228) 및 RF(radio frequency) 모듈(229)를 포함할 수 있다.
셀룰러 모듈(221)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드)(224)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(201)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 프로세서(210)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 커뮤니케이션 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다.
WiFi 모듈(223), 블루투스 모듈(225), GNSS 모듈(227) 또는 NFC 모듈(228) 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221), WiFi 모듈(223), 블루투스 모듈(225), GNSS 모듈(227) 또는 NFC 모듈(228) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated circuit(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다.
RF 모듈(229)은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈(229)은, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter), LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221), WiFi 모듈(223), 블루투스 모듈(225), GNSS 모듈(227) 또는 NFC 모듈(228) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다.
가입자 식별 모듈(224)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 및/또는 내장 SIM(embedded SIM)을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
MST 모듈(222)은 자기장을 이용하는 신호를 송수신할 수 있으며, 예를 들어 결제 정보와 같은 정보를 포함하는 신호를 송수신할 수 있다. MST 모듈(222)은 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장을 방출하거나, 수신되는 자기장으로부터의 유도 전류에 기초하여 통신을 수행할 수 있다.
메모리(230)(예: 메모리(130))는, 예를 들면, 내장 메모리(232) 또는 외장 메모리(234)를 포함할 수 있다. 내장 메모리(232)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), 또는 SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등), 비휘발성 메모리(non-volatile Memory)(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리(예: NAND flash 또는 NOR flash 등), 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive(SSD)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외장 메모리(234)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital), MMC(multi-media card) 또는 메모리 스틱(memory stick) 등을 더 포함할 수 있다. 외장 메모리(234)는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치(201)와 기능적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
센서 모듈(240)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치(201)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 제스처 센서(240A), 자이로 센서(240B), 기압 센서(240C), 마그네틱 센서(240D), 가속도 센서(240E), 그립 센서(240F), 근접 센서(240G), 컬러(color) 센서(240H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(240I), 온/습도 센서(240J), 조도 센서(240K), 또는 UV(ultra violet) 센서(240M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively), 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor), EMG 센서(electromyography sensor), EEG 센서(electroencephalogram sensor), ECG 센서(electrocardiogram sensor), IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(240)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(201)는 프로세서(210)의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈(240)을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 프로세서(210)가 슬립(sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈(240)을 제어할 수 있다.
입력 장치(250)는, 예를 들면, 터치 패널(touch panel)(252),(디지털) 펜 센서(pen sensor)(254), 키(key)(256), 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치(258)를 포함할 수 있다. 터치 패널(252)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널(252)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 터치 패널(252)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
(디지털) 펜 센서(254)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 쉬트(sheet)를 포함할 수 있다. 키(256)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치(258)는 마이크(예: 마이크(288))를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다.
디스플레이(260)(예: 디스플레이(160))는 패널(262), 홀로그램 장치(264), 또는 프로젝터(266)를 포함할 수 있다. 패널(262)은, 도 1의 디스플레이(160)와 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 패널(262)은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent), 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 패널(262)은 터치 패널(252)과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 패널(262)은 사용자의 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서(또는 포스 센서)를 포함할 수 있다. 상기 압력 센서는 터치 패널(252)과 일체형으로 구현되거나, 또는 터치 패널(252)과는 별도의 하나 이상의 센서로 구현될 수 있다. 홀로그램 장치(264)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 홀로그램 장치(264)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(266)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(201)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이(260)는 패널(262), 홀로그램 장치(264), 또는 프로젝터(266)를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
인터페이스(270)는, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface)(272), USB(universal serial bus)(274), 광 인터페이스(optical interface)(276), 또는 D-sub(D-subminiature)(278)를 포함할 수 있다. 인터페이스(270)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 통신 모듈(170)에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로(additionally and alternatively), 인터페이스(270)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 소리(sound)와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(280)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 1 에 도시된 입출력 인터페이스(150)에 포함될 수 있다. 오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 스피커(282), 리시버(284), 이어폰(286), 또는 마이크(288) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
카메라 모듈(291)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, ISP(image signal processor), 또는 플래시(flash)(예: LED 또는 xenon lamp 등)를 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(295)은, 예를 들면, 전자 장치(201)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(295)은 전력 관리 집적회로(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit), 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다. 전력 관리 집적회로는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(296)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 배터리(296)는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 및/또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈(295)은 무선 충전 모듈(299)과 연결될 수도 있다. 무선 충전 모듈(299)은 다른 전자 장치로부터 무선 전력을 수신하여, 배터리(296)를 충전할 수 있다. 또는, 무선 충전 모듈(299)은 배터리(296)로부터의 전력을 이용하여 다른 전자 장치를 무선 충전할 수도 있다. 무선 충전 모듈(299)은 배터리(296)에 직접 연결될 수도 있다.
인디케이터(297)는 전자 장치(201) 또는 그 일부(예: 프로세서(210))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 모터(298)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동(vibration), 또는 햅틱(haptic) 효과 등을 발생시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 전자 장치(201)는 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어플로(mediaFloTM) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.
본 문서에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 본 문서에서 기술된 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 MST를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
포스(POS) 단말기(301)는 마그네틱 신용카드로부터 결제 정보를 획득하여, 획득된 정보를 결제 서버로 송신할 수 있는 장치일 수 있다. 예를 들어, 포스 단말기(301)의 판독 헤더(reader header)는 신용카드의 자기 스트라이프와 같은 자기 기록 매체가 접촉하는 경우의 자기장을 센싱할 수 있다. 마그네틱 신용카드가 판독 헤더에 대하여 스와이프되는 경우에, 포스 단말기(301)가 센싱하는 자기장이 변경될 수 있으며, 포스 단말기(301)는 이를 결제 정보로서 획득할 수 있다. 즉, 포스 단말기(301)는 시간에 따라 변경하는 자기장을 결제 정보로서 획득할 수 있다.
포스 단말기(301)는 결제 정보를 결제 서버로 송신할 수 있으며, 결제 서버는 수신한 결제 정보를 이용하여 결제 프로세싱을 수행할 수 있다. 포스 단말기(301)는 입력 장치로부터 입력되는 추가 정보(예를 들어, 결제 금액)를 결제 서버로 함께 송신할 수도 있으며, 결제 서버는 수신한 결제 정보 및 추가 정보에 기초하여 결제 승인 여부를 결정할 수 있다. 결제 서버는 결제 승인에 대한 정보 또는 결제 거부에 대한 정보를 포스 단말기(301)로 송신할 수 있으며, 포스 단말기(301)는 수신한 정보를 출력할 수 있다. 즉, 포스 단말기(301)는 결제 정보와 결제 승인 또는 거부 정보의 중계 장치일 수 있으며, 주변의 자기장 변경을 신호로서 입력받을 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)는 자기장(320)을 방출할 수 있다. 전자 장치(101)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수 층의 코일을 포함할 수 있으며, 코일에 전류를 인가함으로써 자기장(320)을 방출할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치(101)는 결제 어플리케이션 실행 화면(310)을 디스플레이(160)에 표시할 수 있다. 결제 어플리케이션은 미리 등록된 신용카드와 관련된 이미지(312)를 포함할 수 있으며, 결제 중임을 나타내는 오브젝트(311)를 포함할 수도 있다. 전자 장치(101)는 미리 등록된 신용카드에 대응하도록 자기장(320)을 시간에 따라 변경할 수 있으며, 이에 따라 전자 장치(101)에 의하여 생성되는 자기장(320)의 변경 패턴이 신용카드의 스와이프에 의한 자기장의 변경 패턴과 동일하거나 또는 대응될 수 있다. 즉, 시간에 따라 변경되는 자기장이 형성된다는 점에서, 전자 장치(101)가 자기장을 방출하는 것은, 신용카드가 스와이프되는 것과 동일한 효과를 가질 수 있다. 이에 따라, 사용자는 신용카드를 소지할 필요 없이 전자 장치(101)를 이용하여 결제를 진행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작의 흐름도를 도시한다.
410 동작에서, 전자 장치(101)는 결제 어플리케이션을 실행할 수 있다. 결제 어플리케이션은 신용카드와 관련된 결제 정보를 관리하며, MST 신호를 생성할 수 있는 어플리케이션이라면 제한이 없다. 420 동작에서, 전자 장치(101)는 사용자 인증을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)는 예를 들어 미리 설정된 보안 정보의 입력을 요청하는 그래픽 사용자 인터페이스를 출력할 수 있다. 여기에서의 보안 정보는, 사용자의 지문, 목소리, 홍채 등의 생체 정보일 수도 있으며, 사용자에 의하여 미리 설정된 비밀번호 또는 패턴 등의 정보일 수도 있고, 그 종류에는 제한이 없다. 전자 장치(101)는 요청한 보안 정보를 수신할 수 있으며, 이를 미리 저장된 보안 정보와 비교함으로써 사용자 인증을 수행할 수 있다.
430 동작에서, 전자 장치(101)는 MST 신호를 생성할 수 있다. MST 신호는, 미리 등록된 신용카드에 대응하는 결제 정보를 포함할 수 있다. 440 동작에서, 전자 장치는 MST 신호에 대응하는 전류를 MST 코일에 인가할 수 있다. MST 코일은 인가되는 전류에 기초하여 유도 자기장을 발생시킬 수 있다. 유도 자기장의 크기는, 예를 들어 신용카드에 대응하는 결제 정보에 따라서 변경될 수 있다. 포스 단말기는 유도 자기장을 센싱함으로써 결제 정보를 획득할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일의 개념도를 도시한다.
제 1 코일(510) 및 제 3 코일(530)은 제 1 층에 배치될 수 있다. 제 3 코일(530)은 제 1 코일(510)의 외측에 인접할 수 있으며, 이는 제 1 코일(510)의 외측에 배치되는 다음 코일이 제 3 코일(530)이라는 것을 의미할 수 있다. 제 3 코일(530)의 권선 반지름은, 제 1 코일(510)의 권선 반지름보다 클 수 있다. 즉, 제 1 코일(510)은 상대적으로 내측에 배치되며, 제 3 코일(510)은 제 1 코일(510)에 비하여 상대적으로 외측에 배치될 수 있다. 여기에서, 내측 또는 외측은, 코일(510,530)의 중심으로부터의 거리에 따라 결정될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 코일의 중심으로부터 제 1 코일(510)까지의 거리는 코일의 중심으로부터 제 3 코일(530)까지의 거리보다 짧은 수 있으며, 이에 따라 제 1 코일(510)이 제 3 코일(530)에 비하여 상대적으로 내측에 배치된 것으로 명명할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 제 1 층에는 2개보다 많은 수의 코일이 배치될 수도 있다. 즉, 제 3 코일(530)의 외측에는 추가적인 코일들이 더 배치될 수도 있다. 즉, 제 1 층에는 복수 개의 코일(예를 들어, 제 1 코일(510), 제 3 코일(530))이 배치될 수 있다. 여기에서, 복수 개의 코일은, 하나의 동작(예를 들어, MST를 위한 자기장 방출)을 수행할 수 있다. 복수 개의 코일은 전도체와 제 2 층의 복수 개의 코일을 통하여 서로 연결될 수 있다. 더욱 상세하게 후술할 것으로, 제 1 층에는 다른 동작(예를 들어, 무선 충전 또는 NFC 통신 등)을 위한 추가적인 복수 개의 코일들이 더 배치될 수도 있다. 이 경우, 복수 개의 코일과, 추가적인 복수 개의 코일은 서로 직접적으로 연결되지 않을 수 있다.
제 1 코일(510)은 시작점(511)부터 종점(512)까지 연결되는 전도체를 포함할 수 있으며, 전도체는 권선(winding)된 형태를 가질 수 있다. 도 5의 실시예에서는, 제 1 코일(510)을 구성하는 전도체가 직각으로 구부러져서 권선된 형태를 가지는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제 1 코일(510)은 특정 방향으로 유도 자기장을 방출할 수 있도록 하는 형태의 전도체라면 제한이 없다. 제 1 코일(510)의 시작점(511)은 제 1 코일(510)의 종점(512)보다 실질적으로 내측에 형성될 수 있다. 여기에서, 내측은 제 1 코일(510)의 중심점으로부터 상대적으로 가까운 측을 의미할 수 있다. 제 1 코일(510)에는 전류(i)가 인가될 수 있으며, 인가되는 전류(i)에 따라 제 1 코일(510)은 유도 자기장을 방출할 수 있다. 한편, 제 3 코일(530)에도 제 1 코일(510)과 동일한 방향의 전류(i)가 인가될 수 있으며, 제 3 코일(530) 또한 유도 자기장을 방출할 수 있다. 제 1 코일(510) 및 제 3 코일(530)로부터 방출되는 자기장을 제 1 자기장(B1)으로 명명할 수 있다.
