KR102280037B1 - 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치 - Google Patents

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    • H04B5/26—
    • H04B5/43—

Abstract

본 개시의 다양한 실시 예에서는 디스플레이 내장 안테나를 위한 급전 장치를 제안한다. 이를 위해, 소정 간격으로 떨어져 쌓인 적어도 두 개의 코일들과, 상기 적어도 두 개의 코일들이 병렬 연결되도록 상기 적어도 두 개의 코일들의 급전 단자를 구비한다. 상기 구비된 급전 단자를 통해, 집적회로는 상기 적어도 두 개의 코일들로 전류를 공급한다. 상기 집적회로에 의해 공급되는 전류로 인해, 상기 적어도 두 개의 코일들에 흐르는 전류의 위상은 동일하다.

Description

디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치{A POWER SUPPLY DEVICE FOR A BUILT-IN ANTENNA PROVIDED IN THE DISPLAY}
본 개시의 다양한 실시 예들은 디스플레이 내장 안테나를 위한 급전 장치에 관한 것이다.
4G (4th-Generation) 통신 시스템의 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G (5th-Generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 5G 통신 시스템에서 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 빔포밍 (beamforming), 거대 배열 다중 입출력 (massive multi-input multi-output: massive MIMO), 전차원 다중입출력 (Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나 (array antenna), 아날로그 빔형성 (analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한, 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 통신 시스템에서는 진보된 코딩 변조 (Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC (Filter Bank Multi Carrier), NOMA (non orthogonal multiple access), 및 SCMA (sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
5G 통신 등을 지원하는 무선 통신단말은 디스플레이를 구비하는 것이 일반적이다. 이러한, 디스플레이는 투명 전극을 기반으로 하는 디스플레이 내장 안테나를 구비할 수 있다. 예컨대, 상기 디스플레이 내장 안테나는 일반적인 코일 선, PCB (printed circuit board) 메탈 층에 비해 상대적으로 얇은 두께를 가지는 특성이 있다. 이로 인해, 전류 인가 시, 열로 인해 소진되는 저항 손실 (ohmic loss)이 상대적으로 높을 수 있다. 그뿐만 아니라, 반도체 공정을 기반으로 투명 전극의 두께를 지속적으로 증가하는데 한계가 있을 수 있다.
따라서, 디스플레이 내장 안테나를 구성하는 코일을 구현할 시에 Q 값을 극대화하기 위한 방안 마련이 요구되고 있다. 예컨대, 저항값의 과도한 상승을 억제할 수 있다면, 대략 2배 수준의 Q 값을 구현하는 것이 가능할 수 있을 것으로 판단된다.
그뿐만 아니라, 기존에는 NFC의 저항값을 줄이기 위한 기술적 접근이 시도되고 있지 않고, 메탈 소재, 저전력, 슬림화 등의 계속하여 이루어질 것으로 예상되는바, 이는 NFC의 성능을 지속적으로 열화 시키는 원인으로 작용할 것이다.
본 개시의 한 실시 예에 따르면, 병렬 급전이 가능한 복층 구조의 코일들로 동일 위상의 전류를 공급하는 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 내장 안테나를 위한 급전 장치는, 소정 간격으로 떨어져 쌓인 적어도 두 개의 코일들과, 상기 적어도 두 개의 코일들이 병렬 연결되도록 상기 적어도 두 개의 코일들의 급전 단자를 구비하고, 상기 구비된 급전 단자를 통해 전류를 공급하는 집적 회로를 포함하며, 여기서, 상기 집적회로에 의해 공급되는 전류로 인해, 상기 적어도 두 개의 코일들에 흐르는 전류의 위상은 동일함을 특징으로 한다.
