KR20160101627A - 휴대 기기 및 근거리 무선 통신 칩 - Google Patents

Abstract

휴대 기기는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널을 지지하고, 전도성 물질을 포함하며, 서로 이격된 제1 및 제2 단자들을 가지는 케이스, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 적어도 하나에 연결되고, 상기 케이스가 제1 자기장을 방사하도록 상기 케이스에 전기 신호를 공급하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩, 및 상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 상기 케이스와 자기적으로 커플링되어 상기 케이스에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성하는 루프 안테나를 포함한다. 이에 따라, 휴대 기기는 케이스 및 루프 안테나를 이용하여 NFC 통신을 수행할 수 있다.

Description

휴대 기기 및 근거리 무선 통신 칩{PORTABLE DEVICE AND NEAR FIELD COMMUNICATION CHIP}

본 발명은 전자 기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대 기기,및 휴대 기기에 내장되는 근거리 무선 통신 칩에 관한 것이다.

스마트 폰과 같은 휴대 기기는 높은 휴대성에 기인하여 널리 사용되고 있다. 또한, 휴대 기기의 일종으로서, 인체, 예를 들어 손목, 목, 머리 등에 착용된 상태로 사용되는 웨어러블 전자 기기의 사용이 점점 증대되고 있다. 다만, 종래의 웨어러블 전자 기기와 같은 휴대 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 케이스 및 루프 안테나를 이용하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 수행할 수 있는 휴대 기기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 휴대 기기의 케이스 및 루프 안테나를 이용하여 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 NFC 칩을 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 휴대 기기는, 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널을 지지하고, 전도성 물질을 포함하며, 서로 이격된 제1 및 제2 단자들을 가지는 케이스, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 적어도 하나에 연결되고, 상기 케이스가 제1 자기장을 방사하도록 상기 케이스에 전기 신호를 공급하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩, 및 상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 상기 케이스와 자기적으로 커플링되어 상기 케이스에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성하는 루프 안테나를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 케이스의 측면 테두리부는 슬릿이 없는 일체형 구조를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들은, 상기 제1 및 제2 단자들 사이에 상기 루프 안테나가 배치되도록 서로 이격될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 케이스의 측면 테두리부는 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 케이스는 금속 물질을 포함하는 금속 케이스일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 루프 안테나는 상기 NFC 칩과 물리적으로 비연결될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 루프 안테나는, 상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 금속 물질로 형성되며, 제1 단 및 제2 단을 가지는 루프 코일, 및 상기 루프 코일의 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 연결된 커패시터를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 루프 코일은 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 루프 코일은 다층 구조를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 커패시터는 칩 커패시터일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 커패시터는 상기 루프 코일의 상기 제1 단 및 상기 제2 단으로부터 연장된 금속 패턴들에 의해 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 케이스와 상기 루프 안테나는 동일한 공진 주파수를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는, 상기 케이스 내에 위치하고, 상기 휴대 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드를 더 포함하고, 상기 루프 안테나는 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 루프 안테나는 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 루프 안테나와 상기 메인 보드 사이에 배치되는 자성 시트를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 상기 케이스 내에 위치하고, 상기 휴대 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드를 더 포함하고, 상기 케이스는, 상기 전도성 물질로 형성되는 측면 테두리부, 및 비전도성 물질로 형성되는 후면 커버부를 포함할 수 있고, 상기 루프 안테나는 상기 메인 보드와 상기 케이스의 상기 후면 커버부 사이에 위치할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 루프 안테나는 상기 케이스의 상기 후면 커버부를 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 상기 메인 보드와 상기 루프 안테나 사이에 배치되는 자성 시트를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 상기 케이스 내에 위치하고, 상기 휴대 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드를 더 포함할 수 있다. 상기 케이스는, 상기 전도성 물질로 형성되는 측면 테두리부, 및 비전도성 물질로 형성되는 후면 커버부를 포함할 수 있다. 상기 루프 안테나는, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 제1 루프 안테나, 및 상기 메인 보드와 상기 케이스의 상기 후면 커버부 사이에 위치하는 제2 루프 안테나를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 루프 안테나는 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사할 수 있고, 상기 제2 루프 안테나는 상기 케이스의 상기 후면 커버부를 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 상기 NFC 칩에 상기 케이스와 병렬로 연결되고, 상기 루프 안테나를 둘러싸도록 배치되는 루프 코일을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 루프 코일은 상기 NFC 칩으로부터 공급되는 상기 전기 신호에 기초하여 상기 제1 자기장을 추가적으로 방사할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 상기 NFC 칩과 상기 케이스 사이에 연결되고, 상기 NFC 칩과 상기 케이스 사이의 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 회로를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 NFC 칩은 상기 전기 신호로서 차동 전기 신호를 출력할 수 있고, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들은 상기 매칭 회로를 통하여 상기 차동 전기 신호를 수신할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 NFC 칩은 상기 전기 신호로서 싱글 엔드형(single-ended) 전기 신호를 출력할 수 있고, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 하나는 상기 매칭 회로를 통하여 상기 싱글 엔드형 전기 신호를 수신할 수 있으며, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 다른 하나는 접지될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 NFC 칩은 상기 전기 신호로서 차동 전기 신호를 출력할 수 있고, 상기 매칭 회로는 상기 차동 전기 신호를 싱글 엔드형 전기 신호로 변환하는 트랜스포머(transformer)를 포함할 수 있으며, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 하나는 상기 트랜스포머로부터 상기 싱글 엔드형 전기 신호를 수신할 수 있고, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 다른 하나는 접지될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 상기 매칭 회로와 상기 케이스 사이에 연결되는 인덕터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 상기 매칭 회로와 상기 케이스 사이에 연결되는 로우 패스 필터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는, 상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 루프 안테나를 통하여 무선으로 전력을 공급받는 무선 충전 회로를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는, 상기 루프 안테나에 연결되고, 상기 루프 안테나를 통하여 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission)을 수행하는 마그네틱 보안 전송 회로를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 인체에 착용되는 웨어러블 전자 기기일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 웨어러블 전자 기기는 상기 인체에 착용된 상태로 상기 제1 및 제2 자기장들을 방사하여 외부 장치와의 페어링(Pairing), 전자 결제 또는 데이터 전송을 수행할 수 있다.

상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기는, 디스플레이 패널, 차동 전기 신호를 출력하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩, 상기 NFC 칩에 연결되고, 상기 NFC 칩으로부터 수신된 상기 차동 전기 신호를 싱글 엔드형 전기 신호로 변환하며, 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 회로, 상기 디스플레이 패널을 지지하고, 전도성 물질을 포함하며, 상기 매칭 회로에 연결되는 제1 단자, 및 상기 제1 단자로부터 이격되고 접지 전압에 연결된 제2 단자를 가지며, 상기 매칭 회로로부터 수신된 상기 싱글 엔드형 전기 신호에 응답하여 제1 자기장을 방사하는 케이스, 및 상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 상기 케이스와 자기적으로 커플링되어 상기 케이스에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성하는 루프 안테나를 포함하는 휴대 기기.