제 1 코일(510)은 닫힌 루프(closed loop)의 형태를 가질 수 있다. 더욱 상세하게, 제 1 코일(510)의 종점(512)으로부터 연결되는 제 2 연결부(514)는 위에서 내려보았을 때에 우측으로 신장하는 형태를 가질 수 있다. 제 2 연결부(514)는 제 1 코일(510)의 시작점(511)의 x축 방향의 좌표를 통과하여 우측으로 신장할 수 있으며, 이에 따라 제 1 코일(510)의 시작점(511)이 제 2 연결부(514)에 의하여 외부에 대하여 차단될 수 있다. 상술한 바와 같이, 코일의 시작점이 종점과 연결된 연결부에 의하여 외부에 대하여 닫힌 형태를 닫힌 루프의 형태라고 명명하도록 한다. 즉, 닫힌 루프의 형태에서는, 제 1 코일(510)의 종점(512)의 x축 좌표가 제 1 코일의 시작점(511)의 x축 좌표보다 우측에 배치될 수 있다. 한편, 제 1 코일(510) 중 제 1 연결부(513) 및 제 2 연결부(514)는 전도체, 즉 비아 세트와의 연결을 위한 부분일 수 있으며, 연결부(513,514)를 제외한 나머지 부분은 권선을 위한 부분일 수 있다. 이에 따라, 코일 중 연결부를 제외한 나머지 부분을 권선 패턴이라 명명할 수 있다.
제 1 코일(510)은 전반적으로 d1의 너비를 가질 수 있다. 한편, 제 1 코일(510)의 시작점(511)에 연결되는 제 1 연결부(513)는 전반적으로 d2의 너비를 가질 수 있으며, 이에 따라 제 1 연결부(513)의 일부는 너비가 d1으로부터 d2로 감소하는 형태를 가질 수 있다. 제 1 연결부(513)의 너비(d2)가 제 1 코일(510)의 전반의 너비(d1)보다 짧음에 따라, 복수 개의 전도체(561 내지 564)가 배치될 공간이 확보될 수 있으며, 제 1 층에 배치되는 코일들(510,530)의 전체 실장 면적도 감소할 수 있다. 예를 들어, 만약 제 1 연결부(513)가 d1의 너비를 가지게 되면, 제 1 연결부(513)과 제 2 연결부(514)의 이격을 위하여 해당 부분의 너비가 2×d1을 초과하게 되지만, 제 1 연결부(513)의 너비가 감소하는 구조로 제 1 연결부(513)와 제 2 연결부(514)가 배치되는 부분의 코일 전체 너비가 d1 정도일 수 있다. 더욱 상세하게, 제 1 연결부(513), 제 2 연결부(514) 및 제 1 연결부(513)와 제 2 연결부(514) 사이의 간격이 합이 d1 미만일 수 있다. 이에 따라, 코일의 시작점과 종점이 위치하는 부분의 코일의 실장 면적이 넓어지는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 연결부(513)의 너비가 좁아지는 구조 및 제 2 연결부(514)의 너비가 좁아지는 구조는 서로 대응될 수 있다. 더욱 상세하게, 제 1 연결부(513)는 위에서 내려다본 경우 좌상측 방향으로 너비가 좁아지는 구조를 가질 수 있으며, 제 2 연결부(514)는 위에서 내려다본 경우 우하측 방향으로 너비가 좁아지는 구조를 가질 수 있다. 즉, 제 1 연결부(513)는 시작점(511)으로부터 권선 패턴의 제 1 측단 방향으로 너비가 증가하는 형태를 가질 수 있고, 제 2 연결부(514)는 종점(512)으로부터 권선 패턴의 제 2 측단 방향으로 너비가 증가하는 형태를 가질 수 있으며, 이는 나머지 코일들에서도 적용될 수 있다. 이에 따라, 제 1 연결부(513) 및 제 2 연결부(514)가 d1의 너비 내에서 함께 배치될 수 있다. 더욱 상세하게, 상기 제 1 연결부(513)의 너비(d2), 상기 제 2 연결부(514)의 너비(d2) 및 상기 제 1 연결부(513) 및 상기 제 2 연결부(514) 사이의 거리의 합계는, 상기 제 1 코일(510)의 권선 패턴의 너비(d1)보다 작을 수 있다.
제 1 코일(510)의 종점(512)은 제 1 전도체(561)에 연결될 수 있다. 제 1 전도체(561)는, 예를 들어 제 1 코일(510)이 배치되는 제 1 층와 실질적으로 수직하는 방향으로 형성될 수 있다. 제 1 전도체(561)는 제 2 코일(520)의 시작점(521)과 연결될 수 있다. 즉, 제 1 전도체(561)는 제 1 코일(510)의 종점(512)과 제 2 코일(520)의 시작점(521)을 연결할 수 있으며, 제 1 코일(5210)의 종점(512)으로부터 제 2 코일(520)의 시작점(521)으로 전류(i)가 인가되도록 할 수 있다. 제 1 전도체(561)는 제 1 코일(510)이 배치되는 제 1 층 및 제 2 코일(520)이 배치되는 제 2 층과 실질적으로 수직하는 방향으로 연장될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 도시되지는 않았지만, 제 1 층 및 제 2 층 사이에는 다른 구성요소가 배치될 수도 있으며, 이 경우 제 1 전도체(561)는 사이에 배치되는 다른 구성 요소에 형성된 개구를 통하여 두 코일(510,520)을 연결할 수 있다. 이러한 경우, 제 1 전도체(561)를 비아 세트(via set)라고 명명할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 도 5에서의 하나의 전도체는, 복수 개의 분리된 전도체로 구현될 수도 있다. 즉, 제 1 코일(510)의 종점(512)과 제 2 코일(520)의 시작점(521)을 복수 개의 분리된 전도체들이 수직 방향으로 연결할 수 있다. 결국, 제 1 층의 코일의 종점과, 제 2 층의 코일의 시작점을 연결하는 전도체의 개수는 하나 또는 이상으로 구현될 수 있으며, 이에 따라 전도체가 비아 세트로 명명될 수도 있다.
한편, 제 1 층 및 제 2 층에 배치된다는 것은, PCB(printed circuit board) 또는 FPCB(flexible printed circuit board)의 두 개에 각각 배치되는 것일 수 있다. 또는, 하나의 PCB 또는 FPCB의 양면 각각에 제 1 코일(510) 및 제 2 코일(520) 각각이 배치될 수도 있다. 이 경우에는, 전도체, 즉 비아 세트가 하나의 PCB 또는 FPCB를 통과하는 구조로 형성될 수도 있다. 이때에는, 제 1 코일(510)은 제 1 층에 배치되며, 제 2 코일(520)은 제 2 층에 배치된다고 명명될 수도 있다. 또는, 두 개의 층의 코일이 FPCB의 내측에 배치되며, 해당 코일을 보호하기 위한 도금층 또는 필름 등이 추가적으로 FPCB에 포함될 수도 있으며, 이는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 아울러, 제 1 층 및 제 2 층은 실질적으로 평행할 수 있다.
제 2 코일(520)은 제 1 전도체(561)를 통하여 전류(i)를 수신할 수 있다. 이 경우, 전류(i)는 제 2 코일(520)의 시작점(521)으로부터 제 2 코일(520)의 종점(522) 방향으로 인가될 수 있으며, 종점(522)과 연결된 제 2 전도체(562)로 인가될 수 있다. 제 2 코일(520)은 인가되는 전류(i)에 기초하여 유도 자기장을 방출할 수 있다. 제 2 코일(520) 및 제 4 코일(540)이 방출하는 유도 자기장을 제 2 자기장(B2)으로 명명할 수 있다.
제 2 코일(520)은 시작점(521)으로부터 종점(522)까지 연결되는 전도체를 포함하며, 전도체는 시작점(521)으로부터 종점(522)까지 권선된 형태를 가질 수 있다. 제 2 코일(520)은 시작점(521)에 연결되는 제 3 연결부(523) 및 종점(522)에 연결되는 제 4 연결부(524)를 포함할 수 있다. 제 3 연결부(523) 및 제 4 연결부(524)의 전반적인 너비는, 제 2 코일(520)의 전반적인 너비에 비하여 작을 수 있다. 아울러, 제 1 코일(510)의 연결부(513,514)에 대하여 설명한 바와 같이, 연결부(523,524)의 일부는 제 2 코일(520)의 전반적인 너비, 즉 권선 패턴의 너비(d1)로부터 너비가 감소하는 형태를 가질 수도 있다.
제 2 코일(520)은 열린 루프(opened loop)의 형태, 즉 개방된 형태를 가질 수 있다. 더욱 상세하게, 제 2 코일(520)의 종점(522)으로부터 연결되는 제 4 연결부(524)는 위에서 내려보았을 때에 우측으로 신장하는 형태를 가질 수 있다. 제 4 연결부(524)는 제 2 코일(520)의 시작점(521)의 x축 방향의 좌표를 통과하지 않도록 신장할 수 있으며, 이에 따라 제 2 코일(520)의 시작점(521)이 제 4 연결부(524)에 의하여 외부에 대하여 닫힐 수 없다. 즉, 제 2 코일(520)의 종점(522)의 x축 좌표는 제 2 코일(520)의 시작점(521)의 x축 좌표에 비하여 상대적으로 좌측에 위치할 수 있다. 상술한 바와 같이, 코일의 시작점이 종점과 연결된 연결부에 의하여 외부에 대하여 닫히지 않는 형태를 열린 루프의 형태라고 명명하도록 한다. 한편, 더욱 상세하게 후술할 것으로, 제 2 코일(520)이 열린 루프의 형태를 가짐에 따라서, 제 2 코일(520)의 내측에 다른 코일이 배치되면서, 다른 코일의 입/출력 패턴이 제 2 코일(520)의 열린 루프의 간격에 배치될 수 있다.
한편, 제 2 코일(520)의 종점(522)은 제 2 전도체(562)에 연결될 수 있다. 제 2 전도체(562)는 제 1 층에 배치되는 제 3 코일(530)의 시작점(531)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 2 코일(520)의 종점(522)은 제 3 코일(530)의 시작점(531)에 연결될 수 있다. 제 2 코일(520)의 종점(522)으로부터 제 3 코일(530)의 시작점(531)으로 전류(i)가 인가됨에 따라서, 제 2 전도체(562)에 인가되는 전류(i)의 방향은 상측 방향일 수 있다.
제 3 코일(530)은 제 2 전도체(562)를 통하여 전류(i)를 수신할 수 있다. 이 경우, 전류(i)는 제 3 코일(530)의 시작점(531)으로부터 제 3 코일(530)의 종점(532) 방향으로 인가될 수 있으며, 종점(532)과 연결된 제 3 전도체(563)로 인가될 수 있다. 제 3 코일(530)은 인가되는 전류(i)에 기초하여 유도 자기장을 방출할 수 있다.
제 3 코일(530)은 시작점(531)으로부터 종점(532)까지 연결되는 전도체를 포함하며, 전도체는 시작점(531)으로부터 종점(532)까지 권선된 형태를 가질 수 있다. 제 3 코일(530)은 시작점(531)에 연결되는 제 5 연결부(533) 및 종점(532)에 연결되는 제 6 연결부(534)를 포함할 수 있다. 제 5 연결부(533) 및 제 6 연결부(534)의 전반적인 너비는, 제 3 코일(530)의 전반적인 너비에 비하여 작을 수 있다. 아울러, 제 1 코일(510)의 연결부(513,514)에 대하여 설명한 바와 같이, 연결부(533,534)의 일부는 제 3 코일(530)의 전반적인 너비(d1)로부터 너비가 감소하는 형태를 가질 수도 있다. 제 3 코일(530)은 닫힌 루프의 형태를 가질 수 있다.
한편, 제 3 코일(530)의 종점(532)은 제 3 전도체(563)에 연결될 수 있다. 제 3 전도체(563)는 제 2 층에 배치되는 제 4 코일(540)의 시작점(541)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 3 코일(530)의 종점(532)은 제 4 코일(540)의 시작점(541)에 연결될 수 있다. 제 3 코일(530)의 종점(532)으로부터 제 4 코일(540)의 시작점(541)으로 전류(i)가 인가됨에 따라서, 제 3 전도체(563)에 인가되는 전류(i)의 방향은 하측 방향일 수 있다.
제 4 코일(540)은 제 3 전도체(563)를 통하여 전류(i)를 수신할 수 있다. 이 경우, 전류(i)는 제 4 코일(540)의 시작점(541)으로부터 제 4 코일(540)의 종점(542) 방향으로 인가될 수 있으며, 종점(542)과 연결된 출력단으로 인가될 수 있다. 제 4 코일(540)은 인가되는 전류(i)에 기초하여 유도 자기장을 방출할 수 있다.
제 4 코일(540)은 시작점(541)으로부터 종점(542)까지 연결되는 전도체를 포함하며, 전도체는 시작점(541)으로부터 종점(542)까지 권선된 형태를 가질 수 있다. 제 4 코일(540)은 시작점(541)에 연결되는 제 7 연결부(543)를 포함할 수 있다. 제 7 연결부(543)의 전반적인 너비는, 제 4 코일(540)의 전반적인 너비, 즉 권선 패턴의 너비에 비하여 작을 수 있다. 아울러, 제 1 코일(510)의 연결부(513,514)에 대하여 설명한 바와 같이, 연결부(543)의 일부는 제 4 코일(540)의 전반적인 너비(d1)로부터 너비가 감소하는 형태를 가질 수도 있다. 제 4 코일(530)은 열린 루프의 형태를 가질 수 있다.
