KR20160057281A - 웨어러블 전자 기기에 내장되는 근거리 무선 통신 칩 및 웨어러블 전자 기기 - Google Patents

웨어러블 전자 기기에 내장되는 근거리 무선 통신 칩 및 웨어러블 전자 기기 Download PDF

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Abstract

인체에 착용되는 웨어러블 전자 기기는, 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 상기 웨어러블 전자 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 루프 안테나, 및 상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 루프 안테나를 이용하여 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)를 송수신함으로써 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 무선 통신 칩을 포함한다. 이에 따라, 웨어러블 전자 기기는, 웨어러블 전자 기기가 착용된 상태로 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다.

Description

웨어러블 전자 기기에 내장되는 근거리 무선 통신 칩 및 웨어러블 전자 기기{NEAR FIELD COMMUNICATION CHIP EMBEDDED IN A WEARABLE ELECTRONIC DEVICE AND WEARABLE ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 전자 기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨어러블 전자 기기에 내장되는 근거리 무선 통신 칩 및 웨어러블 전자 기기에 관한 것이다.
웨어러블 전자 기기는 인체, 예를 들어 손목, 목, 머리 등에 착용된 상태로 사용되는 전자 기기이다. 이에 따라, 웨어러블 전자 기기는 높은 휴대성을 가지고 다양한 서비스들을 제공하여 이의 사용이 점점 증대되고 있다. 다만, 종래의 웨어러블 전자 기기는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 제공하지 못하거나, 웨어러블 전자 기기의 디스플레이가 위치하는 면의 반대 면에서 NFC 통신이 수행되어 웨어러블 전자 기기를 벗어야 NFC 통신이 가능한 불편함을 가진다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 목적은 웨어러블 전자 기기가 착용된 상태로 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 착용된 상태로 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 웨어러블 전자 기기를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널 및 메인 보드를 포함하는 웨어러블 전자 기기에 내장되고, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 루프 안테나에 연결되는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩은, 상기 루프 안테나를 이용하여 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 컨트롤러를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 NFC 칩은, 상기 NFC 컨트롤러에 연결되고, 상기 NFC 통신을 통해 외부 장치로 전송되는 정보를 저장하는 보안 저장 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 인체에 착용되는 웨어러블 전자 기기는, 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 상기 웨어러블 전자 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 루프 안테나, 및 상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 루프 안테나를 이용하여 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 칩을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 루프 안테나는, 금속 물질로 형성되고, 2 이상의 턴 수를 가지는 루프 코일을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 코일은 원형 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 코일은 사각형 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 코일은 다층 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 안테나는, 상기 루프 코일로부터 이격되고, 상기 루프 코일과 유도 결합(inductive coupling)된 2차 루프 코일을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 코일과 상기 2차 루프 코일은 동일한 층에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 2차 루프 코일은 상기 루프 코일을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 코일은 상기 2차 루프 코일을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 코일과 상기 2차 루프 코일 사이의 간격은 0 mm 초과 2 mm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 코일과 상기 2차 루프 코일은 서로 다른 층들에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 웨어러블 전자 기기는, 상기 루프 안테나와 상기 메인 보드 사이에 배치되는 자성 시트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 웨어러블 전자 기기는, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드를 연결하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 안테나는 상기 PCB와 상기 메인 보드 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 루프 안테나는 상기 디스플레이 패널과 상기 PCB 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 PCB는 상기 디스플레이 패널의 배면의 일 영역에 배치되고, 상기 루프 안테나는 상기 PCB와 중첩되지 않도록 상기 디스플레이 패널의 배면의 다른 영역에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 웨어러블 전자 기기는, 상기 루프 안테나와 상기 NFC 칩 사이에 연결되고, 상기 루프 안테나와 상기 NFC 칩 사이의 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 웨어러블 전자 기기는, 상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 루프 안테나를 통하여 무선으로 전력을 공급받는 무선 충전 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 웨어러블 전자 기기는 상기 인체에 착용된 상태로 상기 NFC 통신을 통하여 다른 무선 통신 장치와의 페어링(Pairing), 전자 결제 또는 데이터 전송을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 웨어러블 전자 기기는 손목 착용형 전자 기기일 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 인체에 착용되는 웨어러블 전자 기기는, 금속 물질로 형성되고, 상기 웨어러블 전자 기기의 테두리에 배치되며, 슬릿, 및 상기 슬릿을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제1 및 제2 단자들을 포함하는 메탈 프레임, 및 상기 메탈 프레임의 상기 제1 및 제2 단자들에 연결되고, 상기 메탈 프레임을 이용하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 칩을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 웨어러블 전자 기기는 상기 메탈 프레임의 내측 면에 배치되는 자성 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 인체에 착용되는 웨어러블 전자 기기는, 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 상기 웨어러블 전자 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드, 금속 물질로 형성되고, 상기 웨어러블 전자 기기의 테두리에 배치되며, 제1 슬릿, 및 상기 제1 슬릿을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제1 및 제2 단자들을 포함하는 메탈 프레임, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하고, 상기 메탈 프레임의 상기 제1 및 제2 단자들에 연결되는 루프 안테나, 및 상기 메탈 프레임 및 상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 메탈 프레임 및 상기 루프 안테나를 