KR102471872B1 - 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 - Google Patents

Abstract

방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선하도록 한 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말을 제시한다. 제시된 안테나 모듈은 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 방사 패턴이 형성되어 차폐 시트의 수직 방향으로 방사 패턴이 형성되고, 휴대 단말은 금속 재질로 형성된 후면 커버의 단변 방향을 따라 방사 패턴이 형성되고, 후면 커버의 중심에서 단변 방향으로 치우쳐저 실장되는 안테나 모듈을 포함한다.

Description

안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말{ANTENNA MODULE AND PORTABLE DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 NFC 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 근거리 통신 또는 전자결제를 수행하는 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말에 관한 것이다.

최근 출시되는 휴대 단말은 근거리 통신 기술의 발전으로 인해 근거리 통신을 이용한 데이터 송수신을 수행하는 기능이 제공되고 있다. 이에, 휴대 단말에는 근거리 통신을 위한 안테나 모듈 및 전자결제를 위한 안테나 모듈이 실장되고 있다. 근거리 통신에 사용되는 안테나 모듈은 주로 NFC(Near Field Communication) 안테나 모듈이 사용된다. NFC 안테나 모듈은 전자태그(RFID)의 하나로 대략 13.56㎒ 정도의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm 정도의 가까운 거리에서 단말 간 데이터를 전송한다. NFC는 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.

또한, 최근 출시되는 휴대 단말은 애플 페이, 삼성 페이 등과 같이 휴대 단말을 이용한 전자 결제에 관련된 기능이 요구됨에 따라 전자 결제용 안테나가 실장되고 있다. 일례로, 삼성 페이는 마그네틱 보안 전송 방식을 이용한 전자 결제를 수행하기 때문에, 삼성 페이를 지원하는 휴대 단말에서는 MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나가 실장되고 있다.

이와 함께, 최근 출시되는 휴대 단말은 금속 재질의 커버(이하, 금속 커버)의 적용이 증가하는 추세에 있다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 휴대 단말의 후면 커버(10)가 금속 재질로 형성되는 경우 휴대 단말의 회로기판(30)에 연결되는 안테나 모듈(20; 즉, NFC 안테나 모듈, MST 안테나 모듈)의 성능 구현이 어려운 문제점이 있다. 즉, 휴대 단말의 후면 커버(10)는 금속 재질로 형성되는 경우 후면 커버(10)에 안테나 모듈(20)과 반대 방향으로 전류가 흘러 안테나 모듈(20)의 신호를 상쇄시키는 차폐 역할을 수행하기 때문에, 방사 필드의 형성을 차단하여 안테나 성능을 구현할 수 없게 된다.

이에, 휴대 단말에 실장되는 안테나 모듈의 성능을 구현하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말(40)에서 안테나 모듈(20)의 성능 구현을 위해 금속 커버에 슬릿(50; Slit) 또는 개구부(미도시)를 형성하고, 슬릿(50) 또는 개구부와 일부 중첩되도록 안테나 모듈(20)을 실장한다. 그에 따라, 슬릿(50) 또는 개구부에서 안테나 모듈(20)과 후면 커버(10) 간의 커플링(Coupling) 효과를 통해 안테나 모듈(20)의 성능 구현이 가능하다.

하지만, 안테나 모듈(20)의 성능 구현을 위해 슬릿(50) 또는 개구부를 형성하는 경우, 휴대 단말(40)의 제조 공정이 복잡해져 제조 단가가 증가하게 되고, 외관 디자인에 슬릿(50) 또는 개구부를 반영해야는 제약이 생기는 문제점이 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 최근에는 사용자 환경이 다양해짐에 따라 휴대 단말(40)은 평면 방향(즉, 휴대 단말의 후면)뿐만 아니라 수직방향(즉, 휴대 단말의 측면)으로 근거리 통신 및 전자결제가 가능한 구조가 요구되고 있다.