일 실시예에서, 상기 매칭 회로는, 상기 NFC 칩의 제1 및 제2 송신 단자들에 각각 연결된 제1 및 제2 입력 단자들, 상기 케이스의 상기 제1 단자에 연결된 제1 출력 단자, 및 상기 접지 전압에 연결된 제2 출력 단자를 가지고, 상기 차동 전기 신호를 상기 싱글 엔드형 전기 신호로 변환하는 트랜스포머(Transformer)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 매칭 회로는, 상기 NFC 칩의 상기 제1 송신 단자와 상기 트랜스포머의 상기 제1 입력 단자 사이에 연결된 제1 인덕터, 상기 NFC 칩의 상기 제2 송신 단자와 상기 트랜스포머의 상기 제2 입력 단자 사이에 연결된 제2 인덕터, 상기 케이스의 상기 제1 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결된 제1 커패시터, 상기 트랜스포머의 상기 제1 출력 단자와 상기 케이스의 상기 제1 단자 사이에 연결된 제2 커패시터, 및 상기 트랜스포머의 상기 제1 입력 단자와 상기 제2 입력 단자 사이에 연결된 제3 커패시터를 더 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩은, 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널을 지지하고, 서로 이격된 제1 및 제2 단자들을 가지는 케이스, 및 상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 상기 케이스와 자기적으로 커플링된 루프 안테나를 포함하는 휴대 기기에 내장된다. 상기 NFC 칩은 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 적어도 하나에 연결되고, 상기 케이스가 제1 자기장을 방사하고, 상기 루프 안테나가 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성하도록 상기 케이스에 전기 신호를 공급하는 NFC 컨트롤러를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 NFC 칩은, 상기 NFC 컨트롤러에 연결되고, 상기 제1 및 제2 자기장들을 이용하여 외부 장치로 전송되는 정보를 저장하는 보안 저장 장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩 및 휴대 기기는, 전도성 물질을 포함하는 케이스 및 상기 케이스와 자기적으로 커플링된(magnetically coupled) 루프 안테나를 이용하여 NFC 통신을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 칩 및 휴대 기기는, 슬릿이 없는 일체형 구조를 가지는 케이스를 이용하여 NFC 통신을 수행함으로써, 상기 케이스의 방수 기능 및 디자인 심미성을 향상시킬 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 휴대 기기의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에 채용되는 케이스의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에 채용되는 루프 안테나의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에 채용되는 루프 안테나의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기의 루프 안테나에 포함된 커패시터의 예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 기기를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 기기를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 기기를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 13b는 케이스, 루프 코일 및 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에서 NFC 칩, 매칭 회로, 케이스 및 루프 안테나의 연결 관계의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에서 NFC 칩, 매칭 회로, 케이스 및 루프 안테나의 연결 관계의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에서 NFC 칩, 매칭 회로, 케이스 및 루프 안테나의 연결 관계의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 매칭 회로와 케이스 사이에 인덕터를 더 포함하는 휴대 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 매칭 회로와 케이스 사이에 로우 패스 필터를 더 포함하는 휴대 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 통신, 무선 충전 및/또는 마그네틱 보안 전송을 수행하는 휴대 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기가 NFC 통신을 수행하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기가 NFC 통신을 수행하는 다른 예를 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 휴대 기기의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에 채용되는 케이스의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에 채용되는 루프 안테나의 일 예를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에 채용되는 루프 안테나의 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기의 루프 안테나에 포함된 커패시터의 예들을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(100)는 사용자에 의해 휴대될 수 있는 임의의 전자 기기일 수 있다. 예를 들어, 휴대 기기(100)는 휴대폰(Cellular Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿(Tablet) PC, 노트북(Laptop Computer), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 네비게이션(Navigation) 등과 같은 임의의 휴대 기기일 수 있다.

일 실시예에서, 휴대 기기(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자의 손목, 목, 머리 등의 인체에 착용되어 사용될 수 있는 웨어러블 전자 기기(100)일 수 있다. 일 예에서, 휴대 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. 다른 예에서, 휴대 기기(100)는 목걸이형 전자 기기, 안경형 전자 기기 등과 같은 임의의 웨어러블 전자 기기일 수 있다.

일 실시예에서, 휴대 기기(100)의 외관은, 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(120), 케이스(140) 및 밴드부(band portion)(160)에 의해 형성될 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, 타원형, 다각형 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.

밴드부(160)는 사용자의 착용이 용이하도록 구성될 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.

케이스(140)는 디스플레이 패널(120)을 지지하고, 디스플레이 패널(120)와 함께 내부 공간을 정의할 수 있다. 실시예에 따라, 케이스(140)는 버튼, 카메라 렌즈, 적외선 모듈 등을 노출할 수 있다. 케이스(140)는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 케이스(140)는 금속 물질을 포함하는 금속 케이스일 수 있고, 상기 금속 케이스의 적어도 일부는 소정의 강도 및 전기 전도성을 가지는 임의의 금속 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 케이스(140)는 측면 테두리부 및 후면 커버부를 가지고, 케이스(140)의 상기 측면 테두리부는 전도성 물질 또는 금속 물질로 형성되고, 케이스(140)의 상기 후면 커버부는 비전도성 물질로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 케이스(140)는 측면 테두리부 및 후면 커버부 모두가 전도성 물질 또는 금속 물질로 일체로 형성된 단일(unitary) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 케이스(140)의 상기 측면 테두리부 및/또는 후면 커버부는 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. 케이스(140)의 적어도 일부가 금속 물질로 형성됨으로써, 휴대 기기(100)의 강도가 향상될 수 있고, 휴대 기기(100)가 수려한 외관을 가질 수 있다.

케이스(140)에 의해 정의되는 상기 내부 공간에는 다양한 전기 부품(electrical component)들이 배치되는 메인 보드가 수용될 수 있다. 예를 들어, 상기 메인 보드에는 상기 휴대 기기(100)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서는 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU), 마이크로 컨트롤러(Microcontroller; MCU) 등과 같은 임의의 프로세서일 수 있다. 또한, 상기 메인 보드에는 휴대 기기(100)의 동작에 필요한 데이터를 저장하는 메모리가 더욱 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 메모리는 휴대 기기(100)를 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있고, 외부 장치에 송수신되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 메모리는 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, 상기 프로세서 및 상기 메모리는 PoP(Package on Package) 방식으로 패키징될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 프로세서 및 상기 메모리는 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, 상기 메인 보드에는 전력 관리 집적 회로(Power Management Integrated Circuit; PMIC), 센서, 오디오 코덱, 블루투스(Bluetooth) 컨트롤러 등이 더욱 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 가속도계(Accelerometer), 자이로스코프(Gyroscope), 심박동수(Heart Rate) 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 상기 프로세서, 상기 메모리, 상기 PMIC, 상기 센서 등은 상기 메인 보드의 일 면에 배치되거나, 상기 메인 보드의 양 면에 배치될 수 있다.

휴대 기기(100)는 케이스(140)에 연결된 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 NFC 칩은 케이스(140)에 의해 정의되는 상기 내부 공간에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 NFC 칩은 밴드부(160) 내부에 배치될 수 있다. 상기 NFC 칩은 케이스(140)에 연결된 NFC 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 NFC 컨트롤러는 케이스(140)에 전기 신호를 제공하여 NFC 통신을 수행할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 상기 NFC 칩은 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 칩으로 패키징될 수 있다.

케이스(140)는 서로 이격된 제1 및 제2 단자들을 가지고, 상기 NFC 칩은 케이스(140)의 상기 제1 및 제2 단자들 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 NFC 칩은 차동 전기 신호를 출력하고, 케이스(140)의 상기 제1 및 제2 단자들은 상기 차동 전기 신호를 수신하도록 상기 NFC 칩에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 NFC 칩은 싱글 엔드형(single-ended) 전기 신호를 출력하고, 케이스(140)의 상기 제1 및 제2 단자들 중 하나는 상기 싱글 엔드형 전기 신호를 수신하도록 상기 NFC 칩에 연결되고, 케이스(140)의 상기 제1 및 제2 단자들 중 다른 하나는 접지될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 NFC 칩은 차동 전기 신호를 출력하고, 상기 차동 전기 신호는 트랜스포머(예를 들어, 발룬(balun, balanced-to-unbalanced) 트랜스포머)에 의해 싱글 엔드형 전기 신호로 변환되며, 케이스(140)의 상기 제1 및 제2 단자들 중 하나는 상기 싱글 엔드형 전기 신호를 수신하도록 상기 트랜스포머를 통하여 상기 NFC 칩에 연결되고, 케이스(140)의 상기 제1 및 제2 단자들 중 다른 하나는 접지될 수 있다.