이용하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 칩을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 루프 안테나는 절단부, 및 상기 절단부를 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제3 및 제4 단자들을 포함할 수 있고, 상기 NFC 칩은 상기 루프 안테나의 상기 제3 및 제4 단자들을 통하여 상기 메탈 프레임 및 상기 루프 안테나에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 메탈 프레임은 제2 슬릿, 및 상기 제2 슬릿을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제3 및 제4 단자들을 더 포함할 수 있고, 상기 NFC 칩은 상기 메탈 프레임의 상기 제3 및 제4 단자들을 통하여 상기 메탈 프레임 및 상기 루프 안테나에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩 및 웨어러블 전자 기기는, 디스플레이 패널과 메인 보드 사이에 위치하는 루프 안테나, 및/또는 상기 웨어러블 전자 기기의 테두리에 배치되는 메탈 프레임을 이용함으로써, 웨어러블 전자 기기가 착용된 상태로 NFC 통신을 수행할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나 의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에서 루프 안테나와 메탈 프레임이 연결된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기가 NFC 통신을 수행하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기가 NFC 통신을 수행하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 루프 안테나를 이용하여 NFC 통신 및/또는 무선 충전을 수행하는 웨어러블 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 4은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(100)는 사용자의 손목, 목, 머리 등의 인체에 착용되어 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 전자 기기(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스마트 워치(Smart Watch), 손목 밴드(Wrist Band) 전자 기기 등과 같은 손목 착용형(Wrist-Worn) 전자 기기(100)일 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(100)는 이에 한정되지 않고, 인체에 착용되고, 디스플레이 패널을 포함하는 임의의 웨어러블 전자 기기일 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 웨어러블 전자 기기(100)는 목걸이형 전자 기기, 안경형 전자 기기 등 일 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 전자 기기(100)의 외관은, 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(120), 프레임(140) 및 밴드부(band portion)(160)에 의해 형성될 수 있다. 디스플레이 패널(120)은 영상을 표시할 수 있고, 원형, 사각형 등의 임의의 형상을 가질 수 있다. 프레임(140)은 웨어러블 전자 기기(100)의 테두리에 디스플레이 패널(120)을 둘러싸도록 형성되고, 일부 실시예들에서, 버튼, 카메라 렌즈, 적외선 모듈 등을 노출할 수 있다. 프레임(140)은 다양한 물질로 형성될 수 있고, 일 실시예에서, 프레임(140)은 금속 물질로 형성된 메탈 프레임일 수 있다. 밴드부(160)는 사용자의 착용이 용이하도록 형성될 수 있고, 실시예에 따라, 고무(rubber), 실리콘(silicone), 플라스틱(plastic), 마일러(mylar), 비닐(vinyl), 금속(metal) 등과 같은 임의의 하나 또는 그 이상의 물질들로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 웨어러블 전자 기기(100)는, 디스플레이 패널(120), 및 디스플레이 패널(120) 하부에 메인 보드(150)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 영상을 표시할 수 있다. 실시예에 따라, 디스플레이 패널(120)은 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 디스플레이 패널, 또는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD) 패널일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 실시예에 따라, 디스플레이 패널(120)은 곡면 형상을 가지는 곡면 디스플레이 패널(Curved Display Panel)이거나, 평면 형상을 가지는 평판 디스플레이(Flat Panel Display)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 게다가, 디스플레이 패널(120)은 원형, 사각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 디스플레이 패널(120)은 애드-온 타입(add-on type), 온-셀 타입(on-cell type), 인-셀 타입(in-cell type) 등과 같은 다양한 타입의 터치 센서를 포함할 수 있다.
메인 보드(150)에는 웨어러블 전자 기기(100)의 동작을 제어하는 프로세서(151)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(151)는 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU), 마이크로 컨트롤러(Microcontroller; MCU) 등과 같은 임의의 프로세서일 수 있다.
또한, 메인 보드(150)에는 웨어러블 전자 기기(100)의 동작에 필요한 데이터를 저장하는 메모리(153)가 더욱 배치될 수 있다. 예를 들어, 메모리(153)는 웨어러블 전자 기기(100)를 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있고, 외부 장치에 송수신되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(153)는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM, DDR SDRAM, LPDDR SDRAM, GDDR SDRAM, RDRAM 등과 같은 휘발성 메모리, 및/또는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(151) 및 메모리(153)는 PoP(Package on Package) 방식으로 패키징될 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세서(151) 및 메모리(153)는 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있고, 예를 들어, BGAs(Ball grid arrays), CSPs(Chip scale packages), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier), PDIP(Plastic Dual In-Line Package), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, COB(Chip On Board), CERDIP(Ceramic Dual In-Line Package), MQFP(Plastic Metric Quad Flat Pack), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SOIC(Small Outline Integrated Circuit), SSOP(Shrink Small Outline Package), TSOP(Thin Small Outline Package), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SIP(System In Package), MCP(Multi Chip Package), WFP(Wafer-level Fabricated Package), WSP(Wafer-Level Processed Stack Package) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 메인 보드(150)에는 전력 관리 집적 회로(Power Management Integrated Circuit; PMIC)(155), 센서(157), 오디오 코덱, 블루투스(Bluetooth) 컨트롤러 등이 더욱 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서(157)는 가속도계(Accelerometer), 자이로스코프(Gyroscope), 심박동수(Heart Rate) 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 프로세서(151), 메모리(153), PMIC(155), 센서(157) 등은 메인 보드(150)의 일 면에 배치되거나, 메인 보드(150)의 양 면에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(100)는 디스플레이 패널(120)과 메인 보드(150) 사이에 위치하는 루프 안테나(130), 및 루프 안테나(130)에 연결된 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩(170)을 더 포함할 수 있다.
