KR102439813B1 - 이동 단말기 - Google Patents

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KR102439813B1
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Abstract

본 발명은, 외관의 일부를 형성하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되는 회로기판; 상기 회로기판과 전기적으로 연결되는 연성인쇄회로기판; 상기 회로기판에 실장되는 제1커넥터; 상기 연성인쇄회로기판에 실장되고, 상기 제1커넥터에 체결되는 제2커넥터; 및 상기 연성인쇄회로기판에 실장되는 어레이 소자들을 구비하는 제1안테나를 포함하며, 상기 회로기판의 일측에 인접한 상기 케이스의 측면을 통하여 빔포밍된 무선 신호가 방사되도록, 상기 제1안테나는 상기 측면을 마주하도록 배치되는 이동 단말기를 개시한다.

Description

이동 단말기{MOBILE TERMINAL}
본 발명은 안테나를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.
이동 단말기(mobile/portable terminal)은 이동 중에 사용 가능한 전자 장치로서, 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이와 같은 이동 단말기는 기술의 발전에 따라 다양한 기능을 가지게 되었다. 예를 들어, 이동 단말기는 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다. 나아가 이동 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 이동 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
이동 단말기가 광대역 서비스를 제공하기 위해서, 이동 단말기는 보다 높은 주파수 대역에서 무선통신을 수행할 필요성이 있다. 이와 관련하여, 최근에는 mmWave 대역을 사용하는 5세대(5G) 통신 서비스에 대한 표준화가 진행 중이며, 이를 위해 관련 연구자들은 5G 안테나 구조를 새로이 설계하고 개선시켜 나가고 있다.
한편, 이동 단말기의 기능 강화 내지는 추가를 위해, 이동 단말기에는 날이 갈수록 더욱 다양한 전자소자들(듀얼 카메라, 지문인식 센서 등)이 추가되고 있다. 또 한편으로는, 이동 단말기를 더욱 슬림하게 구현하기 위한 연구가 진행 중에 있다. 그에 따라, 이동 단말기의 회로기판 상에 전자소자가 실장 가능한 영역은 점차 부족해지는 실정이다.
5G 안테나는 빔포밍을 위해 어레이 소자들을 포함하기 때문에, 사이즈를 줄이는 데에 한계가 있다. 아울러, 5G 안테나와 집적회로 간의 신호 손실을 줄이기 위하여 통상적으로 안테나와 집적회로를 1-Package(AIP: Antenna in Package)로 구현하는데, 안테나의 사이즈로 인하여 AIP를 소형화하는 데에 제약이 있다.
또한, 5G 안테나의 커버리지와 AIP의 개수는 비례관계에 있다. 따라서, 5G 안테나의 커버리지를 넓히기 위해서는 보다 많은 AIP를 필요로 하지만, 회로기판의 사이즈의 한계로 설계상 제약이 있다.
집적회로의 구동을 위한 전원 캐패시터, LO 입력 커넥터와 IF 출력 커넥터 등의 부품으로 인해 mmWave를 위해 할당될 회로기판의 영역이 너무 큰 것도 설계상의 제약으로 작용한다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 상술한 설계상의 제약 속에서 5G 안테나를 구성할 때, 해당 구성들이 회로기판에서 차지하는 영역을 줄일 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은, 5G 안테나의 설치 위치를 자유롭게 변경 가능한 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은, 5G 안테나의 커버리지를 넓힐 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 네 번째 목적은, 집적회로로 인가되어야 할 전원, LO 입력, IF 출력 등을 위한 배선이 보다 심플하게 구현될 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 회로기판; 상기 회로기판에 실장되는 집적회로; 상기 회로기판에 실장되고, 상기 집적회로의 일측에 위치하는 제1커넥터; 안테나 기판 및 상기 안테나 기판에 실장되며 상기 집적회로에 의해 무선 신호 송수신이 제어되는 어레이 소자들을 구비하고, 상기 집적회로와 상기 제1커넥터를 덮도록 배치되는 안테나; 및 상기 안테나 기판의 배면에 실장되어 상기 어레이 소자들과 전기적으로 연결되고, 상기 제1커넥터에 체결되는 제2커넥터를 포함하는 이동 단말기를 개시한다.
상기 제2커넥터는 상기 제1커넥터에 대향하도록 배치되어, 상기 안테나가 상기 집적회로와 상기 제1커넥터를 덮도록 배치되면, 상기 제1커넥터에 체결되도록 구성된다.
제1 및 제2커넥터 중 어느 하나는 보드투보드 리셉터클 커넥터로 구성되고, 다른 하나는 보드투보드 플러그 커넥터로 구성된다.
상기 회로기판에는 상기 집적회로와 상기 제1커넥터를 사이에 두고 지지벽이 세워질 수 있으며, 상기 안테나는 상기 지지벽에 지지되어 상기 집적회로와 상기 제1커넥터를 덮도록 배치될 수 있다.
상기 지지벽은, 상기 집적회로의 일측에 배치되는 제1벽 및 상기 제1커넥터의 일측에 배치되는 제2벽을 포함할 수 있으며, 구리 재질로 형성될 수 있다.
상기 집적회로와 상기 안테나 기판 사이에는 방열시트가 배치될 수 있다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 외관의 일부를 형성하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되는 회로기판; 상기 회로기판과 전기적으로 연결되는 연성인쇄회로기판; 상기 회로기판에 실장되는 제1커넥터; 상기 연성인쇄회로기판에 실장되고, 상기 제1커넥터에 체결되는 제2커넥터; 및 상기 연성인쇄회로기판에 실장되는 어레이 소자들을 구비하는 제1안테나를 포함하는 이동 단말기에 의해서도 달성될 수 있다.
상기 제1안테나의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로는 회로기판 또는 연성인쇄회로기판에 실장된다.
상기 집적회로가 상기 회로기판에 실장된 구조에서, 상기 집적회로는 상기 제1커넥터에 인접한 위치에 실장된다.
상기 집적회로가 상기 연성인쇄회로기판에 실장된 구조에서, 상기 집적회로는 상기 제1안테나와 상기 제2커넥터 사이에 위치한다.
상기 케이스의 내부에는 전자 소자를 덮도록 배치되는 쉴드캔이 구비되고, 상기 집적회로는 상기 쉴드캔의 상면에 부착될 수 있다.
상기 제1안테나는 상기 집적회로 상에 실장되는 안테나 기판을 더 구비할 수 있으며, 상기 어레이 소자들은 상기 안테나 기판 상에 실장될 수 있다.
상기 집적회로 외측의 상기 연성인쇄회로기판과 상기 제1안테나 사이에는 안테나를 지지하며 안테나와의 전기적 연결을 위한 비아를 구비하는 인터포저가 배치될 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 상기 연성인쇄회로기판에 실장된 상기 제1안테나가 적정 위치에 배치됨으로써 달성될 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판의 일측에 인접한 상기 케이스의 측면을 통하여 빔포밍된 무선 신호가 방사되도록, 상기 제1안테나는 상기 측면을 마주하도록 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 케이스는, 금속 재질로 형성되되 상기 제1안테나와 마주하는 상기 측면에 개구가 형성된 메탈부; 및 상기 개구를 덮도록 배치되고 유전 재질로 형성되는 유전체부를 포함할 수 있다.
상기 제1안테나는 상기 유전체부에 부착되거나, 상기 유전체부를 마주하는 프레임에 부착된다.
본 발명의 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 상기 연성인쇄회로기판에는 어레이 소자들을 구비하는 제2안테나가 실장되며, 상기 제1안테나와 제2안테나는 서로 다른 방향을 향하도록 배치된다.
예를 들어, 상기 회로기판과 마주하는 상기 케이스의 후면을 통하여 빔포밍된 무선 신호가 방사되도록, 상기 제2안테나는 상기 후면을 마주하도록 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 케이스는, 금속 재질로 형성되되, 상기 제1안테나와 마주하는 상기 측면과 상기 제2안테나와 마주하는 후면에 제1개구와 제2개구가 각각 형성된 메탈부; 상기 제1개구를 덮도록 배치되고, 유전 재질로 형성되는 제1유전체부; 및 상기 제2개구를 덮도록 배치되며, 유전 재질로 형성되는 제2유전체부를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2안테나 중 어느 하나는 패치 어레이 안테나로 구성되고, 다른 하나는 다이폴 어레이 안테나로 구성될 수 있다.