상기 NFC 칩은 케이스(140)에 전기 신호를 공급하고, 케이스(140)는 상기 전기 신호에 기초하여 제1 자기장을 방사할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 휴대 기기(100, 200)의 케이스(140, 240)는 서로 이격된 제1 단자(T1) 및 제2 단자(T2)를 가지고, 상기 NFC 칩은 케이스(140, 240)의 제1 단자(T1) 및/또는 제2 단자(T2)에 상기 전기 신호를 인가할 수 있다. 한편, 케이스(140, 240)에서, 제1 단자(T1)와 제2 단자(T2) 사이에 전류 경로(250)가 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 전류 경로(250)는 제1 단자(T1)로부터 제2 단자(T2)의 방향으로 형성되거나, 제2 단자(T2)로부터 제1 단자(T1)의 방향으로 형성되거나, 전류 경로(250)의 방향이 동적으로 변경될 수 있다. 한편, 전류 경로(250)의 길이가 충분히 확보되도록, 제1 단자(T1)와 제2 단자(T2)는 서로 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(140, 240)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은, 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 사이에 루프 안테나(280, C)가 배치되도록 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 제2 단자(T2)는 제1 단자(T1)와 케이스(140, 240)에 의해 정의되는 내부 공간(260)의 중심점을 잇는 선(265)에 근접하여 배치될 수 있다. 이 경우, 전류 경로(250)는 제1 단자(T1)와 제2 단자(T2) 사이의 케이스(140, 240)의 영역들 중 상대적으로 짧은 길이를 가지는 영역(도 2의 예에서, 케이스(140, 240)의 하단 영역)에 형성될 수 있다. 한편, 상기 NFC 칩으로부터 제1 단자(T1) 및/또는 제2 단자(T2)에 상기 전기 신호를 인가되면, 상기 전기 신호(예를 들어, 전류)가 케이스(140, 240)의 전류 경로(250)를 통하여 흐르고, 이에 따라 케이스(140, 240)는 제1 자기장을 방사할 수 있다. 한편, 케이스(140, 240)는 상기 제1 자기장을 휴대 기기(100, 200)의 외부뿐만 아니라 내부 공간(260)으로 방사할 수 있다.

한편, 도 2에는 케이스(140, 240)의 측면 테두리부가 원형 형상을 가지는 예가 도시되어 있으나, 실시예에 따라, 케이스(140, 240)의 측면 테두리부는 원형, 타원형 또는 다각형 등의 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 공간(260a)을 정의하는 케이스(240a)의 측면 테두리부는 사각형 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 전류 경로(250a)의 길이가 충분히 확보되도록, 케이스(240a)는, 서로 이격되고 케이스(240a)를 이등분하는 선(265a)에 인접하도록 배치된 제1 및 제2 단자들(T1, T2)을 가질 수 있다.

한편, 케이스 또는 케이스의 측면 테두리부를 안테나로 이용하는 종래의 휴대 기기에서는, 케이스의 측면 테두리부에 슬릿이 형성되고, 전기 신호가 인가되는 단자들이 상기 슬릿(또는 상기 슬릿에 채워진 절연체)을 사이에 두고 서로 인접하여 배치되었다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(100, 200)에서는, 케이스(140, 240) 또는 케이스(140, 240)의 측면 테두리부가 슬릿이 없는 일체형 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 케이스의 측면 테두리부에 슬릿(또는 상기 슬릿에 채워진 절연체)이 형성된 종래의 휴대 기기에 비하여, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(100, 200)의 케이스(140, 240)는 방수 기능이 향상될 수 있고, 또한 디자인 심미성이 향상될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 휴대 기기(100, 200)의 케이스(140, 240)에 의해 정의되는 내부 공간(260)에는 케이스(140, 240)로부터 이격되어 위치하는 루프 안테나(280, C)가 더욱 배치될 수 있다. 또한, 루프 안테나(280, C)는 상기 루프 안테나로부터 상기 전기 신호를 공급받지 않고, 상기 NFC 칩과 물리적으로 비연결될 수 있다. 루프 안테나(280, C)는 케이스(140, 240)와 유도 결합(inductive coupling), 즉 자기적으로 커플링될(magnetically coupled) 수 있다. 이에 따라, 케이스(140, 240)에서 방사되는 상기 제1 자기장에 기초하여, 루프 안테나(280, C)에는 케이스(140, 240)의 전류 경로(250)와 동일한 방향(도 2의 예에서, 반시계 방향)의 전류 경로(290)로 전류가 흐를 수 있고, 이러한 전류 흐름에 의해 루프 안테나(280, C)에서 제2 자기장이 방사될 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(100, 200)는, 케이스의 측면 테두리부에서 슬릿(또는 슬릿에 채워진 절연체)을 사이에 두고 단자들이 형성된 종래의 휴대 기기에 비하여, 상대적으로 짧은 전류 경로(250)를 가짐으로써 케이스(140, 240)의 자기장 방사 효율이 감소되더라도, 케이스(140, 240)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(280, C)를 이용하여 자기장을 추가적으로 방사함으로써 높은 자기장 방사 효율을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(100, 200)는 케이스(140, 240) 및 루프 안테나(280, C)를 이용하여 NFC 통신을 효율적으로 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 루프 안테나(280, C)가 케이스(140, 240)에서 방사되는 상기 제1 자기장에 의한 전력을 효율적으로 전달받도록, 케이스(140, 240)와 루프 안테나(280, C)는 실질적으로 동일한 공진 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 케이스(140, 240) 및 루프 안테나(280, C) 각각은 약 13.56 MHz의 공진 주파수를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 루프 안테나(280, C)는 케이스(140, 240)에 의해 정의되는 내부 공간(260)에 위치하고, 제1 단(E1) 및 제2 단(E2)을 가지는 루프 코일(280), 및 루프 코일(280)의 제1 단(E1)과 제2 단(E2) 사이에 연결된 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 루프 코일(280)은 구리(Copper), 은(Silver), 알루미늄(Aluminium) 등과 같은 고전도성을 가지는 임의의 금속 물질로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 루프 코일(280)은 소정의 인덕턴스를 가지도록 적합한 턴 수를 가질 수 있다. 예를 들어, 루프 코일(280)은 1 또는 2 이상의 턴 수를 가질 수 있다. 한편, 도 2에는 루프 코일(280)이 원형 형상을 가지는 예가 도시되어 있으나, 실시예에 따라, 루프 코일(280)은 원형, 타원형 또는 다각형 등의 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 루프 코일(280a)은 사각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 루프 코일(280)은 단일한 층에 형성되거나, 2 이상의 층들에서 형성되는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 루프 안테나(300)는 제1 층(L1)에 형성된 제1 루프 코일(380a), 제1 루프 코일(380a)에 연결되고, 제2 층(L2)에 형성된 제2 루프 코일(380b)을 포함하는 다층 구조의 루프 코일(380a, 380b)을 포함할 수 있다. 또한, 루프 안테나(300)는 다층 구조의 루프 코일(380a, 380b)의 제1 단(E1)과 제2 단(E2) 사이에 연결된 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 다층 구조의 루프 코일(380a, 380b)이 형성되도록, 제1 및 제2 루프 코일들(380a, 380b)은 동일한 기판(또는 필름)의 서로 다른 면에 형성되거나, 서로 다른 기판들(또는 필름들) 상에 형성될 수 있다.