루프 안테나(130)는 구리(Copper), 은(Silver), 알루미늄(Aluminium) 등과 같은 금속 물질로 형성되는 루프 코일을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 루프 안테나(130)는 원하는 공진 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)에 상응하는 인덕턴스를 가지도록 2 이상의 턴 수를 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 상기 루프 코일은 원형, 사각형 등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 디스플레이 패널(120)이 곡면 형상을 가지는 곡면 디스플레이 패널(Curved Display Panel)인 경우, 루프 안테나(130) 또한 이에 상응하는 곡면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 루프 안테나(200)는, 소정의 기판(220)(또는 필름)에 형성되고, 원형 형상을 가지는 루프 코일(240)을 포함할 수 있다. 또한, 루프 코일(240)의 일 단에는 제1 단자(T1)가 형성되고, 루프 코일(240)의 타 단에는 제2 단자(T2)가 형성될 수 있다. 루프 코일(240)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은 NFC 칩(250)에 연결될 수 있고, 루프 안테나(200)의 급전점(feeding point)들로서 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 제1 단자(T1)로부터 루프 코일(240)을 통하여 제2 단자(T2)까지 전류 경로(또는 급전 루프(feeding loop))가 형성될 수 있고, NFC 칩(250)은 이러한 전류 경로(또는 급전 루프)를 이용하여 전자기장(Electromagnetic Field)(또는 RF 필드)를 생성함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 제1 및 제2 단자들(T1, T2)과 NFC 칩(250) 사이에는 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로가 배치될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 루프 코일(240)이 형성되는 기판(220)(또는 필름)은 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB), 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB), 또는 임의의 기판 또는 필름일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 루프 코일(240)은 구리(Copper), 은(Silver), 알루미늄(Aluminium) 등과 같은 고전도성을 가지는 임의의 금속 물질로 형성될 수 있다.
다른 예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 루프 안테나(300)는, 소정의 기판(320)(또는 필름)에 형성되고, 사각형 형상을 가지는 루프 코일(340)을 포함할 수 있다. 또한, 루프 코일(340)의 일 단에 형성된 제1 단자(T1) 및 루프 코일(340)의 타 단에 형성된 제2 단자(T2)는 NFC 칩(350)에 연결될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에는 원형 및 사각형의 루프를 가지는 루프 코일(240, 340)이 개시되어 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 루프 안테나(130)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 3 및 도 4에는 3의 턴 수를 가지는 루프 코일(240, 340)이 개시되어 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 루프 안테나(130)는 이에 한정되지 않는다.
루프 안테나(130)에 연결된 NFC 칩(170)은 루프 안테나(130)를 이용하여 디스플레이 패널(120)을 통과하는 방향으로 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, NFC 칩(170)은, 디스플레이 패널(120)과 메인 보드(150) 사이에 위치하는 루프 안테나(130)를 이용하여 전자기장(Electromagnetic Field)(또는 RF 필드)를 생성하여 디스플레이 패널(120)을 통과하는 방향, 즉 디스플레이 패널(120)에서 영상이 표시되는 방향에 위치하는 외부의 무선 통신 장치에 NFC 신호를 송신할 수 있고, 또한, 상기 영상이 표시되는 방향에 위치하는 상기 외부의 무선 통신 장치에서 생성된 전자기장(또는 RF 필드)에 응답함으로써 NFC 신호를 수신할 수 있다. 즉, 루프 안테나(130)가 디스플레이 패널(120)과 메인 보드(150) 사이에 위치하고, 루프 안테나(130)에 의해 생성된 전자기장(또는 RF 필드) 및/또는 상기 영상이 표시되는 방향에 위치하는 외부의 무선 통신 장치에 의해 생성되는 전자기장(또는 RF 필드)이 디스플레이 패널(120)을 통과하여 형성됨으로써, NFC 칩(170)은 상기 영상이 표시되는 방향에 위치하는 외부의 무선 통신 장치와 NFC 신호를 송수신할 수 있다.
NFC 칩(170)은 루프 안테나(130)에 연결된 NFC 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 NFC 컨트롤러는 루프 안테나(130)를 제어하여 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, NFC 칩(170)은 상기 NFC 컨트롤러에 연결된 보안 저장 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 보안 저장 장치는 상기 NFC 통신을 통해 외부 장치로 전송되는 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 보안 저장 장치는 결제 정보(예를 들어, 신용 카드 정보), 암호화 키 등을 저장할 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 보안 저장 장치는 내장형 보안 소자(embedded Secure Element; eSE)일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 상기 NFC 컨트롤러 및 상기 보안 저장 장치는 SIP(System In Package)의 방식으로 하나의 칩(170)으로 패키징될 수 있다. 한편, 일 실시예에서, NFC 칩(170)은 도 2에 도시된 바와 같이 메인 보드(150)에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 종래의 웨어러블 전자 기기에서는 NFC 통신을 제공하지 못하였다. 또한, NFC 안테나가 디스플레이 패널이 위치하는 면의 반대 면에 위치하거나, 배터리에 위치하는 경우, 사용자가 웨어러블 전자 기기를 벗어야 NFC 통신이 가능하다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(100)에서는, 디스플레이 패널(120)이 위치하는 방향으로 NFC 신호를 송수신할 수 있고, 이에 따라 사용자가 웨어러블 전자 기기(100)를 착용한 상태로 NFC 통신이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(100)에서, 루프 안테나(130)가 디스플레이 패널(120)과 메인 보드(150) 사이에 배치됨으로써, 디스플레이 패널(120)을 통과하여 전자기장(또는 RF 필드)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(100)는 디스플레이 패널(120)에서 영상이 표시되는 방향으로 NFC 신호를 송수신할 수 있고, 웨어러블 전자 기기(100)가 착용된 상태로 NFC 통신을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나(400)는 다층 구조를 가지는 루프 코일(440a, 440b)을 포함할 수 있다. 즉, 루프 코일(440a, 440b)은 2 이상의 층들(L1, L2)에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 루프 안테나(400)는 제1 층(L1)에 형성된 제1 루프 코일(440a), 및 제1 루프 코일(440a)에 연결되고, 제2 층(L2)에 형성된 제2 루프 코일(440b)을 포함할 수 있다. 또한, 루프 코일(440a, 440b)의 일 단에는 제1 단자(T1)가 형성되고, 루프 코일(440a, 440b)의 타 단에는 제2 단자(T2)가 형성될 수 있다. 루프 코일(440a, 440b)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은 NFC 칩에 연결될 수 있고, 루프 안테나(400)의 급전점들로서 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 제1 단자(T1)로부터 루프 코일(440a, 440b)을 통하여 제2 단자(T2)까지 전류 경로(또는 급전 루프)가 형성될 수 있고, 상기 NFC 칩은 이러한 전류 경로(또는 급전 루프)를 이용하여 전자기장(또는 RF 필드)를 생성함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다.
