KR20180065688A - 무선 통신 안테나 및 이를 포함하는 웨어러블 기기 - Google Patents

무선 통신 안테나 및 이를 포함하는 웨어러블 기기 Download PDF

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KR20180065688A
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김춘희
이태헌
남현길
박현도
전대성
김남기
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나는 자성체; 상기 자성체의 제1 면 및 제2 면에 배치된 제1 기판 및 제2 기판; 및 상기 자성체, 상기 제1 기판, 및 상기 제2 기판을 관통하는 관통 홀을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은, 상기 자성체를 권회하도록 형성된 복수의 도전성 패턴, 및 상기 복수의 도전성 패턴과 동일한 소재를 가지고 상기 관통 홀에 인접한 영역에 형성되는 추가 패턴을 포함한다.

Description

무선 통신 안테나 및 이를 포함하는 웨어러블 기기{WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA AND WEARABLE DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 무선 통신 안테나 및 이를 포함하는 웨어러블 기기에 관한 것이다.
무선 통신은 다양한 환경에서 적용되고 있다. 특히, 전자 결재와 연관하여 코일 형태의 무선 통신 안테나는 다양한 기기에 적용될 수 있다.
최근, 모바일 기기에는 모바일 기기의 커버 등에 부착되는 스파이럴(Spiral) 코일 형태의 무선 통신 안테나가 채용되고 있다.
또한, 웨어러블 기기가 확산되면서 모바일 기기뿐 아니라 웨어러블 기기에 적합한 무선 통신 안테나에 대한 수요가 증가하고 있다.
웨어러블 기기에 채용되는 무선 통신 안테나는 데이터 송신의 신뢰성 확보 및 사용자의 편의를 위한 방사 방향 및 방사 범위의 요건을 충족하여야 한다.
또한, 소형화 요구로 인하여, 웨어러블 기기에 실장되는 무선 통신 안테나는 상대적으로 작은 크기를 가지고 대량 생산이 가능하여야 한다.
일본 공개특허공보 제2014-161003호
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 기기에 적합하고 통신 성능을 향상시킬 수 있는 무선 통신 안테나 및 이를 포함하는 웨어러블 기기가 제공된다.
본 발명의 일 예에 따른 무선 통신 안테나는 자성체; 상기 자성체의 제1 면 및 제2 면에 배치된 제1 기판 및 제2 기판; 상기 자성체, 상기 제1 기판, 및 상기 제2 기판을 관통하는 관통 홀을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상기 자성체를 권회하도록 형성된 복수의 도전성 패턴, 및 상기 복수의 도전성 패턴과 동일한 소재를 가지고, 상기 관통 홀에 인접한 영역에 형성되는 추가 패턴을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른 웨어러블 기기는 디스플레이; 상기 디스플레이를 통해 주변 광을 감지하는 조도 센서; 상기 디스플레이의 하부에 배치되며, 상기 조도 센서를 상기 주변 광에 노출하는 관통 홀을 포함하는 무선 통신안테나를 포함하고, 상기 무선 통신 안테나는, 자성체가 코어를 이루도록 복수의 도전성 패턴이 권회되어 형성된 솔레노이드 코일, 및 상기 복수의 도전성 패턴과 동일한 소재를 가지고 상기 관통 홀에 인접한 영역에 형성된 추가 패턴을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나 및 이를 포함하는 웨어러블 기기는 소형화, 박막화된 솔레노이드 코일을 포함하고 개선된 방사 특성을 가진다.
또한, 웨어러블 기기에 실장시 디스플레이에 음영 영역이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기가 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 마그네틱 카드에 인접한 자기 헤드의 양단 전압을 도시하는 도면이다.
도 3은 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드가 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나에 자기적으로 결합하는 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 후면 내부를 도시하는 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 정면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 배면도이다.
도 6c는 도 6a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 7a는 6a의 영역 A에 형성된 추가 패턴의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 7b는 도 6b의 영역 B에 형성된 추가 패턴의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 8a는 6a의 영역 A에 형성된 추가 패턴의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 8b는 도 6b의 영역 B에 형성된 추가 패턴의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 첨부된 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일하거나 유사한 요소로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기(30)가 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 웨어러블 기기는 팔, 머리 등의 인체에 착용되거나 스트랩에 의해 특정 구조물에 고정되는 전자 기기일 수 있다. 이하, 본 발명의 웨어러블 기기는 손목 시계 형태를 가지는 것으로 가정하고 서술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
무선 통신 안테나(20)는 웨어러블 기기(30)에 적용된다. 무선 통신 안테나(20)는 웨어러블 기기(30)의 제어에 따라 자기장을 형성할 수 있다. 무선 통신 안테나(20)는 송신 코일로서 동작할 수 있으며, 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치(10)와 자기적으로 결합하여, 무선으로 정보를 전송할 수 있다.