루프 코일(280)의 제1 단(E1)과 제2 단(E2) 사이에 연결된 커패시터(C)는 루프 안테나(280, C)가 소정의 공진 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)를 소정의 공진 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)를 가지기 위하여 적합한 커패시턴스를 가질 수 있다. 실시예에 따라, 커패시터(C)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 루프 안테나(400a)는 커패시터(C)로서 집적 회로의 형태로 구현된 칩 커패시터(490a)를 포함할 수 있다. 칩 커패시터(490a)는 루프 안테나(400a)의 루프 코일(480a)의 제1 및 제2 단들(E1, E2) 사이에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 커패시터(C)는 루프 코일(280)의 제1 단(E1) 및 제2 단(E2)으로부터 연장된 금속 패턴들에 의해 형성될 수 있다. 일 예에서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 루프 안테나(400b)는 MIM(Metal-Insulator-Metal) 커패시터(490b)를 포함할 수 있다. MIM 커패시터(490b)는 루프 코일(480b)의 제1 단(E1) 및 제2 단(E2)으로부터 연장되고, 서로 다른 층에 배치되는 금속 패턴들에 의해 형성될 수 있다. 다른 예에서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 루프 안테나(400c)는 에지 커플(edge-coupled) 커패시터(490c)를 포함할 수 있다. 에지 커플 커패시터(490c)는 루프 코일(480c)의 제1 단(E1) 및 제2 단(E2)으로부터 연장되고, 서로 인접하여 배치되는 금속 패턴들에 의해 형성될 수 있다. 또 다른 예에서, 도 6d에 도시된 바와 같이, 루프 안테나(400d)는 인터디지털(interdigital) 커패시터(490d)를 포함할 수 있다. 인터디지털 커패시터(490d)는 루프 코일(480d)의 제1 단(E1) 및 제2 단(E2)으로부터 연장되고, 빗살 형상을 가지는 금속 패턴들에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(100, 200)는 상기 NFC 칩에 연결된 케이스(140, 240)를 이용하여 제1 자기장을 방사하고, 케이스(140, 240)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(280, C)를 이용하여 제2 자기장을 방사함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(100, 200)에서, 케이스(140, 240)(또는 케이스(140, 240)의 측면 테두리부)가 슬릿이 없는 일체형 구조를 가짐으로써, 케이스(140, 240) 및 휴대 기기(100, 200)의 방수 기능 및 디자인 심미성이 향상될 수 있다. 게다가, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(100, 200)에서, 케이스(140, 240)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(280, C)가 케이스(140, 240)에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성함으로써, 휴대 기기(100, 200)의 자기장 방사 효율이 향상될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 기기를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 휴대 기기(500)는 디스플레이 패널(520), 디스플레이 패널(520)을 지지하고 내부 공간을 정의하는 케이스(540), 케이스(540)에 의해 정의되는 상기 내부 공간에 위치하는 메인 보드(530), 사용자의 착용이 용이하도록 구성되는 밴드부(560), 및 디스플레이 패널(520)과 메인 보드(530) 사이에 위치하는 루프 안테나(580)를 포함할 수 있다.

메인 보드(530)는 케이스(540) 내에 위치하고, 메인 보드(530)에는 휴대 기기(500)의 동작을 제어하는 프로세서가 배치될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 메인 보드(530)에는 메모리, PMIC, 센서 등이 더욱 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 메인 보드(530)에는 NFC 통신을 수행하기 위한 NFC 칩이 더욱 배치될 수 있고, 상기 NFC 칩은 케이스(540)에 연결될 수 있다.

케이스(540)는 휴대 기기(500)의 측면 테두리 및 후면을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 케이스(540)는 단일 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 케이스(540)는 휴대 기기(500)의 측면 테두리를 정의하는 측면 테두리부, 및 휴대 기기(500)의 후면을 정의하는 후면 커버부를 가질 수 있고, 상기 측면 테두리부 및 상기 후면 커버부는 서로 결합될 수 있다.

케이스(540)는 전도성 물질(예를 들어, 금속 물질)을 포함하고, 상기 NFC 칩으로부터 인가되는 전기 신호에 기초하여 제1 자기장을 방사할 수 있다. 즉, 휴대 기기(500)는 케이스(540)를 이용하여 제1 자기장을 사방으로 방사함으로써 NFC 통신을 수행할 수 있다. 또한, 케이스(540)에 의해 방사되는 상기 제1 자기장은 휴대 기기(500)의 외부뿐만 아니라 케이스(540) 내부로 전달될 수 있다. 이에 따라, 케이스(540)에 의해 방사되는 상기 제1 자기장은 케이스(540)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(580)에 전달될 수 있다.

루프 안테나(580)는 케이스(540) 내에 디스플레이 패널(520)과 메인 보드(530) 사이에 배치될 수 있다. 루프 안테나(580)는 케이스(540)와 자기적으로 커플링되어 케이스(540)에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성할 수 있다. 즉, 상기 NFC 칩이 케이스(540)의 단자들에 상기 전기 신호를 인가하면, 케이스(540)의 단자들 사이에서 케이스(540)를 통하여 전류가 흐르고, 이에 따라 케이스(540)에서 상기 제1 자기장이 방사될 수 있다. 루프 안테나(580)에 케이스(540)에서 방사된 상기 제1 자기장이 전달되고, 루프 안테나(580)에서 케이스(540)에서와 동일한 방향으로 전류가 유도되며, 이에 따라 루프 안테나(580)에서 상기 제2 자기장이 방사될 수 있다. 한편, 루프 안테나(580)에 의해 방사되는 상기 제2 자기장은 메인 보드(530)에 의해 차폐되더라도, 디스플레이 패널(520)을 통과할 수 있다. 따라서, 루프 안테나(580)가 디스플레이 패널(520)과 메인 보드(530) 사이에 배치되므로, 루프 안테나(580)는 디스플레이 패널(520)을 통과하는 방향으로, 즉 휴대 기기(500)의 전면 방향으로 상기 제2 자기장을 방사할 수 있다. 이에 따라, 휴대 기기(500)는 휴대 기기(500)의 전면 방향에 위치한 외부 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다.

한편, NFC 안테나가 디스플레이 패널이 위치하는 면의 반대 면에 위치하거나, 배터리에 위치하는 종래의 휴대 기기에서는, 휴대 기기의 전면(디스플레이 패널이 위치하는 면)에 근접하여 위치하는 외부 장치와 NFC 통신이 불가능하였다. 특히, 웨어러블 전자 기기가 웨어러블 전자 기기의 후면 방향으로 NFC 통신을 수행하는 경우, 상기 웨어러블 전자 기기는 이러한 웨어러블 전자 기기를 벗어야 NFC 통신이 가능한 불편함을 가진다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 기기(500)에서는, 케이스(540)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(580)가 디스플레이 패널(520)과 메인 보드(530) 사이에 배치되므로, 루프 안테나(580)는 디스플레이 패널(520)을 통과하는 방향으로 자기장을 방사할 수 있고, 휴대 기기(500)는 휴대 기기(500)의 전면 방향에 위치한 외부 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. 이에 따라, 휴대 기기(500)가 웨어러블 전자 기기(500)인 경우, 사용자는 웨어러블 전자 기기(500)를 착용한 상태로 NFC 통신을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 휴대 기기(500)는 루프 안테나(580)의 후면에 배치되는, 즉 루프 안테나(580)와 메인 보드(530) 사이에 배치되는 자성 시트를 더 포함할 수 있다. 상기 자성 시트는 메인 보드(530)에서 자기장 변화에 의해 와전류(eddy current)가 발생되어 NFC 통신을 위한 자기장을 감쇄시키는 것을 방지하여, 루프 안테나(580)의 자기장 방사 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 상기 자성 시트는 페라이트(ferrite) 시트, 유전 자성체(Magneto-Dielectric Material; MDM) 시트 등일 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 기기를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 휴대 기기(600)는 디스플레이 패널(620), 디스플레이 패널(620)을 지지하고 내부 공간을 정의하는 케이스(640), 케이스(640)에 의해 정의되는 상기 내부 공간에 위치하는 메인 보드(630), 사용자의 착용이 용이하도록 구성되는 밴드부(660), 및 메인 보드(630)와 케이스(640)의 후면 커버부(640b) 사이에 위치하는 루프 안테나(680)를 포함할 수 있다. 도 9 및 도 10의 휴대 기기(600)는, 루프 안테나(680)의 위치를 제외하고, 도 7 및 도 8의 휴대 기기(500)와 유사한 구성을 가질 수 있다.