한편, 도 5에는 2 개의 층들(L1, L2)에서 형성된 루프 코일(440a, 440b)이 개시되어 있으나, 실시예에 따라, 루프 코일(440a, 440b)은 3 개 이상의 층들에서 형성될 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 다층 구조의 루프 코일이 형성되도록, 제1 및 제2 루프 코일들(440a, 440b)은 동일한 기판(또는 필름)의 서로 다른 면에 형성되거나, 서로 다른 기판들(또는 필름들) 상에 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 루프 안테나(500)는 소정의 기판(520)(또는 필름)에 형성된 루프 코일(540), 및 루프 코일(540)로부터 이격되어 형성된 2차 루프 코일(560)을 포함할 수 있다. 루프 코일(540) 및 2차 루프 코일(560)은 동일한 기판(520)(또는 필름)에 형성될 수 있고, 2차 루프 코일(560)은 루프 코일(540)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
루프 코일(540)은 일 단에는 제1 단자(T1)가 형성되고, 루프 코일(540)의 타 단에는 제2 단자(T2)가 형성될 수 있다. 루프 코일(540)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은 NFC 칩(550)에 연결될 수 있고, 루프 안테나(500)의 급전점들로서 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 제1 단자(T1)로부터 루프 코일(540)을 통하여 제2 단자(T2)까지 전류 경로(또는 급전 루프)가 형성될 수 있고, NFC 칩(550)은 이러한 전류 경로(또는 급전 루프)를 이용하여 전자기장(또는 RF 필드)를 생성할 수 있다.
2차 루프 코일(560)은 소정의 공진 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)를 가지기 위하여 적합한 커패시터(C)(예를 들어, 칩 커패시터)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 2차 루프 코일(560)은 일 단에는 제3 단자(T3)가 형성되고, 2차 루프 코일(560)의 타 단에는 제4 단자(T4)가 형성될 수 있으며, 2차 루프 코일(560)의 제3 및 제4 단자들(T3, T4) 사이에는 커패시터(C)가 연결될 수 있다. 또한, 2차 루프 코일(560)은 루프 코일(540)과 유도 결합(inductive coupling)(즉, 자기적으로 결합됨(magnetically coupled))될 수 있다. 이를 위하여, 루프 코일(540) 및 2차 루프 코일(560)은 소정의 간격(D), 예를 들어, 약 0 mm 초과 및 약 2 mm 이하의 간격만큼 서로 이격될 수 있다. 이에 따라, 2차 루프 코일(560) 및 커패시터(C)는 소정의 공진 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)를 가지는 공진 루프(resonance loop)를 형성할 수 있고, 루프 코일(540)과 유도 결합되어 전자기장(또는 RF 필드)를 생성할 수 있다. 따라서, 루프 코일(540)과 유도 결합(inductive coupling)된 2차 루프 코일(560)에 의해, 루프 안테나(500)의 전자기장 방사 효율 및 Q(Quality Factor)가 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 루프 안테나(600)는 소정의 기판(620)(또는 필름)에 형성된 루프 코일(640), 및 루프 코일(640)로부터 이격되어 형성된 2차 루프 코일(660)을 포함할 수 있다. 루프 코일(640)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은 NFC 칩(650)에 연결될 수 있다. 2차 루프 코일(660)의 제3 및 제4 단자들(T3, T4) 사이에는 소정의 공진 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)를 가지기 위하여 적합한 커패시터(C)에 연결될 수 있다. 루프 코일(640) 및 2차 루프 코일(660)은 동일한 기판(620)(또는 필름)에 형성될 수 있고, 루프 코일(640)은 2차 루프 코일(660)은 둘러싸도록 배치될 수 있다. 루프 코일(640)과 유도 결합(inductive coupling)된 2차 루프 코일(660)에 의해, 루프 안테나(600)의 전자기장 방사 효율 및 Q(Quality Factor)가 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나 의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 채용되는 루프 안테나(700)는 서로 다른 층들(L1, L2)에 배치되는 루프 코일(740) 및 2차 루프 코일(760)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 루프 안테나(700)는 제1 층(L1)에 형성된 루프 코일(740), 및 제2 층(L2)에 형성되고, 루프 코일(740)과 유도 결합(inductive coupling)된 2차 루프 코일(760)을 포함할 수 있다. 루프 코일(740)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은 NFC 칩에 연결될 수 있다. 2차 루프 코일(760)의 제3 및 제4 단자들(T3, T4) 사이에는 소정의 공진 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)를 가지기 위하여 적합한 커패시터(C)에 연결될 수 있다. 루프 코일(740)과 유도 결합(inductive coupling)된 2차 루프 코일(760)에 의해, 루프 안테나(700)의 전자기장 방사 효율 및 Q(Quality Factor)가 향상될 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 루프 코일(740) 및 2차 루프 코일(760)은 동일한 기판(또는 필름)의 서로 다른 면에 형성되거나, 서로 다른 기판들(또는 필름들) 상에 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 웨어러블 전자 기기(800)는, 영상을 표시하는 디스플레이 패널(820), 웨어러블 전자 기기(800)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드(850), 디스플레이 패널(820)과 메인 보드(850) 사이에 배치되는 루프 안테나(830), 및 루프 안테나(830)와 메인 보드(850) 사이에 배치되는 자성 시트(840)를 포함할 수 있다. 도 9의 웨어러블 전자 기기(800)는, 도 2의 웨어러블 전자 기기(100)에 비하여, 자성 시트(840)를 더 포함할 수 있다.
자성 시트(840)는, 메인 보드(850)에서 전자기장 변화에 의해 와전류(eddy current)가 발생되어 NFC 통신을 위한 전자기장을 감쇄시키는 것을 방지하여, 루프 안테나(830)의 전자기장 방사 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 자성 시트(840)는 페라이트(ferrite) 시트 또는 유전 자성체(Magneto-Dielectric Material; MDM) 시트일 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 웨어러블 전자 기기(900)는, 영상을 표시하는 디스플레이 패널(920), 웨어러블 전자 기기(900)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드(950), 디스플레이 패널(920)과 메인 보드(950)를 연결하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)(925), 및 루프 안테나(930)를 포함할 수 있다.
