KR101806945B1 - 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치에 관한 것으로, 상세하게는, 터치스크린패널의 도전성패턴을 AC 커플링하여 13.56MHz의 근거리무선통신 안테나기능을 갖도록 구현되는 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 터치스크린패널에 형성된 도전성패턴; 상기 도전성패턴의 일단과 AC 커플링되어 있는 제 1 안테나라인; 상기 도전성패턴의 타단과 AC 커플링되어 있는 제 2 안테나라인; 및 제 1 안테나라인 및 제 2 안테나라인에 연결된 근거리무선통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하기 때문에, 기존의 터치스크린패널의 도전성패턴을 사용하여 근거리무선통신 안테나를 구현할 수 있다. 이에 따라, 휴대단말기의 두께 증가와 재료비 상승을 방지할 수 있다.

Description

휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치{Near field communication antenna device of a mobile terminal}
본 발명은 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치에 관한 것으로, 상세하게는, 터치스크린패널(touch screen panel)의 도전성패턴을 AC 커플링(alternating current coupling)하여 13.56MHz의 근거리무선통신 안테나기능을 갖도록 구현되는 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치에 관한 것이다.
근래, 휴대단말기를 이용하여 데이터 공유, 지불결재, 티켓팅(ticketing)을 행하는 경우가 많아지면서 근거리무선통신 안테나장치가 휴대단말기에 실장되는 경우가 많아지고 있다. 이러한 근거리무선통신 안테나장치는, 13.56MHz(ㅁ7kHz)의 저주파수를 이용하여 10~20cm의 근접거리통신을 수행하기 위해, 자기결합을 활용하는 방식의 LC 공진 루프안테나(loop antenna)를 가진다.
도 1은 종래의 일 실시형태에 따른 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치가 실장된 휴대단말기의 배면도이다. 참고로, 도 1에 도시된 휴대단말기(101)는 후방케이스(rear case; 도시되지 않음)가 벗겨진 상태에 있다. 도 1을 참조하면, 루프(loop)를 형성하는 안테나라인(antenna line)으로 이루어진 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치(100)가, 휴대단말기(101)에 장착되는 배터리(102)의 내부에 실장되어 있다.
도 2는 종래의 다른 실시형태에 따른 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치가 실장된 휴대단말기의 배면도이다. 도 2를 참조하면, 루프를 형성하는 안테나라인으로 이루어진 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치(200)가, 휴대단말기(201)의 후방케이스(203)의 내부에 실장되어 있다.
이러한 종래의 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치(100, 200)는 배터리(102)의 내부 또는 후방케이스(203)의 내부에 형성된 안테나라인으로 이루어지기 때문에, 배터리(102) 또는 후방케이스(203)의 두께가 0.4T 정도 증가하였다. 이에 따라, 휴대단말기(101, 201)의 두께도 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 별도의 안테나라인을 형성해야하기 때문에 휴대단말기의 재료비가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 기존의 터치스크린패널의 도전성패턴을 사용하여 근거리무선통신 안테나를 구현할 수 있는 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 터치스크린패널에 형성된 도전성패턴; 상기 도전성패턴의 일단과 AC 커플링되어 있는 제 1 안테나라인; 상기 도전성패턴의 타단과 AC 커플링되어 있는 제 2 안테나라인; 및 제 1 안테나라인 및 제 2 안테나라인에 연결된 근거리무선통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 터치스크린패널에 형성된 도전성패턴의 양단 각각과 AC 커플링되어 있으며, 근거리무선통신 모듈에 연결되어 있는 제 1 및 제 2 안테나라인을 포함함으로써, 기존의 터치스크린패널의 도전성패턴을 사용하여 근거리무선통신 안테나를 구현할 수 있다. 이에 따라, 휴대단말기의 두께 증가와 재료비 상승을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 일 실시형태에 따른 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치가 실장된 휴대단말기의 배면도이다.
도 2는 종래의 다른 실시형태에 따른 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치가 실장된 휴대단말기의 배면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 터치스크린패널을 이루는 윈도우의 배면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치의 터치스크린패널 FPCB(touch screen panel flexible printed circuit board)의 평면도이다.
도 6은, 도 4에 도시된 절단선(A-A')을 따라 절단되어, 도전성패턴의 제 1 단자패드와 제 1 안테나라인의 단자패드가 AC 커플링을 이루는 구성의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 도 6에 도시된 도전성패턴의 제 1 단자패드와 제 1 안테나라인의 단자패드가 AC 커플링을 이루는 구성의 제 1 변형례를 나타내는 단면도이다.
도 8은, 도 6에 도시된 도전성패턴의 제 1 단자패드와 제 1 안테나라인의 단자패드가 AC 커플링을 이루는 구성의 제 2 변형례를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치의 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 터치스크린패널을 이루는 윈도우의 배면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치의 터치스크린패널 FPCB의 평면도이고, 도 6은, 도 4에 도시된 절단선(A-A')을 따라 절단되어, 도전성패턴의 제 1 단자패드와 제 1 안테나라인의 단자패드가 AC 커플링을 이루는 구성의 일 실시예를 나타내는 단면도이다. 참고로, 도 4 및 도 6에 도시된 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 경우, 각각 터치스크린패널(311)의 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향을 나타낸다.