한편, 제 2 층에는 입력 패턴(550)이 배치될 수 있다. 입력 패턴(550)은 제 4 전도체(564)와 연결될 수 있으며, 제 4 전도체(564)는 제 1 코일(511)의 시작점(511)에 연결될 수 있다. 입력 패턴(550)은 전류를 제공할 수 있는 수단(예를 들어, MST 통신 모듈, 통신 모듈, 또는 배터리 또는 PMIC)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 전류(i)가 입력 패턴(550)으로부터 제 1 코일(510)로 인가될 수 있다. 제 4 전도체(564)에 인가되는 전류(i)의 방향은 상측 방향일 수 있다.
결국, 전류가 인가되는 코일의 순서, 또는 코일의 연결 순서는 C11, C21, C12, C22, C13, C23, …의 순서일 수 있다. 여기에서, Cij에서의 i는 층을 의미할 수 있으며, j는 내측으로부터 배치되는 순서일 수 있다. 예를 들어, C21은 제 2 층의 내측으로부터 첫번째 코일을 의미할 수 있으며, C32는 제 3 층의 내측으로부터 두번째 코일을 의미할 수 있다.
상술한 코일 구조에 따라서, 입력 패턴(550)으로부터 제공되는 전류(i)는 제 1 코일(510), 제 2 코일(520), 제 3 코일(530) 및 제 4 코일(540)에 인가될 수 있다. 이에 따라, 코일 전체의 권선 회수가 증가할 수 있어, 코일의 인덕턴스 또한 증가할 수 있다. 즉, 2회의 권선이 가능한 실장면적에, 4회의 권선이 가능할 수 있으므로 코일의 인덕턴스가 증가할 수 있다. 결국, 코일에 의하여 방출되는 자기장(B1+B2)의 크기 또한 증가할 수 있다. 뿐만 아니라, 전도체(561 내지 564)에 의하여 방출되는 자기장(B3) 또한 형성될 수 있어, 전체 자기장의 세기가 증가할 수 있다. 특히, 전류의 방향이 동일한 전도체끼리 그룹핑되어 배치됨에 따라, 전도체(561 내지 564)에 의하여 방출되는 자기장(B3)이 증가할 수 있다. 뿐만 아니라, 전류의 방향이 동일한 전도체들의 배열 형태(예를 들어, 일직성 형태)에 따라, 전도체에 의하여 방출되는 지향성 자기장의 방향이 결정될 수 있다. 이에 따라, 지향성 자기장의 방향을 고려하여, 전류의 방향이 동일한 전도체들의 배열 형태가 결정될 수도 있다. 더욱 상세하게, 인가되는 전류가 상측 방향인 전도체들(562,564)이 서로 인접하도록 배치되며, 인가되는 전류가 하측 방향인 전도체들(561,563)이 서로 인접하게 배치될 수 있다. 아울러, 전도체(561 내지 564)에 의하여 방출되는 자기장(B3)의 방향은 코일(510 내지 540)에 의하여 방출되는 자기장(B1+B2)의 방향과 상이할 수 있어, 전자 장치(101)는 다양한 방향으로 자기장을 방출할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(101)의 배치에 대한 자유도가 증가할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 1 층에 배치되는 코일의 평면도를 도시한다. 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 층에 배치되는 코일의 평면도를 도시한다. 도 6c는 제 1 층 및 제 2 층에 배치되는 코일을 겹쳐지도록 구성한 평면도를 도시한다.
제 1 층에는 제 1 코일(510) 및 제 3 코일(530)이 배치될 수 있다. 제 3 코일(530)은 제 1 코일(510)의 외측에 인접할 수 있다. 제 1 코일(510) 및 제 3 코일(530)은 닫힌 루프 형태를 가질 수 있다. 한편, 제 2 층에는 제 2 코일(520) 및 제 4 코일(540)이 배치될 수 있다. 제 4 코일(540)은 제 2 코일(510)의 외측에 인접할 수 있다. 제 2 코일(520) 및 제 4 코일(540)은 열린 루프 형태를 가질 수 있다. 한편, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제 1 코일(510)에서 제 1 연결부(513) 및 제 2 연결부(514)를 제외한 부분과, 제 2 코일(520)에서 제 3 연결부(523) 및 제 4 연결부(524)를 제외한 부분이 겹쳐질 수 있다. 이는, 위에서 바라본 경우, 제 1 코일(510)에서 제 1 연결부(513) 및 제 2 연결부(514)를 제외한 부분의 위치와 제 2 코일(520)에서 제 3 연결부(523) 및 제 4 연결부(524)를 제외한 부분, 즉 권선 패턴의 위치가 실질적으로 동일함을 의미할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같은 코일의 배치는 단순히 예시적인 것으로, 제 1 코일(510) 및 제 2 코일(520)은 서로 겹쳐지지 않도록 구성될 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 3 코일(530) 및 제 4 코일(540) 또한 연결부를 제외한 대부분, 즉 권선 패턴들이 서로 겹쳐지도록 배치될 수도 있다.
제 1 코일(510)의 제 1 연결부(513)와 제 2 코일(520)의 제 2 연결부(523)는 서로 겹쳐지지 않을 수 있다. 이는, 제 1 코일(510)의 종점(512)이 제 2 코일(520)의 시작점(521)과 연결되어야 하므로, 제 1 코일(510)의 제 2 연결부(514)가 제 2 코일(520)의 시작점(521)까지 연장되어야 하는 것으로부터 기인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 코일(510) 및 제 2 코일(520)은 각각의 연결부를 제외한 부분, 즉 권선 패턴이 서로 겹치도록 배치될 수 있으며, 연결부는 겹치지 않도록 배치될 수 있다.
한편, 도 6c에서 도시된 바와 같이, 인가되는 전류가 상측 방향인 전도체들(562,564)이 서로 인접하도록 배치되며, 인가되는 전류가 하측 방향인 전도체들(561,563)이 서로 인접하게 배치될 수 있다. 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전도체의 위치를 설명하기 위한 평면도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 전도체(562) 및 제 4 전도체(564) 사이의 거리(X1)는, 제 2 전도체(562) 및 제 1 전도체(561) 사이의 거리(X2) 또는 제 2 전도체(562) 및 제 3 전도체(563) 사이의 거리(X3)보다 상대적으로 작을 수 있다. 아울러, 제 1 전도체(561) 및 제 3 전도체(563) 사이의 거리(X4)는, 제 2 전도체(562) 및 제 1 전도체(561) 사이의 거리(X2) 또는 제 2 전도체(562) 및 제 3 전도체(563) 사이의 거리(X3)보다 상대적으로 작을 수 있다. 즉, 인가되는 전류가 동일한 방향의 전도체들끼리 서로 인접하도록 전도체(561 내지 564)의 패턴이 설계될 수 있다. 이에 따라, 제 2 전도체(562) 및 제 4 전도체(564)로부터 방출되는 유도 자기장(B4)의 방향과 제 1 전도체(561) 및 제 3 전도체(563)로부터 방출되는 유도 자기장(B5)의 방향이 제 1 전도체(561) 및 제 2 전도체(562) 사이에서 동일할 수 있다. 유도 자기장(B4,B5)의 벡터합은 도 5에서 설명한 전도체들(561 내지 564)에 의한 제 3 자기장(B3)일 수 있다. 전도체들(561 내지 564)에 의한 제 3 자기장(B3)은 일반적인 단독 도선에 의하여 형성되는 원형 자기장과는 상이한 특정한 방향을 가리키는 지향성을 가질 수 있다. 한편, 도 7에서 제 2 전도체(562) 및 제 4 전도체(564)를 이은 직선은 제 1 방향을 가질 수 있으며, 제 1 전도체(561) 및 제 3 전도체(563)을 이은 직선은 제 2 방향을 가질 수 있다. 제 1 방향 및 제 2 방향은 동일할 수도 있거나 상이할 수도 있다. 제 1 방향 및 제 2 방향에 따라, 제 3 자기장(B3)의 방향이 결정될 수 있다. 제작자는, 사용자가 전자 장치를 POS 단말기 근처에 위치시키는 패턴을 고려하여, 제 1 방향 및 제 2 방향을 결정할 수도 있다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 배치의 자유도 증가를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 8a를 참조하면, 전자 장치(101)는 디스플레이에 실질적으로 수직한 방향으로 자기장(B1+B2)을 방출할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(101)의 디스플레이가 포스 단말기(301)와 상대적으로 평행하게 배치된 경우에는 방출되는 자기장(B1+B2)이 포스 단말기(301)로 향할 수 있어, MST 신호의 양호한 전송이 가능할 수 있다. 한편, 도 8b를 참조하면, 전자 장치(101)는 디스플레이에 실질적으로 평행한 방향으로 자기장(B3)을 방출할 수 있으며, 이는 코일 연결을 위한 전도체, 즉 비아 세트에 인가되는 전류에 의하여 유도될 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(101)의 디스플레이가 포스 단말기(301)와 상대적으로 수직하게 배치된 경우에도, 방출되는 자기장(B3)이 포스 단말기(301)로 향할 수 있어, MST 신호의 양호한 전송이 보장될 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(101)의 배치가 포스 단말기(301) 기준으로 비교적 자유로울 수 있다.
도 9a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 층에 배치되는 코일을 설명하기 위한 평면도를 도시한다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 제 2 층에는 오픈 루프 형태를 가지는 제 2 코일(520) 및 제 4 코일(540)이 배치될 수 있다. 한편, 제 2 코일(520)에는 입력 패턴(550)이 배치될 수 있다. 제 2 코일(520)이 오픈 루프 형태를 가짐에 따라서, 제 2 코일(520)의 시작점(521) 및 제 2 코일(520)의 종점(522) 사이의 간격이 생길 수 있다. 아울러, 입력 패턴(550) 및 제 2 코일(520) 사이에도 간격(901)이 생길 수 있다. 입력 패턴(550) 및 제 2 코일(520) 사이에 간격(901)이 생김에 따라서, 제 2 층에는 추가적인 코일(910)이 더 배치될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 코일(910)은 l1의 너비를 가질 수 있으며, 간격(901)은 l1의 두 배를 넘을 수 있다. 이에 따라, 추가적인 코일(910)이 제 2 코일(520) 내에 배치되도록 입력되는 부분과 출력되는 부분, 즉 입/출력 패턴이 간격(901) 내에서 함께 배치될 수 있다. 추가적인 코일(910)은 코일들(510 내지 540)과 동일한 목적을 위한 것일 수도 있으며, 또는 상이한 목적을 위한 것일 수도 있다. 예를 들어, 코일들(510 내지 540)이 MST를 위한 것인 경우에, 추가적인 코일(910) 또한 널(null) 영역의 보충을 위한 MST용 코일일 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 또는, 추가적인 코일(910)은 무선 충전을 위한 코일이거나 또는 다른 방식의 통신(예를 들어, NFC 통신)을 위한 것일 수도 있다.
즉, 상술한 바와 같이 적어도 하나의 층에 배치되는 코일들이 오픈 루프 형태를 가짐에 따라서, 오픈 루프 형태의 코일 내에 또 다른 추가적인 코일이 배치될 수 있다.
도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 추가 코일까지 배치된 구조를 설명하는 사시도를 도시한다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 제 1 추가 코일(921,922)이, 본 발명의 실시예에 다른 코일(911,912)의 내측에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 코일(912)는 열린 루프 형태를 가질 수 있으며, 이에 따라 제 1 추가 코일(921,922)에 대응하는 입/출력 패턴(925,926)이 코일(912)의 열린 루프 형태에 따른 간격에 배치될 수 있다. 한편, 제 1 추가 코일(921,922)은 전도체, 즉 비아 세트(923,924)를 통하여 수직 방향으로 연결될 수 있다. 아울러, 코일(911,912) 또한 비아 세트들(913,914)를 통하여 수직 방향으로 연결될 수 있다. 한편, 코일(911,912)의 외측에는 제 2 추가 코일(931,932)이 배치될 수 있으며, 제 2 추가 코일(931,931)은 비아 세트 (933,934)를 통하여 수직 방향으로 연결될 수 있다. 도 9b에서, 제 1 추가 코일(921,922) 및 제 2 추가 코일(931,932) 각각은 서브 코일들이 서로 병렬로 연결되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제 1 추가 코일(921,922) 및 제 2 추가 코일(931,932)에서도 역시, 도 5와 같은 구조로 서브 코일들이 서로 직렬로 연결될 수도 있다.
도 10a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 목적의 복수 개의 코일들이 배치되는 제 1 층의 평면도를 도시한다. 제 1 층에는 MST용 코일(1020)이 배치될 수 있다. 예를 들어, MST용 코일(1020)은 제 1 층에서 5회의 권선 회수로 권선된 형태를 가질 수 있으며, 닫힌 루프 구조를 가질 수 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, MST용 코일(1020)의 각 시작점들은 종점에 연결되는 연결부(1021)에 의하여 외부에 대하여 닫힌 구조일 수 있다. MST용 코일(1020)은 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 제 2 층의 MST용 코일(1050)과 연결될 수 있다.