PCB(925)는 디스플레이 패널(920)과 메인 보드(950)를 연결할 수 있고, PCB(925)에는 디스플레이 패널(920)의 구동을 위한 수동 소자들 및/또는 칩들이 배치될 수 있다.
루프 안테나(930)는 PCB(925)와 메인 보드(950) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 패널(920) 및 PCB(925)를 통과하여 전자기장(또는 RF 필드)가 형성될 수 있고, 웨어러블 전자 기기(900)가 착용된 상태로 NFC 통신이 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 전자 기기(900)는 루프 안테나(930)와 메인 보드(950) 사이에 배치되는 자성 시트(940)를 더 포함할 수 있다. 자성 시트(940)는, 메인 보드(950)에서 전자기장 변화에 의해 와전류(eddy current)가 발생되어 NFC 통신을 위한 전자기장을 감쇄시키는 것을 방지하여, 루프 안테나(930)의 전자기장 방사 효율을 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 웨어러블 전자 기기(1000)는, 영상을 표시하는 디스플레이 패널(1020), 웨어러블 전자 기기(1000)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드(1050), 디스플레이 패널(1020)과 메인 보드(1050)를 연결하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)(1025), 및 디스플레이 패널(1020)과 PCB(1025) 사이에 배치되는 루프 안테나(1030)를 포함할 수 있다. 루프 안테나(1030)가 디스플레이 패널(1020)과 PCB(1025) 사이에 배치됨으로써, 디스플레이 패널(1030)을 통과하여 전자기장(또는 RF 필드)가 형성될 수 있고, 웨어러블 전자 기기(1000)가 착용된 상태로 NFC 통신이 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 전자 기기(1000)는 루프 안테나(1030)와 PCB(1025) 사이에 배치되는 자성 시트(1040)를 더 포함할 수 있다. 자성 시트(1040)는, PCB(1025) 및 메인 보드(1050)에서 전자기장 변화에 의해 와전류(eddy current)가 발생되어 NFC 통신을 위한 전자기장을 감쇄시키는 것을 방지하여, 루프 안테나(1030)의 전자기장 방사 효율을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 웨어러블 전자 기기(1100)는, 영상을 표시하는 디스플레이 패널(1120), 웨어러블 전자 기기(1100)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드(1150), 디스플레이 패널(1120)과 메인 보드(1150)를 연결하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)(1125) 및 루프 안테나(1130)를 포함할 수 있다. PCB(1125)는 디스플레이 패널(1120)의 배면의 일 영역에 배치되고, 루프 안테나(1130)는 PCB(1125)와 중첩되지 않도록 디스플레이 패널(1120)의 배면의 다른 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 루프 안테나(1130)는 PCB(1125)에 의해 영향을 실질적으로 받지 않을 수 있다. 루프 안테나(1130)가 않도록 디스플레이 패널(1120)의 배면에 배치됨으로써, 디스플레이 패널(1130)을 통과하여 전자기장(또는 RF 필드)가 형성될 수 있고, 웨어러블 전자 기기(1100)가 착용된 상태로 NFC 통신이 수행될 수 있다. 실시예에 따라, 루프 안테나(1130)의 배면에는 자성 시트가 더욱 형성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(1200)는 웨어러블 전자 기기(1200)의 테두리에 배치되는 메탈 프레임(1240) 및 메탈 프레임(1240)에 연결되는 NFC 칩을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 웨어러블 전자 기기(1200)는 영상을 표시하는 디스플레이 패널(1220), 및 웨어러블 전자 기기(1200)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드를 더 포함할 수 있다.
메탈 프레임(1240)의 적어도 일부는 소정의 강도 및 전기 전도성을 가지는 임의의 금속 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 메탈 프레임(1240)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 메탈 프레임(1240)의 적어도 일부가 금속 물질로 형성됨으로써, 웨어러블 전자 기기(1200)의 강도가 향상될 수 있고, 웨어러블 전자 기기(1200)가 수려한 외관을 가질 수 있다.
메탈 프레임(1240)은 적어도 하나의 슬릿(1245), 및 슬릿(1245)을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제1 및 제2 단자들(T1, T2)을 포함할 수 있다. 메탈 프레임(1240)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은 NFC 칩(1250)에 연결될 수 있고, 급전점(feeding point)들로서 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 제1 단자(T1)로부터 메탈 프레임(1240)을 통하여 제2 단자(T2)까지 전류 경로(또는 급전 루프(feeding loop))가 형성될 수 있고, NFC 칩(1250)은 이러한 전류 경로(또는 급전 루프)를 이용하여 전자기장(Electromagnetic Field)(또는 RF 필드)를 생성함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 슬릿(1245)은 메탈 프레임(1240)의 임의의 위치에 형성될 수 있고, 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은 임의의 위치에 형성된 슬릿(1245)을 사이에 두고 서로 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 제1 및 제2 단자들(T1, T2)과 NFC 칩(1250) 사이에는 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로가 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 슬릿(1245)은 소정의 절연체(또는 유전체)가 채워질 수 있다. 예를 들어, 상기 절연체는 폴리이미드(polyimide), 플라스틱(plastic), 폴리머(polymer), 세라믹(ceramic), 유기(glass) 등을 포함할 수 있다.
NFC 칩(1250)은 메탈 프레임(1240)의 단자들(T1, T2)에 연결될 수 있고, 메탈 프레임(1240)을 NFC 안테나(예를 들어, 급전 루프)로서 이용할 수 있다. 즉, NFC 칩(1250)은 웨어러블 전자 기기(1200)의 테두리에 배치되는 메탈 프레임(1240)을 이용하여 디스플레이 패널(1220)에서 영상이 표시되는 방향을 포함하여 사방으로 전자기장(또는 RF 필드)를 방사함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다.