제안된 다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 내장 안테나를 위한 급전 장치에서 저항값을 감소시켜 인식 거리를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 소모 전력의 감소 등을 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 구조를 도시한 도면;
도 2는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조를 도시한 도면;
도 3은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 구조에 대한 다른 예를 도시한 도면;
도 4는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 다른 예를 도시한 도면;
도 5는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 또 다른 예를 도시한 도면;
도 6은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 구조에 대한 또 다른 예를 도시한 도면;
도 7은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 또 다른 예를 도시한 도면;
도 8은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 구조에 대한 또 다른 예를 도시한 도면;
도 9는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 또 다른 예를 도시한 도면;
도 10은 다양한 실시 예에 따른, 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 또 다른 예를 도시한 도면;
도 11은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치를 시인성을 고려하여 코일들을 설계한 예를 도시한 도면;
도 12는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치를 시인성을 고려하여 코일들을 설계한 다른 예를 도시한 도면;
도 13은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치에 구비된 코일들을 본체와 연결하는 단면 조립의 예를 도시한 도면;
도 14는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치에 구비된 코일들을 본체와 연결하는 양면 조립의 예를 도시한 도면;
도 15는 다양한 실시 예에 따라, 실제 제작된 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시 예의 다양한 변경 (modification), 균등물 (equivalent), 및/또는 대체물 (alternative)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.
다양한 실시 예에서 사용된 “제 1,”“제 2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소 (예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제2 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: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소 (예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소 (예: 제3 구성요소)가 존재하지 않은 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 갖추는 (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 구성 (또는 설정)된"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 구성 (또는 설정)된 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 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 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 모든 용어들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미가 있는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하 제안될 다양한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 집적회로 (integrated circuit, IC)(110)는 디스플레이에 내장된 복층 구조를 가지는 다수의 코일들(120,130)로 전류를 공급한다. 예컨대, 상기 집적회로(110)는 두 개의 급전 단자들 (a, b)를 통해 복층 구조의 다수 코일들(120,130)로 전류를 공급할 수 있다. 즉, 상기 집적회로(110)에 의해 공급되는 전류는 급전 단자 a를 통해 복층 구조로 인해 병렬 연결된 다수 코일들(120,130)로 공급된다. 이로 인해, 상기 다수 코일들(120,130)로 동일한 위상의 전류가 공급될 수 있다. 상기 급전 단자 a로 공급된 전류는 상기 다수의 코일들(120,130) 각각을 통해 흐른 후, 급전 단자 b를 통해 출력된다.
한 실시 예에 따르면, 복층 구조를 가지는 두 개의 코일들 (top coil, bottom coil)(120,130)은 소정 간격에 의해 상/하 방향으로 이격되며, 병렬 구조를 갖기 위해 동일한 입력 급전 단자 a와 동일한 출력 급전 단자 b에 의해 연결될 수 있다. 따라서, 병렬 급전 방식에 의해 두 개의 코일들 (top coil, bottom coil)(120,130)로 전류를 공급할 수 있다.
상기 입력 급전 단자 a로 인가되는 전류 (I IN )는 키르코프 (kirchoff) 법칙에 따라 하기 <수학식 1>로 정의될 수 있다.
Figure 112015073715801-pat00001
여기서, I top 는 top coil을 통해 흐르는 전류량이고, I bottom 은 top coil을 통해 흐르는 전류량이다.
상기 입력 급전 단자 a 및 출력 급전 단자 b에서 코일 측으로 바라본 입력 저항 (RIN)은 하기 <수학식 2>로 정의될 수 있다.
Figure 112015073715801-pat00002
상기 <수학식 2>에 따르면, 입력 저항값 (RIN)은 top coil이 가지는 저항값 (R top Coil )과 bottom coil이 가지는 저항값 (R bottom Coil )이 병렬 연결됨에 따른 결과 값이다.
따라서, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치를 구성하는 코일들을 병렬로 연결된 복층 구조로 구성할 시, 저항값을 줄일 수 있음을 확인할 수 있다. 이는 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치에서 최적의 Q 값을 추출할 수 있도록 한다. 이는 하기 <수학식 3>에 의해 확인할 수 있다.
Figure 112015073715801-pat00003
상기 <수학식 3>에 따르면, Q 값은 저항값 (R)에 반비례하고, 인덕턴스 (inductance, L) 값에 비례함을 확인할 수 있다. 즉, 작은 Q 값을 얻기 위해서는 저항 값을 줄이고, 인덕턴스 값을 늘려야 할 것이다. 따라서, 도 1에서 도시한 병렬 구조의 코일들(120,130)은 저항값을 줄일 수 있는 이유가 되는 것이다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 탑 코일(220)과 바텀 코일(230)은 복층 구조를 가진다. 그리고 상기 탑 코일(220)과 바텀 코일(230)은 집적회로(210)로부터 공급되는 전류 I IN 가 입력되는 공통의 입력 급전 단자 a를 사용하고, 상기 집적회로(210)로 전류 I OUT 를 출력하는 공통의 출력 급전 단자 b를 사용하는 병렬 구조를 가진다.