상기 제1안테나는 상기 제2안테나가 실장되는 부분으로부터 연장되는 부분에 실장될 수 있다.
상기 제1 및 제2안테나의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로는 회로기판 또는 연성인쇄회로기판에 실장된다.
상기 집적회로가 상기 회로기판에 실장된 구조에서, 상기 집적회로는 상기 회로기판의 상기 제1커넥터와 인접한 위치에 실장된다.
상기 집적회로가 상기 연성인쇄회로기판에 실장된 구조에서, 상기 집적회로는 제2안테나와 상기 제2커넥터 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 네 번째 목적은, 집적회로와 제1커넥터가 마이크로 스트립 선로들으로 연결되고, 제2커넥터와 안테나 소자들이 마이크로 스트립 선로들으로 연결되며, 제2커넥터가 제1커넥터에 체결됨으로써 달성될 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 회로기판과 전기적으로 연결되는 연성인쇄회로기판에 어레이 소자들을 구비하는 안테나를 실장함으로써, 회로기판에서 안테나가 차지했던 영역이 줄어들어 설계상의 제약이 극복될 수 있다. 여기서, 집적회로는 연성인쇄회로기판 또는 회로기판에 실장될 수 있다.
또는, 어레이 소자들을 구비하는 안테나를 회로기판에 실장된 집적회로와 제1커넥터를 덮도록 배치시키고, 안테나의 배면에 제2커넥터를 실장하여 제1커넥터에 체결되도록 구성함으로써, 회로기판 상의 여유 실장 공간이 늘어날 수 있다.
이로 인해 늘어난 회로기판의 여유 실장 공간은 다른 전자소자가 실장될 수 있는 공간으로 활용될 수 있다. 또는, 여유 실장 공간만큼 회로기판의 사이즈를 줄이고, 그 줄어든 영역이 배터리 영역으로 활용될 수도 있다.
둘째, 연성인쇄회로기판에 어레이 소자들을 구비하는 안테나가 실장됨으로써, 이동 단말기 내에서의 5G 안테나의 설치 자유도가 증가될 수 있다.
셋째, 연성인쇄회로기판에 어레이 소자들을 구비하는 안테나를 복수 개로 실장하여 적소에 배치시킴으로써, 5G 안테나의 커버리지가 확장될 수 있다.
넷째, 집적회로와 제1커넥터가 마이크로 스트립 선로들으로 연결되고, 제2커넥터와 안테나 소자들이 마이크로 스트립 선로들으로 연결되며, 제2커넥터가 제1커넥터에 체결됨으로써, 집적회로로 인가되어야 할 전원, LO 입력, IF 출력 등을 위한 배선이 보다 심플하게 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도들.
도 4 및 도 5는 종래의 5G 안테나의 AIP 구조를 설명하기 위한 개념도들.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 이동 단말기에 적용되는 5G 안테나 구조의 일 예를 설명하기 위한 개념도들.
도 9 및 도 10은 본 발명의 이동 단말기에 적용되는 5G 안테나 구조의 다른 일 예를 설명하기 위한 개념도들.
도 11 및 도 12는 본 발명의 이동 단말기에 적용되는 5G 안테나 구조의 또 다른 일 예를 설명하기 위한 개념도들.
도 13은 도 11 및 도 12에 도시된 5G 안테나 구조가 적용된 이동 단말기의 일 예를 보인 개념도.
도 14는 도 13에 도시된 이동 단말기의 측면을 외부에서 바라본 개념도.
도 15 및 도 16은 도 11 및 도 12에 도시된 5G 안테나 구조의 변형예를 보인 개념도들.
도 17은 도 11 및 도 12에 도시된 5G 안테나 구조가 적용된 이동 단말기의 다른 일 예를 보인 개념도.
도 18은 도 11 및 도 12에 도시된 5G 안테나 구조가 적용된 이동 단말기의 또 다른 일 예를 보인 개념도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 도 1은 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2 및 3은 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1과 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.
이하에서는, 위에서 살펴본 이동 단말기(100)를 통하여 구현되는 다양한 실시 예들을 살펴보기에 앞서, 위에서 열거된 구성요소들에 대하여 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 무선 통신부(110)에 대하여 살펴보면, 무선 통신부(110)의 방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 방송 채널들에 대한 동시 방송 수신 또는 방송 채널 스위칭을 위해 둘 이상의 상기 방송 수신 모듈이 상기 이동 단말기(100)에 제공될 수 있다.
상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.
상기 방송 신호는 디지털 방송 신호의 송수신을 위한 기술표준들(또는 방송방식, 예를 들어, ISO, IEC, DVB, ATSC 등) 중 적어도 하나에 따라 부호화될 수 있으며, 방송 수신 모듈(111)은 상기 기술표준들에서 정한 기술규격에 적합한 방식을 이용하여 상기 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다.
상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련된 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.
상기 방송 관련 정보는 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 다양한 형태로 존재할 수 있다. 방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(170)에 저장될 수 있다.
이동통신 모듈(112)은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.
상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.
무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.
WiBro, HSDPA, HSUPA, GSM, CDMA, WCDMA, LTE, LTE-A 등에 의한 무선인터넷 접속은 이동통신망을 통해 이루어진다는 관점에서 본다면, 상기 이동통신망을 통해 무선인터넷 접속을 수행하는 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기 이동통신 모듈(112)의 일종으로 이해될 수도 있다.
근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
여기에서, 다른 이동 단말기(100)는 본 발명에 따른 이동 단말기(100)와 데이터를 상호 교환하는 것이 가능한(또는 연동 가능한) 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 스마트워치(smartwatch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display))가 될 수 있다. 근거리 통신 모듈(114)은, 이동 단말기(100) 주변에, 상기 이동 단말기(100)와 통신 가능한 웨어러블 디바이스를 감지(또는 인식)할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 감지된 웨어러블 디바이스가 본 발명에 따른 이동 단말기(100)와 통신하도록 인증된 디바이스인 경우, 이동 단말기(100)에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를, 상기 근거리 통신 모듈(114)을 통해 웨어러블 디바이스로 전송할 수 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스의 사용자는, 이동 단말기(100)에서 처리되는 데이터를, 웨어러블 디바이스를 통해 이용할 수 있다. 예를 들어, 이에 따르면 사용자는, 이동 단말기(100)에 전화가 수신된 경우, 웨어러블 디바이스를 통해 전화 통화를 수행하거나, 이동 단말기(100)에 메시지가 수신된 경우, 웨어러블 디바이스를 통해 상기 수신된 메시지를 확인하는 것이 가능하다.
위치정보 모듈(115)은 이동 단말기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 이동 단말기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 이동 단말기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 이동 단말기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 이동 단말기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보 모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 이동 단말기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보 모듈(115)은 이동 단말기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 이동 단말기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
다음으로, 입력부(120)는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, 이동 단말기(100) 는 하나 또는 복수의 카메라(121)를 구비할 수 있다. 카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시되거나 메모리(170)에 저장될 수 있다. 한편, 이동 단말기(100)에 구비되는 복수의 카메라(121)는 매트릭스 구조를 이루도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 매트릭스 구조를 이루는 카메라(121)를 통하여, 이동 단말기(100)에는 다양한 각도 또는 초점을 갖는 복수의 영상정보가 입력될 수 있다. 또한, 복수의 카메라(121)는 입체영상을 구현하기 위한 좌 영상 및 우 영상을 획득하도록, 스트레오 구조로 배치될 수 있다.
마이크로폰(122)은 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동 단말기(100)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 응용 프로그램)에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 마이크로폰(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
사용자 입력부(123)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(123)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(180)는 입력된 정보에 대응되도록 이동 단말기(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한, 사용자 입력부(123)는 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 이동 단말기(100)의 전·후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 가상키 또는 비주얼 키는, 다양한 형태를 가지면서 터치스크린 상에 표시되는 것이 가능하며, 예를 들어, 그래픽(graphic), 텍스트(text), 아이콘(icon), 비디오(video) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
한편, 센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하고, 이에 대응하는 센싱 신호를 발생시킨다. 제어부(180)는 이러한 센싱 신호에 기초하여, 이동 단말기(100)의 구동 또는 동작을 제어하거나, 이동 단말기(100)에 설치된 응용 프로그램과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동작을 수행 할 수 있다. 센싱부(140)에 포함될 수 있는 다양한 센서 중 대표적인 센서들의 대하여, 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 근접 센서(141)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 이러한 근접 센서(141)는 위에서 살펴본 터치 스크린에 의해 감싸지는 이동 단말기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다.