도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치(300)를 설명하면 다음과 같다. 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치(300)는 터치스크린패널(311), 터치스크린패널 FPCB(320), 터치스크린패널 IC(340), 제 1 안테나라인(323a), 제 2 안테나라인(323b), 근거리무선통신 모듈(330) 및 제어부(350)를 포함한다.
터치스크린패널(311)은 디스플레이(360)로부터 표시된 영상의 특정지점에 대한 사용자의 터치를 감지하는 구성요소이다. 터치스크린패널(311)은 윈도우(window; 312), 터치스크린센서(touch screen sensor; 도시되지 않음), 터치키센서(touch key sensor; 315) 및 도전성패턴(313)을 포함한다. 윈도우(312)는 디스플레이(360)를 외부로부터 보호하면서 디스플레이(360)로부터 표시된 영상을 사용자에게 투과시키는 역할을 한다. 터치스크린센서는 윈도우(312)의 배면에 형성되거나, 윈도우(311)의 후방에 적층되는 필름(도시되지 않음)에 형성될 수 있다. 터치키센서(315)는 터치키(도시되지 않음)에 대한 사용자의 터치를 감지하는 센서로서, 윈도우(312)의 배면에 형성되어 있다. 도전성패턴(313)은 터치키센서(315)에 입력된 터치정보를 터치스크린패널 FPCB(320)로 송신하는 역할을 하는 구성요소이다. 도전성패턴(313)은 루프 모양으로 윈도우(312)의 배면에 형성되어 있다. 도전성패턴(313)의 일단에는, 터치스크린패널 IC(340)와 전기적으로 연결되어 있는 제 1 접점부(321a)와 접촉하기 위한 제 1 단자패드(314a)가 형성되어 있고, 도전성패턴(313)의 타단에는, 터치스크린패널 IC(340)와 전기적으로 연결되어 있는 제 2 접점부(도시되지 않음)와 접촉하기 위한 제 2 단자패드(314b)가 형성되어 있다.
터치스크린패널 FPCB(320)는 터치스크린패널 IC(touch screen panel integrated circuit; 340)를 실장하면서 터치스크린패널 IC(340)로부터 처리된 터치정보를 제어부(350)로 송신하기 위한 FPCB(flexible printed circuit board)이다. 도전성패턴(313)의 제 1 단자패드(314a)로부터 수신된 터치정보를 터치스크린패널 IC(340)로 송신하기 위한 제 1 접점부(321a), 및 도전성패턴(313)의 제 2 단자패드로(314b)부터 수신된 터치정보를 터치스크린패널 IC(340)로 송신하기 위한 제 2 접점부가 터치스크린패널 FPCB(320)에 형성되어 있다.
터치스크린패널 IC(340)는 터치스크린센서 또는 터치키센서(315)로부터 입력된 터치정보를 처리하여 제어부(350)로 송신하기 위한 구성요소이다. 터치스크린패널 IC(340)는 터치스크린패널 FPCB(320)에 실장되어 있다.
제 1 안테나라인(323a)은, 도전성패턴(313)의 제 1 단자패드(314a)와 AC 커플링되어 있으며 근거리무선통신 모듈(330)에 연결된 도전성라인이다. 제 1 안테나라인(323a)의 일단에는 도전성패턴(313)의 제 1 단자패드(314a)와 AC 커플링하는 단자패드(322a)가 형성되어 있다. AC 커플링은 2개의 단자패드(314a, 322a) 사이에 형성된 정전용량(C)에 의해 직류신호는 차단하고 교류신호만을 통과시키는 결합을 의미한다.
제 2 안테나라인(323b)은, 도전성패턴(313)의 제 2 단자패드(314b)와 AC 커플링되어 있으며 근거리무선통신 모듈(330)에 연결된 도전성라인이다. 제 2 안테나라인(323b)의 일단에는 도전성패턴(313)의 제 2 단자패드(314b)와 AC 커플링하는 단자패드(322b)가 형성되어 있다.
도 6을 참조하여, 도전성패턴(313)의 제 1 단자패드(314a)와 제 1 안테나라인(323a)의 단자패드(322a)가 AC 커플링을 이루는 구성의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도전성패턴(313)의 제 1 단자패드(314a)는 제 1 안테나라인(323a)의 단자패드(322a)와 x축 방향으로 일정 간격(G1)만큼 이격되어 있다. 정전용량(C)은 (εㅧA)/d (ε은 유전율이며, A는 단자패드가 서로 대향하고 있는 면적이고, d는 단자패드 사이의 거리임)로 나타난다. 따라서, 본 실시예의 경우, 도전성패턴(313)의 제 1 단자패드(314a)와 제 1 안테나라인(323a)의 단자패드(322a)가 서로 대향하는 면적이 작으므로, 도전성패턴(313)의 제 1 단자패드(314a)와 제 1 안테나라인(323a)의 단자패드(322a)의 간격(G1)을 작게함으로써 원하는 정전용량(C)를 얻을 수 있다.