상기 입력 급전 단자 a로 입력된 전류 I IN 으로 인해, 상기 탑 코일(220)로 I top 의 전류가 흐르고, 상기 바텀 코일(230)로 I bottom 의 전류가 흐른다. 상기 입력 급전 단자 a의 앞에 위치하는 다이오드와 상기 출력 급전 단자 b의 뒤에 위치하는 다이오드는 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 구조에 대한 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 집적회로(310)는 디스플레이에 내장된 복층 구조를 가지는 다수의 코일들(320,330)로 전류를 공급한다. 예컨대, 상기 집적회로(310)는 두 개의 급전 단자들 (a, b)를 통해 복층 구조의 다수 코일들(320,330)로 전류를 공급할 수 있다. 즉, 상기 집적회로(310)에 의해 공급되는 전류는 급전 단자 a를 통해 병렬 연결된 다수 코일들(320,330)로 공급된다. 이로 인해, 상기 다수 코일들(320,330)로 동일한 위상의 전류가 공급될 수 있다. 상기 급전 단자 a로 공급된 전류는 상기 다수 코일들(320,330) 각각을 통해 흐른 후, 급전 단자 b를 통해 출력된다.
추가로 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치에서 최적의 Q 값을 추출하기 위해, 바텀 코일(330)의 인덕턴스 값을 증가시킬 수 있다. 상기 바텀 코일(330)에 추가된 인덕터 (inductor)(340)는 Q 값을 낮추기 위한 목적에서 추가된 것이다.
예컨대, 추가된 인덕터(340)를 고려하지 않을 시, 상기 바텀 코일(330)의 인덕턴스 값 (L bottom wire )은 하기 <수학식 4>와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112015073715801-pat00004
여기서, R은 바텀 코일의 반지름이고, a는 와이어의 두께 (mm)이며, μ o 은 1.427 nH이다.
하지만, 추가된 인덕터(340)로 인한 인덕턴스 값 (Lumped L)을 고려할 시, 전체 인덕턴스 값 (L bottom )은 하기 <수학식 5>와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112015073715801-pat00005
상기 <수학식 5>에 따르면, 순수 바텀 코일(330)의 인덕턴스 값 (L bottom wire )에 인덕터(340)로 인한 인덕턴스 값 (Lumped L)이 추가됨을 확인할 수 있다. 이는 Q 값이 인덕턴스 값에 비례하는 특성을 고려할 시, 해당 Q 값을 증가시키는 이유가 될 것이다.
하지만, Q 값을 증가시키기 위한 인덕터(340)는 반드시 바텀 코일(330)이 아닌 탑 코일(320)에 설치될 수도 있다. 그리고 상기 인덕터(340)는 바텀 코일(330) 또는 탑 코일(320)의 특정 위치에 한정하여 설치될 필요는 없다. 즉 상기 인덕터(340)는 바텀 코일(330) 또는 탑 코일(320) 상의 어떠한 위치에 설치되더라도 유사한 목적을 얻을 수 있을 것이다.
도 4는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 탑 코일(420)과 바텀 코일(430)은 복층 구조를 가진다. 그리고 상기 탑 코일(420)과 바텀 코일(430)은 집적회로(410)로부터 공급되는 전류 I IN 가 입력되는 공통의 입력 급전 단자 a를 사용하고, 상기 집적회로(410)로 전류 I OUT 를 출력하는 공통의 출력 급전 단자 b를 사용하는 병렬 구조를 가진다.
상기 입력 급전 단자 a로 입력된 전류 I IN 로 인해, 상기 탑 코일(420)로 I top 의 전류가 흐르고, 상기 바텀 코일(430)로 I bottom 의 전류가 흐른다. 상기 입력 급전 단자 a의 앞에 위치하는 다이오드와 상기 출력 급전 단자 b의 뒤에 위치하는 다이오드는 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
상기 입력 급전 단자 a와 바텀 코일(430) 사이에 인덕터(440)가 추가될 수 있다. 상기 추가된 인덕터(440)는 소정의 인덕턴스 값 (Lumped L)을 가진다. 따라서, 바텀 라인의 전체 인덕턴스 값 (L bottom )은 바텀 코일 (330)의 인덕턴스 값 (L bottom wire )에 상기 인덕터(440)의 인덕턴스 값 (Lumped L)이 추가된 값에 의해 결정될 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 탑 코일(520)과 바텀 코일(530)은 복층 구조를 가진다. 그리고 상기 탑 코일(520)과 바텀 코일(530)은 집적회로(510)로부터 공급되는 전류 I IN 가 입력되는 공통의 입력 급전 단자 a를 사용하고, 상기 집적회로(510)로 전류 I OUT 를 출력하는 공통의 출력 급전 단자 b를 사용하는 병렬 구조를 가진다.