하지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20; 즉, NFC 안테나 모듈 및 MST 안테나 모듈)은 차폐 시트(22)의 상면에 코일을 권선하여 방사 패턴(24)이 형성되기 때문에, 수직 방향(즉, 휴대 단말의 측면 방향)의 안테나 성능 구현이 어려운 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-2009-0126323호(명칭: NFC 모듈, 특히 이동 전화기용 NFC 모듈) 한국등록특허 제10-1098263호(명칭: 엔에프시 루프 안테나) 한국등록특허 제10-0505847호(명칭: 루프 안테나를 형성한 탈착식 배터리 커버 및 이를 적용한 비접촉식 무선 결제용 휴대폰)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선하도록 한 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은, 차폐 시트 및 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성되어 차폐 시트의 수직 방향으로 권선되는 방사 패턴을 포함한다.

방사 패턴은 차폐 시트의 일면에 상호 간 이격되어 형성되는 복수의 제1코일, 차폐 시트의 일측면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 복수의 제1코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제2코일, 차폐 시트의 일면에 대향되는 타면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 복수의 제2코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제3코일 및 차폐 시트의 일측면에 대향되는 타측면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 복수의 제3코일 중 하나와 각각 연결되고, 타단이 복수의 제1코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제4코일을 포함할 수도 있다.

복수의 제1코일 중에서 차폐 시트의 측면에 인접한 적어도 하나는 일단이 복수의 제2코일 중에서 하나와 연결되고, 타단이 단자부와 연결될 수도 있다.

복수의 제3코일 중에서 차폐 시트의 측면에 인접한 적어도 하나는 일단이 복수의 제2코일 중에서 하나와 연결되고, 타단이 단자부와 연결될 수도 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말은, 금속 재질로 형성된 후면 커버 및 후면 커버의 단변 방향을 따라 방사 패턴이 형성되고, 후면 커버의 중심에서 단변 방향으로 치우쳐저 실장되는 안테나 모듈을 포함한다.

휴대 단말은 지지기판을 더 포함하고, 안테나 모듈은 후면 커버 및 지지기판 사이에 개재될 수 있다. 이때, 안테나 모듈은 일측이 후면 커버 및 지지기판의 단변과 동일 선상에 배치되거나, 안테나 모듈은 일측이 후면 커버의 단변과 동일 선상에 배치되고 지지기판은 단변이 안테나 모듈의 일측 및 후면 커버의 단변과 이격되어 배치될 수도 있다.

휴대 단말은 단변이 후면 커버의 단변과 이격되어 배치되는 지지기판을 더 포함하고, 안테나 모듈은 일측이 후면 커버의 단변과 동일 선상에 배치되고, 타측이 지지기판의 단변과 동일 선상에 배치되도록 실장될 수도 있다.

후면 커버는 금속 재질로 형성되는 제1커버 및 제1커버와 이격되어 형성되는 제2커버를 포함할 수도 있다. 이때, 후면 커버는 제1커버 및 제2커버의 사이에 형성되고, 비금속 재질이 충진되는 이격 공간을 더 포함할 수도 있다.

안테나 모듈은 제2커버에 인접한 제1커버의 일측변으로 치우쳐저 실장되어, 제1커버 및 제2커버 사이의 이격 공간에서 방사 필드를 형성할 수도 있다.

안테나 모듈은 제1커버와 대향되는 제2커버의 일측변으로 치우쳐저 실장되어, 제2커버 사이의 일측변 및 타측변에서 방사 필드를 형성할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 안테나 모듈은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선함으로써, 금속 커버가 적용된 휴대 단말에서 표준으로 요구되는 안테나 성능을 구현할 수 있으며, 금속 이외의 재질의 커버가 적용된 휴대 단말에 실장된 종래의 안테나 모듈과 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선함으로써, 평면 방향(즉, 휴대 단말의 후면)뿐만 아니라 수직방향(즉, 휴대 단말의 측면)에서 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선함으로써, 각도에 따른 안테나 성능의 편차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 휴대 단말은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선한 안테나 모듈을 실장함으로써, 후면 커버의 재질(즉, 금속, 비금속)이 변경되는 경우에도 동등한 수준의 안테나 특성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 휴대 단말은 안테나 모듈을 통해 커버의 재질에 상관없이 동등한 수준의 안테나 특성을 구현함으로써, 안테나 성능의 구현을 위한 디자인 제약을 최소화하여 휴대 단말의 양산성을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 휴대 단말은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선한 안테나 모듈을 실장함으로써, 휴대 단말의 전면, 후면 및 측면 등의 다양한 각도에서 안테나 성능을 구현하여 근거리 통신 및 전자결제시 사용자의 편의성을 최대화할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 종래의 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 안테나 특성을 설명하기 위한 도면.
도 15 내지 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120) 및 방사 패턴(140)을 포함하여 구성된다,

차폐 시트(120)는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 메탈 시트 등과 같이 투자율을 갖는 차폐 재질의 시트로 구성된다. 이때, 차폐 시트(120)는 단일 재질로 형성된 복수의 시트들이 적층되어 구성되거나, 상이한 재질로 형성된 복수의 시트들이 적층되어 구성될 수도 있다.