다른 실시예에서, 웨어러블 전자 기기(1200)는 디스플레이 패널(1220)과 상기 메인 보드 사이에 배치되는 루프 안테나를 더 포함할 수 있고, 메탈 프레임(1240)은 상기 루프 안테나에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 NFC 칩은 상기 루프 안테나 및 메탈 프레임(1240) 모두를 NFC 안테나(예를 들어, 급전 루프)로서 이용하여 상기 NFC 신호를 송수신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(1200)는, 메탈 프레임(1240) 및/또는 상기 루프 안테나를 이용하여 NFC 통신을 수행함으로써, 웨어러블 전자 기기(1200)가 착용된 상태로 NFC 통신을 수행할 수 있다.
도 14은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(1300)는 금속 물질로 형성되고, 웨어러블 전자 기기(1300)의 테두리에 배치되며, 슬릿(1345), 및 슬릿(1345)을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제1 및 제2 단자들(T1, T2)을 포함하는 메탈 프레임(1340), 메탈 프레임(1340)의 제1 및 제2 단자(T1, T2)들에 연결되고, 메탈 프레임(1340)을 이용하여 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 칩(1350), 및 메탈 프레임(1340)의 내측 면에 배치되는 자성 시트(1360)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 웨어러블 전자 기기(1300)는 영상을 표시하는 디스플레이 패널(1320), 및 웨어러블 전자 기기(1300)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드를 더 포함할 수 있다. 도 13의 웨어러블 전자 기기(1300)는, 도 12의 웨어러블 전자 기기(1200)에 비하여, 자성 시트(1345)를 더 포함할 수 있다.
메탈 프레임(1340)이 NFC 안테나(예를 들어, 급전 루프)로서 이용되는 실시예들에서, 자성 시트(1345)는 메탈 프레임(1340) 내부의 금속 물질들이 메탈 프레임(1340)에 영향을 미치지 않도록 함으로써, 메탈 프레임(1340)의 전자기장 방사 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 디스플레이 패널(1320)과 상기 메인 보드 사이에 배치되는 루프 안테나가 NFC 안테나로서 이용되는 실시예들에서, 자성 시트(1345)는 메탈 프레임(1340)이 상기 루프 안테나에 영향을 미치지 않도록 함으로써, 상기 루프 안테나의 전자기장 방사 효율을 향상시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에서 루프 안테나와 메탈 프레임이 연결된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(1400)는 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 웨어러블 전자 기기(1400)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드, 웨어러블 전자 기기(1400)의 테두리에 배치되는 메탈 프레임(1440), 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 루프 안테나(1430), 및 메탈 프레임(1440) 및 루프 안테나(1430)와 연결되는 NFC 칩(1450)을 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 배치되는 루프 안테나(1430)와, 상기 디스플레이 패널을 둘러싸는 메탈 프레임(1440)이 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 메탈 프레임(1440)은 제1 슬릿(1445), 및 제1 슬릿(1445)을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제1 및 제2 단자들(T1, T2)을 포함하고, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 배치되는 루프 안테나(1430)는 메탈 프레임(1440)의 제1 및 제2 단자들(T1. T2)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 루프 안테나(1430)와 메탈 프레임(1440)이 하나의 루프를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 루프 안테나(1430)는 절단부(1435), 및 절단부(1435)를 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제3 및 제4 단자들(T3, T4)을 포함하고, NFC 칩(1450)은 루프 안테나(1430)의 제3 및 제4 단자들(T3, T4)을 통하여 메탈 프레임(1440) 및 루프 안테나(1430)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제3 및 제4 단자들(T3, T4)이 급전점(feeding point)들로서 역할을 할 수 있고, 제3 단자(T3)로부터 루프 안테나(1430) 및 메탈 프레임(1440)을 통하여 제4 단자(T4)까지 전류 경로(또는 급전 루프(feeding loop))가 형성될 수 있다. NFC 칩(1450)은 이러한 루프 안테나(1430) 및 메탈 프레임(1440)을 포함하는 전류 경로(또는 급전 루프)를 이용하여 전자기장(또는 RF 필드)를 생성함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 즉, NFC 칩(1450)은 루프 안테나(1430) 및 메탈 프레임(1440) 모두를 하나의 급전 루프로서 이용하여 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 절단부(1435)는 루프 안테나(1430)의 임의의 위치에 형성될 수 있고, 제3 및 제4 단자들(T3, T4)은 임의의 위치에 형성된 절단부(1435)를 사이에 두고 서로 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 제3 및 제4 단자들(T3, T4)과 NFC 칩(1450) 사이에는 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로가 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 루프 안테나(1430)가 절단부(1435), 제3 단자(T3) 및 제4 단자(T4)를 포함하지 않고, 메탈 프레임(1440)이 제2 슬릿(1445'), 및 제2 슬릿(1445')을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제3 및 제4 단자들(T3', T4')을 더 포함할 수 있다. NFC 칩(1450)은 메탈 프레임(1440)의 제3 및 제4 단자들(T3', T4')을 통하여 메탈 프레임(1440) 및 루프 안테나(1430)에 연결될 수 있다. 이에 따라, NFC 칩(1450)은 루프 안테나(1430) 및 메탈 프레임(1440) 모두를 하나의 급전 루프로서 이용하여 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 제2 슬릿(1445')은 메탈 프레임(1440)의 임의의 위치에 형성될 수 있고, 제3 및 제4 단자들(T3', T4')은 임의의 위치에 형성된 제2 슬릿(1445')을 사이에 두고 서로 인접하여 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, NFC 칩(1450)은 루프 안테나(1430) 및 메탈 프레임(1440) 모두를 하나의 급전 루프로 이용하여 NFC 통신을 수행할 수 있다. 이에 따라, 루프 안테나(1430) 및 메탈 프레임(1440) 모두가 NFC 안테나로서 이용됨으로써, NFC 안테나의 전자기장 방사 효율이 향상될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기에 내장되는 NFC 칩(1500)은, NFC 안테나를 이용하여 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 컨트롤러(1510)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, NFC 칩(1500)은 디스플레이 패널과 메인 보드 사이에 위치하는 루프 안테나(1530)에 연결될 수 있고, NFC 칩(1500)의 NFC 컨트롤러(1510)는 루프 안테나(1530)를 이용하여 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 이에 따라, NFC 칩(1500)은 영상이 표시되는 방향에 위치하는 외부의 무선 통신 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있고, 웨어러블 전자 기기가 착용된 상태로 NFC 통신을 수행할 수 있다.