상기 입력 급전 단자 a로 입력된 전류 I IN 로 인해, 상기 탑 코일(520)로 I top 의 전류가 흐르고, 상기 바텀 코일(530)로 I bottom 의 전류가 흐른다. 상기 입력 급전 단자 a의 앞에 위치하는 다이오드와 상기 출력 급전 단자 b의 뒤에 위치하는 다이오드는 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
상기 바텀 코일(530)은 적어도 두 지점에서 금속성 본체 (metallic body)(540)와 단락 (sorting)될 수 있다. 이 경우, 상기 금속성 본체(540)에는 상기 바텀 코일(530)에 흐르는 전류가 분기되어 I bottom metal 의 전류가 흐를 것이다.
상기 바텀 코일(530)과 금속성 본체(540)를 단락시킬 경우, 입력 저항값 (R IN )은 감소할 것이다. 그 이유는 상기 바텀 코일(530)과 금속성 본체(540)는 단락으로 인해, 병렬로 연결된 구조를 갖기 때문이다. 이는 하기 <수학식 6>에 의해 보다 명확하게 정의될 수 있다.
Figure 112015073715801-pat00006
여기서, R Metallic Body 가 R bottom Coil 에 비해 상대적으로 매우 큰 값을 가지는 관계가 성립할 수 있다. 따라서, R IN 은 금속성 본체(540)가 없을 경우에 비해 더욱 감소할 것이다. 상기 저항값의 감소는 Q 값을 증가시키는 원인으로 작용할 것이다.
하지만, 상기 금속성 본체(540)는 반드시 바텀 코일(530)에 단락되어야 하지는 않는다. 즉 상기 금속성 본체(540)는 탑 코일(520)에 단락되더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그뿐만 아니라, 상기 금속성 본체(540)는 바텀 코일(530) 또는 탑 코일(520)과의 단락이 두 개의 지점에서만 이루어질 필요는 없다. 즉, 상기 금속성 본체(540)는 바텀 코일(530) 또는 탑 코일(520)과 두 개보다 많은 단락이 이루어지더라고, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것 또한 자명할 것이다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 구조에 대한 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 집적회로(610)는 디스플레이에 내장된 복층 구조를 가지는 다수의 코일들(620,630)로 전류를 공급한다. 예컨대, 상기 집적회로(610)는 두 개의 급전 단자들 (a, b)를 통해 복층 구조의 다수 코일들(620,630)로 전류를 공급할 수 있다. 즉, 상기 집적회로(610)에 의해 공급되는 전류는 급전 단자 a를 통해 병렬 연결된 다수 코일들(620,630)로 공급된다. 이로 인해, 상기 다수 코일들(620,630)로 동일한 위상의 전류가 공급될 수 있다. 상기 급전 단자 a로 공급된 전류는 상기 다수 코일들(620,630) 각각을 통해 흐른 후, 급전 단자 b를 통해 출력된다.
한편, 구성의 집적화를 위해, 연결 안테나 (connectivity antenna)(650)를 상기 다수 코일들(620,630)의 중심에 위치하는 공간에 배치할 수 있다. 이 경우, 상기 연결 안테나(650)를 관장하는 집적회로(640)를 연결하는 라인 (신호라인과 접지라인)은 입력 급전 단자 a와 출력 급전 단자 b 사이에 존재하는 오픈 공간 (개구면)에 배치할 수 있다. 이는 상기 집적회로(640)와 상기 연결 안테나(650)를 연결하는 라인들로 인한 공간 손실을 줄일 수 있는 효과를 얻도록 할 것이다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 탑 코일(720)과 바텀 코일(730)은 복층 구조를 가진다. 그리고 상기 탑 코일(720)과 바텀 코일(730)은 집적회로(710)로부터 공급되는 전류 I IN 가 입력되는 공통의 입력 급전 단자 a를 사용하고, 상기 집적회로(710)로 전류 I OUT 를 출력하는 공통의 출력 급전 단자 b를 사용하는 병렬 구조를 가진다.