도 1에 도시한 예에서 무선 신호 수신 장치(10)는 마그네틱 카드 리더이다. 실시 예에 따라, 마그네틱 카드 리더(10) 외에도 다양한 무선 신호 수신 장치가 사용될 수 있다.
무선 통신 안테나(20)는 넓게 퍼진 자기장을 형성하여, 마그네틱 카드 리더(10)의 수신 코일의 위치나 각도가 변경되는 경우에도 마그네틱 카드 리더(10)와 자기적 결합이 가능하다.
일 실시 예에서, 무선 통신 안테나(20)는 자기장의 방향을 변환함으로써, 마그네틱 카드 리더(10)에 전송하고자 하는 데이터 - 예컨대, 자기 카드(220)의 카드 번호 데이터 - 를 전송할 수 있다. 즉, 마그네틱 카드 리더(10)는 무선 통신 안테나(20)에서 형성된 자기장의 방향 변환으로부터 유발되는, 수신 코일의 양단 전압의 변화를 이용하여 상기 카드 번호 데이터를 생성한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 무선 통신 안테나와 마그네틱 카드 리더(10)의 자기적 결합 및 마그네틱 카드 리더(10)의 동작에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 마그네틱 카드에 인접한 자기 헤드의 양단 전압을 도시하는 도면이다.
마그네틱 카드 리더(10, 도 1)는 자기 헤드(210) 및 아날로그-디지털 컨버터 (미도시)를 포함한다. 자기 헤드(210)는 자기 플럭스(Magnetic Flux)에 의하여 전압을 생성한다. 즉, 자기 헤드(210)는 수신 코일(211)을 포함할 수 있으며, 자기장에 의하여 수신 코일(211)의 양단에 발생하는 양단 전압(Vhead)을 검출할 수 있다.
수신 코일(211)이 자기장 내에 존재하는 경우, 수신 코일(211)에는 자기 플럭스에 의하여 양단 전압(Vhead)이 유발된다. 유발된 양단 전압(Vhead)은 아날로그-디지털 컨버터에 제공되고, 아날로그-디지털 컨버터는 양단 전압으로부터 복호 신호(Vdecode)를 생성한다. 복호 신호(Vdecode)는 디지털 전압 신호일 수 있으며, 복호 신호(Vdecode)로부터 카드 정보 데이터가 생성될 수 있다.
마그네틱 카드(220)에는 자화된 자기 띠(225)가 존재한다. 자기 헤드(210)가 자기 띠(225) 위를 이동함에 따라, 자기 헤드(210)의 수신 코일(211)에는 자기 플럭스에 의하여 양단 전압(Vhead)이 유발된다.
양단 전압(Vhead)은 자기 띠(225)의 극성에 따라 피크 전압을 가질 수 있다. 예컨대, 동일한 극성(S와 S, N과 N)이 인접해 있는 경우, 수신 코일(211)의 양단 전압(Vhead)은 피크 전압을 가질 수 있다.
또한, 아날로그-디지털 컨버터는 양단 전압(Vhead)으로부터 복호 신호(Vdecode)를 생성한다. 예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터는 피크 전압이 검출될 때마다 에지를 생성하여 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다.
디지털 데이터는 상기 복호 신호(Vdecode)로부터 복호될 수 있다. 예를 들어, 복호 신호(Vdecode)의 주기의 길이에 따라 '1' 또는 '0'이 복호될 수 있다. 도시된 예를 들면, 복호 신호(Vdecode)의 첫번째 주기와 두번째 주기는 세 번째 주기의 2배 임을 알 수 있다. 따라서, 복호 신호(Vdecode)의 첫번째 주기와 두번째 주기는 '1'로 복호되고, 세번째 주기 내지 다섯번째 주기는 '0'으로 복호된다. 이러한 복호 방식은 예시적인 것으로써, 다양한 복호 기술이 적용될 수 있음은 자명하다.