근접 센서(141)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전 용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 터치 스크린이 정전식인 경우에, 근접 센서(141)는 전도성을 갖는 물체의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 물체의 근접을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 터치 스크린(또는 터치 센서) 자체가 근접 센서로 분류될 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해, 터치 스크린 상에 물체가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 물체가 상기 터치 스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 명명하고, 상기 터치 스크린 상에 물체가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 명명한다. 상기 터치 스크린 상에서 물체가 근접 터치 되는 위치라 함은, 상기 물체가 근접 터치될 때 상기 물체가 상기 터치 스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다. 상기 근접 센서(141)는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지할 수 있다. 한편, 제어부(180)는 위와 같이, 근접 센서(141)를 통해 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 데이터(또는 정보)를 처리하며, 나아가, 처리된 데이터에 대응하는 시각적인 정보를 터치 스크린상에 출력시킬 수 있다. 나아가, 제어부(180)는, 터치 스크린 상의 동일한 지점에 대한 터치가, 근접 터치인지 또는 접촉 터치인지에 따라, 서로 다른 동작 또는 데이터(또는 정보)가 처리되도록 이동 단말기(100)를 제어할 수 있다.
터치 센서는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 자기장 방식 등 여러 가지 터치방식 중 적어도 하나를 이용하여 터치 스크린(또는 디스플레이부(151))에 가해지는 터치(또는 터치입력)을 감지한다.
일 예로서, 터치 센서는, 터치 스크린의 특정 부위에 가해진 압력 또는 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는, 터치 스크린 상에 터치를 가하는 터치 대상체가 터치 센서 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 압력, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 대상체는 상기 터치 센서에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 손가락, 터치펜 또는 스타일러스 펜(Stylus pen), 포인터 등이 될 수 있다.
이와 같이, 터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다. 여기에서, 터치 제어기는, 제어부(180)와 별도의 구성요소일 수 있고, 제어부(180) 자체일 수 있다.
한편, 제어부(180)는, 터치 스크린(또는 터치 스크린 이외에 구비된 터치키)을 터치하는, 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행하거나, 동일한 제어를 수행할 수 있다. 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행할지 또는 동일한 제어를 수행할 지는, 현재 이동 단말기(100)의 동작상태 또는 실행 중인 응용 프로그램에 따라 결정될 수 있다.
한편, 위에서 살펴본 터치 센서 및 근접 센서는 독립적으로 또는 조합되어, 터치 스크린에 대한 숏(또는 탭) 터치(short touch), 롱 터치(long touch), 멀티 터치(multi touch), 드래그 터치(drag touch), 플리크 터치(flick touch), 핀치-인 터치(pinch-in touch), 핀치-아웃 터치(pinch-out 터치), 스와이프(swype) 터치, 호버링(hovering) 터치 등과 같은, 다양한 방식의 터치를 센싱할 수 있다.
초음파 센서는 초음파를 이용하여, 감지대상의 위치정보를 인식할 수 있다. 한편 제어부(180)는 광 센서와 복수의 초음파 센서로부터 감지되는 정보를 통해, 파동 발생원의 위치를 산출하는 것이 가능하다. 파동 발생원의 위치는, 광이 초음파보다 매우 빠른 성질, 즉, 광이 광 센서에 도달하는 시간이 초음파가 초음파 센서에 도달하는 시간보다 매우 빠름을 이용하여, 산출될 수 있다. 보다 구체적으로 광을 기준 신호로 초음파가 도달하는 시간과의 시간차를 이용하여 파동 발생원의 위치가 산출될 수 있다.
한편, 입력부(120)의 구성으로 살펴본, 카메라(121)는 카메라 센서(예를 들어, CCD, CMOS 등), 포토 센서(또는 이미지 센서) 및 레이저 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
카메라(121)와 레이저 센서는 서로 조합되어, 3차원 입체영상에 대한 감지대상의 터치를 감지할 수 있다. 포토 센서는 디스플레이 소자에 적층될 수 있는데, 이러한 포토 센서는 터치 스크린에 근접한 감지대상의 움직임을 스캐닝하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 포토 센서는 행/열에 Photo Diode와 TR(Transistor)를 실장하여 Photo Diode에 인가되는 빛의 양에 따라 변화되는 전기적 신호를 이용하여 포토 센서 위에 올려지는 내용물을 스캔한다. 즉, 포토 센서는 빛의 변화량에 따른 감지대상의 좌표 계산을 수행하며, 이를 통하여 감지대상의 위치정보가 획득될 수 있다.
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이부(151)는 입체영상을 표시하는 입체 디스플레이부로서 구성될 수 있다.
상기 입체 디스플레이부에는 스테레오스코픽 방식(안경 방식), 오토 스테레오스코픽 방식(무안경 방식), 프로젝션 방식(홀로그래픽 방식) 등의 3차원 디스플레이 방식이 적용될 수 있다.
일반적으로 3차원 입체 영상은 좌 영상(좌안용 영상)과 우 영상(우안용 영상)으로 구성된다. 좌 영상과 우 영상이 3차원 입체 영상으로 합쳐지는 방식에 따라, 좌 영상과 우 영상을 한 프레임 내 상하로 배치하는 탑-다운(top-down) 방식, 좌 영상과 우 영상을 한 프레임 내 좌우로 배치하는 L-to-R(left-to-right, side by side) 방식, 좌 영상과 우 영상의 조각들을 타일 형태로 배치하는 체커 보드(checker board) 방식, 좌 영상과 우 영상을 열 단위 또는 행 단위로 번갈아 배치하는 인터레이스드(interlaced) 방식, 그리고 좌 영상과 우 영상을 시간 별로 번갈아 표시하는 시분할(time sequential, frame by frame) 방식 등으로 나뉜다.
또한, 3차원 썸네일 영상은 원본 영상 프레임의 좌 영상 및 우 영상으로부터 각각 좌 영상 썸네일 및 우 영상 썸네일을 생성하고, 이들이 합쳐짐에 따라 하나의 영상으로 생성될 수 있다. 일반적으로 썸네일(thumbnail)은 축소된 화상 또는 축소된 정지영상을 의미한다. 이렇게 생성된 좌 영상 썸네일과 우 영상 썸네일은 좌 영상과 우 영상의 시차에 대응하는 깊이감(depth)만큼 화면 상에서 좌우 거리차를 두고 표시됨으로써 입체적인 공간감을 나타낼 수 있다.
3차원 입체영상의 구현에 필요한 좌 영상과 우 영상은 입체 처리부에 의하여 입체 디스플레이부에 표시될 수 있다. 입체 처리부는 3D 영상(기준시점의 영상과 확장시점의 영상)을 입력 받아 이로부터 좌 영상과 우 영상을 설정하거나, 2D 영상을 입력 받아 이를 좌 영상과 우 영상으로 전환하도록 이루어진다.
음향 출력부(152)는 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(152)는 이동 단말기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력부(152)에는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.
햅틱 모듈(haptic module, 153)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈(153)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 햅틱 모듈(153)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.
햅틱 모듈(153)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱 모듈(153)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은 이동 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.
광 출력부(154)는 이동 단말기(100)의 광원의 빛을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 이동 단말기(100)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등이 될 수 있다.
광 출력부(154)가 출력하는 신호는 이동 단말기가 전면이나 후면으로 단색이나 복수색의 빛을 발광함에 따라 구현된다. 상기 신호 출력은 이동 단말기가 사용자의 이벤트 확인을 감지함에 의하여 종료될 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 모든 외부 기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(160)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 이동 단말기(100) 내부의 각 구성요소에 전달하거나, 이동 단말기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트(port), 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 등이 인터페이스부(160)에 포함될 수 있다.
한편, 식별 모듈은 이동 단말기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(user identify module; UIM), 가입자 인증 모듈(subscriber identity module; SIM), 범용 사용자 인증 모듈(universal subscriber identity module; USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 상기 인터페이스부(160)를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.
또한, 상기 인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 이동 단말기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동 단말기(100)로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동 단말기(100)가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수 있다.
메모리(170)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(170)는 상기 터치 스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(170)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작될 수도 있다.