다른 실시예에서, NFC 칩(1500)은 디스플레이 패널을 둘러싸는 메탈 프레임과 연결될 수 있고, NFC 컨트롤러(1510)는 상기 메탈 프레임을 이용하여 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 메탈 프레임에 의해 상기 NFC 신호가 영상이 표시되는 방향을 포함하여 사방으로 방사됨으로써, NFC 칩(1500)은 임의의 위치의 무선 통신 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있고, 웨어러블 전자 기기가 착용된 상태로 NFC 통신을 수행할 수 있다.
또 다른 실시예에서, NFC 칩(1500)은 루프 안테나(1530) 및 상기 메탈 프레임 모두에 연결될 수 있고, NFC 컨트롤러(1510)는 루프 안테나(1530) 및 상기 메탈 프레임 모두를 이용하여 NFC 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, NFC 칩(1500)은, NFC 카드 모드에서, 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 송신 동작 및 수신 동작을 수행할 수 있다. 또한, NFC 칩(1500)은, NFC 리더 모드에서, 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 수신 단자(RX)를 통해 수신 동작을 수행할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 매칭 회로(1550)가 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)와 NFC 칩(1500) 사이에 연결될 수 있다. 매칭 회로(1550)는 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)와 NFC 칩(1500) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
예를 들어, 매칭 회로(1550)는, 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제3 커패시터(C3), 제4 커패시터(C4), 제5 커패시터(C5), 제6 커패시터(C6), 제7 커패시터(C7), 제1 인덕터(I1) 및 제2 인덕터(I2)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)의 단자들 사이에 연결되고, 제2 커패시터(C2)는 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)의 제1 단자와 제1 노드 사이에 연결될 수 있고, 제3 커패시터(C3)는 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)의 제2 단자와 제2 노드 사이에 연결될 수 있으며, 제4 커패시터(C4)는 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결될 수 있다. 제1 인덕터(I1)는 상기 제1 노드와 NFC 칩(1500)의 제1 송신 단자(TX1) 사이에 연결되고, 제2 인덕터(I2)는 상기 제2 노드와 NFC 칩(1500)의 제2 송신 단자(TX2) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제5 커패시터(C5)는 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)의 상기 제1 단자와 NFC 칩(1500)의 수신 단자(RX) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제6 커패시터(C6)는 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)의 상기 제1 단자와 NFC 칩(1500)의 제1 파워 단자(L1) 사이에 연결되고, 제7 커패시터(C7)는 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)의 상기 제2 단자와 NFC 칩(1500)의 제2 파워 단자(L2) 사이에 연결될 수 있다. 다만, 이러한 매칭 회로(1550)의 구성은 단지 일 예일 뿐이고, 매칭 회로(1550)는 루프 안테나(1530)(또는 상기 메탈 프레임)와 NFC 칩(1500) 사이의 임피던스 매칭을 위한 다양한 구성으로 구현될 수 있다.
한편, 일 실시예에서, NFC 칩(1500)은, NFC 컨트롤러(1510)에 연결되고, 상기 NFC 통신을 통해 외부 장치로 전송되는 정보를 저장하는 보안 저장 장치(1520)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 보안 저장 장치(1520)는 결제 정보(예를 들어, 신용 카드 정보), 암호화 키 등을 저장할 수 있다. 또한, 예를 들어, 보안 저장 장치(1520)는 내장형 보안 소자(embedded Secure Element; eSE)일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, NFC 컨트롤러(1510) 및 보안 저장 장치(1520)는 SIP(System In Package)의 방식으로 하나의 칩(1500)으로 패키징될 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기가 NFC 통신을 수행하는 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기가 NFC 통신을 수행하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명에 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(1610)는, 인체에 착용된 상태로 NFC 통신을 통하여 다른 무선 통신 장치(1630)와의 페어링(Pairing) 또는 데이터 전송을 수행할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 기기(1610)는, 다른 무선 통신 장치(1630)와, 소정의 다른 무선 통신(예를 들어, 블루투스 또는 Wi-Fi)을 위한 페어링(Pairing)을 수행할 수 있다. 상기 페어링에 의해, 웨어러블 전자 기기(1610)와 다른 무선 통신 장치(1630)가 공유 키(Shared Key)(또는 링크 키(Link Key))를 공유함으로써 서로 연결(Paired 또는 Bonded)될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 웨어러블 전자 기기(1610)와 다른 무선 통신 장치(1630)는 상기 NFC 통신을 통하여 데이터 전송을 수행하거나, 상기 NFC 통신에 의해 페어링된 소정의 다른 무선 통신(예를 들어, 블루투스 또는 Wi-Fi)을 통하여 데이터 전송을 수행할 수 있다.