케이스(640)는 휴대 기기(600)의 측면 테두리를 정의하는 측면 테두리부(640a), 및 휴대 기기(600)의 후면을 정의하는 후면 커버부(640b)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 측면 테두리부(640a)는 전도성 물질(예를 들어, 금속 물질)로 형성되고, 후면 커버부(640b)는 비전도성 물질(예를 들어, 비금속 물질 또는 절연 물질)로 형성될 수 있다. 측면 테두리부(640a) 및 후면 커버부(640b)는 서로 결합될 수 있다. 케이스(640)의 측면 테두리부(640a)에는 서로 이격된 제1 및 제2 단자들이 형성되고, NFC 칩은 상기 제1 및 제2 단자들 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 한편, 케이스(640)의 측면 테두리부(640a)는 슬릿이 없는 일체형 구조를 가질 수 있고, 이에 따라, 케이스(640) 또는 케이스(640)의 측면 테두리부(640a)의 방수 기능 및 디자인 심미성이 향상될 수 있다. 상기 NFC 칩은 케이스(640)(또는 측면 테두리부(640a))에 전기 신호를 인가할 수 있고, 케이스(640)(또는 측면 테두리부(640a))는 제1 자기장을 방사할 수 있다.

루프 안테나(680)는 케이스(640) 내에 메인 보드(630)와 케이스(640)의 후면 커버부(640b) 사이에 배치될 수 있다. 루프 안테나(680)는 케이스(640)와 자기적으로 커플링되어 케이스(640)에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성할 수 있다. 한편, 루프 안테나(680)에 의해 방사되는 상기 제2 자기장은 메인 보드(630)에 의해 차폐되더라도, 비전도성 물질로 형성된 후면 커버부(640b)를 통과할 수 있다. 따라서, 루프 안테나(680)가 메인 보드(630)와 케이스(640)의 후면 커버부(640b) 사이에 배치되므로, 루프 안테나(680)는 케이스(640)의 후면 커버부(640b)를 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사할 수 있다. 이에 따라, 휴대 기기(600)는 휴대 기기(600)의 후면 방향에 위치한 외부 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 휴대 기기(600)는 루프 안테나(680)가 자기장을 방사하는 방향의 반대면, 즉 메인 보드(630)와 루프 안테나(680) 사이에 배치되는 자성 시트를 더 포함할 수 있다. 상기 자성 시트는 루프 안테나(680)의 자기장 방사 효율을 향상시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 기기를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 휴대 기기(700)는 디스플레이 패널(720), 디스플레이 패널(720)을 지지하고 내부 공간을 정의하는 케이스(740), 케이스(740)에 의해 정의되는 상기 내부 공간에 위치하는 메인 보드(730), 사용자의 착용이 용이하도록 구성되는 밴드부(760), 디스플레이 패널(720)과 메인 보드(730) 사이에 위치하는 제1 루프 안테나(780), 및 메인 보드(730)와 케이스(740)의 후면 커버부(740b) 사이에 위치하는 제2 루프 안테나(785)를 포함할 수 있다. 도 11 및 도 12의 휴대 기기(700)는, 루프 안테나(780, 785)를 제외하고, 도 7 및 도 8의 휴대 기기(500) 또는 도 9 및 도 10의 휴대 기기(600)와 유사한 구성을 가질 수 있다.

케이스(740)는 휴대 기기(700)의 측면 테두리를 정의하는 측면 테두리부(740a), 및 휴대 기기(700)의 후면을 정의하는 후면 커버부(740b)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 측면 테두리부(740a)는 전도성 물질(예를 들어, 금속 물질)로 형성되고, 후면 커버부(740b)는 비전도성 물질(예를 들어, 비금속 물질 또는 절연 물질)로 형성될 수 있다. 케이스(740)의 측면 테두리부(740a)에는 서로 이격된 제1 및 제2 단자들이 형성되고, NFC 칩은 상기 제1 및 제2 단자들 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 상기 NFC 칩은 케이스(740)(또는 측면 테두리부(740a))에 전기 신호를 인가할 수 있고, 케이스(740)(또는 측면 테두리부(740a))는 제1 자기장을 방사할 수 있다.

제1 루프 안테나(780)는 케이스(740) 내에 디스플레이 패널(720)과 메인 보드(730) 사이에 배치되고, 제2 루프 안테나(785)는 케이스(740) 내에 메인 보드(730)와 케이스(740)의 후면 커버부(740b) 사이에 배치될 수 있다. 제1 루프 안테나(780) 및 제2 루프 안테나(785) 각각은 케이스(740)와 자기적으로 커플링되어 케이스(740)에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성할 수 있다. 한편, 제1 루프 안테나(780)에 의해 방사되는 상기 제2 자기장은 디스플레이 패널(720)을 통과할 수 있고, 제2 루프 안테나(785)에 의해 방사되는 상기 제2 자기장은 후면 커버부(740b)를 통과할 수 있다. 따라서, 제1 루프 안테나(780)는 디스플레이 패널(720)을 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사할 수 있고, 제2 루프 안테나(785)는 케이스(740)의 후면 커버부(740b)를 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사할 수 있다. 이에 따라, 휴대 기기(700)는 임의의 위치의 외부 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 휴대 기기(700)는 제1 루프 안테나(780)와 메인 보드(730) 사이에 위치한 자성 시트, 및/또는 메인 보드(730)와 제2 루프 안테나(785) 사이에 위치한 자성 시트를 더 포함할 수 있다.

도 13a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 기기의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 13b는 케이스, 루프 코일 및 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 휴대 기기(800)는, 도 2에 도시된 휴대 기기(200)에 비하여, 루프 안테나(880)를 둘러싸도록 배치되는 루프 코일(830)을 더 포함할 수 있다.

케이스(840)는 서로 이격된 제1 및 제2 단자들(T1, T2)를 가질 수 있고, NFC 칩(870)은 케이스(840)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)에 연결될 수 있다. NFC 칩(870)은 케이스(840)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)에 전기 신호를 인가할 수 있고, 상기 전기 신호(예를 들어, 전류)는 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 사이에서 케이스(840)의 전류 경로(850)를 통하여 흐를 수 있다. 이에 따라, 케이스(840)는 제1 자기장을 방사할 수 있다.

루프 코일(830)은 NFC 칩(870)에 케이스(840)와 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 루프 코일(830)의 일 단(E3)은 케이스(840)의 제1 단자(T1)가 연결된 NFC 칩(870)의 단자에 연결되고, 루프 코일(830)의 타 단(E4)은 케이스(840)의 제2 단자(T2)가 연결된 NFC 칩(870)의 단자에 연결될 수 있다. 이에 따라, 루프 코일(830)은 NFC 칩(870)으로부터 공급되는 상기 전기 신호를 수신하고, 상기 전기 신호에 기초하여 상기 제1 자기장을 추가적으로 방사할 수 있다. 이에 따라, 루프 안테나(880)에 제공되는 상기 제1 자기장이 증폭될 수 있다. 케이스(840) 및 루프 코일(830)에 의해 방사되는 상기 제1 자기장에 응답하여 루프 안테나(880)에서 전류 경로(890)를 따라 전류가 흐를 수 있고, 이에 따라 루프 안테나(880)는 제2 자기장을 방사할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 기기(800)에서, NFC 칩(870)에 케이스(840)와 병렬로 연결되고, 루프 안테나(880)를 둘러싸도록 배치되는 루프 코일(830)에 의해 루프 안테나(880)에 상기 제1 자기장이 효율적으로 전달될 수 있다. 이에 따라, 케이스(840)와 루프 안테나(880) 사이의 간격이 멀리 떨어져 있거나, 케이스(840)의 자기장 방사 효율이 낮더라도, 루프 안테나(880)에 상기 제1 자기장이 효율적으로 전달될 수 있고, 휴대 기기(800)는 NFC 통신을 정확하게 수행할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에서 NFC 칩, 매칭 회로, 케이스 및 루프 안테나의 연결 관계의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(900)는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널을 지지하고, 서로 이격된 제1 및 제2 단자들(T1, T2)을 가지는 케이스(950), 및 케이스(950) 내에 케이스(950)로부터 이격되어 위치하고, 케이스(950)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(970)를 포함할 수 있다. 또한, 휴대 기기(900)에 NFC 칩(910)이 내장될 수 있다.