한편, 앞서 살펴본 것과 같이, 제어부(180)는 응용 프로그램과 관련된 동작과, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(180)는 상기 이동 단말기의 상태가 설정된 조건을 만족하면, 애플리케이션들에 대한 사용자의 제어 명령의 입력을 제한하는 잠금 상태를 실행하거나, 해제할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등과 관련된 제어 및 처리를 수행하거나, 터치 스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다. 나아가 제어부(180)는 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들을 본 발명에 따른 이동 단말기(100) 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.
전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원 공급부(190)는 배터리를 포함하며, 배터리는 충전 가능하도록 이루어지는 내장형 배터리가 될 수 있으며, 충전 등을 위하여 단말기 바디에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 전원 공급부(190)는 연결포트를 구비할 수 있으며, 연결포트는 배터리의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스부(160)의 일 예로서 구성될 수 있다.
다른 예로서, 전원 공급부(190)는 상기 연결포트를 이용하지 않고 무선방식으로 배터리를 충전하도록 이루어질 수 있다. 이 경우에, 전원 공급부(190)는 외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다.
한편, 이하에서 다양한 실시 예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면 커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.
도시된 바와 같이, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면 커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면 커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
이러한 케이스들(101, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.
이동 단말기(100)는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 이동 단말기(100)가 구현될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 사이, 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이 또는 리어 케이스(102)와 후면 커버(103) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.
이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1 음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 카메라(121a) 및 제1 조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)가 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.
다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1 조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
한편, 터치센서는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면 상의 디스플레이(미도시) 사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치센서는 디스플레이와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치센서는, 디스플레이의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이의 내부에 구비될 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1 음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1 음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
제1 카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
본 도면에서는 제1 조작유닛(123a)이 터치키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1 또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.
한편, 단말기 바디의 후면에는 사용자 입력부(123)의 다른 일 예로서, 후면 입력부(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 후면 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전원의 온/오프, 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령, 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다. 후면 입력부는 터치입력, 푸시입력 또는 이들의 조합에 의한 입력이 가능한 형태로 구현될 수 있다.
후면 입력부는 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이부(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 후면 입력부는 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 입력부의 위치는 변경될 수 있다.
이처럼 단말기 바디의 후면에 후면 입력부가 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 터치 스크린 또는 후면 입력부가 단말기 바디의 전면에 구비되는 제1 조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체하여, 단말기 바디의 전면에 제1 조작유닛(123a)이 미배치되는 경우, 디스플레이부(151)가 보다 대화면(大畵面)으로 구성될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, ‘어레이(array) 카메라'로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1 음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 1 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
배터리(191)는 인터페이스부(160)에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리(191)는 무선충전기기를 통하여 무선충전 가능하도록 구성될 수도 있다. 상기 무선충전은 자기유도방식 또는 공진방식(자기공명방식)에 의하여 구현될 수 있다.
한편, 본 도면에서는 후면 커버(103)가 배터리(191)를 덮도록 리어 케이스(102)에 결합되어 배터리(191)의 이탈을 제한하고, 배터리(191)를 외부 충격과 이물질로부터 보호하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 배터리(191)가 단말기 바디에 착탈 가능하게 구성되는 경우, 후면 커버(103)는 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이동 단말기(100)에는 외관을 보호하거나, 이동 단말기(100)의 기능을 보조 또는 확장시키는 액세서리가 추가될 수 있다. 이러한 액세서리의 일 예로, 이동 단말기(100)의 적어도 일면을 덮거나 수용하는 커버 또는 파우치를 들 수 있다. 커버 또는 파우치는 디스플레이부(151)와 연동되어 이동 단말기(100)의 기능을 확장시키도록 구성될 수 있다. 액세서리의 다른 일 예로, 터치 스크린에 대한 터치입력을 보조 또는 확장하기 위한 터치펜을 들 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 이동 단말기(100)에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비된다. 예를 들어, 이동 단말기(100)에는 5세대 무선 통신을 구현하기 위한 안테나가 구비될 수 있다.
4세대 무선 통신의 경우에는 주로 2GHz 이하의 저대역 주파수를 사용하는 반면, 5세대 무선 통신에서는 주로 28GHz 또는 39GHz 정도의 (초)고대역 주파수를 사용한다.
저대역 주파수를 이용한 통신은 긴 파장으로 커버리지(coverage)가 넓지만, 대역폭이 상대적으로 좁아 전송 속도가 느리다.
반면에, 고대역 주파수를 이용한 통신은 대역폭이 상대적으로 넓어 전송 속도가 빠르지만, 짧은 파장으로 커버리지가 좁다. 이러한 커버리지 제약은, 직진성이 강한 전파 특성을 가지는 어레이 소자들을 이용하는 경우 해결될 수 있다. 따라서, 5세대 무선 통신은 증가된 용량으로 사용자에게 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다.
도 4 및 도 5는 종래의 5G 안테나(1110f)의 AIP 구조를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 종래에는 경로 손실(path loss)을 줄이기 위해 안테나(1110f)와 집적회로(1110a)가 1-Package(AIP: Antenna in Package)로 모듈화되는 것이 일반적이었다. AIP는 집적회로(1110a) 위에 안테나(1110f)가 적층된 구조를 갖는다.
구체적으로, 회로기판(1181)에는 집적회로(1110a)가 실장된다. 집적회로(1110a)의 상면에는 안테나 기판(1110f') 상에 어레이 소자들(1110f")이 배치된 안테나(1110f)가 실장된다. 집적회로(1110a) 외측의 회로기판(1181)과 안테나(1110f) 사이에는 인터포저(1110k)가 배치된다. 인터포저(1110k)는 안테나(1110f)를 지지하며, 안테나(1110f)와의 전기적 연결을 위한 비아를 구비한다.
상기 구조에 따라, AIP의 크기는 안테나(1110f)의 크기에 의해 결정된다. 그런데 5G 무선 통신을 위한 안테나(1110f)는 소자들이 배열된 어레이 타입으로 구현되기 때문에, 각 소자의 크기가 작더라도, 어레이를 이루면서 안테나(1110f)의 크기가 커지게 된다. 따라서, AIP가 회로기판(1181)에서 차지하는 면적도 안테나(1110f)의 크기만큼 커지게 된다.
참고로, 집적회로(1110a)의 구동에 필요한 커패시터(1110b)는 인터포저(1110k)의 외측에 배치될 수 있다. 회로기판(1181)은 다른 전자부품(예를 들어, 배터리)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 전기적 연결을 위해 커넥터[예를 들어, coaxial connector(1181', 1181")]가 이용될 수 있다.
이는 이동 단말기의 회로기판 상에 전자소자가 실장 가능한 영역이 점차 부족해지는 실정을 감안하면, 설계상의 큰 제약으로 작용한다. 이에 본 발명에서는 기존의 AIP와 동일한 기능을 가지면서도, 해당 구성들이 회로기판에서 차지하는 영역을 줄일 수 있는 새로운 안테나 구조를 제안한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 이동 단말기(100)에 적용되는 5G 안테나(110f) 구조의 일 예를 설명하기 위한 개념도들이다. 도 6은 5G 안테나(110f) 구조의 측면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 회로기판(181)에 실장된 구성들을 보인 평면도이며, 도 8은 도 6에 도시된 연성인쇄회로기판(182)에 실장된 구성들을 보인 평면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에서는 보드투보드 커넥터(Board to Board Connector)를 이용하여 집적회로(110a)와 안테나(110f)를 분리시키는 구조를 제안한다.
구체적으로, 리지드한 회로기판(181)에는 집적회로(110a)와 제1커넥터(110c)가 실장된다. 제1커넥터(110c)는 집적회로(110a)의 일측에 인접하게 배치된다. 집적회로(110a)와 제1커넥터(110c)는 마이크로 스트립 선로들(110e)을 통하여 전기적으로 연결된다.
회로기판(181)은 다른 전자부품[예를 들어, 배터리(191)]과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 전기적 연결을 위해 커넥터[예를 들어, coaxial connector(181', 181")]가 이용될 수 있다.
안테나(110f)는 집적회로(110a)와 제1커넥터(110c)를 덮도록 배치된다. 안테나(110f)는 안테나 기판(110f') 및 어레이 소자들(110f")을 구비한다. 안테나 기판(110f')의 상면에는 어레이 소자들(110f")이 실장되며, 안테나 기판(110f')의 하면에는 제2커넥터(110g)가 실장된다. 어레이 소자들(110f")과 제2커넥터(110g)는 마이크로 스트립 선로들(110h)을 통하여 전기적으로 연결된다.