도 7은, 도 6에 도시된 도전성패턴의 제 1 단자패드와 제 1 안테나라인의 단자패드가 AC 커플링을 이루는 구성의 제 1 변형례를 나타내는 단면도이다. 도 7을 참조하여, 제 1 변형례에 따른 도전성패턴(413)의 제 1 단자패드(414a)와 제 1 안테나라인(423a)의 단자패드(422a)가 AC 커플링을 이루는 구성을 설명하면 다음과 같다. 도전성패턴(413)의 제 1 단자패드(414a)와 제 1 안테나라인(423a)의 단자패드(422a)는 Z축 방향으로 일정 간격(G2)만큼 이격되어 있다. 제 1 변형례에 따른 터치스크린패널 FPCB(420)는, 제 1 안테나라인(423a)과 단자패드(422a)가 형성된 하층 FPCB(425)를 도전성패턴(413)의 제 1 단자패드(414a)가 접촉하는 상층 FPCB(426)의 하면에 부착함으로써 구성될 수 있다.
도 8은, 도 6에 도시된 도전성패턴의 제 1 단자패드와 제 1 안테나라인의 단자패드가 AC 커플링을 이루는 구성의 제 2 변형례를 나타내는 단면도이다. 도 8을 참조하여, 제 2 변형례에 따른 도전성패턴(513)의 제 1 단자패드(514a)와 제 1 안테나라인(523a)의 단자패드(522a)가 AC 커플링을 이루는 구성을 설명하면 다음과 같다. 도전성패턴(513)의 제 1 단자패드(514a)는 집중소자 커패시터(lumped element capacitor; 524a)를 통하여 제 1 안테나라인(523a)의 단자패드(522a)와 연결되어 있다. 이에 따라, 집중소자 커패시터(524a)에 의해 정확한 정전용량(C)을 얻을 수 있다.
도 6 내지 도 8의 경우, 도전성패턴(313, 413, 513)의 제 1 단자패드(314a, 414a, 514a)와 제 1 안테나라인(323a, 423a, 523a)의 단자패드(322a, 422a, 522a) 사이의 AC 커플링에 대해서 도시되었지만, 도전성패턴의 제 2 단자패드와 제 2 안테나라인의 단자패드 사이의 AC 커플링도 이와 동일하게 이루어진다.
근거리무선통신 모듈(330)은 제 1 안테나라인(323a) 및 제 2 안테나라인(323b)과 제어부(350) 사이에서 송수신된 신호를 처리하는 모듈이고, 제어부(350)는 터치스크린패널 IC(340) 또는 근거리무선통신 모듈(330)로부터 송신된 신호에 따라서 디스플레이(360) 또는 근거리무선통신 모듈(330)을 제어하는 구성요소이다.
본 실시형태에 따르면, 터치스크린패널(311)에 형성된 도전성패턴(313)의 양단에 형성된 제 1 및 제 2 단자패드(314a, 314b)가, 근거리무선통신 모듈(330)에 연결되어 있는 제 1 및 제 2 안테나라인(323a, 323b)의 단자패드(322a, 322b)와 AC 커플링하고 있다. 이에 따라, 기존의 터치스크린패널(311)의 도전성패턴(313)을 사용하여 근거리무선통신을 행할 수 있다. 이에 따라, 휴대단말기의 두께 증가와 재료비 상승을 방지할 수 있다.
본 발명은 첨부된 예시 도면의 바람직한 실시형태를 중심으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형된 형태로 실시할 수 있음은 물론이다.
100, 200, 300: 휴대단말기 근거리무선통신 안테나장치
101, 201: 휴대단말기 102: 배터리
203: 후방케이스 311: 터치스크린패널
312: 윈도우 313, 413, 513: 도전성패턴
314a, 414a, 514a: 제 1 단자패드 314b: 제 2 단자패드
322a, 322b, 422a, 522a: 단자패드
323a, 423a, 523a: 제 1 안테나라인
323b: 제 2 안테나라인 330: 근거리무선통신 모듈
340: 터치스크린패널 IC 350: 제어부
360: 디스플레이

Claims (6)

  1. 전자 장치에 있어서,
    터치 스크린 패널에 형성된 도전성 패턴;
    상기 도전성 패턴의 일단과 AC 커플링되어 있는 제1 안테나 라인;
    상기 도전성 패턴의 타단과 AC 커플링되어 있는 제2 안테나 라인; 및
    상기 제1 안테나 라인 및 상기 제2 안테나 라인에 연결된 근거리 무선통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 패턴은 루프 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 라인의 단자 패드는, 상기 도전성 패턴의 일단에 형성된 제1 단자 패드와 이격되어 정전용량을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도전성 패턴의 타단에 형성된 제2 단자 패드는, 상기 제2 안테나 라인의 단자 패드와 이격되어 정전용량을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 라인의 단자 패드는 집중소자 커패시터를 통하여, 상기 도전성 패턴의 일단에 형성된 제1 단자 패드와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도전성 패턴의 타단에 형성된 제2 단자 패드는 집중소자 커패시터를 통하여, 상기 제2 안테나 라인의 단자 패드와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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