상기 입력 급전 단자 a로 입력된 전류 I IN 로 인해, 상기 탑 코일(720)로 I top 의 전류가 흐르고, 상기 바텀 코일(730)로 I bottom 의 전류가 흐른다. 상기 입력 급전 단자 a의 앞에 위치하는 다이오드와 상기 출력 급전 단자 b의 뒤에 위치하는 다이오드는 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있다. 그 외에 연결 안테나(740)가 별도 구성됨을 확인할 수 있다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 구조에 대한 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 집적회로(810)는 디스플레이에 내장된 복층 구조를 가지는 다수의 코일들(820,830)로 전류를 공급한다. 예컨대, 상기 집적회로(810)는 두 개의 급전 단자들 (a, b)를 통해 복층 구조의 다수 코일들(820,830)로 전류를 공급할 수 있다. 즉, 상기 집적회로(810)에 의해 공급되는 전류는 급전 단자 a를 통해 병렬 연결된 다수 코일들(820,830)로 공급된다. 이로 인해, 상기 다수 코일들(820,830)로 동일한 위상의 전류가 공급될 수 있다. 상기 급전 단자 a로 공급된 전류는 상기 다수 코일들(820,830) 각각을 통해 흐른 후, 급전 단자 b를 통해 출력된다.
연결 안테나 (connectivity antenna)(850)는 구성의 집적화를 위해, 상기 다수 코일들(820,830)의 중심에 위치하는 공간에 배치할 수 있다. 이 경우, 상기 연결 안테나(850)를 관장하는 집적회로(640)를 연결하는 라인 (신호라인과 접지라인)을 인출하기 위한 공간 확보를 위해, 다수 코일들(820,830)을 다단 병렬 구조로 구성할 수 있다. 즉, 상기 다수 코일들(820,830)이 급전 단자들 a, b 외에 다른 공간에서 연결될 수 있도록, 분절 지점(860)을 설치한다. 따라서, 다수 코일들(820,830) 사이에는 두 개의 분절 지점들과 총 네 개의 단락 지점을 가지게 된다.
이 경우, 상기 연결 안테나(850)를 관장하는 집적회로(640)를 연결하는 라인들 중 신호라인은 급전 단자들에 의한 분절 지점을 통해 인입 또는 인출되고, 접지라인은 다른 하나의 분절 지점을 통해 인입 또는 인출될 수 있다. 이는 상기 집적회로(840)와 상기 연결 안테나(850)를 연결하는 라인들로 인한 공간 손실을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있도록 한다.
도 9는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 또 다른 예를 도시한 도면이다. 즉, 도 9에서는 도 8에 의해 제안된 두 개의 분절 지점들이 바텀 코일 상에 배치되는 예들 (a), (b), (c)를 도시하고 있다. 하지만, 두 개의 분절 지점들은 바텀 코일에 대해 존재할 필요는 없다. 즉, 분절 지점은 탑 코일을 대상으로 설치하는 것 또한 자명할 수 있다. 그리고, 분절 지점을 구성하는 단락 지점 간의 간격 또한 특정 값에 의해 고정될 필요는 없을 것이다. 하지만, 저항값의 감소를 위해, 단락 지점 간의 간격을 최적 값으로 설정할 필요는 있을 것이다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른, 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 측면 구조의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 탑 코일(1020)과 바텀 코일(1030)은 복층 구조를 가진다. 그리고 상기 탑 코일(1020)과 바텀 코일(1030)은 집적회로(1010)로부터 공급되는 전류 I IN 가 입력되는 공통의 입력 급전 단자 a를 사용하고, 상기 집적회로(1010)로 전류 I OUT 를 출력하는 공통의 출력 급전 단자 b를 사용하는 병렬 구조를 가진다.