방사 패턴(140)은 차폐 시트(120)의 수직방향으로 형성된다. 즉, 방사 패턴(140)은 차폐 시트(120)의 상면과 하면에 코일이 교차로 형성되어 차폐 시트(120)의 수직방향으로 형성된다. 이때, 방사 패턴(140)은 차폐 시트(120)의 상면 및 하면 중에 어느 일면에 코일이 권선된 후, 차폐 시트(120)의 일측면을 거쳐 타일면에 코일이 권선된다. 방사 패턴(140)은 타일면에 형성된 후 타측면을 거쳐 차폐 시트(120)의 일면에 코일이 권선된다.

그에 따라, 방사 패턴(140)은 차폐 시트(120)의 상면 및 하면을 교차하면서 코일을 반복 권선하여 차폐 시트(120)의 수직방향으로 형성된다. 이때, 방사 패턴(140)의 양단은 단자부(미도시)와 연결되고, 차폐 시트(120)의 동일면에 형성된 코일들은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성된다. 여기서, 도 5에서는 방사 패턴(140)이 와이어 코일로 구성되는 것으로 도시하였으나, FPCB 타입 등과 같이 다양한 타입으로 형성될 수 있다.

이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(140)은 제1코일(141) 내지 제4코일(144)으로 구성된다.

제1코일(141)들은 차폐 시트(120)의 일면(예컨대, 상면)에 형성된다. 제1코일(141)들 중에서 차폐 시트(120)의 일측면에 인접한 하나는 일단이 제2코일(142)과 연결되고, 타단이 단자부(미도시)와 연결된다. 나머지 제1코일(141)들은 일단이 제2코일(142)과 연결되고, 타단이 제4코일(144)과 연결된다. 이때, 제1코일(141)들은 상호 간 이격되어 다른 제1코일(141)과 평행하게 형성된다.

제2코일(142)들은 차폐 시트(120)의 일측면에 형성된다. 제2코일(142)은 일단이 제1코일(141)의 일단과 연결되고, 타단이 제3코일(143)과 연결된다. 이때, 제2코일(142)들은 상호 간 이격되어 다른 제2코일(142)과 평행하게 형성된다.

제3코일(143)들은 차폐 시트(120)의 타면(예컨대, 하면)에 형성된다. 제3코일(143)은 일단이 제2코일(142)과 연결되고, 타단이 제4코일(144)과 연결된다. 이때, 제3코일(143)들 중에서 차폐 시트(120)의 타측면에 인접한 하나는 일단이 제2코일(142)과 연결되고, 타단이 단자부(미도시)와 연결된다. 제3코일(143)들은 상호 간 이격되어 다른 제3코일(143)과 평행하게 형성된다.

제4코일(144)들은 차폐 시트(120)의 타측면(즉, 제3코일(143)이 형성된 측면과 대향되는 측면)에 형성된다. 제4코일(144)은 일단이 제3코일(143)의 일단과 연결되고, 타단이 제1코일(141)과 연결된다. 이때, 제4코일(144)들은 상호 간 이격되어 다른 제4코일(144)과 평행하게 형성된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 안테나 특성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 7 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 안테나 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20)은 차폐 시트(22)의 상면에 코일을 권선하여 방사 패턴(24)이 형성되기 때문에 자기장이 차폐 시트(22)의 상면에서 출력되어 하면으로 입력되는 형태의 방사 필드를 형성한다. 즉, 종래의 안테나 모듈(20)은 차폐 시트(22)의 수직 방향으로 방사 필드를 형성한다.