한편, 제 1 층에는 추가적인 MST용 패턴(1024)이 배치될 수 있으며, 입력 단자 및 출력 단자와 MST용 패턴(1024) 또는 MST용 코일(1020)을 연결하기 위한 MST용 입/출력 패턴(1025,1026)이 더 배치될 수도 있다.
제 1 층에는, NFC용 코일(1010)이 배치될 수 있다. 아울러, NFC용 코일(1010)과 입/출력 단자를 연결하기 위한 NFC용 입/출력 패턴(1012,1013)이 배치될 수 있다. NFC용 코일(1010)은 MST용 코일(1020)의 외측에 배치될 수 있다.
MST용 코일(1020)의 내측에는 무선 충전용 코일(1030)이 배치될 수 있다. 무선 충전용 코일(1030)은 유도 방식(예를 들어, WPC 표준 방식) 또는 공진 방식(예를 들어, A4WP 표준 방식)에서 정의된 공진 주파수를 가지도록 제작될 수 있다. 한편, 무선 충전용 코일(1030)의 내측에는 NFC용 코일(1011)이 추가적으로 배치될 수도 있다. 한편, 제 1 층에는, 온도측정회로용 입/출력 단자 연결부(1041,1042)가 더 배치될 수 있다. 제 1 층에는 더미 패턴(dummy pattern)(1001)이 배치될 수 있다. 아울러, NFC용 코일(1010)과 MST용 코일(1020) 사이의 이격 및 MST용 코일(1020)과 무선 충전용 코일(1030) 사이의 이격을 위하여 간격(1002)이 설정될 수도 있다. 더미 패턴(1101)은 얇은 두께의 코일 FPCB의 강성을 보완하여, 각 코일에서 발생될 수 있는 크랙(crack)을 방지할 수 있다. 간격(1002)은 하나의 코일이 다른 코일에 미치는 영향을 감소시키기 위한 것일 수 있다. 한편, NFC용 코일(1010) 및 무선 충전용 코일(1030) 또한 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 직렬로 연결되는 복수 개의 서브 코일을 포함하는 구조로 구현될 수도 있다.
도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 목적의 복수 개의 코일들이 배치되는 제 2 층의 평면도를 도시한다. 제 2 층에는 MST용 코일(1050)이 배치될 수 있다. 제 2 층의 MST용 코일(1050)은 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 제 1 층의 MST용 코일(1020)과 수직 방향으로 연결될 수 있다. 제 2 층에는 MST용 입/출력 단자(1053,1054)가 배치될 수 있다. MST용 입/출력 단자(1053,1054)를 통하여, MST용 코일(1020,1050)과 MST용 패턴(1024,1052,1055)으로 전류가 인가된 후 출력될 수 있다. MST용 코일(1050)의 연결부(1051)는 다른 쪽 말단을 외부를 향하여 닫지 못하며, MST용 코일(1050)은 열린 루프 형태를 가질 수 있다. MST용 코일(1050)이 열린 루프 형태를 가짐에 따라서, MST용 코일(1050)의 간격을 통하여 무선 충전용 코일(1031)이 입/출력 단자와 연결될 수 있다. 더욱 상세하게, 무선 충전용 입/출력 패턴(1032,1033)이 MST용 코일(1050)의 간격 사이에 배치될 수 있다. 입/출력 단자는, C-클립(C-CLIP)과 같은 연결부에 의하여 PCB의 패턴들과 연결될 수 있다. 입/출력 단자는, 통신 모듈로부터 전송되는 음/양(plus/minus)의 펄스(pulse) 위상 변화에 따라 서로 교체될 수 있다. 예를 들어, 하나의 단자는, 음 위상에 대하여서는 입력 단자로 동작하고, 양의 위상에 대하여서는 출력 단자로 동작할 수 있다.
무선 충전용 코일(1031)은 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 제 1 층에 배치되는 무선 충전용 코일(1030)과 연결될 수 있다. 아울러, 무선 충전용 코일(1031)은 외부의 자기장 또는 전자기장에 대응하는 전류를 출력함으로써 무선 충전을 수행할 수 있다. 또는, 무선 충전용 코일(1031)은 인가되는 전류를 이용하여 자기장을 방출하거나 또는 다른 코일과 함께 공진 회로를 형성하여 전자기장을 방출함으로써 다른 전자 장치를 무선 충전할 수도 있다. 무선 충전용 코일(1031)은 MST용 코일(1050)의 내측에 배치될 수 있다.
제 2 층에는, NFC용 코일(1012)이 배치될 수 있다. NFC용 코일(1012)은 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 제 1 층의 NFC용 코일(1010)과 연결될 수 있다. 제 2 층에는, NFC용 패턴(1013,1014) 또한 배치될 수 있으며, NFC용 패턴(1013,1014) 또한 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 제 1 층의 NFC용 코일(1010) 또는 NFC용 입/출력 패턴(1012,1013)과 수직 방향으로 연결될 수 있다. NFC용 입/출력 단자(1016,1017)는 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 NFC용 입/출력 패턴(1012,1013)과 수직 방향으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 NFC용 입/출력 패턴(1012,1013)과 NFC용 코일(1010,1011,1012,1015)이 연결될 수 있다. NFC용 코일(1015)은 MST용 코일(1050)의 내측에 배치될 수 있으며, MST용 코일(1050)이 열린 루프 형태를 가짐에 따라서 NFC용 패턴(1018)과 연결될 수 있다. 제 2 층에는, 제 1 층의 온도측정회로용 입/출력 단자 연결부(1041,1042)와 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 수직 방향으로 연결되는 온도 측정회로(1040) 및 온도 측정회로용 입출력 단자(1043,1044)가 배치될 수 있다. 온도 측정회로(1040)는 각 코일에 전류가 인가되는 경우, 발생할 수 있는 열에 의한 온도를 측정하여 프로세서로 전달할 수 있으며, 프로세서는 전달받은 온도에 기초하여 인가하는 전류의 크기를 조정할 수 있다. 이에 따라, 코일들이 과열되는 것이 방지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, MST용 코일과 무선 충전용 코일, NFC용 코일 등의 다양한 코일들 각각이 전도체, 즉 비아 세트를 통하여 수직 방향으로 복수 코일이 연결된 구조를 가짐으로써, 각 코일의 인덕턴스가 증가하여 무선 충전 효율 또는 신호의 양호한 송수신이 가능할 수 있다.
도 10c는, 도 10a의 제 1 층의 구조 및 도 10b의 제 2 층의 구조를 겹치도록 구성한 평면도이다. 도 10c에서 "·"의 표시는 전도체, 즉 비아 세트를 의미할 수 있으며, "·"이 표시된 지점에 전도체가 배치되어 제 1 층 및 제 2 층의 대응 구조를 연결할 수 있다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 제 1 층에 배치되는 MST용 코일과 제 2 층에 배치되는 MST용 코일은, 연결부(1021,1051)를 제외한 나머지 대부분에서 서로 겹치는 구조를 가질 수 있다. 연결부(1021,1051)에서의 중첩 관계는 도 11a 내지 11c를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 한편, 제 1 층의 패턴과 제 2 층의 패턴의 대부분의 영역이 서로 겹치는 구조는 단순히 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는 제 1 층의 패턴과 제 2 층의 패턴이 서로 겹치지 않도록 하는 구조를 가질 수도 있다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 코일의 연결부에서의 연결 관계를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 도 11a는 제 1 층에 배치되는 코일의 일부의 평면도를 도시한다.
도 11a를 참조하면, 제 1 층에는 닫힌 루프 형태를 가지는 코일이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 코일(1101), 제 3 코일(1103), 제 5 코일(1105), 제 7 코일(1107) 및 제 9 코일(1109)이 제 1 층에 배치될 수 있다. 제 1 코일(1101)은 제 1 연결부(1102) 및 제 2 연결부(1111)를 포함할 수 있다. 도 11a에서는, 코일의 특정 부분만을 도시함에 따라서, 제 1 연결부(1102) 및 제 2 연결부(1111)가 연결되지 않은 분리된 하드웨어와 같이 도시되어 있지만, 제 1 연결부(1102) 및 제 2 연결부(1111)는 제 1 코일(1101)을 구성하며 서로 연결되어 있다. 한편, 제 1 코일(1101)의 외측에는 제 3 코일(1103)이 배치될 수 있다. 제 3 코일(1103) 제 5 연결부(1104) 및 제 6 연결부(1112)를 포함할 수 있다. 제 3 코일(1103)의 외측에는 제 5 코일(1105)이 배치될 수 있다. 제 5 코일(1105)은 제 9 연결부(1106) 및 제 10 연결부(1113)를 포함할 수 있다. 제 5 코일(1105)의 외측에는 제 7 코일(1107)이 배치될 수 있다. 제 7 코일(1107)은 제 13 연결부(1108) 및 제 14 연결부(1114)를 포함할 수 있다. 제 7 코일(1107)의 외측에는 제 9 코일(1109)이 배치될 수 있다. 제 9 코일(1109)은 제 17 연결부(1110) 및 제 18 연결부(1115)를 포함할 수 있다.
제 1 연결부(1102), 제 5 연결부(1104), 제 9 연결부(1106), 제 13 연결부(1108) 및 제 17 연결부(1110)는 권선 패턴에 비하여 작은 너비를 가질 수 있으며, 권선 패턴으로부터 권선 패턴의 상측단 방향으로 너비가 감소하는 형태를 가질 수 있다. 한편, 제 2 연결부(1111), 제 6 연결부(1112), 제 10 연결부(1113), 제 14 연결부(1114) 및 제 18 연결부(1115)는 권선 패턴으로부터 하측단 방향으로 너비가 감소하는 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 제 5 연결부(1104)와 제 6 연결부(1112)는 서로 겹치지 않는 구조를 가질 수 있으며, 두 연결부(1104,1112)가 하나의 권선 패턴의 너비 내에 함께 배치될 수 있다. 아울러, 연결부를 제외한 나머지 권선 패턴에서는 충분히 두꺼운 너비가 확보됨에 따라, 저항이 감소하여 인가되는 전류의 세기가 커질 수 있다.
도 11a 및 11c를 참조하면, 제 2 연결부(1111), 제 6 연결부(1112), 제 10 연결부(1113), 제 14 연결부(1114) 및 제 18 연결부(1115)에는 전도체, 즉 비아 세트가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 6 연결부(1112)에 연결되는 전도체는, 제 6 연결부(1112)와 제 2 층의 제 2 코일(1127)을 연결할 수 있다. 더욱 상세하게는, 제 4 연결부(1112)의 전도체는, 제 6 연결부(1112)와 제 2 코일(1127)의 제 3 연결부(1128)를 수직 방향으로 연결할 수 있다. 아울러, 제 10 연결부(1113)의 전도체는, 제 10 연결부(1113)와 제 4 코일(1125)의 제 7 연결부(1126)를 수직 방향으로 연결할 수 있다. 제 14 연결부(1114)의 전도체는, 제 14 연결부(1114)와 제 6 코일(1123)의 제 11 연결부(1124)를 수직 방향으로 연결할 수 있다. 제 18 연결부(1115)의 전도체는, 제 18 연결부(1115)와 제 8 코일(1121)의 제 15 연결부(1122)를 수직 방향으로 연결할 수 있다.
도 11b 및 11c를 참조하면, 제 2 연결부(1111)는 입력 패턴(1140)으로부터 전류를 인가받을 수 있으며, 전류는 제 1 코일(1101)에 인가되고, 제 1 연결부(1101)에 연결되는 전도체를 따라 제 4 연결부(1131)를 통하여 제 2 코일(1127)로 인가될 수 있다. 제 4 연결부(1131)의 전도체는, 제 4 연결부(1131)와 제 1 연결부(1102)를 수직 방향으로 연결할 수 있다. 한편, 제 4 연결부(1131)로부터 인가되는 전류는 제 2 코일(1127)에 인가된 이후에 제 3 연결부(1128)로 전달될 수 있다. 제 7 연결부(1128)의 전도체는, 제 3 연결부(1128)와 제 3 코일(1103)의 제 6 연결부(1112)를 수직 방향으로 연결할 수 있다. 이에 따라, 제 3 연결부(1128)로 입력되는 전류는 제 3 코일(1103)의 제 6 연결부(1112)로 전달될 수 있다. 제 6 연결부(1112)를 통하여 입력되는 전류는 제 3 코일(1103)에 인가된 후, 제 5 연결부(1104)로 전달될 수 있다. 제 5 연결부(1104)는 제 4 코일(1125)의 제 8 연결부(1132)로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 4 코일(1125)은 제 8 연결부(1132)로부터 입력되는 전류가 인가된 후, 인가된 전류는 제 7 연결부(1126)를 통하여 제 5 코일(1105)로 전달될 수 있다. 제 2 층에 배치되는 입력 패턴(1140)으로부터 전달되는 전류는 비아 세트(1141)를 통하여 제 2 연결부(1111)로 전달될 수 있다. 상술한 방식에 따라서, 제 2 연결부(1111)를 통하여 입력되는 전류는, 제 1 코일(1101), 제 2 코일(1127), 제 3 코일(1103), …, 제 8 코일(1121) 및 제 9 코일(1109)의 순서대로 인가될 수 있다. 한편, 제 9 코일(1109)은 제 10 코일(1135)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 제 10 코일(1135)에도 전류가 인가될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 5회 권선이 가능한 공간에 10회 권선된 코일을 배치할 수 있으며, 권선 횟수의 증가에 따라 동일한 전류를 인가한 경우 유도되는 자기장의 크기가 증가할 수 있다.