제2커넥터(110g)는 제1커넥터(110c)에 대향하도록 배치되어, 안테나(110f)가 집적회로(110a)와 제1커넥터(110c)를 덮도록 배치되면, 제1커넥터(110c)에 체결된다. 제2커넥터(110g)가 제1커넥터(110c)에 체결됨으로써, 집적회로(110a)와 안테나(110f)는 전기적으로 연결된다. 따라서, 어레이 소자들(110f")이 급전 연결될 수 있으며, 집적회로(110a)에 의해 어레이 소자들(110f")의 무선 송수신이 제어될 수 있다.
제1 및 제2커넥터(110c, 110g)는 보드투보드 커넥터로서, 둘 중 어느 하나는 리셉터클 커넥터로 구성되고, 다른 하나는 플러그 커넥터로 구성된다. 제1 및 제2커넥터(110c, 110g)는 집적회로(110a)와 안테나(110f) 간의 IF(Intermediate Frequency) 대역의 시그널, LO(Local Oscilator) 시그널, 컨트롤 시그널 및 파워를 전달하도록 구성된다.
안테나(110f)는 IF 대역의 시그널과 LO 시그널을 이용하여 RF(Radio Frequency) 시그널을 생성하고, RF 시그널을 방사한다.
안테나(110f)는 제1 및 제2커넥터(110c, 110g)에 의해 지지된다. 다만, 제1 및 제2커넥터(110c, 110g)는 안테나(110f)의 일 영역을 지지하도록 구성되므로, 제1 및 제2커넥터(110c, 110g)만으로는 안테나(110f)의 안정적인 지지가 이루어지기 어려울 수 있다.
안테나(110f)의 안정적인 지지를 위하여, 제1 및 제2커넥터(110c, 110g)의 적어도 일측에는 지지벽(110d)이 세워질 수 있다.
예를 들어, 회로기판(181)에는 집적회로(110a)와 제1커넥터(110c)를 사이에 두고 양측에 지지벽(110d)이 세워질 수 있다. 지지벽(110d)은 집적회로(110a)와 제1커넥터(110c)를 사이에 두고 양측에 각각 배치되거나, 집적회로(110a)와 제1커넥터(110c)를 감싸도록 배치될 수도 있다. 지지벽(110d) 사이에는 집적회로(110a)의 구동에 필요한 커패시터(110b)도 집적회로(110a) 및 제1커넥터(110c)와 함께 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 지지벽(110d)이 집적회로(110a)의 일측에 배치되는 제1벽(110d')과, 제1커넥터(110c)의 일측에 배치되는 제2벽(110d")을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 제1 및 제2벽(110d', 110d")은 제1 및 제2커넥터(110c, 110g)가 결합된 높이와 같게, 그리고 집적회로(110a) 및 커패시터(110b)의 높이보다 높게 세워지는 것이 바람직하다.
안테나(110f) 동작 중, 집적회로(110a)에서는 많은 열이 발생한다. 특히, 안테나(110f)가 지지벽(110d)에 지지되면, 집적회로(110a)는 측방향으로는 지지벽(110d)에 의해 가로막히고, 상방향으로는 안테나(110f)에 의해 가로막힌 상태가 된다. 따라서, 집적회로(110a)의 방열 구조는 안테나(110f) 뿐만 아니라 이동 단말기(100)의 신뢰성 측면에서 아주 중요한 설계 요소이다.
집적회로(110a)의 방열을 위하여, 지지벽(110d)은 방열 재질(예를 들어, 구리)로 형성되어, 지지벽(110d)의 내측에 배치되는 집적회로(110a)에서 발생한 열을 외측으로 방출하도록 구성된다. 아울러, 집적회로(110a)와 안테나 기판(110f') 사이에는 방열 시트(110j, 예를 들어, 그라파이트 시트)가 배치될 수 있다. 방열 시트(110j)는 제1 및 제2커넥터(110c, 110g)가 배치되는 부분을 제외한 지지벽(110d) 내측의 공간을 덮도록 배치될 수 있다.
상기 방열 구조에 의해, 집적회로(110a)에서 발생된 열은 방열 시트(110j)와 지지벽(110d)을 통해 지지벽(110d)의 외측으로 방출된다. 따라서, 집적회로(110a)의 과열이 방지될 수 있으며, 안테나(110f) 구동 신뢰성, 나아가 이동 단말기(100)의 신뢰성이 확보될 수 있다.
상술한 바와 같이, 어레이 소자들(110f")을 구비하는 안테나(110f)를 회로기판(181)에 실장된 집적회로(110a)와 제1커넥터(110c)를 덮도록 배치시키고, 안테나(110f)의 배면에 제2커넥터(110g)를 실장하여 제1커넥터(110c)에 체결되도록 구성함으로써, 회로기판(181) 상의 여유 실장 공간이 늘어날 수 있다.
이로 인해 늘어난 회로기판(181)의 여유 실장 공간은 다른 전자소자가 실장될 수 있는 공간으로 활용될 수 있다. 또는, 여유 실장 공간만큼 회로기판(181)의 사이즈를 줄이고, 그 줄어든 영역이 배터리(191) 영역으로 활용될 수도 있다.
이하에서는, 보드투보드 커넥터(210c, 210g, 310c, 310g)를 통하여 회로기판(281, 381)과 전기적으로 연결되는 연성인쇄회로기판(282, 382)에 안테나(210f, 310f)를 실장하는 구조를 제안한다.
구체적으로, 리지드한 회로기판(281, 381)에는 제1커넥터(210c, 310c)가 실장되고, 연성인쇄회로기판(282, 382)에는 제2커넥터(210g, 310g)가 실장된다. 제2커넥터(210g, 310g)가 제1커넥터(210c, 310c)에 체결됨으로써, 연성인쇄회로기판(282, 382)은 회로기판(281, 381)과 전기적으로 연결된다.
연성인쇄회로기판(282, 382)에는 어레이 소자들(210f", 310f")을 구비하는 안테나(210f, 310f)가 실장된다. 따라서, 회로기판(281, 381)에서 안테나(210f, 310f)가 차지했던 영역이 줄어들어 설계상의 제약이 극복될 수 있다.
안테나(210f, 310f)의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로(210a, 310a)는 연성인쇄회로기판(282, 382)에 실장될 수도 있고, 회로기판(281, 381)에 실장될 수도 있다.
이하, 도 9와 도 10을 참조하여 집적회로(210a)와 안테나(210f)가 모듈화되어 연성인쇄회로기판(282)에 실장되는 구조에 대하여 설명하고, 도 11과 도 12를 참조하여 집적회로(310a)와 안테나(310f)가 분리된 형태로 연성인쇄회로기판(382)에 각각 실장되는 구조에 대하여 설명한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 이동 단말기(200)에 적용되는 5G 안테나(210f) 구조의 다른 일 예를 설명하기 위한 개념도들이다. 도 9는 5G 안테나(210f) 구조를 측방향에서 바라본 개념도이고, 도 10은 5G 안테나(210f) 구조를 상측에서 바라본 개념도이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 본 실시예에서는, 집적회로(210a)가 연성인쇄회로기판(282)에 실장되되, 안테나(210f)와 1-Package(AIP: Antenna in Package)로 모듈화된 것을 보이고 있다. 따라서, 이들은 안테나 모듈(210f)로 명명될 수 있다.
구체적으로, 연성인쇄회로기판(282)에 집적회로(210a)가 실장된다. 집적회로(210a)의 상면에는 안테나 기판(210f') 상에 어레이 소자들(210f")이 배치된 안테나(210f)가 실장된다. 집적회로(210a) 외측의 연성인쇄회로기판(282)과 안테나(210f) 사이에는 인터포저(210k)가 배치된다. 인터포저(210k)는 안테나(210f)를 지지하며, 안테나(210f)와의 전기적 연결을 위한 비아를 구비한다.
한편, 집적회로(210a)의 구동에 필요한 커패시터(210b)도 연성인쇄회로기판(282)에 실장된다. 커패시터(210b)는 인터포저(210k)의 외측에 배치된다.
집적회로(210a)와 제2커넥터(210g)는 연성인쇄회로기판(282)의 서로 다른 면에 실장될 수 있다.
안테나(210f) 모듈이 실장된 연성인쇄회로기판(282)은 이동 단말기(200) 내부에 구비되는 구조물(예를 들어, 프레임, 후면 커버 등)에 부착되거나 전자소자를 덮도록 배치되는 쉴드캔의 상면에 부착될 수 있다.