그에 따라, 종래의 안테나 모듈(20)은 슬릿, 슬롯이 형성되지 않은 금속 재질의 후면 커버(10)가 적용되는 휴대 단말에 실장되면 후면 커버(10)에 의해 방사 필드가 차폐된다. 즉, 금속 재질의 후면 커버(10)는 역방향 전류(즉, 안테나 모듈(20)과 반대 방향으로 흐르는 전류)가 흘러 안테나 모듈(20)의 자기장을 차폐하는 차폐재로 동작한다.

이에 반해, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 자기장이 차폐 시트(120)의 일측면에서 출력되어 타측면으로 입력되는 형태의 방사 필드를 형성한다. 즉, 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120)의 수평 방향으로 방사 필드를 형성한다.

그에 따라, 안테나 모듈(100)은 슬릿, 슬롯이 형성되지 않은 금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에서 측면 방향으로 방사 필드를 형성한다. 이때, 안테나 모듈(100)은 휴대 단말의 일측면에서 자기장이 출력되고, 타측면에서 자기장이 입력되어 후면 커버(200)의 영향을 받지않게 된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20)은 차폐 시트(22)의 일면에 수평 방향으로 방사 패턴(24)이 권선되기 때문에 비금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말에 실장된 경우 휴대 단말의 후면에서 수직 방향으로 방사 필드를 형성한다. 이때, 비금속 재질의 후면 커버(10)의 경우 차폐 동작을 수행하지 않아 방사 필드가 그대로 유지되기 때문에, 종래의 안테나 모듈(20)은 NFC 또는 MST 통신을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 보여준다.

하지만, 도 10에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20)은 슬릿 또는 슬롯이 형성되지 않은 금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우 차폐재로 동작하는 후면 커버(10)에 의해 방사 필드가 차폐된다. 이때, 종래의 안테나 모듈(20)은 후면 커버(10)에 의해 휴대 단말의 후면으로 방사 필드를 형성하지 못하게 되어 NFC 통신 및 MST 통신을 수행할 수 없게 된다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 수직 방향으로 방사 패턴(140)이 권선되기 때문에 비금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말의 지지기판(300)에 실장된 경우 휴대 단말의 측면 및 후면에서 방사 필드를 형성하며, NFC 통신 및 MST 통신을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 보여준다.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우에도 휴대 단말의 측면으로 방사 필드를 형성하여 NFC 통신 및 MST 통신을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 보여준다.

일례로, 도 13에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20)은 비금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 경우에만 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 갖고, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 금속 재질 및 비금속 재질의 후면 커버(200) 모두에서 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 갖는다.

또한, 종래의 안테나 모듈(20)은 금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우 후면 커버(10)의 차폐로 인해 휴대 단말의 후면 방향(90°), 후면의 대각선 방향(45°) 및 측면 방향(0°) 등의 모든 방향에서 자기장이 차폐된다. 그에 따라, 휴대 단말의 모든 방향에서 NFC 통신 및 MST 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능을 구현할 수 없다.

하지만, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120)의 수직방향으로 방사 패턴(140)을 형성하기 때문에 후면 방향(90°), 후면의 대각선 방향(45°) 및 측면 방향(0°) 등의 모든 방향에서 NFC 통신 및 MST 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있다.

일례로, 도 14에 도시된 바와 같이, NFC 안테나로 동작하는 종래의 안테나 모듈(20)과 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 안테나 특성을 비교해보면, 종래의 안테나 모듈(20)은 후면 방향(90°), 후면의 대각선 방향(45°) 및 측면 방향(0°)에서 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능을 구현할 수 없는데 비해, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 후면 방향(90°), 후면의 대각선 방향(45°) 및 측면 방향(0°)에서 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능이 구현됨을 알 수 있다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 각도의 변화에도 안테나 성능의 편차가 크지 않기 때문에 어느 위치에서나 동등한 수준의 통신(즉, NFC 통신, MST 통신)을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 안테나 모듈(100)은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선함으로써, 금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에서 표준으로 요구되는 안테나 성능을 구현할 수 있으며, 비금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말에 실장된 종래의 안테나 모듈(20)과 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈(100)은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선함으로써, 평면 방향(즉, 휴대 단말의 후면)뿐만 아니라 수직방향(즉, 휴대 단말의 측면)에서 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈(100)은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선함으로써, 각도에 따른 안테나 성능의 편차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 15 내지 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말을 설명하기 위한 도면이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 휴대 단말은 안테나 모듈(100), 지지기판(300), 후면 커버(200)를 포함하여 구성된다.