도 2에서는 마그네틱 카드 리더가 마그네틱 자기 띠(225)로부터 복호를 수행하는 예를 도시하고 있다. 한편, 자기 헤드(210)는 마그네틱 자기 띠(225)뿐만 아니라, 무선 통신 안테나(20, 도 1)에서 생성되는 자기장으로부터 양단 전압을 생성할 수 있다. 즉, 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드(210)는 무선 통신 안테나의 송신 코일과 자기적으로 결합하여 데이터 - 예를 들어, 카드 번호 데이터 - 를 수신할 수 있다.
도 3은 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드(210)가 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나(310)에 자기적으로 결합하는 일 예를 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 통신 안테나(310)는, 예컨대, 웨어러블 기기에 포함된 구동 신호 생성기(330)로부터 구동 신호를 인가 받아 자기장을 형성할 수 있다. 자기 헤드(210)는 송신 코일(311)에 의해 형성된 자기장과 자기적으로 결합하여 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 무선 통신 안테나(310)는 구동 신호에서 노이즈를 제거하거나 구동 신호를 무선 통신 안테나(310)를 구동하는데 적합한 형태로 변환하기 위해 필터 회로(320)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 웨어러블 기기는 케이스(410), 디스플레이(420), 배터리(430), 무선 통신 안테나(440), 및 메인 기판(450)을 포함한다. 또한, 일 예로, 웨어러블 기기는 사용자의 착용을 위한 스트랩(460)을 포함할 수 있고, 케이스(410)는 디스플레이 하우징(411), 배터리 케이스(412), 및 본체(413)를 포함한다.
디스플레이(420)는 케이스(410)의 전면에 배치될 수 있고, 전자신호를 시각화하여 사용자에게 시각정보를 제공한다. 또한, 일 예로, 손가락 등의 접촉 물체로부터 터치입력을 인가 받는 터치 스크린 패널을 포함할 수 있다.
배터리(430)는 웨어러블 기기를 구동하기 위한 전원을 제공한다. 배터리(430)는 배터리 케이스(412)에 장착될 수 있고, 무선 전력 충전 방식으로 충전될 수 있다.
메인 기판(450)에 실장된 구동 신호 생성기(330, 도 3)는 자기장을 형성하기 위해 무선 통신 안테나(440)를 구동하기 위한 구동 신호를 제공할 수 있다. 즉, 무선 통신 안테나(440) 송신 코일(311, 도 3)로서 자기 펄스를 방사할 수 있다.
또한, 상기 송신 코일은 수신 코일(211, 도 3)을 구비한 무선 신호 수신 장치와 자기적으로 결합하여, 무선으로 정보를 전송할 수 있다. 여기서, 상기 정보는 마그네틱 스트라이프 데이터일 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나. 웨어러블 기기는 상기 디스플레이(420)를 통해 입사하는 주변 광을 감지하는 조도 센서를 포함한다. 무선 통신 안테나(440)는 상기 디스플레이(420)의 하부에 배치될 수 있고, 상기 조도 센서를 주변 광에 노출하기 위해 관통 홀(445)을 포함한다.
도 4에서는 무선 통신 안테나(440)가 디스플레이(420)와 배터리 케이스(412) 사이에 실장되는 것으로 도시하였으나, 무선 통신 안테나(440)의 실장 위치는 변경될 수 있다. 상기 무선 통신 안테나(440)에 대하여, 도 6a 내지 도 8b에서 보다 상세히 설명한다.
스트랩(460)은 두 개로 이루어져 각각 본체에 연결될 수 있다. 또한, 스트랩(460)이 하나의 일체형으로 형성되는 경우 본체(413)를 감싸는 형태를 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 후면 내부를 도시하는 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 웨어러블 기기는 무선 전력 수신 코일(470)을 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신 코일은 웨어러블 기기의 본체(413)의 후면과 메인 기판(450)간에 배치될 수 있다.
또한, 무선 전력 수신 코일(470)은 무선 전력을 수신 받는 본체(413)의 후면의 반대측에 배치된 차폐 시트를 포함할 수 있다. 상기 차폐 시트는 무선 전력 수신 코일(470)의 일 면에 배치되는 자성 시트로 구성되거나, 페라이트 또는 도전성 분말을 도포하여 형성될 수 있다. 이러한 차폐 시트는 무선 전력의 자로를 효율적으로 형성하고, 배터리에 미치는 자기장의 영향을 최소화하기 위해 구비된다.