상기 입력 급전 단자 a로 입력된 전류 I IN 로 인해, 상기 탑 코일(1020)로 I top 의 전류가 흐르고, 상기 바텀 코일(1030)로 I bottom 의 전류가 흐른다. 상기 입력 급전 단자 a의 앞에 위치하는 다이오드와 상기 출력 급전 단자 b의 뒤에 위치하는 다이오드는 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
상기 바텀 코일(1030)은 적어도 두 지점들(1050,1060)에서 금속성 본체(1040)와 단락 (sorting)될 수 있다. 이 경우, 상기 금속성 본체(1040)에는 상기 바텀 코일(1030)에 흐르는 전류가 분기되어 I bottom metal 의 전류가 흐를 것이다.
상기 바텀 코일(1030)과 금속성 본체(1040)를 단락시킬 경우, 입력 저항값 (R IN )은 감소할 것이다. 그 이유는 상기 바텀 코일(1030)과 금속성 본체(1040)는 단락으로 인해, 병렬로 연결된 구조를 갖기 때문이다.
연결 안테나(1080)는 구성의 집적화를 위해, 상기 다수 코일들(1020,1030)의 중심에 위치하는 공간에 배치할 수 있다. 이 경우, 상기 연결 안테나(1080)를 관장하는 집적회로(1070)를 연결하는 라인 (신호라인과 접지라인)은 입력 급전 단자 a와 출력 급전 단자 b 사이 또는 별도로 구성한 분절 지점에 상응한 오픈 공간 (개구면)에 배치할 수 있다. 이는 상기 집적회로(1070)와 상기 연결 안테나(1080)를 연결하는 라인들로 인한 공간 손실을 줄일 수 있는 효과를 얻도록 할 것이다.
도 11은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치를 시인성을 고려하여 코일들을 설계한 예를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 복층 구조로 설치된 연결 안테나(1110)와 병렬 급전 방식에 따른 코일들(1120) 각각의 지름 D1과 D2를 다르게 설계함으로써, 시인성을 향상시킬 수 있다. 이러한 설계는 기생 용량 (parasitic capacitance) 값을 최소화시킬 수 있는 방안이 될 수 있다. 즉, 용량에 의한 주파수 변형을 방지할 수 있다.
상기 연결 안테나(1110)와 병렬 급전 방식에 따른 코일들(1120)의 상하 관계는 변형될 수도 있다. 즉, 병렬 급전 방식에 따른 코일들(1120)이 상측에 위치하고, 연결 안테나(1110)가 하측에 위치하도록 설계될 수도 있다.
도 12는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치를 시인성을 고려하여 코일들을 설계한 다른 예를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 병렬 급전 방식에 따른 코일들(1210) 내에 연결 안테나(1220)를 설계하여 동일 평면상에 위치하도록 하는 단층 구조로 설치될 수도 있다. 즉, 두 개의 안테나를 함께 배치하되, 도넛 (donut) 형상의 안테나와 원형 안테나의 조합에 의한 구현이 가능할 것이다.
도 13은 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치에 구비된 코일들을 본체와 연결하는 단면 조립의 예를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 병렬 구조를 갖는 탑 코일(1320)과 바텀 코일(1330)은 비아 (via)(1350)를 통해 연결된다. 상기 탑 코일(1320)과 상기 바텀 코일(1330)이 비아(1350)를 통해 연결된 구조물은 PCB(1310)에 부착 (bonding)된다. 예컨대, 상기 구조물과 PCB(1310)는 상기 탑 코일(1320)과 상기 바텀 코일(1330)을 연결하는 비아(1350)가 위치하는 부분에서 부착될 수 있다.
도 14는 다양한 실시 예에 따른, 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치에 구비된 코일들을 본체와 연결하는 양면 조립의 예를 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 병렬 구조를 갖는 탑 코일(1420)과 바텀 코일(1430) 각각은 독립적으로 PCB(1410)에 부착 (bonding)된다. 그리고 상기 PCB(1410)는 탑 코일(1420)과 바텀 코일(1430)이 급전 단자를 공유할 수 있도록, 소정 위치에서 비아(1460)를 통해 관통될 수 있다.
도 15는 다양한 실시 예에 따라, 실제 제작된 디스플레이에 구비된 내장 안테나용 급전장치의 예를 도시한 도면이다. 도 15에서는, 원형의 코일들이 두 개의 급전 단자를 통해 외부 디바이스와 결합될 수 있는 구조를 가짐을 확인할 수 있다.