제1 및 제2커넥터(210c, 110g)는 보드투보드 커넥터로서, 둘 중 어느 하나는 리셉터클 커넥터로 구성되고, 다른 하나는 플러그 커넥터로 구성된다. 제2커넥터(210g)와 안테나(210f) 모듈은 마이크로 스트립 선로들(210m, 210n, 210p)을 통하여 전기적으로 연결된다. 마이크로 스트립 선로들(210m, 210n, 210p)은 IF(Intermediate Frequency) 대역의 시그널과 LO(Local Oscilator) 시그널을 전달하는 선로(210m), 컨트롤 시그널을 전달하는 선로(210n) 및 파워를 전달하는 선로(210p)를 포함한다.
안테나(210f) 모듈은 IF 대역의 시그널과 LO 시그널을 이용하여 RF(Radio Frequency) 시그널을 생성하고, RF 시그널을 방사한다.
상기 구조는 사이즈가 큰 안테나 모듈(210f)이 회로기판(281)에서 분리되어 연성인쇄회로기판(282)에 실장되기 때문에, 그 영역이 다른 부품의 실장 영역으로 활용될 수 있다는 점에서 장점을 갖는다. 아울러, 집적회로(210a)의 구동에 필요한 커패시터(210b)도 연성인쇄회로기판(282)에 실장되므로, 이러한 관련 부품이 차지하고 있던 영역까지도 활용될 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 이동 단말기(300)에 적용되는 5G 안테나(310f) 구조의 또 다른 일 예를 설명하기 위한 개념도들이다. 도 11은 5G 안테나(310f) 구조를 측방향에서 바라본 개념도이고, 도 12는 5G 안테나(210f) 구조를 상측에서 바라본 개념도이다.
도 11과 도 12를 참조하면, 집적회로(310a)와 안테나(310f)는 분리된 형태로 연성인쇄회로기판(382)에 각각 실장된다. 안테나(310f)는 안테나 기판(310f') 상에 어레이 소자들(310f")이 배치된 형태를 가질 수도 있지만, 도시된 바와 같이 어레이 소자들(310f")이 직접 연성인쇄회로기판(382)에 실장될 수도 있다.
집적회로(310a)는 안테나(310f)와 제2커넥터(310g) 사이에 배치되어, 안테나(310f)의 무선 신호 송수신을 제어하도록 구성된다.
집적회로(310a)의 구동에 필요한 커패시터(310b)도 연성인쇄회로기판(382)에 실장된다. 커패시터(310b)는 집적회로(310a)에 인접하게 배치된다.
본 도면에서는 집적회로(310a)와 안테나(310f)가 연성인쇄회로기판(382)의 같은 면에 실장된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 집적회로(310a)와 안테나(310f)는 연성인쇄회로기판(382)의 서로 다른 면에 실장될 수도 있다.
제1 및 제2커넥터(310c, 110g)는 보드투보드 커넥터로서, 둘 중 어느 하나는 리셉터클 커넥터로 구성되고, 다른 하나는 플러그 커넥터로 구성된다.
제2커넥터(310g)와 집적회로(310a)는 마이크로 스트립 선로들(310m, 310n, 310p)을 통하여 전기적으로 연결된다. 마이크로 스트립 선로들(310m, 310n, 310p)은 IF(Intermediate Frequency) 대역의 시그널과 LO(Local Oscilator) 시그널을 전달하는 선로(310m), 컨트롤 시그널을 전달하는 선로(310n) 및 파워를 전달하는 선로(310p)를 포함한다.
집적회로(310a)와 안테나(310f)는 마이크로 스트립 선로들(310h)을 통하여 전기적으로 연결된다. 안테나(310f)는 IF 대역의 시그널과 LO 시그널을 이용하여 RF(Radio Frequency) 시그널을 생성하고, RF 시그널을 방사한다.
상기 구조는 앞선 도 9와 도 10에 도시된 구조 대비, 다음의 장점을 더 갖는다.
먼저, 집적회로(310a)와 안테나(310f)가 적층된 형태로 모듈화되지 않고 따로 배치됨으로써, 구조물의 높이가 낮아지게 된다. 따라서, 슬림한 이동 단말기(300)를 구현하는 데에 적합한 구조를 갖는다.
또한, 안테나(310f)가 안테나 기판(310f') 없이 바로 연성인쇄회로기판(382)에 실장되는 어레이 소자들(310f")로 구성되기 때문에, 안테나(310f)가 보다 얇고 플렉서블하게 구현될 수 있다. 따라서, 안테나(310f)의 설치 자유도가 보다 증가될 수 있다.
아울러, 어레이 소자들(310f")이 연성인쇄회로기판(382)에 직접 실장되므로, 구현 가능한 안테나(310f)가 증가될 수 있다. 예를 들어, 안테나(310f)는 패치 어레이 안테나, 다이폴 어레이 안테나 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하에서는, 안테나(310f)가 연성인쇄회로기판(382)에 실장되는 어레이 소자들(310f")로 구성되어, 안테나(310f)의 설치 자유도가 보다 증가된 구조에 대하여 설명하기로 한다.
도 13은 도 11 및 도 12에 도시된 5G 안테나(310f) 구조가 적용된 이동 단말기(300)의 일 예를 보인 개념도이다.
도 13을 앞선 도 11 및 도 12와 함께 참조하면, 리지드한 회로기판(381)에는 제1커넥터(310c)가 실장되고, 연성인쇄회로기판(382)에는 제2커넥터(310g)가 실장된다. 제2커넥터(310g)가 제1커넥터(310c)에 체결됨으로써, 연성인쇄회로기판(382)은 회로기판(381)과 전기적으로 연결된다.
회로기판(381)은 AP(Application Processor)가 실장된 메인 회로기판이 될 수도 있고, 도시된 바와 같이 메인 회로기판(383)과 전기적으로 연결된 서브 회로기판(381)이 될 수도 있다.
연성인쇄회로기판(382)에는 어레이 소자들(310f")을 구비하는 안테나(310f)가 실장된다. 안테나(310f)는 회로기판(381)의 일측에 인접한 케이스[본 도면에서는 후면 커버(303)]의 측면을 마주하도록 배치된다. 안테나(310f)는 케이스(303)의 측면과 마주하는 프레임(304)에 부착되거나, 도시된 바와 같이 케이스(303)의 내측면에 부착될 수 있다.
이는 기존의 구조, 즉 회로기판(381)에 안테나(310f)가 집적회로(310a)와 1-Package로 묘듈화된 구조에서는 사실상 구현이 불가능했던 안테나(310f) 배치라 할 수 있다. 그러나 본 발명에 의하면 안테나(310f)의 배치에 있어서 설계상의 제약이 없다. 도시된 배치에 의하면, 케이스(303)의 측면을 통하여 빔포밍된 무선 신호가 방사될 수 있다.
케이스(303)의 측면을 통하여 빔포밍된 무선 신호가 방사될 수 있도록, 안테나(310f)와 대향하는 케이스(303)의 측면은 유전 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 케이스(303)는 전체가 합성수지 재질로 형성될 수도 있고, 유전 재질과 금속 재질의 조합으로 구성될 수도 있다. 유전 재질과 금속 재질의 조합으로 구성되는 케이스(303)에 대해서는 도 14에 관한 설명에서 후술하기로 한다.
한편, 집적회로(310a)의 방열을 위해, 집적회로(310a)는 전자소자(383b)를 덮도록 배치되는 쉴드캔(383a)에 부착될 수 있다. 따라서, 집적회로(310a)에서 발생된 열은 쉴드캔(383a)을 통하여 방열될 수 있다.
도 14는 도 13에 도시된 이동 단말기(300)의 측면을 외부에서 바라본 개념도이다.
도 14를 참조하면, 금속 재질은 안테나(310f)에서 방사되는 빔포밍된 무선 신호를 차단하는 특성을 갖는다. 따라서, 안테나(310f)에서 방사되는 빔포밍된 무선 신호가 케이스(303)의 일 영역을 통과하기 위해서는, 상기 일 영역이 유전 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
그러나 최근에는 이동 단말기의 외관을 고급화하기 위하여 금속 재질의 케이스를 많이 이용하고 있으며, 케이스의 금속 재질을 안테나(310f)의 일 구성으로 이용하기도 한다.
이에, 케이스(303)를 금속 재질의 메탈부(303a)와 유전 재질의 유전체부(303b)의 조합으로 구성하는 것이 고려될 수 있다.