또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명에 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(1710)는, 인체에 착용된 상태로 NFC 통신을 통하여 결제 정보(예를 들어, 신용 카드 정보)를 결제 단말(1730)에 전송함으로써, 전자 결제를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(1610, 1710)는, 인체에 착용된 상태로 NFC 통신을 통하여 페어링, 전자 결제, 데이터 전송 등을 수행할 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 루프 안테나를 이용하여 NFC 통신 및/또는 무선 충전을 수행하는 웨어러블 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 본 발명에 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기는, 루프 안테나(1830), NFC 칩(1800) 및 무선 충전 회로(1850)를 포함할 수 있다. 루프 안테나(1830)는 NFC 통신을 수행하는 NFC 칩(1800)뿐만 아니라, 무선 충전을 위한 무선 충전 회로(1850)에 더욱 연결될 수 있다. 무선 충전 회로(1850)는 루프 안테나(1830)를 통하여 무선으로 전력을 공급받음으로써, 상기 웨어러블 전자 기기에 대한 전력을 충전할 수 있다. 이에 따라, 루프 안테나(1830)는 NFC 통신을 위한 NFC 안테나로 이용될 뿐만 아니라, 무선 충전을 위한 루프 안테나로 이용될 수 있다.
본 발명은 디스플레이 패널을 포함하는 임의의 웨어러블 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 스마트 워치(Smart Watch), 손목 밴드(Wrist Band) 전자 기기, 목걸이형 전자 기기, 안경형 전자 기기 등과 같은 임의의 웨어러블 전자 기기에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
100: 웨어러블 전자 기기
120: 디스플레이 패널
130: 루프 안테나
140: 메탈 프레임
150: 메인 보드
160: 밴드부
170: NFC 칩

Claims (20)

  1. 디스플레이 패널 및 메인 보드를 포함하는 웨어러블 전자 기기에 내장되고, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 루프 안테나에 연결되는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩에 있어서,
    상기 루프 안테나를 이용하여 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 NFC 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 컨트롤러를 포함하는 NFC 칩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 NFC 컨트롤러에 연결되고, 상기 NFC 통신을 통해 외부 장치로 전송되는 정보를 저장하는 보안 저장 장치를 더 포함하는 NFC 칩.
  3. 인체에 착용되는 웨어러블 전자 기기에 있어서,
    영상을 표시하는 디스플레이 패널;
    상기 웨어러블 전자 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드;
    상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 루프 안테나; 및
    상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 루프 안테나를 이용하여 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 칩을 포함하는 웨어러블 전자 기기.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 루프 안테나는,
    금속 물질로 형성되고, 2 이상의 턴 수를 가지는 루프 코일을 포함하는 웨어러블 전자 기기.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 루프 코일은 원형 형상을 가지는 웨어러블 전자 기기.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 루프 코일은 사각형 형상을 가지는 웨어러블 전자 기기.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 루프 코일은 다층 구조를 가지는 웨어러블 전자 기기.
  8. 제4 항에 있어서, 상기 루프 안테나는,
    상기 루프 코일로부터 이격되고, 상기 루프 코일과 유도 결합(inductive coupling)된 2차 루프 코일을 더 포함하는 웨어러블 전자 기기.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 루프 코일과 상기 2차 루프 코일은 동일한 층에 형성된 웨어러블 전자 기기.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 2차 루프 코일은 상기 루프 코일을 둘러싸도록 배치된 웨어러블 전자 기기.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 루프 코일은 상기 2차 루프 코일을 둘러싸도록 배치된 웨어러블 전자 기기.
  12. 제8 항에 있어서, 상기 루프 코일과 상기 2차 루프 코일은 서로 다른 층들에 형성된 웨어러블 전자 기기.
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 루프 안테나와 상기 메인 보드 사이에 배치되는 자성 시트를 더 포함하는 웨어러블 전자 기기.
  14. 제3 항에 있어서,
    상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 루프 안테나를 통하여 무선으로 전력을 공급받는 무선 충전 회로를 더 포함하는 웨어러블 전자 기기.
  15. 제3 항에 있어서, 상기 웨어러블 전자 기기는 상기 인체에 착용된 상태로 상기 NFC 통신을 통하여 다른 무선 통신 장치와의 페어링(Pairing), 전자 결제 또는 데이터 전송을 수행하는 웨어러블 전자 기기.
  16. 인체에 착용되는 웨어러블 전자 기기에 있어서,
    금속 물질로 형성되고, 상기 웨어러블 전자 기기의 테두리에 배치되며, 슬릿, 및 상기 슬릿을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제1 및 제2 단자들을 포함하는 메탈 프레임; 및
    상기 메탈 프레임의 상기 제1 및 제2 단자들에 연결되고, 상기 메탈 프레임을 이용하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 칩을 포함하는 웨어러블 전자 기기.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 메탈 프레임의 내측 면에 배치되는 자성 시트를 더 포함하는 웨어러블 전자 기기.
  18. 인체에 착용되는 웨어러블 전자 기기에 있어서,
    영상을 표시하는 디스플레이 패널;
    상기 웨어러블 전자 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드;
    금속 물질로 형성되고, 상기 웨어러블 전자 기기의 테두리에 배치되며, 제1 슬릿, 및 상기 제1 슬릿을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제1 및 제2 단자들을 포함하는 메탈 프레임;
    상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하고, 상기 메탈 프레임의 상기 제1 및 제2 단자들에 연결되는 루프 안테나; 및
    상기 메탈 프레임 및 상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 메탈 프레임 및 상기 루프 안테나를 이용하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 신호를 송수신함으로써 NFC 통신을 수행하는 NFC 칩을 포함하는 웨어러블 전자 기기.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 루프 안테나는 절단부, 및 상기 절단부를 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제3 및 제4 단자들을 포함하고,
    상기 NFC 칩은 상기 루프 안테나의 상기 제3 및 제4 단자들을 통하여 상기 메탈 프레임 및 상기 루프 안테나에 연결된 웨어러블 전자 기기.
  20. 제18 항에 있어서, 상기 메탈 프레임은 제2 슬릿, 및 상기 제2 슬릿을 사이에 두고 서로 인접하여 배치된 제3 및 제4 단자들을 더 포함하고,
    상기 NFC 칩은 상기 메탈 프레임의 상기 제3 및 제4 단자들을 통하여 상기 메탈 프레임 및 상기 루프 안테나에 연결된 웨어러블 전자 기기.
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