아울러, 제 2 코일(1127), 제 4 코일(1125), 제 6 코일(1123) 및 제 8 코일(1121) 각각을 제 3 코일(1103), 제 5 코일(1105), 제 7 코일(1107) 및 제 9 코일(1109) 각각에 연결하는 전도체, 즉 제 1 비아 세트들은 서로 인접할 수 있다. 또한, 제 2 코일(1127), 제 4 코일(1125), 제 6 코일(1123) 및 제 8 코일(1121) 각각을 제 1 코일(1101), 제 3 코일(1103), 제 5 코일(1105) 및 제 7 코일(1107) 각각에 연결하는 전도체, 즉 제 2 비아 세트들은 서로 인접할 수 있다. 제 1 비아 세트들 각각에 흐르는 전류의 방향은 동일할 수 있으며, 제 2 비아 세트들 각각에 흐르는 전류의 방향은 동일할 수 있으며, 제 1 비아 세트들에 흐르는 전류의 방향과 제 2 비아 세트들에 흐르는 전류의 방향은 상이할 수 있다. 이에 따라, 흐르는 전류의 방향이 동일한 비아 세트들끼리 인접할 수 있어, 제 1 비아 세트들 및 제 2 비아 세트들에 의하여 형성되는 유도 자기장의 세기가 극대화될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일에 의한 성능을 비교예에 의한 코일의 성능과 비교하도록 한다. 우선, 도 12a 및 12b를 참조하여, 비교예에 의한 코일 구조를 설명하도록 한다.
도 12a를 참조하면, 비교예에 의한 구조에서는, 제 1 층(1-layer)에 2회 권선된 코일(1210)이 배치될 수 있다. 제 2 층(2-layer)에는 2회 권선된 코일(1220)이 배치될 수 있으며, 두 개의 코일(1210,1220)는 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 구조를 평행 타입 코일(parallel type coil)로 명명하도록 한다. 평행 타입 코일은, 한 쌍의 비아 세트에 의하여 두 개의 코일(1210,1220)이 연결되는 경우, 저항이 아주 작을 경우 쇼트(short) 도선과 동일하게 해석될 수 있다. 이에 따라, 낮은 저항의 2개의 코일이 아닌, 하나의 코일에만 전류가 인가되는 문제점이 발생할 수 있다.
도 12b를 참조하면, 비교예에 의한 구조에서는, 제 1 층(1-layer)에 2회 권선된 코일(1230)이 배치될 수 있다. 제 2 층(2-layer)에는 2회 권선된 코일(1240)이 배치될 수 있으며, 두 개의 코일(1230,1240)은 전도체(1241)를 통하여 직렬로 연결될 수 있다. 이러한 구조를 케스케이드 타입 코일(cascade type coil)로 명명하도록 한다. 케스케이드 타입 코일에서는, 각 층에 배치되는 코일의 권선 횟수가 단수인 경우에는 설계가 가능하나, 각 층에 배치되는 코일의 권선 횟수가 복수인 경우에는 설계가 어려울 수 있다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 케스케이드 타입 코일의 제 1 층의 코일(1230) 및 제 2 층의 코일(1240)이 직렬로 연결되기 위하여서는, 전도체(1241)가 내부쪽으로 꺾인 형태로 제작되어야 하는데, 이는 비아 세트가 수직 설계만 가능하다는 점에서 매우 어려운 설계 기법이 요청되는 문제점이 발생한다. 또는, 케스케이드 타입 코일 제작을 위하여서는 제 1 층 및 제 2 층 사이에 전도체의 방향을 변경할 수 있는 또 하나의 층이 삽입되어야 하는데, 이 또한 실장 두께의 증가의 문제점을 야기할 수 있다.
본원에 의한 구조에서는, 도 12a 및 12b에 의한 비교예와는 대조적으로, 제 1 층에서 1회 권선된 제 1 코일이 제 2 층에서 1회 권선된 제 2 코일과 직렬로 연결되며, 제 2 층의 제 2 코일이 제 1 층에서 1회 권선된 제 3 코일과 연결되고, 제 3 코일은 다시 제 2 층에서 1회 권선된 제 4 코일과 연결될 수 있다. 본원에 의한 구조를 스파이럴 타입 코일(spiral type coil)로 명명하도록 한다.
표 1은 비교예에 의한 코일과 본 발명의 실시예에 따른 코일, 즉 스파이럴 타입의 코일과의 전기적인 특성의 비교를 위한 표이다.
| 코일 타입 | 두께(mm) | 인덕턴스(uH) | 저항(ohm) |
| 평행 타입 코일 | 122.8 | 17.9 | 1.873 |
| 케스케이드 타입 코일 | 122.0 | 17.9 | 1.495 |
| 스파이럴 타입 코일(본 발명의 실시예에 의한 코일) | 122.0 | 17.89 | 1.432 |
표 1의 코일들의 원자재는 모두 동일하며, 동일한 공간 내에 배치되었다. 표 1에서 파악할 수 있듯이, 평행 타입의 코일의 저항이 가장 높았으며, 인덕턴스는 유사한 수치를 가질 수 있다.
한편, 도 13a 내지 13c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 MST 신호 인식 성공률을 도시한다. 도 13a 내지 13c에서 x축 값과 y축 값 각각은 거리에 대한 좌표를 나타낼 수 있으며, 예를 들어 cm 단위일 수 있다. 원점은, 예를 들어 POS 단말기의 코일의 중심점을 나타낼 수 있다. 즉, 도 13a 내지 13c에서 좌표 (a,b)가 의미하는 바는, 본 발명에 의한 전자 장치가 POS 단말기의 코일의 중심을 기준으로 a cm만큼 우측에, b cm 만큼 상측에 배치된 경우를 나타낼 수 있다.
한편, 도 13a 내지 13c에서의 격자 내의 색상은 MST 신호 인식 성공률을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 적색일수록 낮은 인식 성공률을 나타내며, 녹색일수록 높은 인식 성공률을 나타낼 수 있다. 한편, 녹색과 적색의 혼합색들에 대하여서는, 녹색의 비율이 높을수록 상대적으로 인식 성공률이 높은 것을 나타낼 수 있다. 도 13a 내지 13c는 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 1cm, 3cm, 5cm인 경우에 대한 데이터를 겹쳐서 표시한다. 도 13a는 평행 타입 코일에 대한 데이터, 도 13b는 케스케이드 타입 코일에 대한 데이터, 도 13c는 본 발명의 실시예에 따른 코일에 대한 데이터를 나타낸다. 도 13d는, 도 13a 내지 13c의 결과 중, 녹색 사각형의 영역만을 분리하여 비교한 결과를 도시한다. 예를 들어, 도 13d의 "1301"로 표시된 영역이 본 발명의 실시예에 따른 녹색 사각형 영역을 나타내며, 이는 성공률이 기설정된 임계치를 초과하는 영역을 의미할 수 있다. "1302"는 케스케이드 타입 코일에 대한 녹색 사각형 영역을 나타내며, "1303"은 평행 타입 코일에 대한 녹색 사각형 영역을 나타낸다. 도 13d에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 의한 코일의 녹색 사각형 영역의 면적이 가장 클 수 있으며, 이는 본 발명에 의한 코일의 인식 가능한 범위가 가장 넓은 것을 의미할 수 있다. 특히, 표 1과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코일과 나머지 코일 사이의 인덕턴스가 유사한 수치임에도 불구하고 본 발명의 실시예에 따른 코일에 의한 인식 성공 영역이 가장 넓은 것은, 전도체, 즉 비아 세트에 의하여 추가 형성된 자기장 또한 인식 성공에 기여한 것을 의미할 수 있다. 표 2는, 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리별 인식 성공률을 정리한 표이다.
| 코일 타입 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 1cm인 경우 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 3cm인 경우 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 5cm인 경우 |
| 평행 타입 코일 | 49.21% | 46.56% | 19.05% |
| 케스케이드 타입 코일 | 51.85% | 52.91% | 34.92% |
| 스파이럴 타입 코일(본 발명의 실시예에 의한 코일) | 58.73% | 58.20% | 38.10% |
표 2에서도 파악할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 의한 코일이 다른 비교예에 의한 코일에 비하여 높은 인식 성공률을 가짐을 확인할 수 있다. 특히, 표 1과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코일과 나머지 코일 사이의 인덕턴스가 유사한 수치임에도 불구하고 본 발명의 실시예에 따른 코일에 의한 인식 성공률이 가장 높은 것은, 전도체, 즉 비아 세트에 의하여 추가 형성된 자기장 또한 인식 성공에 기여한 것을 의미할 수 있다.
도 14a 내지 14c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일을 도시한다. 도 14a는 제 1 층의 패턴, 도 14b는 제 2 층의 패턴, 도 14c는 제 3 층의 패턴을 도시한다. 도 14a 내지 14c에서, 도 10a 및 10b에서 설명과 중복되는 부분은 생략하도록 한다. 도 14a 내지 14c에서는, 3층 구조에서의 연결부의 형태에 대하여 주로 설명하도록 한다.
도 14a에 도시된 바와 같이, MST용 코일(1400)는 제 1 연결부(1401) 및 제 2 연결부(1402)를 포함할 수 있다. 제 1 연결부(1401)는, 권선 패턴으로부터 권선 패턴의 상대적으로 하측단으로 너비가 감소하는 형태를 가질 수 있다. 제 2 연결부(1402)는, 권선 패턴으로부터 권선 패턴의 상대적으로 중앙측으로 너비가 감소하는 형태를 가질 수 있다. 한편, 제 2 층의 MST용 코일(1410)은 제 3 연결부(1411) 및 제 4 연결부(1412)를 포함할 수 있다. 제 3 연결부(1411)는, 권선 패턴으로부터 권선 패턴의 상대적으로 중앙측으로 너비가 감소하는 형태를 가질 수 있다. 제 4 연결부(1412)는, 권선 패턴으로부터 권선 패턴의 상대적으로 상측단으로 너비가 감소하는 형태를 가질 수 있다. 한편, 제 2 연결부(1402)에 형성되는 전도체, 즉 비아 세트는 제 3 연결부(1411)와 제 2 연결부(1402)를 수직 방향으로 연결할 수 있다. 한편, 제 3 층의 MST용 코일(1420)은 제 5 연결부(1421) 및 제 6 연결부(1422)를 연결할 수 있다. 제 5 연결부(1421)는 권선 패턴으로부터 권선 패턴의 상대적으로 상측단으로 너비가 감소하는 형태를 가질 수 있다. 제 6 연결부(1422)는, 권선 패턴으로부터 권선 패턴의 상대적으로 하측단으로 너비가 감소하는 형태를 가질 수 있다. 제 5 연결부(1421)에 형성되는 전도체, 즉 비아 세트는 제 5 연결부(1421)를 제 4 연결부(1412)에 수직방향으로 연결되도록 한다. 한편, 제 6 연결부(1422)에 형성되는 전도체, 즉 비아 세트는 제 6 연결부(1422)를 제 1 연결부(1401)로 수직방향으로 연결할 수 있다. 이에 따라, 제 3 층의 MST용 코일(1420)이 제 1 층의 MST용 코일(1400)에 연결되되, 제 3 층의 가장 내측에 배치되는 코일은, 제 1 층의 두 번째 내측에 배치되는 코일에 연결될 수 있다. 이에 따라, 도 14d 및 14e에 도시된 바와 같이, 연결되는 코일의 순서는, 제 1 층의 가장 내측의 코일, 제 2 층의 가장 내측의 코일, 제 3 층의 가장 내측의 코일 순서일 수 있으며, 제 3 층의 가장 내측의 코일은 제 1 층의 두 번째 내측의 코일에 연결될 수 있다. 도 14e는 도 14d 중 연결부 부분을 확대한 도면이다. 도 14e에 도시된 바와 같이, 제 1 층의 코일의 제 7 연결부(1461)는 전도체(1463)를 통하여 전류 소스로 연결될 수 있다. 제 7 연결부(1461)를 통하여 공급되는 전류는 제 1 층의 코일의 최내측 코일에 인가될 수 있다. 제 1 층의 코일의 최내측 코일에 인가된 전류는, 제 8 연결부(1462)로 인가될 수 있다. 제 8 연결부(1462)에 형성된 전도체(1474)는, 제 8 연결부(1462)를 제 2 층의 최내측 코일의 제 9 연결부(1471)와 연결할 수 있다. 이에 따라, 제 1 층의 코일의 최내측 코일에 인가된 전류는, 전도체(1474)를 통하여 제 2 층의 최내측 코일로 인가될 수 있다. 제 2 층의 최내측 코일로 인가된 전류는, 제 10 연결부(1472)로 인가될 수 있다. 제 10 연결부(1472)에 형성되는 전도체(1481)는, 제 10 연결부(1472)와 제 3 층의 코일의 최내측 코일의 제 11 연결부(1481)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 제 2 층의 최내측 코일에 인가된 전류는, 전도체(1481)를 통하여 제 3 층의 코일의 최내측 코일에 인가될 수 있다. 제 3 층의 코일의 최내측 코일에 인가된 전류는, 제 12 연결부(1482)로 인가될 수 있다. 제 12 연결부(1482)에 형성된 전도체(1487)는, 제 12 연결부(1482)와 제 1 층의 최내측 코일의 외측에 인접한 코일의 제 13 연결부(1491)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 제 3 층의 코일의 최내측 코일에 인가된 전류는, 제 1 층의 최내측 코일의 외측에 인접한 코일로 인가될 수 있다. 결국, 전류가 인가되는 코일의 순서, 또는 코일의 연결 순서는 C11, C21, C31, C12, C22, C32, …의 순서일 수 있다. 여기에서, Cij에서의 i는 층을 의미할 수 있으며, j는 내측으로부터 배치되는 순서일 수 있다. 예를 들어, C21은 제 2 층의 내측으로부터 첫번째 코일을 의미할 수 있으며, C32는 제 3 층의 내측으로부터 두번째 코일을 의미할 수 있다.