안테나 모듈(100)은 지지기판(300)과 후면 커버(200) 사이에 개재된다. 이때, 안테나 모듈(100)은 후면 커버(200)의 중심에서 일측 단변으로 치우쳐 실장된다.

안테나 모듈(100)은 휴대 단말에 실장되어 NFC 통신용 안테나 또는 MST 통신용 안테나로 동작한다. 이를 위해, 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120)의 수직방향으로 방사 패턴(140)이 권선되어 형성된다. 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120)의 수직방향으로 방사 패턴(140)이 권선되어, 지지기판(300)의 단변 방향으로 권선된 형태로 형성된다.

지지기판(300)은 휴대 단말에 내장되어 안테나 모듈(100)을 지지한다. 지지기판(300)은 휴대 단말의 메인 기판 등과 같이 회로가 실장된 금속 재질의 PCB, LCD 등의 디스플레이 모듈 등으로 구성된다.

후면 커버(200)는 금속 재질로 형성되어 휴대 단말의 후면에 결합된다. 이때, 도 16에 도시된 바와 같이, 후면 커버(200)는 제1커버(220)와 제2커버(240)로 분리 형성되고, 제1커버(220)와 제2커버(240) 사이에는 이격 공간(260)이 형성될 수도 있다. 이때, 제1커버(220)는 금속 재질로 형성되고, 제2커버(240)는 금속 재질 또는 비금속 재질로 형성될 수도 있다. 이격 공간(260)은 비금속 재질로 충진될 수도 있다.

여기서, 후면 커버(200)가 제1커버(220) 및 제2커버(240)로 분리 형성되는 경우, 안테나 모듈(100)은 제1커버(220)의 일측변(즉, 제2커버(240)에 인접한 일측변)으로 치우쳐저 실장되거나, 제2커버(240)의 일측변(즉 지지기판(300)의 일측 단변 방향의 일측변)으로 치우쳐저 실장된다.

휴대 단말은 안테나 모듈(100), 지지기판(300) 및 후면 커버(200)의 배치 위치에 따라 안테나 성능이 변경될 수 있다. 즉, 휴대 단말은 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 배치 위치, 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 배치 위치에 따라 NFC 통신 또는 MST 통신을 위한 안테나 성능이 변경될 수 있다.

먼저, 도 17 내지 도 20을 참조하여 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 배치 위치에 따른 휴대 단말의 안테나 성능을 비교 설명하면 아래와 같다.

안테나 모듈(100)은 지지기판(300)의 중심에서 일측 단변으로 치우쳐 실장된다. 이때, 도 17은 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 단변과 동일 선상(즉, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 간격이 0mm)에 배치한 제1휴대 단말이고, 도 18은 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 단변과 제1간격(예컨대, 대략 5mm 정도)으로 이격되도록 배치한 제2휴대 단말이고, 도 19는 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 단변과 제2간격(예컨대, 대략 10mm 정도)으로 이격되도록 배치한 제3휴대 단말이다.

도 20에 도시된 바와 같이, NFC 안테나로 동작하는 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 배치 위치에 따른 안테나 성능을 측정한 결과, 제1휴대 단말이 가장 높은 안테나 성능을 나타내고, 제3휴대 단말이 가장 낮은 안테나 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.

즉, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)를 동일 선상에 배치한 제1휴대 단말이 가장 높은 안테나 특성(즉, NFC 안테나 특성, MST 안테나 특성)을 보인다. 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)를 제1간격 또는 제2간격으로 이격시켜 배치한 제2휴대 단말 및 제3휴대 단말은 제1휴대 단말에 비해 안테나 성능이 저하되지만, 통신(즉, NFC 통신, MST)을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 구현할 수 있다.

이는, 안테나 모듈(100)이 후면 커버(200)의 간격이 감소할수록 안테나 성능이 향상되고, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 간격이 증가할수록 안테나 성능이 저하되는 것을 의미한다.