NFC 칩(910)은 케이스(950)에 전기 신호를 제공하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 컨트롤러(912)를 포함할 수 있다. NFC 컨트롤러(912)는 케이스(950)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 중 적어도 하나에 연결되고, 케이스(950)에 전기 신호를 공급할 수 있다. 이에 따라, 케이스(950)는 상기 전기 신호에 기초하여 제1 자기장을 방사할 수 있고, 케이스(950)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(970)는 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, NFC 칩(910)은 NFC 카드 모드로 동작할 수 있다. NFC 컨트롤러(912)는, 상기 NFC 카드 모드에서, NFC 칩(910)의 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통하여 송신 동작(및/또는 수신 동작)을 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, NFC 칩(910)은 NFC 리더 모드로 동작할 수 있고, NFC 리더 모드의 전기 신호 송수신을 위한 단자들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, NFC 칩(910)은, NFC 컨트롤러(912)에 연결되고, 상기 제1 및 제2 자기장들을 이용한 NFC 통신을 통하여 외부 장치로 전송되는 정보를 저장하는 보안 저장 장치(914)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 보안 저장 장치(914)는 결제 정보(예를 들어, 신용 카드 정보), 암호화 키 등을 저장할 수 있다. 또한, 예를 들어, 보안 저장 장치(914)는 내장형 보안 소자(embedded Secure Element; eSE)일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, NFC 컨트롤러(912) 및 보안 저장 장치(914)는 SIP(System In Package)의 방식으로 하나의 칩(910)으로 패키징될 수 있다.

일 실시예에서, 케이스(950)는 금속 물질로 형성된 금속 케이스일 수 있다. 케이스(950)는 서로 이격된 제1 및 제2 단자들(T1, T2)을 가질 수 있다. 또한, 케이스(950)는, 등가 회로로서, 인덕터(L1)로 표현될 수 있다.

일 실시예에서, 매칭 회로(930)가 NFC 칩(910)과 휴대 기기(900)의 케이스(950) 사이에 연결될 수 있다. 매칭 회로(930)는 NFC 칩(910)과 케이스(950) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 매칭 회로(930)는, 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제3 커패시터(C3), 제4 커패시터(C4), 제1 인덕터(I1) 및 제2 인덕터(I2)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 케이스(950)의 단자들(T1, T2) 사이에 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 인덕터(L1)로 표현되는 케이스(950)와 연결되어, 케이스(950)의 공진 주파수를 원하는 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)로 조절할 수 있다. 제2 커패시터(C2)는 케이스(950)의 제1 단자(T1)와 제1 노드 사이에 연결될 수 있고, 제3 커패시터(C3)는 케이스(950)의 제2 단자(T2)와 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(910)의 제1 송신 단자(TX1) 사이에 연결되고, 제2 인덕터(I2)는 상기 제2 노드와 NFC 칩(910)의 제2 송신 단자(TX2) 사이에 연결될 수 있다. 다만, 이러한 매칭 회로(930)의 구성은 단지 일 예일 뿐이고, 매칭 회로(930)는 NFC 칩(910)과 케이스(950) 사이의 임피던스 매칭을 위한 다양한 구성으로 구현될 수 있다.

일 실시예에서, NFC 칩(910)(또는 NFC 컨트롤러(912))은 제1 및 제2 송신 단자들(TX1, TX2)을 통하여 차동 전기 신호를 출력하고, 케이스(950)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)은 매칭 회로(930)를 통하여 상기 차동 전기 신호를 수신할 수 있다. 케이스(950)는 상기 차동 전기 신호에 기초하여 제1 자기장을 방사할 수 있다. 한편, 케이스(950) 내에 배치되는 루프 안테나(970)는 케이스(950)와 자기적으로 커플링될 수 있고, 등가 회로로서, 서로 연결된 인덕터(L2) 및 커패시터(C)로 표현될 수 있다. 루프 안테나(970)가 케이스(950)와 자기적으로 커플링되므로, 루프 안테나(970)는 케이스(950)에서 방사된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성할 수 있다. 이에 따라, 휴대 기기(900)의 자기장 방사 효율이 향상될 수 있고, 휴대 기기(900)는 정확하게 NFC 통신을 수행할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에서 NFC 칩, 매칭 회로, 케이스 및 루프 안테나의 연결 관계의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 15를 참조하면, 휴대 기기(900a)에서, 매칭 회로(930a)가 NFC 칩(910a)과 휴대 기기(900a)의 케이스(950) 사이에 연결될 수 있다. 매칭 회로(930a)는 케이스(950)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 사이에 연결된 제1 커패시터(C1), 케이스(950)의 제1 단자(T1)와 제1 노드 사이에 연결된 제2 커패시터(C2), 상기 제1 노드와 접지 전압 사이에 연결된 제4 커패시터(C4), 및 상기 제1 노드와 NFC 칩(910a)의 적어도 하나의 송신 단자(TX) 사이에 연결된 제1 인덕터(I1)를 포함할 수 있다. 휴대 기기(900a)는, NFC 칩(910a)이 싱글 엔드형(single-ended) 전기 신호를 출력하고, 케이스(950)가 상기 싱글 엔드형 전기 신호를 수신하는 것을 제외하고, 도 14의 휴대 기기(900)와 유사한 구성을 가질 수 있다.

NFC 칩(910a)은 적어도 하나의 송신 단자(TX)을 통하여 싱글 엔드형(single-ended) 전기 신호를 출력하고, 케이스(950)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 중 하나는 매칭 회로(930a)를 통하여 상기 싱글 엔드형 전기 신호를 수신할 수 있다. 케이스(950)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 중 다른 하나는 접지될 수 있다. 케이스(950)는 상기 싱글 엔드형 전기 신호에 기초하여 제1 자기장을 방사할 수 있다. 한편, 케이스(950) 내에 배치되는 루프 안테나(970)는 케이스(950)와 자기적으로 커플링될 수 있고, 케이스(950)에서 방사된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기에서 NFC 칩, 매칭 회로, 케이스 및 루프 안테나의 연결 관계의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(900b)는 디스플레이 패널, 차동 전기 신호를 출력하는 NFC 칩(910b), NFC 칩(910b)에 연결된 매칭 회로(930b), 상기 디스플레이 패널을 지지하고, 매칭 회로(930b)에 연결된 케이스(950), 및 케이스(950) 내에 케이스(950)로부터 이격되어 위치하는 루프 안테나(970)를 포함할 수 있다. 케이스(950)는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 케이스(950)는 금속 물질을 포함하는 금속 케이스일 수 있다. 또한, 케이스(950)는 매칭 회로(930b)에 연결되는 제1 단자(T1), 및 제1 단자(T1)로부터 이격되고 접지 전압에 연결된 제2 단자(T2)를 가질 수 있다.

매칭 회로(930b)는 NFC 칩(910b)과 휴대 기기(900b)의 케이스(950) 사이에 연결되고, NFC 칩(910b)과 케이스(950) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 또한, 매칭 회로(930b)는 NFC 칩(910b)으로부터 상기 차동 전기 신호를 수신하고, 상기 차동 전기 신호를 싱글 엔드형 전기 신호로 변환하며, 상기 싱글 엔드형 전기 신호를 케이스(950)에 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 차동 전기 신호를 상기 싱글 엔드형 전기 신호로 변환하도록, 매칭 회로(930b)는, NFC 칩(910b)의 제1 및 제2 송신 단자들(TX1, TX2)에 각각 연결된 제1 및 제2 입력 단자들(IN1, IN2), 케이스(950)의 제1 단자(T1)에 연결된 제1 출력 단자(OUT1), 및 상기 접지 전압에 연결된 제2 출력 단자(OUT2)를 가지고, 상기 차동 전기 신호를 상기 싱글 엔드형 전기 신호로 변환하는 트랜스포머(Transformer)(940)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랜스포머(940)는 발룬(balun, balanced-to-unbalanced) 회로 또는 발룬 트랜스포머일 수 있다.