한편, MST용 코일의 권선 패턴의 너비는 2 개의 층에서의 권선 패턴의 너비보다 증가할 수 있다. 이는, 도 14f에 도시된 바와 같이, 하나의 권선 패턴(1450)에 대하여 세 가지 방향으로 너비가 감소하는 형태의 연결부(1451,1452,1453)가 마련되어야 함에서 야기될 수 있다. 즉, 연결부(1451,1452,1453)가 세 가지 형태를 가지며, 연결부(1451,1452,1453)의 너비가 충분히 보장되어야 하므로, 권선 패턴(1450)의 너비가, 2 개의 층에서의 권선 패턴의 너비보다 증가할 수 있다. 다만, 권선 패턴의 너비가 증가함에 따라서, 3 개의 층에서의 권선 횟수는, 2 개의 층에서의 권선 횟수보다 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 14a 내지 14c에서의 각 층별 코일의 권선 횟수는 4회일 수 있으며, 이는 도 10a 및 10b에서의 권선 횟수의 5회보다 작을 수 있다. 하지만, 3층의 코일의 총 권선 횟수는, 4 × 3 =12회일 수 있으며, 2 층의 코일의 총 권선 횟수는, 5×2 =10회로, 총 권선 횟수는 3개 층의 코일의 경우가 더 클 수 있다. 총 권선 횟수가 증가함에 따라서, 인덕턴스 또한 증가할 수 있다. 뿐만 아니라, 2 층의 코일과 비교하여 권선 패턴의 너비가 넓어짐에 따라서, 권선 패턴의 저항이 감소하여 인가되는 전류의 크기가 커질 수 있다. 한편, 코일별 간격(1423,1424)이 마련되어, 코일별 간섭이 최소화될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일은 3층의 구조로도 구현될 수도 있으며, 코일의 층의 개수에는 제한이 없다.
도 15a 내지 15c는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일과 3층 구조의 비교예의 성능 비교를 위한 위치별 인식 성공률에 대하여 도시한다. 우선, 표 3은 비교예에 의한 코일과 본 발명의 실시예에 따른 코일, 즉 스파이럴 타입의 코일과의 전기적인 특성의 비교를 위한 표이다.
| 코일 타입 | 두께(mm) | 인덕턴스(uH) | 저항(ohm) |
| 케스케이드 타입 코일 | 137.5 | 25.00 | 1.567 |
| 스파이럴 타입 코일(본 발명의 실시예에 의한 코일) | 136.0 | 25.10 | 1.576 |
표 3의 코일들의 원자재는 모두 동일하며, 동일한 공간 내에 배치되었다. 표 3에서 파악할 수 있듯이, 2 개의 코일의, 저항과 인덕턴스는 유사한 수치를 가질 수 있다.
한편, 도 13a 내지 13c에서 상술한 바와 같이, 도 15a 내지 15d에서도 x축 값과 y축 값 각각은 거리에 대한 좌표를 나타낼 수 있으며, 예를 들어 cm 단위일 수 있다. 원점은, 예를 들어 POS 단말기의 코일의 중심점을 나타낼 수 있다. 즉, 도 15a 내지 15d에서 좌표 (a,b)가 의미하는 바는, 본 발명에 의한 전자 장치가 POS 단말기의 코일의 중심을 기준으로 a cm만큼 우측에, b cm 만큼 상측에 배치된 경우를 나타낼 수 있다. 아울러, 도 15a 내지 15b에서의 격자 내의 색상은 MST 신호 인식 성공률을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 적색일수록 낮은 인식 성공률을 나타내며, 녹색일수록 높은 인식 성공률을 나타낼 수 있다. 한편, 녹색과 적색의 혼합색들에 대하여서는, 녹색의 비율이 높을수록 상대적으로 인식 성공률이 높은 것을 나타낼 수 있다. 도 15a 및 15b는 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 1cm, 3cm, 5cm인 경우에 대한 데이터를 겹쳐서 표시한다. 도 15a는 본 발명의 실시예에 따른 3층 구조의 코일에 대한 데이터, 도 15b는 케스케이드 타입 코일에 대한 데이터를 나타낸다. 도 15c는, 도 15a 및 15b의 결과 중, 녹색 사각형의 영역만을 분리하여 비교한 결과를 도시한다. 예를 들어, 도 15c의 "1501"로 표시된 영역이 본 발명의 실시예에 따른 녹색 사각형 영역을 나타내며, 이는 성공률이 기설정된 임계치를 초과하는 영역을 의미할 수 있다. "1502"는 케스케이드 타입 코일에 대한 녹색 사각형 영역을 나타낸다. 도 15c에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 의한 코일의 녹색 사각형 영역의 면적이 클 수 있으며, 이는 본 발명에 의한 코일의 인식 가능한 범위가 상대적으로 넓은 것을 의미할 수 있다. 특히, 표 3과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코일과 케스케이드 타입 코일 사이의 인덕턴스와 저항이 유사한 수치임에도 불구하고 본 발명의 실시예에 따른 코일에 의한 인식 성공 영역이 넓은 것은, 전도체, 즉 비아 세트에 의하여 추가 형성된 자기장 또한 인식 성공에 기여한 것을 의미할 수 있다. 특히, 도 15c에서는 상대적으로 중심부에 대한 인식 성공률이 높아진 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 널(null) 영역에 대하여서도 충분한 크기의 자기장이 형성되었음을 확인할 수 있다.
한편, 도 15d는 본 발명에 의한 2층 구조의 코일 및 3층 구조의 코일의 인식 성공률을 도시한다. 도 15d에서의 "1511"로 표시된 영역이 본 발명의 실시예에 의한 3층 구조의 코일에 대한 녹색 사각형 영역을 나타내며, "1512"로 표시된 영역이 본 발명의 실시예에 의한 2층 구조의 코일에 대한 녹색 사각형 영역을 나타낸다. 도 15d에서 확인할 수 있듯이, 3층 구조의 코일의 녹색 사각형 영역의 면적이 클 수 있으며, 이는 본 발명에 의한 3층 구조의 코일의 인식 가능한 범위가 2층 구조의 코일에 비하여 상대적으로 넓은 것을 의미할 수 있다. 이는, 상술한 바와 같은 3층 구조의 코일이 2층 구조의 코일보다 높은 인덕턴스를 가지는 것과 연관될 수 있다.
표 4는, 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리별 인식 성공률을 정리한 표이다.
| 코일 타입 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 1cm인 경우 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 3cm인 경우 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 5cm인 경우 |
| 2층 구조의 케스케이드 타입 코일 | 58.73% | 58.20% | 38.10% |
| 3층 구조의 케스케이드 타입 코일 | 63.49% | 60.32% | 43.39% |
| 2층 구조의 스파이럴 타입 코일(본 발명의 실시예에 의한 코일) | 51.85% | 52.91% | 34.92% |
| 3층 구조의 스파이럴 타입 코일(본 발명의 실시예에 의한 코일) | 53.97% | 55.03% | 37.57% |
표 4에서도 파악할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 의한 코일이 다른 비교예에 의한 코일에 비하여 높은 인식 성공률을 가지며, 특히 3층 구조의 코일이 2층 구조의 코일보다 높은 인식 성공률을 가짐을 확인할 수 있다. 특히, 표 3과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코일과 케스케이드 타입 코일 사이의 인덕턴스가 유사한 수치임에도 불구하고 본 발명의 실시예에 따른 코일에 의한 인식 성공률이 가장 높은 것은, 전도체, 즉 비아 세트에 의하여 추가 형성된 자기장 또한 인식 성공에 기여한 것을 의미할 수 있다.
도 16a 및 16b는 웨어러블 전자 장치, 예를 들어 손목시계형 웨어러블 전자 장치에 배치되는 코일의 형태를 도시한다. 손목시계형 웨어러블 전자 장치는, 예를 들어 원형의 하우징을 가질 수 있다.
도 16a을 참조하면, 제 1 층(1600)에는 제 1 MST용 코일(1610)이 배치될 수 있다. 아울러, 도 16b와 같이, 제 2 층(1640)에는 제 2 MST용 코일(1630)이 배치될 수 있다. 한편, 제 1 MST용 코일(1610)은 제 1 전도체(1621), 즉 비아 세트를 통하여 제 2 MST용 코일(1630)과 연결될 수 있으며, 제 2 MST용 코일(1630) 또한 제 2 전도체(1641), 즉 비아 세트를 통하여 제 1 MST용 코일(1610)과 연결될 수 있다. 제 1 MST용 코일(1610) 및 제 2 MST용 코일(1630)은 원형으로 권선될 수 있다. 즉, 제 1 MST용 코일(1610) 및 제 2 MST용 코일(1630)은 하우징의 형태에 대응되는 형태로 권선될 수 있다.
한편, 제 1 MST 용 코일(1610)은 입/출력 단자(1602)에 입/출력 패턴(1611)을 통하여 연결될 수 있으며, 제 2 MST용 코일(1630)은 입/출력 단자(1603)에 입/출력 패턴(1631)을 통하여 연결될 수 있다. 한편, 제 1 MST용 코일(1610)은 닫힌 루프 형태를 가질 수 있으며, 제 2 MST용 코일(1630)은 열린 루프 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 제 1 MST 용 코일(1610) 및 제 2 MST용 코일(1630)의 내측에는 추가적인 코일이 더 배치될 수도 있으며, 추가적인 코일에 대한 입출력 패턴은 제 2 MST용 코일(1630)의 코일 각각의 시작점 및 종점 사이의 간격에 배치될 수 있다. 도 16a 및 16b의 실시예에서는, 권선 패턴의 너비가 0.4mm일 수 있으며, 층별 권선 횟수는 9회일 수 있다. 이에 따라, 코일의 총 권선 횟수는 18회일 수 있다. 한편, 코일의 연결관계는 도 5와 관련하여 설명한 바와 같이, 제 1 층의 코일의 종점이 비아 세트를 통하여 제 2 층의 코일의 시작점에 연결되며, 제 2 층의 코일의 종점이 다른 비아 세트를 통하여, 제 1 층의 다음 코일의 시작점에 연결되는 스파이럴 형태를 가질 수 있다.
도 17a 내지 17c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 3층 구조의 코일을 도시한다.
도 17a를 참조하면, 제 1 층(1700)에는 제 1 MST용 코일(1710)이 배치될 수 있으며, 제 2 층(1740)에는 제 2 MST용 코일(1731)이 배치될 수 있으며, 제 3 층(1770)에는 MST용 코일(1752)이 배치될 수 있다. 제 1 MST용 코일(1710)은 입/출력 패턴(1711)을 통하여 입/출력 단자(1702)에 연결될 수 있으며, 제 3 MST용 코일(1752)은 입/출력 패턴(1751)을 통하여 입/출력 단자(1705)에 연결될 수 있다. 제 1 MST용 코일(1710)은 제 1 전도체(1721)를 통하여 제 2 MST용 코일(1731)에 연결될 수 있으며, 제 2 MST용 코일(1731)은 제 2 전도체(1732)를 통하여 제 3 MST용 코일(1752)에 연결될 수 있으며, 제 3 MST용 코일(1752)은 제 3 전도체(1753)를 통하여 제 1 MST용 코일(1710)에 연결될 수 있다. 도 17a 내지 17c에서, 권선 패턴의 너비가 0.8mm일 수 있으며, 층별 권선 횟수는 14회일 수 있다. 이에 따라, 코일의 총 권선 횟수는 42회일 수 있다. 한편, 도 17a 내지 17c의 코일이 배치되는 FPCB는 도 16a 및 16b의 코일이 배치되는 FPCB와 동일한 두께를 가지도록 구현될 수도 있다. 권선 패턴의 너비는 0.8mm로 도 16a 및 16b에 비하여 증가할 수 있으므로, 전체 코일이 길어진다 하더라도 저항이 유사한 수치로 유지될 수 있다. 즉, 도 17a 내지 17c에 의한 코일은, 도 16a 및 16b에 의한 코일과 유사한 저항을 가지면서도, 상대적으로 높은 인덕턴스를 가질 수 있다.