이를 통해, 휴대 단말은 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 단변에 가깝게 배치(정렬)될수록 최적의 안테나 성능을 구현할 수 있고, 제2간격을 초과하는 간격으로 이격되어 배치되는 경우 최소 기준 미만의 안테나 성능으로 인해 정상적인 통신(즉, NFC 통신, MST)을 수행할 수 없는 것을 알 수 있다.

다음으로, 도 21 내지 도 25를 참조하여 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 배치 위치에 따른 휴대 단말의 안테나 성능을 비교 설명하면 아래와 같다.

안테나 모듈(100)은 후면 커버(200)의 단변과 동일 선상(즉, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 단변 사이의 간격이 0mm인 상태)에 위치하도록 배치된다. 그에 따라, 후면 커버(200)는 안테나 모듈(100)의 전체를 덮는다.

안테나 모듈(100)이 후면 커버(200)의 단변과 동일 선상에 배치된 상태에서, 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 간격(즉, x축 간격)을 -15mm에서 15mm까지 5mm 단위로 변경한다. 여기서, 도 21에서는 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 간격이 -15mm이고, 도 22에서는 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 간격이 0mm이고, 도 23에서는 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 간격이 15mm이다.

안테나 모듈(100)과 지지기판(300)이 중첩되지 않는 경우(즉, 지지기판(300)의 단변과 안테나 모듈(100) 간의 간격이 대략 -15mm 내지 -10mm 정도인 경우)에 방사 필드(자계 필드)에 지지기판(300)의 간섭이 줄어들어 휴대 단말의 양면(즉, 전면 및 후면)에서의 안테나 성능이 향상된다.

안테나 모듈(100)이 지지기판(300)의 내부측에 위치할 경우(즉, 지지기판(300)의 단변과 안테나 모듈(100) 간의 간격이 대략 5mm 정도 이상인 경우), 휴대 단말의 전면 방향으로 방사 필드가 지지기판(300)에 의해 차폐되어 휴대 단말의 본체 방향(즉, 휴대 단말의 전면 방향)으로 방사 필드(자계 필드)가 집중되면서 안테나 성능이 향상된다.

일례로, 도 24에 도시된 바와 같이, NFC 안테나로 동작하는 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 배치 위치에 따른 안테나 성능을 측정한 결과, 안테나 모듈(100)은 지지기판(300)과의 거리(간격)에 상관없이 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능이 구현됨을 알 수 있다.

이때, 안테나 모듈(100)은 지지기판(300)의 단변과의 거리(간격)가 증가할수록 안테나 성능이 향상되며, 이는 지지기판(300)이 존재하지 않거나, 안테나 모듈(100)보다 더 넓은 면적으로 형성될수록 안테나 성능이 향상되는 것을 의미한다.

도 25에 도시된 바와 같이, NFC 안테나로 동작하는 안테나 모듈(100)이 실장된 휴대 단말의 본체 방향(즉, 휴대 단말의 전면 방향)과 후면 커버(200) 방향(즉, 휴대 단말의 후면 방향)에서 안테나 특성을 측정한 결과, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 간격이 0mm인 상태를 유지하고, 지지기판(300)과 안테나 모듈(100)의 간격(즉, x축 간격)이 0mm에서 15mm까지 5mm 단위로 변경됨에 따라 본체 방향의 안테나 성능을 저하되고, 후면 커버(200) 방향의 안테나 특성이 증가하는 것을 알 수 있다.

이는, 안테나 모듈(100)이 지지기판(300)의 내부측으로 배치되고, 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 단변 사이의 간격이 증가할수록 방사 필드가 후면 커버(200) 방향으로 형성되어 집중도가 향상됨을 의미한다.

도 26에 도시된 바와 같이, 지지기판(300)과 안테나 모듈(100)을 동일 선상에 배치하면, 안테나 모듈(100)은 본체 방향과 후면 커버(200) 방향에서 동등한 수준의 안테나 특성이 구현되고, NFC 통신을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 구현할 수 있다.

도 27에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(100)을 지지기판(300)의 내부측에 배치하면, 안테나 모듈(100)은 지지기판(300)에 의해 본체 방향으로 형성되는 자기장이 차폐되어 본체 방향의 안테나 성능이 저하된다.