무선 신호가 통과하는 영역이 케이스(303)의 측면을 향하도록 배치되는 경우를 예로 들면, 메탈부(303a)는 안테나(310f)와 마주하는 케이스(303)의 측면에 개구를 구비한다. 메탈부(303a)는 상기 개구를 제외한 케이스(303)의 나머지 측면을 형성할 수 있다. 유전체부(303b)는 상기 개구를 덮도록 배치된다. 안테나(310f)는 유전체부(303b)에 부착되거나 유전체부(303b)를 마주하는 프레임(304)에 부착될 수 있다.
도 15 및 도 16은 도 11 및 도 12에 도시된 5G 안테나 구조의 변형예를 보인 개념도들이다. 도 15는 5G 안테나(410f) 구조를 측방향에서 바라본 개념도이고, 도 16은 5G 안테나(410f) 구조를 상측에서 바라본 개념도이다.
도 11 및 도 12에서는, 집적회로(310a)가 연성인쇄회로기판(382)에 실장된 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나(410f)를 구성하는 어레이 소자들(410f")은 연성인쇄회로기판(482)에 실장되고, 집적회로(410a)는 회로기판(481)에 실장될 수도 있다.
집적회로(410a)가 회로기판(481)에 실장되는 경우, 안테나(410f)와 집적회로(410a) 간의 신호 손실을 줄이기 위하여, 집적회로(410a)는 제1커넥터(410c)에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다. 집적회로(410a)와 제1커넥터(410c)는 마이크로 스트립 선로들(410m, 410n, 410p)을 통하여 전기적으로 연결된다. 또한, 집적회로(410a)의 구동에 필요한 커패시터(410b)도 회로기판(481)의 집적회로(410a)에 인접한 위치에 실장된다.
아울러, 어레이 소자들(410f")과 제2커넥터(410g)는 마이크로 스트립 선로들(410h)을 통하여 전기적으로 연결된다.
제2커넥터(410g)가 제1커넥터(410c)에 체결되면, 집적회로(410a)와 안테나(410f)는 전기적으로 연결된다. 따라서, 어레이 소자들(410f")이 급전 연결될 수 있으며, 집적회로(410a)에 의해 어레이 소자들(410f")의 무선 송수신이 제어될 수 있다.
이처럼, 집적회로(410a)가 플렉서블한 연성인쇄회로기판(482)이 아닌 리지드한 회로기판(481)에 실장됨으로써, 상기 구조에 의하면 양산성이 향상될 수 있다. 또한, 안테나(410f)에 불량이 발생하더라도, 안테나(410f)가 실장된 연성인쇄회로기판(482)만 교체하면 되기 때문에, 상기 구조에 의하면 수리 비용이 절감될 수 있다.
이하에서는 연성인쇄회로기판(582, 682)에 집적회로(510a, 610a)가 실장된 구조를 예로 들어 설명하나, 상술한 바와 같이 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 집적회로(510a, 610a)는 회로기판(581, 681)에 실장될 수도 있다.
도 17은 도 11 및 도 12에 도시된 5G 안테나(310f) 구조가 적용된 이동 단말기(500)의 다른 일 예를 보인 개념도이다.
도 17에 도시된 구조는, 집적회로(510a)가 쉴드캔(383a)이 아닌 회로기판(581)에 부착된다는 점을 제외하고는 앞선 도 13에 도시된 구조와 큰 차이가 없다.
도시된 바와 같이, 집적회로(510a)는 회로기판(581)에 부착될 수 있으며, 방열을 위해 집적회로(510a)와 회로기판(581) 사이에는 방열 플레이트(510r)가 배치될 수 있다. 방열 플레이트(510r)는 구리 재질로 형성될 수 있다.
회로기판(581)에 적층된 형태로 배치되는 또 다른 회로기판(583)이 구비되는 경우, 열전달을 위하여, 회로기판(581)과 또 다른 회로기판(583)은 열전달벽(510s)에 의해 연결될 수 있다. 열전달벽(510s)은 구리 재질로 형성될 수 있다. 상기 구조에 의하면, 집적회로(510a)에서 발생한 열이 넓게 퍼져 집적회로(510a)의 과열이 방지될 수 있다.
도 18은 도 11 및 도 12에 도시된 5G 안테나(310f) 구조가 적용된 이동 단말기(600)의 또 다른 일 예를 보인 개념도이다.
연성인쇄회로기판(682)에는 5G 무선 통신을 위한 복수의 안테나(610f, 610t)가 구비될 수 있다. 도 18을 참조하면, 연성인쇄회로기판(682)에는 제1안테나(610f)와 제2안테나(610t)가 상호 이격된 위치에 각각 실장된다.
제2안테나(610t)는 제1안테나(610f)와 제2커넥터(610g) 사이에 배치된다. 즉, 제2안테나(610t)는 제1안테나(610f)보다 제2커넥터(610g)에 인접하게 배치된다.
제1 및 제2안테나(610f, 610t)는 안테나 기판 상에 어레이 소자들(610f", 610t")이 배치된 형태를 가질 수도 있지만, 도시된 바와 같이 어레이 소자들(610f", 610t")이 직접 연성인쇄회로기판(682)에 실장될 수도 있다. 즉, 제1안테나(610f)의 어레이 소자들(610f")은 제2안테나(610t)의 어레이 소자들(610t")이 실장되는 부분으로부터 연장되는 부분에 실장될 수 있다.
제1안테나(610f)는 회로기판(681)의 일측에 인접한 케이스[본 도면에서는 후면 커버(603)]의 측면을 마주하도록 배치된다. 안테나(610f)는 케이스(603)의 측면과 마주하는 프레임에 부착되거나, 도시된 바와 같이 케이스(603)의 내측면에 부착될 수 있다. 도시된 배치에 의하면, 케이스(603)의 측면을 통하여 빔포밍된 무선 신호가 방사될 수 있다.
제2안테나(610t)는 회로기판(681)과 마주하는 케이스(603)의 후면을 마주하도록 배치된다. 안테나(610f)는 케이스(603)의 후면 내측에 부착될 수 있다. 도시된 배치에 의하면, 케이스(603)의 후면을 통하여 빔포밍된 무선 신호가 방사될 수 있다.
케이스(603)는 금속 재질의 메탈부(603a)와 유전 재질의 제1유전체부(603b) 및 제2유전체부(603b)의 조합으로 구성된다.
메탈부(603a)는 제1안테나(610f)와 마주하는 케이스(603)의 측면에 제1개구를 구비한다. 메탈부(603a)는 제1개구를 제외한 케이스(603)의 나머지 측면을 형성할 수 있다. 제1유전체부(603b)는 제1개구를 덮도록 배치된다. 제1안테나(610f)는 제1유전체부(603b)에 부착되거나 제1유전체부(603b)를 마주하는 프레임에 부착될 수 있다.
아울러, 메탈부(603a)는 제2안테나(610t)와 마주하는 케이스(603)의 후면에 제2개구를 구비한다. 메탈부(603a)는 제2개구를 제외한 케이스(603)의 나머지 후면을 형성할 수 있다. 제2유전체부(603b)는 제2개구를 덮도록 배치된다. 제2안테나(610t)는 제2유전체부(603b)에 부착될 수 있다.
제2유전체부(603b)는 이동 단말기(600)의 제조사 로고, 통신사 로고 등 특정 문양으로 형성될 수 있다.
제1 및 제2안테나(610f, 610t)는 서로 다른 어레이 안테나로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2안테나(610f, 610t) 중 어느 하나는 패치 어레이 안테나로 구성되고, 다른 하나는 다이폴 어레이 안테나로 구성될 수 있다.
집적회로(610a)는 연성인쇄회로기판(682)의 제2안테나(610t)와 제2커넥터(610g) 사이에 실장되어, 제1 및 제2안테나(610f, 610t)의 무선 신호 송수신을 제어하도록 구성된다.
집적회로(610a)의 구동에 필요한 커패시터(610b)도 연성인쇄회로기판(682)에 실장된다. 커패시터(610b)는 집적회로(610a)에 인접하게 배치된다.