도 18a 및 18b는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 2층 구조의 원형 코일과 3층 구조의 원형 코일의 성능 비교를 위한 위치별 인식 성공률에 대하여 도시한다. 우선, 표 5는 2층 구조의 원형 코일과 3층 구조의 원형 코일의 전기적인 특성의 비교를 위한 표이다.
| 코일 타입 | 두께(mm) | 인덕턴스(uH) | 저항(ohm) |
| 2층 구조의 원형 코일 | 137.5 | 25.00 | 1.824 |
| 3층 구조의 원형 코일 | 136.0 | 46.10 | 1.827 |
표 5의 코일들의 원자재는 모두 동일하며, 동일한 공간 내에 배치되었다. 표 5에서 파악할 수 있듯이, 2 개의 코일의, 저항은 유사한 수치를 가질 수 있다. 즉, 3층 구조의 원형 코일의 전체 길이가 2층 구조의 원형 코일에 비하여 상대적으로 길어도, 상대적으로 큰 너비를 가짐에 따라 저항이 유사한 수치로 유지될 수 있다.
한편, 도 13a 내지 13c에서 상술한 바와 같이, 도 18a 내지 18d에서도 x축 값과 y축 값 각각은 거리에 대한 좌표를 나타낼 수 있으며, 예를 들어 cm 단위일 수 있다. 원점은, 예를 들어 POS 단말기의 코일의 중심점을 나타낼 수 있다. 즉, 도 18a 내지 18d에서 좌표 (a,b)가 의미하는 바는, 본 발명에 의한 전자 장치가 POS 단말기의 코일의 중심을 기준으로 a cm만큼 우측에, b cm 만큼 상측에 배치된 경우를 나타낼 수 있다. 아울러, 도 18a 내지 18b에서의 격자 내의 색상은 MST 신호 인식 성공률을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 적색일수록 낮은 인식 성공률을 나타내며, 녹색일수록 높은 인식 성공률을 나타낼 수 있다. 한편, 녹색과 적색의 혼합색들에 대하여서는, 녹색의 비율이 높을수록 상대적으로 인식 성공률이 높은 것을 나타낼 수 있다. 도 18a 및 18b는 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 1cm, 3cm, 5cm인 경우에 대한 데이터를 겹쳐서 표시한다. 도 18a는 본 발명의 실시예에 따른 2층 구조의 원형 코일에 대한 데이터, 도 18b는 3층 구조의 원형 코일에 대한 데이터를 나타낸다. 도 18c 및 18d는, 도 18a 및 18b의 결과 중, 녹색 사각형의 영역만을 분리하여 비교한 결과를 도시한다. 예를 들어, 도 18c의 "1801,1802"로 표시된 영역이 2층 구조의 원형 코일에 따른 녹색 사각형 영역을 나타내며, 이는 성공률이 기설정된 임계치를 초과하는 영역을 의미할 수 있다. "1811,1812"는 3층 구조의 원형 코일에 대한 녹색 사각형 영역을 나타낸다. 도 18d에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 의한 3층 구조의 원형 코일에 대한 면적이 클 수 있으며, 이는 본 발명에 의한 코일의 인식 가능한 범위가 상대적으로 넓은 것을 의미할 수 있다. 특히, 도 18d에서는 상대적으로 중심부에 대한 인식 성공률이 높아진 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 널(null) 영역에 대하여서도 충분한 크기의 자기장이 형성되었음을 확인할 수 있다. 아울러, 도 18c 및 18d에서 중심을 기준으로 좌우 영역의 인식 성공률이 높다는 점에서, 전도체, 즉 비아 세트에 의한 자기장의 효과 또한 확인할 수 있다.
표 6은, 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리별 인식 성공률을 정리한 표이다.
| 코일 타입 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 1cm인 경우 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 3cm인 경우 | 전자 장치와 POS 단말기 사이의 거리가 5cm인 경우 |
| 2층 구조의 원형 코일 | 56.41% | 60.68% | 26.50% |
| 3층 구조의 원형 코일 | 58.12% | 64.96% | 34.19% |
표 6에서도 파악할 수 있듯이, MST 권장 거리인 3cm의 거리에서도 60%를 상회하는 인식 성공률이 가능하여, 웨어러블 전자 장치와 같은 소형의 전자 장치에서도 MST 신호의 양호한 송수신이 보장됨을 확인할 수 있다.
도 19 및 20은 본 발명의 다양한 2층 구조의 원형 코일 및 3층 구조의 원형 코일을 도시한다. 도 19 및 도 20의 원형 코일은 하우징을 기준으로 특정 방향으로 배치될 수 있다. 도 19를 참조하면, 입/출력 단자(1901,1902)와 입/출력 패턴(1911,1912)이, 특정 방향으로 치우쳐서 배치됨을 확인할 수 있다. 이에 따라, 전류가 제 1 방향으로 인가되는 제 1 비아 세트들(1921 내지 1929)과 전류가 제 2 방향으로 인가되는 제 2 비아 세트들(1931 내지 1939) 또한 특정 방향으로 치우쳐서 배치될 수 있다. 이에 따라, 제 1 비아 세트들(1921 내지 1929)과 제 2 비아 세트(1931 내지 1939)들이 형성하는 자기장의 방향 또한 특정 방향으로 지향될 수 있다. 이에 따라, 사용자가 웨어러블 전자 장치를 착용한 상태로 POS 단말기에 접근시키는 방식에 따라서, 비아 세트들이 형성하는 자기장이 POS 단말기로 지향되도록 원형 코일을 특정 방향으로 배치되도록 설계할 수 있다.
도 20을 참조하면, 3층 구조의 코일에서도, 입/출력 단자(2001,2002)와 입/출력 패턴(2011,2012)이 특정 방향으로 치우쳐서 배치될 수도 있다. 또한, 전류가 제 1 방향으로 인가되는 비아 세트들(2020)와 전류가 제 2 방향으로 인가되는 비아 세트들(2030) 또한 특정 방향을 향할 수 있다. 이에 따라, 비아 세트들(2020,2030)에 의하여 형성되는 유도 자기장 또한 특정 방향으로 지향될 수 있다.
도 19 및 20에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 코일은, 원형 코일에 의한 자기장뿐만 아니라, 원형 코일과 수직한 방향으로 배치되는 전도체, 즉 비아 세트에 의한 자기장까지 형성할 수 있으며, 비아 세트의 위치를 조정함에 따라서 형성되는 자기장의 지향 방향까지 조정할 수 있다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 전자 장치는 복수 개의 층에 배치되는 코일, 예를 들어 도 5에 의한 코일(2110)을 포함할 수 있다. 도 21의 실시예에서, 코일(2110)은 MST용 코일로 이용되는 것을 상정하도록 한다. 코일(2110)은 드라이버(driver)(2120)에 연결될 수 있다. 드라이버(2120)는 차지 펌프(charge pump) 회로 및 OCP(over current protection) 회로 등을 포함할 수 있다. 차지 펌프 회로는 스스로 전력을 생산할 수 없기 때문에, 다른 전력 제공부(2130)로부터 전력을 제공받을 수 있다. 전력 제공 회로부(2130)는 배터리로부터 바로 연결되는 것을 방지하는 전력 스위치 회로(power switch circuit)를 포함할 수도 있으며, 컨트롤러(controller)(2153)에 의하여 인에이블(enable)될 수 있다. 드라이버(2120)는 전력 제공부(2130)로부터 전류를 수신하고, 프로세서(2150), 예를 들어 MST 데이터 생성부(2152)로부터 MST 데이터를 수신한 다음 자동으로 인에이블 될 수 있다. 드라이버(2120)는 보통 하나의 입력 및 출력 단자를 가질 수 있으며, 드라이버(2120) 의 내부 로직(logic)에 의하여 2개의 입력 및 출력 단자로 분기될 수 있다. 드라이버(2120)는 입/출력 신호(2111,2112), 즉 전류를 코일(2110)로 인가할 수 있으며, 코일(2110)은 인가되는 전류에 따라 유도 자기장을 방출할 수 있다. 드라이버(2120)는 MST 데이터의 증폭 및 입력된 펄스 신호에 기반한 출력 전류를 생성할 수 있는 회로일 수 있다.
카드 암호 관리부(2151)는 사용자가 등록한 카드 정보를 암호화하여 관리하는 로직 부분일 수 있다. MST 데이터 생성부(2152)는 카드 암호화 정보를 카드 암호화 관리부(2151)로부터 전달받아, 이를 기반으로 결제를 위한 신호를 생성하는 로직 부분일 수 있다. 프로필 식별부(2154)는 사용자 프로필을 기반으로 사용자 입력 정보에 대한 인증 처리를 수행하는 로직 부분일 수 있다. 프로필 관리부(2155)는 프로필 생성 및 미리 저장한 사용자 프로필을 관리하는 로직 부분일 수 있다. 센서(2140)는 지문, HRM, 터치, 이미지 등의 사용자 생체 정보 획득을 위한 회로일 수 있다. 더욱 상세하게, 센서(2140)는 결제 과정에서 요구되는 사용자 승인 정보를 획득하기 위한 회로로, 얼굴 인식, 지문 인식, 홍채 인식 등을 위한 이미지를 획득할 수 있는 이미지 획득 회로, 손가락, 귀 형상, 손 패턴 등의 인식을 위한 터치스크린, ECG 인식, HRM 인식을 위한 전극, 음성 인식을 위한 마이크 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
결제 어플리케이션이 실행되면, 전자 장치는 카드 암호 관리부(2151)로부터 카드 정보를 획득할 수 있다. 전자 장치는 센서(1240)로부터 사용자 생체 정보를 획득할 수 있다. 프로필 식별부(2154)는 사용자 생체 정보 및 카드 정보를 이용하여 사용자 인증을 수행할 수 있다. 사용자가 인증되면, MST 신호 생성부(2152)는 MST 신호를 생성할 수 있다. 드라이버(2120) 및 전력 제공부(2130)는 생성된 MST 신호를 코일(2110)로 전송할 수 있다. 코일(2110)은 수신된 MST 신호에 대응하여 유도 자기장을 방출할 수 있다. MST 신호는 시간에 따라 변경되는 신호일 수 있으며, 이에 따라 코일(2110)로부터 방출되는 유도 자기장의 세기 또한 시간에 따라 변경될 수 있다. POS 단말기는 시간에 따라 세기가 변경되는 유도 자기장을 인식할 수 있으며, 이에 따라 결제를 진행하거나 결제 정보를 서버로 중계할 수 있다. 본 문서에서, MST 신호는 자기 신호로 명명될 수도 있으며, 이 경우 MST 신호 생성부(2152)는 자기 신호 발생 회로로 명명될 수도 있다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 케이스(2201)를 연 경우의, 전자 장치의 배면의 사시도를 도시한다.
전자 장치의 배면에는 하우징(2220)이 배치될 수 있다. 하우징(2220)의 중앙에는 제 1 NFC용 코일(2270)이 배치될 수 있으며, 제 1 NFC용 코일(2270)의 외측에는 무선 충전용 코일(2260)이 배치될 수 있다. 무선 충전용 코일(2260)의 외측에는 MST용 코일(2280)이 배치될 수 있다. MST용 코일(2280)의 외측에는 제 2 NFC용 코일(2290)이 배치될 수 있다. 제 2 NFC용 코일(2290)의 외측에는 더미 패턴(2210)이 배치될 수 있다. 한편, 배면에서는 코일들이 단층인 것과 같이 도시되어 있지만, 코일들은 복층 구조 및 수직 방향의 전도체를 포함하는, 예를 들어 도 5와 같은 구조로 구현될 수 있다. 제 2 NFC용 코일(2290)의 하측에는 배터리(2250)가 배치될 수 있다. 배터리(2250)가 배치되는 부분에는 하우징(2220)이 절단될 수 있다. 제 2 NFC용 코일(2290)의 상측에는 카메라(2230), 센서(2240)가 배치될 수 있다. MST용 코일(2280)이 배치되는 FPCB는 하우징(2220)에 접착되거나 또는 배터리(2250)에 접착될 수 있다. FPCB가 카메라(2230), 센서(2240)와 같은 부품과 중첩을 회피하기 위하여, 코일 패턴은 우회 설계될 수도 있다. FPCB는 상면과 하면 중 적어도 하나에 다른 부재가 부착될 수 있다. 예를 들어, FPCB의 상면과 하면 중 적어도 하나에는 열 확산을 방지하기 위한 방열재(예를 들어, 흑연 시트(graphite sheet))가 부착되거나 또는, 강한 유도 자기장에 의한 다른 부품 손상을 방지하기 위한 차폐재(예를 들어, 차폐 시트(shielding sheet))등이 부착될 수 있다. FPCB의 손상 방지를 위한 보호 필름(protection film) 또한 FPCB의 상면과 하면 중 적어도 하나에 부착될 수도 있다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 단면도를 도시한다.