일 실시예에서, 매칭 회로(930b)는 케이스(950)의 제1 단자 (T1)와 상기 접지 전압 사이에 연결된 제1 커패시터(C1), 케이스(950)의 제1 단자(T1)와 트랜스포머(940)의 제1 출력 단자(OUT1) 사이에 연결된 제2 커패시터(C2), 트랜스포머(940)의 제1 및 제2 입력 단자들(IN1, IN2) 사이에 연결된 제4 커패시터(C4), 트랜스포머(940)의 제1 입력 단자(IN1)와 NFC 칩(910b)의 제1 송신 단자(TX1) 사이에 연결된 제1 인덕터(I1), 트랜스포머(940)의 제2 입력 단자(IN2)와 NFC 칩(910b)의 제2 송신 단자(TX2) 사이에 연결된 제2 인덕터(I2)를 더 포함할 수 있다. 한편, 매칭 회로(930b)에 포함된 커패시터들(C1, C2, C4) 및 인덕터들(I1, I2)의 구성은 실시예에 따라 다양하게 수정 또는 변경될 수 있다.

NFC 칩(910b)은 제1 및 제2 송신 단자들(TX1, TX2)을 통하여 상기 차동 전기 신호를 출력하고, 상기 차동 전기 신호는 트랜스포머(940)에 의해 상기 싱글 엔드형 전기 신호로 변환될 수 있다. 케이스(950)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 중 하나(예를 들어, 제1 단자(T1))는 트랜스포머(940)로부터 상기 싱글 엔드형 전기 신호를 수신할 수 있다. 케이스(950)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 중 다른 하나(예를 들어, 제2 단자(T2))는 접지될 수 있다. 케이스(950)는 상기 싱글 엔드형 전기 신호에 응답하여 제1 자기장을 방사할 수 있다. 한편, 케이스(950) 내에 배치되는 루프 안테나(970)는 케이스(950)와 자기적으로 커플링될 수 있고, 케이스(950)에서 방사된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기(900b)에서, NFC 칩(910b)으로부터 출력된 상기 차동 전기 신호가 매칭 회로(930b) 또는 트랜스포머(940)에 의해 상기 싱글 엔드형 전기 신호로 변환되어 케이스(950)에 인가될 수 있다. 이에 따라, NFC 칩(910b)이 상기 차동 전기 신호를 출력하나, 매칭 회로(930b)가 케이스(950)의 두 개의 단자들(T1, T2)에 연결되는 것이 용이하지 않은 경우, 또는 케이스(950)에 두 개의 급전점(feeding point)들이 형성되는 것이 용이하지 않은 경우에도, 케이스(950)를 이용하여 상기 제1 자기장이 방사될 수 있다. 또한, 케이스(950)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(970)가 상기 제1 자기장에 응답하여 상기 제2 자기장을 방사함으로써, 휴대 기기(900b)의 자기장 방사 효율이 더욱 향상될 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 매칭 회로와 케이스 사이에 인덕터를 더 포함하는 휴대 기기를 설명하기 위한 도면이다.

도 17을 참조하면, 휴대 기기(1000)에서, 매칭 회로(1030)가 NFC 칩(1010)과 휴대 기기(1000)의 케이스(1050) 사이에 연결되고, 적어도 하나의 인덕터(1040)가 매칭 회로(1030)와 케이스(1050)의 적어도 하나의 단자 사이에 연결될 수 있다. 케이스(1050)는 제1 자기장(MF1)을 방사하고, 케이스(1050)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(1070)는 제1 자기장(MF1)에 응답하여 제2 자기장(MF2)을 방사할 수 있다. 휴대 기기(1000)는, 도 14의 휴대 기기(900)에 비하여, 적어도 하나의 인덕터(1040)를 더 포함할 수 있다.

인덕터(1040)는 케이스(1050)와 도 14의 제1 커패시터(C1)가 형성하는 전류 루프 내에 배치될 수 있고, 상기 전류 루프에서 NFC의 동작 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)와 다른 주파수(예를 들어, 고주파)의 신호 성분을 차단함으로써, NFC 통신이 케이스(1050)를 안테나로 이용하는 다른 무선 통신(예를 들어, LTE(Long Term Evolution) 통신, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 통신 등과 같은 휴대폰 통신(Cellular Telephone Communication), WLAN(Wireless Local Area Network) 통신, GPS(Global Positioning System) 통신, 블루투스(Bluetooth) 통신, 또는 이와 유사한 통신)을 간섭하지 않도록 할 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 매칭 회로와 케이스 사이에 로우 패스 필터를 더 포함하는 휴대 기기를 설명하기 위한 도면이다.

도 18을 참조하면, 휴대 기기(1100)에서, 매칭 회로(1140)가 NFC 칩(1110)과 휴대 기기(1100)의 케이스(1150) 사이에 연결되고, 적어도 하나의 로우 패스 필터(1140)가 매칭 회로(1130)와 케이스(1150)의 적어도 하나의 단자 사이에 연결될 수 있다. 케이스(1150)는 제1 자기장(MF1)을 방사하고, 케이스(1150)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(1170)는 제1 자기장(MF1)에 응답하여 제2 자기장(MF2)을 방사할 수 있다. 휴대 기기(1100)는, 도 13의 휴대 기기(1000)에 비하여, 인덕터(1040)를 대신하여 로우 패스 필터(1140)를 포함할 수 있다.

로우 패스 필터(1140)는 케이스(1150)와 도 14의 제1 커패시터(C1)가 형성하는 전류 루프 내에 배치될 수 있고, 상기 전류 루프에서 NFC의 동작 주파수(예를 들어, 약 13.56 MHz)와 다른 주파수(예를 들어, 고주파)의 신호 성분을 차단함으로써, NFC 통신이 케이스(1050)를 안테나로 이용하는 다른 무선 통신을 간섭하지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 로우 패스 필터(1140)는 인덕터(1142) 및 커패시터(1144)를 포함할 수 있다.

도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 통신, 무선 충전 및/또는 마그네틱 보안 전송을 수행하는 휴대 기기를 설명하기 위한 도면이다.

도 19를 참조하면, 본 발명에 실시예들에 따른 휴대 기기는 NFC 칩(1210), NFC 칩(1210)에 연결된 케이스(일 실시예에서, 금속 케이스)(1230), 및 케이스(1230)와 자기적으로 커플링된 루프 안테나(1250)를 포함할 수 있다. NFC 칩(1210)은 케이스(1230) 및 루프 안테나(1250)를 이용하여 NFC 통신을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 루프 안테나(1250)에 연결된 무선 충전 회로(1270)를 더 포함할 수 있다. 무선 충전 회로(1270)는 루프 안테나(1250)를 통하여 무선으로 전력을 공급받음으로써, 상기 휴대 기기에 대한 전력을 충전할 수 있다. 이에 따라, 루프 안테나(1250)는 NFC 통신을 수행하도록 이용될 뿐만 아니라, 무선 충전을 위한 루프 안테나로 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휴대 기기는 루프 안테나(1250)에 연결된 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission; MST) 회로(1290)를 더 포함할 수 있다. MST 회로(1290)는 루프 안테나(1250)를 통하여 마그네틱 보안 전송을 수행할 수 있다. 이에 따라, 루프 안테나(1250)는 NFC 통신을 수행하도록 이용될 뿐만 아니라, 마그네틱 보안 전송을 위한 루프 안테나로 이용될 수 있다.

도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기가 NFC 통신을 수행하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 20을 참조하면, 휴대 기기(1300)에서, 내부 공간(1360)을 정의하는 케이스(1340)와 내부 공간(1360)에 배치되는 루프 안테나(1380)가 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 케이스(1340)의 제1 단자(T1)와 루프 안테나(1380)(또는 루프 코일)의 제1 단(E1)이 연결될 수 있고, NFC 칩(1390)은 케이스(1340)의 제2 단자(T2)와 루프 안테나(1380)의 제2 단(E2)에 연결될 수 있다. 즉, 케이스(1340)와 루프 안테나(1380)를 포함하는 NFC 안테나에서, 케이스(1340)의 제2 단자(T2)와 루프 안테나(1380)의 제2 단(E2)이 급전점(feeding point)들로서 역할을 할 수 있다. NFC 칩(1390)은 서로 직렬 연결된 케이스(1340)와 루프 안테나(1380)를 이용하여 NFC 통신을 수행할 수 있다. 한편, 케이스(1340)는 슬릿이 없는 일체형 구조를 가질 수 있고, 케이스(1340)의 방수 기능 및 디자인 심미성이 향상될 수 있다.