이상에서는, 집적회로(610a)가 연성인쇄회로기판(682)에 실장된 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2안테나(610f, 610t)를 구성하는 어레이 소자들(610f", 610t")은 연성인쇄회로기판(682)에 실장되고, 집적회로(610a)는 회로기판(681)에 실장될 수도 있다. 집적회로(610a)가 회로기판(681)에 실장되는 경우, 안테나(610f)와 집적회로(610a) 간의 신호 손실을 줄이기 위하여, 집적회로(610a)는 제1커넥터(610c)에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 전면, 후면 및 측면들을 구비하는 이동 단말기에 있어서,
    프레임;
    상기 측면들 중 일 측면을 형성하고 상기 이동 단말기의 내측의 공간을 정의하는 케이스 - 상기 케이스는 메탈부와 유전체부를 포함하고, 상기 메탈부는 리세스부를 구비하고, 상기 유전체부는 상기 리세스부를 커버하도록 배치되고, 상기 프레임은 상기 이동 단말기의 내측의 공간에 제공되고, 상기 프레임의 일 측면은 상기 유전체부와 상기 메탈부를 마주하도록 배치됨 -;
    회로 기판;
    안테나 기판, 및
    상기 안테나 기판의 일 측면에 배치되고, 상기 안테나 기판 상에 배치된 복수의 안테나 소자들을 이용하여 빔포밍된 무선 신호들을 방사하도록 구성된 어레이 안테나를 포함하는 안테나 모듈; 및
    상기 회로 기판은 상기 안테나 모듈과 전기적으로 연결되고,
    상기 어레이 안테나는 상기 프레임의 측면과 상기 케이스의 상기 유전체부의 사이에 배치되고,
    상기 어레이 안테나는 상기 빔포밍된 무선 신호들을 방사하기 위하여 상기 이동 단말기의 측면에 대응하는 상기 케이스의 상기 유전체부를 마주하도록 배치되고,
    상기 어레이 안테나는 mmWave 대역을 이용하는 5G 통신 시스템에서 동작하도록 구성되는, 이동 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 집적회로를 포함하고, 상기 집적회로는 상기 안테나 기판의 다른 측면에 배치된, 이동 단말기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메탈부에 형성된 다른 안테나를 더 포함하고, 상기 다른 안테나는 4G 통신 시스템에서 동작하도록 구성된, 이동 단말기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 어레이 안테나는 제1 안테나이고, 상기 이동 단말기는 제2 안테나의 제2 어레이 소자들로부터 제2 빔포밍된 무선 신호들을 방사하기 위하여 상기 케이스의 후면에 배치된 다른 어레이 안테나인 상기 제2 안테나를 더 포함하고,
    상기 제2 빔포밍된 무선 신호들은 상기 케이스의 후면을 통해 방사되는, 이동 단말기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 회로 기판 상에 장착되는 제1 커넥터; 및
    상기 어레이 안테나가 배치되는 상기 안테나 기판 상에 장착되어 상기 제1 커넥터와 결합되도록 구성되는 제2 커넥터를 더 포함하고,
    상기 어레이 안테나는 상기 유전체부에 결합되거나 상기 유전체부를 대향하는 프레임에 결합되는 제1 안테나인, 이동 단말기.
  6. 제5항에 있어서,
    다른 어레이 안테나인 제2 안테나를 더 포함하고,
    상기 집적회로는 상기 이동 단말기의 측면으로 빔포밍된 무선 신호들을 방사하도록 상기 제1 안테나를 제어하고, 상기 이동 단말기의 후면으로 빔포밍된 무선 신호들을 방사하도록 상기 제2 안테나를 제어하는, 이동 단말기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 어레이 안테나를 지지하도록 구성되고, 상기 어레이 안테나와의 전기적 연결을 위한 비아를 구비하는 인터포저를 더 포함하고, 상기 인터포저는 상기 집적회로를 둘러싸도록 배치되고, 연성인쇄회로기판과 상기 어레이 안테나 사이에 있는, 이동 단말기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 어레이 안테나는 제1 안테나이고, 상기 이동 단말기는 다른 어레이 안테나인 제2 안테나를 더 포함하고,
    상기 제1 안테나는 상기 케이스의 제1 면을 대향하도록 배치되고, 상기 케이스의 제1 면을 통해 빔포밍된 무선 신호들을 방사하도록 구성되고,
    상기 제2 안테나는 상기 케이스의 제2 면을 대향하도록 배치되고, 상기 케이스의 제2 면을 통해 빔포밍된 무선 신호들을 방사하도록 구성되는, 이동 단말기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 케이스의 제1 면은 상기 이동 단말기의 측면에 대응하고, 상기 케이스의 제2 면은 상기 이동 단말기의 후면에 대응하는, 이동 단말기.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 집적회로는 상기 제1 커넥터에 인접한 상기 회로 기판 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 안테나들의 무선 신호들의 송신 및 수신을 제어하도록 구성되는, 이동 단말기.
  11. 전면, 후면 및 측면들을 구비하는 이동 단말기에 있어서,
    일 측면을 형성하고 상기 이동 단말기의 내측의 공간을 정의하는 케이스 - 상기 케이스의 상기 일 측면은 메탈부와 유전체부를 포함하고, 상기 메탈부는 상기 이동 단말기의 상기 측면들 중 하나에 리세스부를 포함하고, 상기 유전체부는 상기 리세스부를 커버하도록 배치되고, 상기 이동 단말기의 내측의 공간은 상기 유전체부 및 상기 메탈부를 마주하도록 배치되는 프레임을 포함함;
    회로 기판;
    제1 안테나 기판 상의 제1 복수의 안테나 소자들을 이용하여 제1 빔포밍된 무선 신호들을 방사하도록 구성된 제1 어레이 안테나; 및
    제2 복수의 안테나 소자들을 이용하여 제2 빔포밍된 무선 신호들을 방사하도록 구성된 제2 어레이 안테나를 포함하고,
    상기 회로 기판은 상기 제1 어레이 안테나 및 상기 제2 어레이 안테나와 전기적으로 연결되고
    상기 제1 어레이 안테나는 상기 프레임과 상기 케이스의 상기 유전체부의 사이에 배치되고, 상기 제1 빔포밍된 무선 신호들을 방사하기 위하여 상기 이동 단말기의 측면에 대응하는 상기 케이스의 상기 유전체부를 마주하도록 구성되고,
    상기 제2 어레이 안테나는 상기 이동 단말기의 후면에 대응하는 상기 케이스의 후면을 마주하도록 배치되고, 상기 케이스의 후면을 통해 상기 제2 빔포밍된 무선 신호들을 방사하도록 구성되고,
    상기 제1 어레이 안테나 및 상기 제2 어레이 안테나 각각은 mmWave 대역을 이용하는 5G 통신 시스템에서 동작하도록 구성되는, 이동 단말기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메탈부에 형성된 다른 안테나를 더 포함하고, 상기 다른 안테나는 4G 통신 시스템에서 동작하도록 구성된, 이동 단말기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 빔포밍된 무선 신호들은 상기 이동 단말기의 측면을 마주하도록 상기 제1 안테나 기판 상에 배치되는 상기 제1 복수의 안테나 소자들을 포함하는 상기 제1 어레이 안테나를 통해 방사되는, 이동 단말기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 빔포밍된 무선 신호들은 상기 케이스의 후면을 마주하도록 제2 안테나 기판 상에 배치되는 상기 제2 복수의 안테나 소자들을 포함하는 상기 제2 어레이 안테나를 통해 방사되는, 이동 단말기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 케이스의 내측에 배치되고, 상기 회로 기판 상에 장착되는 제1 커넥터; 및
    상기 제1 어레이 안테나가 배치되는 상기 제1 안테나 기판 상에 장착되어 상기 제1 커넥터와 결합되도록 구성되는 제2 커넥터를 더 포함하는, 이동 단말기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 이동 단말기의 전면에 배치된 디스플레이를 더 포함하고, 상기 케이스는 상기 이동 단말기의 상기 후면 및 상기 측면들을 형성하는, 이동 단말기.
  17. 제1 항에 있어서,
    메탈 소재로 형성된 상기 케이스의 상기 메탈부는 상기 어레이 안테나로부터의 상기 빔포밍된 무선 신호들이 상기 메탈부를 통해 방사되는 것이 차단되도록 구성되는, 이동 단말기.
  18. 제11항에 있어서,
    메탈 소재로 형성된 상기 케이스의 상기 메탈부는 상기 제1 어레이 안테나로부터의 상기 빔포밍된 무선 신호들이 상기 메탈부를 통해 방사되는 것이 차단되도록 구성되는, 이동 단말기.
  19. 삭제
  20. 삭제
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