도 23을 참조하면, 전자 장치의 상대적으로 하측에는 디스플레이(2352)가 배치될 수 있다. 디스플레이(2352)의 상측에는 브라켓(2351)이 배치될 수 있으며, 브라켓(2351) 상에는 카메라(2341)가 배치될 수 있다. 한편, 디스플레이(2352) 및 브라켓(2351)의 측면에는 리시버(2342)가 배치될 수 있다. 브라켓(2351)의 상측에는 복수 개의 소자가 마운트된 PCB(2333)과 배터리(2330)가 배치될 수 있다. PCB(2333)의 상측에는 하우징(2332)이 배치될 수 있다. 하우징(2302) 및 배터리(2330)의 상측에는 코일들(2302,2311,2312,2303)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 코일(2302,2303)은 MST용 코일일 수 있으며, 코일(2311,2312)은 무선 충전용 코일일 수 있다. 도 23에 도시된 바와 같이, 코일들(2302,2311,2312,2303)은 복수 층의 구조를 가질 수 있으며, 도시되지 않았지만 층간을 연결하기 위한 전도체, 즉 비아 세트가 배치될 수 있다. 한편, 전자 장치는 추가적인 자기장 세기의 확보를 위한 추가 패턴(2301)을 더 포함할 수도 있다. 코일들(2302,2311,2312,2303)의 상측에는 보호 필름(2321)이 배치될 수 있으며, 보호 필름(2321)의 상측에는 커버(예를 들어 글래스)가 배치될 수 있다. 한편, 배터리(2330)와 코일(2302,2311,2312,2303) 사이에는 접착층(2324), 흑연 시트(2323) 및 보호 시트(2322)가 배치될 수도 있다. 브라켓(2331)은 전자 장치의 측면에 배치되어 내부 소자들을 보호할 수 있다.
도 24는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 2층 구조의 코일 및 3층 구조의 코일이 배치되는 FPCB의 적층 구조를 도시한다.
도 24의 (a)를 참조하면, 2층 구조의 코일에서, 기판(Base)은 폴리이미드(Polyimide) 필름(PI)을 포함하며, 폴리이미드 필름(PI)의 양측에 배치되는 구리층(Cu)을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 폴리이미드 필름(PI)의 두께는 12.5mm일 수 있으며, 구리층(Cu) 각각의 두께는 35mm일 수 있다. 기판(Base)의 양측에는 도금층(Plating)이 배치될 수 있으며, 도금층(Plating)은 예를 들어 구리 도금층(Cu-plating)을 포함할 수 있다. 도금층(Plating)은 예를 들어 10mm의 두께를 가질 수 있다. 상측 도금층(Plating)의 상측과 하측 도금층(Plating)의 하측에는 커버 필름(Covery)이 배치될 수 있다. 커버 필름(Covery)은 도금층(Plating)과의 접착을 위한 접착층(Adhesive) 및 폴리이미드 필름(PI)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착층(Adhesive)은 5mm의 두께를 가질 수 있으며, 폴리이미드 필름(PI)은 5mm의 두께를 가질 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 구리층(Cu)들 사이를 수직 방향으로 연결하는 전도체, 즉 비아 세트가 형성될 수 있으며, 비아 세트는 구리층(Cu)들 사이에 배치되는 폴리이미드 필름(PI)에 형성된 개구를 통하여 구리층(Cu)들을 연결할 수 있다.
도 24의 (b)를 참조하면, 3층 구조의 코일을 포함하는 FPCB에는 2개의 구리층(Cu)을 포함하는 기판(Base)과 1개의 구리층(Cu)를 포함하는 기판(Base)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나의 기판(Base)은 폴리이미드 필름(PI)을 포함할 수 있으며, 폴리이미드 필름(PI)의 양측에 배치되는 2개의 구리층(Cu)들을 포함할 수 있다. 다른 기판(Base)은 폴리이미드 필름(PI)과 폴리이미드 필름(PI)의 하측에 배치되는 구리층(Cu)을 포함할 수 있다. 구리층(Cu)들 각각은 18mm의 두께를 가질 수 있으며, 폴리이미드 필름(PI)은 12.5mm의 두께를 가질 수 있다. 한편, 두 개의 기판(Base)들 사이에는 연결을 위한 접착층(Bond_s, 또는 Adhesive)이 배치될 수 있으며, 예를 들어 13mm의 두께를 가질 수 있다. 한편, 하나의 기판(Base)의 구리층(Cu)의 상측에는 도금층(Plating)이 배치될 수 있으며, 도금층(Plating)은 예를 들어 구리 도금층(Cu-plating)을 포함할 수 있다. 도금층(Plating)은 예를 들어 10mm의 두께를 가질 수 있다. 아울러, 다른 기판(Base)의 구리층(Cu)의 하측에도 도금층(Plating)이 배치될 수 있으며, 도금층(Plating)은 예를 들어 구리 도금층(Cu-plating)을 포함할 수 있다. 상측 도금층(Plating)의 상측과 하측 도금층(Plating)의 하측에는 커버 필름(Covery)이 배치될 수 있다. 커버 필름(Covery)은 도금층(Plating)과의 접착을 위한 접착층(Adhesive) 및 폴리이미드 필름(PI)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착층(Adhesive)은 5mm의 두께를 가질 수 있으며, 폴리이미드 필름(PI)은 5mm의 두께를 가질 수 있다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일 패턴의 평면도를 도시한다.
도 25에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자 장치는 MST용 코일(2530)을 포함할 수 있다. MST용 코일(2530)의 외측에는 NFC용 코일(2540)이 배치될 수 있으며, MST용 코일(2530)의 내측에는 무선 충전용 코일(2510)이 배치될 수 있다. 한편, MST용 코일(2530)의 중심부에서의 자기장 세기가 상대적으로 약할 수 있으며, 이러한 경우 널(null) 영역이 발생될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는 널 영역을 보완할 수 있도록, 무선 충전용 코일(2510)의 내측에 배치되는 추가 MST용 코일(2520)을 더 포함할 수 있다. 추가 MST용 코일(2520)의 자기장에 의하여, 널 영역의 발생이 방지될 수 있다.
상기 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,"모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리(130)가 될 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (25)
- 전자 장치에 있어서,
상기 전자 장치의 제 1면의 적어도 일부를 형성하는 커버;
상기 전자 장치의 제 1면의 반대로 향하는 제 2면에 배치된 디스플레이;
상기 디스플레이에 결합된 터치 패널;
상기 디스플레이 및 상기 커버 사이에 배치된 배터리;
상기 디스플레이 및 상기 커버 사이에 배치된 인쇄회로기판(PCB);
상기 배터리의 적어도 일부 및 상기 커버 사이에 적어도 일부가 배치되고, 상기 인쇄회로기판의 적어도 일부 및 상기 커버 사이에 적어도 다른 일부가 배치되며, 적어도 두 개의 층들을 포함하는 가요성 인쇄회로기판(FPCB); 및
상기 가요성 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 가요성 인쇄회로기판은,
복수의 턴들을 포함하고, 근거리 무선 통신(NFC)을 지원하는 제 1 코일;
상기 제 1 코일을 둘러싸는 루프를 형성하는 복수의 턴들을 포함하고, 상기 근거리 무선 통신과 다른 송출 방식을 지원하는 제 2 코일; 및
상기 프로세서, 및 상기 제 2 코일과 전기적으로 연결된 제 1 공급 배선을 포함하고,
상기 제 2 코일은, 상기 가요성 인쇄회로기판의 제 1 층에 배치된 제 1 부분, 및 상기 가요성 인쇄회로기판의 제 2 층에 배치되고 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층 사이에 배치된 절연층을 관통하는 제 1 복수의 비아 홀들을 통해 상기 제 1 부분과 전기적으로 연결된 제 2 부분을 포함하고,
상기 제 1 공급 배선은, 상기 가요성 인쇄회로기판의 제 2 층에 배치되고, 상기 루프의 내측에서 제 2 복수의 비아 홀들을 통해 상기 제 1 부분과 전기적으로 연결되며, 상기 루프의 내측으로부터 외측으로 연장되고,
상기 프로세서는,
상기 제 1 공급 배선을 이용하여, 상기 제 2 코일에 전류를 공급하고,
상기 제 2 코일을 이용하여, 결제 데이터에 대응하는 자기 신호(magnetic signal)를 외부로 송출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자 장치는,
상기 프로세서, 및 상기 제 2 코일과 전기적으로 연결된 제 2 공급 배선을 더 포함하고,
상기 제 2 공급 배선은,
상기 가요성 인쇄회로기판의 제 2 층에 배치되고, 상기 제 2 코일 중 어느 하나의 부분에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 송출된 자기 신호는,
시간에 따라 크기가 변경되고,
마그네틱 신용 카드가 카드 리더기에 스와이프 될 때 발생되는 자기 신호에 대응하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 코일은 10회 권선된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 코일의 상기 제 1 부분의 적어도 일부는, 상기 제 1 면에 수직하는 방향으로 상기 제 2 부분의 적어도 일부와 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 코일의 상기 제 1 부분의 적어도 일부가, 상기 제 1 면에 수직하는 방향으로 상기 제 2 부분의 적어도 일부와 중첩되는 위치는,
상기 제 2 부분이 상기 제 1 복수의 비아 홀들을 통해 상기 제 1 부분과 전기적으로 연결되는 제 1 위치, 및
상기 제 1 위치와 다른 제 2 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 부분, 또는 제 2 부분은,
제 1 너비를 갖는 제 1 일부, 및 상기 제 1 너비보다 좁은 제 2 너비를 갖는 제 2 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 배터리는 상기 제 1 면에 수직하는 방향으로 상기 인쇄회로기판에 중첩하지 않으며,
상기 제 1 부분 또는 상기 제 2 부분은, 상기 제 1 면에 수직하는 방향으로 상기 배터리와 중첩하는 적어도 일부, 및 상기 제 1 면에 수직하는 방향으로 상기 인쇄회로기판과 중첩하는 적어도 다른 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자 장치는,
상기 가요성 인쇄회로기판, 및 상기 배터리 사이에 적어도 일부가 배치된 차폐 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자 장치는,
상기 가요성 인쇄회로기판, 및 상기 배터리 사이에 적어도 일부가 배치된 흑연(graphite) 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자 장치는,
상기 가요성 인쇄회로기판 및 상기 커버 사이, 또는 상기 가요성 인쇄회로기판 및 상기 배터리 사이에 적어도 일부가 배치된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 커버는 글래스로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자 장치는,
상기 디스플레이, 및 상기 배터리 사이에 배치된 지지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 코일, 또는 제 2 코일 중 적어도 하나는, 구리(Cu)를 적어도 일부 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 가요성 인쇄회로기판의 제 1 층 및 제 2 층 사이에 배치된 절연층은, 폴리머 층을 포함하고,
상기 제 1 복수의 비아 홀들, 및 상기 제 2 복수의 비아 홀들은, 상기 폴리머 층을 관통하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 가요성 인쇄회로기판은,
상기 제 1 부분을 덮는 제 1 절연층; 및
상기 제 2 부분을 덮는 제 2 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 절연층, 또는 상기 제 2 절연층은, 폴리이미드(PI)를 적어도 일부 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 가요성 인쇄회로기판은,
상기 제 1 부분, 및 상기 제 1 절연층 사이에 배치된 제 1 접착 층; 및
상기 제 2 부분, 및 상기 제 2 절연층 사이에 배치된 제 2 접착 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 디스플레이와 전기적으로 연결되고,
상기 결제 데이터에 대응하는 신용 카드와 관련된 이미지를, 상기 디스플레이의 적어도 일부에 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 디스플레이와 전기적으로 연결되고,
상기 결제 데이터와 관련된 결제가 진행 중임을 나타내는 이미지를, 상기 디스플레이의 적어도 일부에 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전자 장치는,
상기 프로세서와 전기적으로 연결된 지문 센서를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 지문 센서를 이용하여 사용자의 지문 정보를 획득하고,
상기 획득된 지문 정보에 기초하여, 사용자 인증을 수행하고,
상기 사용자 인증에 기초하여, 상기 자기 신호를 송출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 부분은 상기 절연층의 제 1 면 상에 배치되며,
상기 제 2 부분은 상기 절연층의 제 1 면의 반대로 향하는 제 2 면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 공급 배선과, 상기 제 2 복수의 비아 홀들을 통하여, 연결되는 상기 제 1 부분의 제 1 일부는 제 1 너비를 가지며,
상기 제 1 일부로부터 연장되는 상기 제 1 부분의 제 2 일부는 상기 제 1 너비보다 넓은 제 2 너비를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 코일은, 상기 가요성 인쇄회로기판의 상기 제 1 층에 배치된 제 3 부분, 및 상기 가요성 인쇄회로기판의 상기 제 2 층에 배치되고 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층 사이에 배치된 상기 절연층을 관통하는 제 3 복수의 비아 홀들을 통해, 적어도 일부가 상기 제 3 부분과 전기적으로 연결된 제 4 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 24 항에 있어서,
상기 제 1 부분은, 상기 제 1 층에서 상기 제 3 부분의 외측에 배치되고,
상기 제 2 부분은, 상기 제 2 층에서 상기 제 4 부분의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170042255A KR101760233B1 (ko) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 코일을 포함하는 전자 장치 |
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|---|---|---|---|
| KR1020170042255A KR101760233B1 (ko) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 코일을 포함하는 전자 장치 |
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