도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기가 NFC 통신을 수행하는 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 기기가 NFC 통신을 수행하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명에 실시예들에 따른 휴대 기기(1410)는 손목 착용형 전자 기기와 같은 웨어러블 전자 기기(1410)일 수 있다. 웨어러블 전자 기기(1410)는 인체에 착용된 상태로 NFC 통신을 통하여 외부 장치(1430)와의 페어링(Pairing) 또는 데이터 전송을 수행할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 기기(1410)는, 외부 장치(1430)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(1410)와 외부 장치(1430)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(1410)와 외부 장치(1430)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 22에 도시된 바와 같이, 본 발명에 실시예들에 따른 웨어러블 전자 기기(1510)는, 인체에 착용된 상태로 NFC 통신을 통하여 결제 정보(예를 들어, 신용 카드 정보)를 결제 단말(1530)에 전송함으로써, 전자 결제를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 실시예들에 따른 휴대 기기(1410, 1510)는 휴대 기기(1410, 1510)의 케이스 및 상기 케이스와 자기적으로 커플링된 루프 안테나를 이용하여 NFC 통신을 수행할 수 있다. 본 발명에 실시예들에 따른 휴대 기기(1410, 1510)에서, 케이스에 슬릿이 형성되지 않을 수 있고, 이에 따라 케이스의 방수 기능 및 디자인 심미성이 향상될 수 있다. 일 실시예에서, 휴대 기기(1410, 1510)는 웨어러블 전자 기기(1410, 1510)일 수 있고, 웨어러블 전자 기기(1410, 1510)는 인체에 착용된 상태로 NFC 통신을 통하여 페어링, 전자 결제, 데이터 전송 등을 수행할 수 있다.

본 발명은 스마트 폰, 태블릿 PC와 같은 임의의 휴대 기기에 적용될 수 있다. 또한, 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: 휴대 기기
120: 디스플레이 패널
140, 240: 케이스
910: NFC 칩
280: 루프 안테나

Claims (20)

1. 디스플레이 패널;
   상기 디스플레이 패널을 지지하고, 전도성 물질을 포함하며, 서로 이격된 제1 및 제2 단자들을 가지는 케이스;
   상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 적어도 하나에 연결되고, 상기 케이스가 제1 자기장을 방사하도록 상기 케이스에 전기 신호를 공급하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩; 및
   상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 상기 케이스와 자기적으로 커플링되어 상기 케이스에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성하는 루프 안테나를 포함하는 휴대 기기.
2. 제1 항에 있어서, 상기 케이스의 측면 테두리부는 슬릿이 없는 일체형 구조를 가지는 휴대 기기.
3. 제1 항에 있어서, 상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들은, 상기 제1 및 제2 단자들 사이에 상기 루프 안테나가 배치되도록 서로 이격된 휴대 기기.
4. 제1 항에 있어서, 상기 케이스는 금속 물질을 포함하는 금속 케이스인 휴대 기기.
5. 제1 항에 있어서, 상기 루프 안테나는 상기 NFC 칩과 물리적으로 비연결된 휴대 기기.
6. 제1 항에 있어서, 상기 루프 안테나는
   상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 금속 물질로 형성되며, 제1 단 및 제2 단을 가지는 루프 코일; 및
   상기 루프 코일의 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 휴대 기기.
7. 제6 항에 있어서, 상기 커패시터는 칩 커패시터인 휴대 기기.
8. 제6 항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 루프 코일의 상기 제1 단 및 상기 제2 단으로부터 연장된 금속 패턴들에 의해 형성되는 휴대 기기.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 케이스 내에 위치하고, 상기 휴대 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드를 더 포함하고,
   상기 루프 안테나는 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 휴대 기기.
10. 제9 항에 있어서, 상기 루프 안테나는 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사하는 휴대 기기.
11. 제9 항에 있어서,
    상기 루프 안테나와 상기 메인 보드 사이에 배치되는 자성 시트를 더 포함하는 휴대 기기.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스 내에 위치하고, 상기 휴대 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드를 더 포함하고,
    상기 케이스는, 상기 전도성 물질로 형성되는 측면 테두리부, 및 비전도성 물질로 형성되는 후면 커버부를 포함하며,
    상기 루프 안테나는 상기 메인 보드와 상기 케이스의 상기 후면 커버부 사이에 위치하는 휴대 기기.
13. 제12 항에 있어서, 상기 루프 안테나는 상기 케이스의 상기 후면 커버부를 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사하는 휴대 기기.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스 내에 위치하고, 상기 휴대 기기의 동작을 제어하는 프로세서가 배치되는 메인 보드를 더 포함하고,
    상기 케이스는, 상기 전도성 물질로 형성되는 측면 테두리부, 및 비전도성 물질로 형성되는 후면 커버부를 포함하며,
    상기 루프 안테나는, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 보드 사이에 위치하는 제1 루프 안테나, 및 상기 메인 보드와 상기 케이스의 상기 후면 커버부 사이에 위치하는 제2 루프 안테나를 포함하는 휴대 기기.
15. 제14 항에 있어서, 상기 제1 루프 안테나는 상기 디스플레이 패널을 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사하고,
    상기 제2 루프 안테나는 상기 케이스의 상기 후면 커버부를 통과하는 방향으로 상기 제2 자기장을 방사하는 휴대 기기.
16. 제1 항에 있어서,
    상기 NFC 칩에 상기 케이스와 병렬로 연결되고, 상기 루프 안테나를 둘러싸도록 배치되며, 상기 NFC 칩으로부터 공급되는 상기 전기 신호에 기초하여 상기 제1 자기장을 추가적으로 방사하는 루프 코일을 더 포함하는 휴대 기기.
17. 제1 항에 있어서,
    상기 NFC 칩과 상기 케이스 사이에 연결되고, 상기 NFC 칩과 상기 케이스 사이의 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 회로를 더 포함하는 휴대 기기.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 매칭 회로와 상기 케이스 사이에 연결되는 인덕터 또는 로우 패스 필터를 더 포함하는 휴대 기기.
19. 디스플레이 패널;
    차동 전기 신호를 출력하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩;
    상기 NFC 칩에 연결되고, 상기 NFC 칩으로부터 수신된 상기 차동 전기 신호를 싱글 엔드형 전기 신호로 변환하며, 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 회로; 및
    상기 디스플레이 패널을 지지하고, 전도성 물질을 포함하며, 상기 매칭 회로에 연결되는 제1 단자, 및 상기 제1 단자로부터 이격되고 접지 전압에 연결된 제2 단자를 가지며, 상기 매칭 회로로부터 수신된 상기 싱글 엔드형 전기 신호에 응답하여 제1 자기장을 방사하는 케이스; 및
    상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 상기 케이스와 자기적으로 커플링되어 상기 케이스에서 형성된 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성하는 루프 안테나를 포함하는 휴대 기기.
20. 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널을 지지하고, 서로 이격된 제1 및 제2 단자들을 가지는 케이스, 및 상기 케이스 내에 상기 케이스로부터 이격되어 위치하고, 상기 케이스와 자기적으로 커플링된 루프 안테나를 포함하는 휴대 기기에 내장되는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩에 있어서,
    상기 케이스의 상기 제1 및 제2 단자들 중 적어도 하나에 연결되고, 상기 케이스가 제1 자기장을 방사하고, 상기 루프 안테나가 상기 제1 자기장에 응답하여 제2 자기장을 형성하도록 상기 케이스에 전기 신호를 공급하는 NFC 컨트롤러를 포함하는 NFC 칩.

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