한편, 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시에서 제안한 다양한 실시 예에 따른 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 변형에 의한 실시할 수 있음은 물론이다. 그러므로 본 개시에 따른 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라, 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 그뿐만 아니라, 이러한 변형 실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (16)

  1. 디스플레이 내장 안테나에 있어서,
    소정 간격으로 이격되어 구성된 적어도 두 개의 코일들; 및
    상기 적어도 두 개의 코일들이 병렬 연결되도록 상기 적어도 두 개의 코일들의 급전 단자를 구비하고, 상기 구비된 급전 단자를 통해 상기 적어도 두 개의 코일들로 전류를 공급하는 집적 회로를 포함하며,
    상기 집적회로에 의해 공급되는 전류로 인해, 상기 적어도 두 개의 코일들에 흐르는 전류의 위상이 동일하며,
    상기 적어도 두 개의 코일들 중 어느 하나의 코일은 금속성 본체로 단락되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 내장 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 코일들 중 어느 하나의 코일에 인덕터를 직렬로 부가함을 특징으로 하는 디스플레이 내장 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인덕터가 부가된 코일의 유도용량(inductance)이 나머지 코일의 유도용량 (inductance)과 동일한 디스플레이 내장 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 코일들 중 상기 어느 하나의 코일은 적어도 두 개의 임의의 지점에서 상기 금속성 본체로 단락되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 내장 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    연결 안테나가 상기 적어도 두 개의 코일들의 중심 영역에 배치되고,
    상기 연결 안테나를 구동하기 위한 제2 집적회로를 상기 연결 안테나와 연결하기 위한 라인이 상기 급전 단자에 연결되도록 구성된 상기 적어도 두 개의 코일들의 오픈 공간을 통해 인출되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 내장 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 코일들 중 어느 하나의 코일에 분절 지점을 형성하고, 상기 형성한 분절 지점을 통해 상기 연결 안테나와, 이를 구동할 집적회로를 연결하는 라인을 인출함을 특징으로 하는 디스플레이 내장 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분절 지점이 상기 적어도 두 개의 코일들 중 적어도 하나에서 복수의 틈들 (gaps)을 포함하는 디스플레이 내장 안테나.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 집적회로를 연결하는 제1 라인이 상기 급전 단자에 연결되도록 상기 오픈 공간에서 상기 적어도 두 개의 코일들을 통해 인출되고, 상기 제2 집적회로를 연결하는 제2 라인이 상기 분절 지점을 통해 인출되는 디스플레이 내장 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 코일들 각각이 원 형태(circular shape)를 가지며, 상기 적어도 두 개의 코일들이 동일한 중심축에서 쌓여진 배열(stacked configuration) 내에 구성되는 디스플레이 내장 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 코일들 각각이 동일 반경의 상기 원 형태를 가지는 디스플레이 내장 안테나.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 코일들 각각이 서로 상이한 반경의 상기 원 형태를 가지며,
    상기 서로 상이한 반경이 상호 정전 용량에 의해 주파수의 변형이 방지되도록 구성되는 디스플레이 내장 안테나.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 코일들의 입력 급전 단자와 상기 적어도 두 개의 코일들의 출력 급전 단자 중 적어도 하나와 상기 집적회로 사이에 다이오드를 더 구비하는 디스플레이 내장 안테나.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 두 개의 코일 중 하나인 제1 코일이 원환 형태(torus shape)이고, 나머지 코일 중 하나인 제2 코일이 원 향테(circular shape)인 디스플레이 내장 안테나.
  14. 제13항에 있어서,
    동일 평면 상에서 상기 제2 코일이 상기 제1 코일의 중심 공간 내에서 공통의 축을 갖도록 배치되는 디스플레이 내장 안테나.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 코일들이, 근거리 통신(near field communication, NFC)을 위한 코일과, 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission, MST)을 위한 코일을 포함하는 디스플레이 내장 안테나.
  16. 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이;
    상기 디스플레이의 내측에 배치되며, 소정 간격으로 이격되어 구성되는 적어도 두 개의 코일들; 및
    상기 적어도 두 개의 코일들이 병렬 연결되도록 상기 적어도 두 개의 코일들의 급전 단자를 구비하고, 상기 구비된 급전 단자를 통해 상기 적어도 두 개의 코일들로 전류를 공급하는 집적 회로를 포함하며,
    상기 적어도 두 개의 코일들 중 어느 하나의 코일은 금속성 본체로 단락되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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