다만, 차폐 시트는 무선 통신 안테나(440)가 형성하는 자기장의 방사 범위를 축소 시킬 수 있다. 따라서, 이러한 차폐 시트를 채용한 웨어러블 기기(400)의 경우, 스파이럴(Spiral) 코일의 방사 특성과 비교하여, 웨어러블 기기(400)의 측면 및 무선 통신 안테나(440)의 측면으로 방사 방향을 가질 수 있는 솔레노이드 코일을 포함하는 무선 통신 안테나(440)가 유리한 방사 특성을 갖는다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 정면도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 배면도이며, 도 6c는 도 6a의 ?-?'의 단면도이다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나(600)는 제1 기판(601), 제2 기판(602), 자성체(603), 및 관통 홀(605)을 포함한다.
도 6a를 참조하면, 제1 기판(601)은 자성체(603) 제1 면에 배치되고 복수의 도전성 패턴(610)을 포함한다. 상기 복수의 도전성 패턴(610)은 제1 기판(601) 상에 나란히 배열된다. 도 6a의 영역 A를 참조하면, 상기 복수의 도전성 패턴(610)이 형성되지 않은 영역을 확인할 수 있다. 이러한 영역을 관통 홀(605)에 인접한 영역으로 정의한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나(600)가 디스플레이(420, 도4)의 하부에 배치되는 경우, 디스플레이의 화면에 음영 영역이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
상기 관통 홀(605)에 인접한 영역에는 복수의 도전성 패턴(610)이 배치되지 않는다. 또한, 제1 기판(601)의 소재와 상기 복수의 도전성 패턴(610)의 소재가 상이하므로, 제1 기판(601) 및 복수의 도전성 패턴(610)은 빛에 대한 반사율에 있어 차이를 가진다. 상기 디스플레이를 투과한 빛은 이러한 반사율의 차이에 의해 상기 디스플레이의 화면에 음영 영역을 유발할 수 있다.
이러한 음영 영역의 발생을 방지하기 위해, 제1 추가 패턴(630)이 제1 기판(601)의 관통 홀(605)에 인접한 영역에 형성된다. 제1 추가 패턴(630)은 제1 기판(601)의 복수의 도전성 패턴(610)과 동일한 소재를 가진다. 이에 따라, 제1 추가 패턴(630)과 복수의 도전성 패턴(610)의 빛에 대한 반사율은 동일하므로, 디스플레이의 화면에 음영 영역이 발생하는 현상이 방지될 수 있다.
또한, 제1 기판(601) 상에서, 복수의 도전성 패턴(610)이 배치되지 않은 영역에 제1 더미 패턴(635)이 배치될 수 있다. 도 6a에서, 제1 더미 패턴(635) 제1 기판(601)의 외곽의 하부에 배치되었다. 이러한 제1 더미 패턴(635)은 복수의 도전성 패턴(610)과 동일한 소재를 가지고 제1 추가 패턴(630)과 동일한 기능을 가질 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제2 기판(602)은 자성체(603)의 제2 면에 배치되고 복수의 도전성 패턴(620)을 포함한다. 상기 복수의 도전성 패턴(610)은 제2 기판(602) 상에 나란히 배열된다. 도 6b의 영역 B를 참조하면, 상기 복수의 도전성 패턴(620)이 형성되지 않은 영역을 확인할 수 있다. 이러한 영역을 관통 홀(605)에 인접한 영역으로 정의한다. 제1 기판(601)과 마찬가지로, 제2 기판(602) 상에는 음영 영역의 발생을 방지하기 위해, 제2 추가 패턴(640)이 제1 기판(602)의 관통 홀(605)에 인접한 영역에 형성될 수 있다. 제2 추가 패턴(640)은 제2 기판(602)의 복수의 도전성 패턴(620)과 동일한 소재를 가진다. 또한, 제1 기판(601)과 마찬가지로, 제2 기판(602) 상에서, 복수의 도전성 패턴(620)이 배치되지 않은 영역에 제2 더미 패턴(645)이 배치될 수 있다
여기서, 상기 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 박막 기판으로, 예를 들어 FPCB와 같은 연성 기판일 수 있다. 그러나, 상기 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 이와 같은 예로 한정되지 않는다. 또한, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 실질적으로 원형의 형상을 가질 수 있다. 이러한 경우, 제1 기판(601)의 복수의 도전성 패턴(610) 및 제2 기판(602)의 복수의 도전성 패턴(620)은 상기 원형의 형상의 (弦, chord)을 따라 배열된다.
그러나, 상기 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 이와 같은 예로 한정되지 않고, 타원, 다각형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 일부분이 함입되거나 돌출된 부분을 가질 수 있다.