하지만, 안테나 모듈(100)은 후면 커버(200) 방향으로 방사 필드(자계 필드)가 집중되면서 안테나 성능이 개선되는 것을 알 수 있다. 즉, 지지기판(300)의 내부측에 안테나 모듈(100)을 배치하여 방사 필드를 휴대 단말의 후면으로 집중시켜 후면 방향에서의 안테나 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 28에 도시된 바와 같이, 후면 커버(200)가 제1커버(220) 및 제2커버(240)로 구성되고 안테나 모듈(100)이 제1커버(220)와 동일 선상에 배치된 경우, 안테나 모듈(100)은 제1커버(220)와 제2커버(240) 사이에 이격 공간(260)에서 자계를 형성한다. 그에 따라, 휴대 단말은 비금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 경우와 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있다.

도 29에 도시된 바와 같이, 후면 커버(200)가 제1커버(220) 및 제2커버(240)로 구성되고 안테나 모듈(100)이 제2커버(240)와 동일 선상에 배치된 경우, 안테나 모듈(100)은 제2커버(240)의 양측으로 자계를 형성한다. 그에 따라, 휴대 단말은 비금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 경우와 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있다.

일례로, 도 30에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(100)을 제1커버(220)와 동일 선상에 배치한 경우(즉, 제1커버(220)와 안테나 모듈(100)의 간격이 0mm이고, 지지기판(300)과 안테나 모듈(100)의 간격이 10mm인 경우), 휴대 단말은 제2커버(240)의 재질과 관계없이 동등한 안테나 성능을 구현할 수 있다.

또한, 안테나 모듈(100)을 제2커버(240)와 동일 선상에 배치한 경우(즉, 제1커버(220)와 안테나 모듈(100)의 간격이 10mm이고, 지지기판(300)과 안테나 모듈(100)의 간격이 0mm인 경우), 휴대 단말은 제2커버(240)의 재질과 관계없이 동등한 안테나 성능을 구현할 수 있다.

상술한 바와 같이, 휴대 단말은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선한 안테나 모듈(100)을 실장함으로써, 후면 커버의 재질(즉, 금속, 비금속)이 변경되는 경우에도 동등한 수준의 안테나 특성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 휴대 단말은 안테나 모듈(100)을 통해 커버의 재질에 상관없이 동등한 수준의 안테나 특성을 구현함으로써, 안테나 성능의 구현을 위한 디자인 제약을 최소화하여 휴대 단말의 양산성을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 휴대 단말은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선한 안테나 모듈(100)을 실장함으로써, 휴대 단말의 전면, 후면 및 측면 등의 다양한 각도에서 안테나 성능을 구현하여 근거리 통신 및 전자결제시 사용자의 편의성을 최대화할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

100: 안테나 모듈 120: 차폐 시트
140: 방사 패턴 141: 제1코일
142: 제2코일 143: 제3코일
144: 제4코일 200: 후면 커버
220: 제1커버 240: 제2커버
260: 이격 공간 300: 지지기판

Claims (13)

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2. 삭제
3. 지지기판;
   금속 재질로 형성된 후면 커버; 및
   상기 지지기판 및 후면 커버 사이에 개재되는 안테나 모듈을 포함하고,
   상기 후면 커버는,
   금속 재질로 형성된 제1 커버;
   상기 제1 커버와 동일한 평면에 배치되고, 상기 제1 커버와 이격된 금속 재질의 제2 커버; 및
   상기 제1 커버 및 상기 제2 커버 사이에 정의된 이격 공간을 포함하고,
   상기 안테나 모듈은 상기 후면 커버의 단변 방향을 따라 방사 패턴이 형성되고, 상기 안테나 모듈의 전체가 상기 제1 커버 및 상기 제2 커버 중에서 하나와 중첩되되,
   상기 안테나 모듈의 일측은 상기 제2 커버의 제1 단변과 동일 선상에 배치되고,
   상기 안테나 모듈의 일측과 대향되는 상기 안테나 모듈의 타측은 상기 제2 커버와 중첩된 휴대 단말.
4. 제3항에 있어서,
   상기 안테나 모듈의 타측은 상기 제1 단변과 대향되는 상기 제2 커버의 제2 단변과 동일 선상에 배치된 휴대 단말.
5. 제3항에 있어서,
   상기 이격 공간에는 비금속 재질이 충진된 휴대 단말.
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