또한, 무선 통신 안테나(600)는 메인 기판(450, 도 4)과 전기적으로 연결되기 위한 접촉 단자(670)를 포함할 수 있다. 접촉 단자(670)는 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)으로부터 돌출되는 인출부(671)의 일단에 배치될 수 있다.
또한, 무선 통신 안테나(600)는 자성체(603)의 주위 영역에서 상기 제1 기판(601)과 상기 제2 기판(602)을 연결하는 도전성 비아들(650)을 포함한다. 상기 도전성 비아들(650)은 자성체(603)의 외곽에서 제1 기판(601)의 가장자리에 인접한 영역을 따라 형성될 수 있다.
제1 기판(601)의 복수의 도전성 패턴(610) 및 제2 기판(602)의 복수의 도전성 패턴(620)은 코일의 턴들을 구성한다. 예를 들어, 제1 기판(601)의 복수의 도전성 패턴(610) 중 하나의 도전성 패턴은 도전성 비아를 통해 제2 기판(602)의 복수의 도전성 패턴(620) 중 하나의 도전성 패턴과 연결될 수 있고, 이러한 연결에 의해 코일의 한 턴이 완성된다. 또한, 도 6b의 영역 C를 참고하면, 제2 기판(602)의 복수의 도전성 패턴(620) 각각은 코일의 다음 턴을 구성하는 제1 기판(601)의 복수의 도전성 패턴과 연결되기 위해 일정한 각도를 가지고 꺽이는 굴곡을 가질 수 있다.
즉, 제1 기판(601)의 복수의 도전성 패턴(610) 및 제2 기판(602)의 복수의 도전성 패턴(620)은 자성체(603)가 코어를 이루도록 권회하여 솔레노이드 코일을 형성한다. 상기 솔레노이드 코일은 제1 코일부 및 제2 코일부를 포함한다. 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부는 복수의 도전성 패턴(610, 620)이 형성되지 않은 영역, 즉, 관통 홀(605)에 인접한 영역을 사이에 두고 이격되어 배치된다. 즉, 상기 제1 코일부와 제2 코일부 간에는 관통 홀(605)에 인접한 영역이 배치된다. 또한, 상기 제1 코일부 및 제2 코일부는 관통 홀(605)에 인접한 영역을 가로지르는 연결 부재(615)에 의해 서로 직렬로 연결된다. 예를 들어, 무선 통신 안테나(600)의 제1 기판(601)이 디스플레이(420, 도4)와 접하도록 배치되는 경우, 상기 연결 부재(615)는 음영 영역의 발생의 원인이 될 수 있으므로, 상기 연결 부재(615)는 디스플레이(420, 도4)와 접하지 않는 제2 기판(602)에 배치될 수 있다.
솔레노이드 코일은 종래와 같이 와이어(wire) 형태의 코일을 이용하지 않고, 얇은 박막 기판 상에 형성된 도전성 패턴을 이용하므로, 얇은 박막 코일이 된다. 즉, 제1 기판(601), 자성체(603), 및 제2 기판(602)이 적층된 상기 박막 코일은 얇은 두께를 가진다.
한편, 무선 통신 안테나(600)는 구동 신호 생성기(330, 도 3)로부터 접촉 단자(670)를 통해 구동 신호를 제공받는다. 상기 구동 신호를 상기 솔레노이드 코일의 양단에 인가하기 위해 인출 패턴(675)을 더 포함할 수 있다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 인출 패턴(675)은 제1 기판(601)의 최외곽 영역, 즉, 상기 복수의 도전성 패턴의 외곽 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 인출 패턴(675)은 디스플레이(420, 도4)를 통해 빛이 입사하는 영역 밖에 위치할 수 있으므로 음영 영역의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 인출 패턴(675)은 제2 기판(602)에 배치될 수 있다.
자성체(603)는 박판의 자성층이 적층되어 형성될 수 있다. 상기 자성층은 연자성 합금으로서, 비정질(amorphous) 구조 또는 나노 결정질 구조를 가지는 박판의 금속 리본일 수 있다. 또는, 자성체(603)는 고투자율 물질인 퍼멀로이(permalloy)로 구성될 수 있다. 자성체(603)는 와전류를 방지하며, 상기 솔레노이드 코일가 형성한 자기장을 강화한다.
자성체(603)의 형상은 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)의 형상, 또는 복수의 도전성 패턴(610, 620)의 길이 및 배열에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 자성체(603)는 원형, 타원, 다각형의 형상을 가질 수 있고, 적어도 일부분이 함입되거나 돌출된 부분을 가질 수 있다. 이러한 자성체(603)의 형태 변화에 따라, 솔레노이드 코일이 방사하는 자기장의 방사 방향 및 방사 범위가 조절될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 무선 통신 안테나(600)는 제1 기판(601), 제2 기판(602), 및 자성체(603)를 포함한다. 상기 자성체(603)는 제1 기판(601) 및 제2 기판(602) 사이에 배치된다. 또한, 제1 기판(601)은 복수의 도전성 패턴(610)을 포함하고, 제2 기판(602)은 복수의 도전성 패턴(620)을 포함하는 제2 기판(602)을 포함한다.
즉, 일 예에 따른 무선 통신 안테나는 자성체(603)를 하나의 기판으로 본다면 상기 기판의 상부 및 하부에 복수의 도전성 패턴(610, 620)이 형성될 수 있고, 상부에 형성된 도전성 패턴(610)과 하부에 형성된 도전성 패턴(620)을 연결하는 도전성 비아들(650)을 포함할 수 있다.
한편, 제1 기판(601) 또는 제2 기판(602)은 자성체(603)와 접착 시트(604)에 의해 부착될 수 있다. 접착 시트(604)는 접착 테이프에 의해 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 기판(601, 602)이나 자성체(603)의 표면에 접착제나 접착성을 갖는 수지를 도포하여 형성할 수도 있다.
도전성 비아들(650)은 제1 기판(601)의 복수의 도전성 패턴(610) 및 제2 기판(602)의 복수의 도전성 패턴(620)과 함께 자성체(603)를 둘러싸는 솔레노이드 형태의 코일을 이룬다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 제1 기판(601) 상의 하나의 도전성 패턴과 제2 기판(602) 상의 하나의 도전성 패턴은 두 개의 도전성 비아(650)로 연결되어 도전성 패턴간의 단선을 방지할 수 있다.
또한, 무선 통신 안테나는 수지층(690)을 포함할 수 있고, 수지층(690)은 절연성 및 접착성을 가지는 열경화성 수지로 구성될 수 있다.
수지층(690)은 자성체(603)의 외곽에서, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)사이에 배치될 수 있다. 상기 수지층(690)은 자성체(603) 주위의 빈 공간에서 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)을 지지하므로 공정상 발생하는 단선, 기포 유입 등의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 도전성 비아들(650)은 수지층(690)을 관통하여 형성될 수 있다.
이하, 도 7a내지 도 8b를 참조하여 본 발명의 무선 통신 안테나가 포함하는 추가 패턴의 다른 실시 예를 설명한다. 도 7a내지 도 8b를 참조하여 설명하는 무선 통신 안테나의 예는 도 6a 내지 도 6c의 무선 통신 안테나의 예와 상호 배타적일 필요는 없다. 따라서, 상술한 무선 통신 안테나에 대한 서술과 중복되는 설명은 생략한다.
도 7a는 6a의 영역 A에 형성된 추가 패턴의 다른 실시 예를 나타내는 도면이이고, 도 7b는 도 6b의 영역 B에 형성된 추가 패턴의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 제1 기판(701)은 관통 홀(705)에 인접한 영역에 형성된 제1 추가 패턴(730)을 포함하고, 상기 제1 추가 패턴(730)은 복수의 제1 모조 패턴(731)으로 이루어진다.
복수의 제1 모조 패턴(731)은 복수의 도전성 패턴(710)과 동일한 소재를 가진다. 또한, 복수의 제1 모조 패턴(731)은 복수의 도전성 패턴(710)과 동일한 폭을 가진다. 이에 따라, 디스플레이의 화면에 음영 영역이 발생하는 현상은 보다 효과적으로 방지될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1 기판(701)과 마찬가지로, 제2 기판(702)은 관통 홀(705)에 인접한 영역에 형성된 제2 추가 패턴(740)을 포함하고, 상기 제2 추가 패턴(740)은 복수의 제2 모조 패턴(732)으로 이루어진다. 또한, 제2 기판(702)은 상기 관통 홀(705)을 가로지르는 연결 부재(715)를 포함한다.
도 8a는 6a의 영역 A에 형성된 추가 패턴의 다른 실시 예를 나타내는 도면이고, 도 8b는 도 6b의 영역 B에 형성된 추가 패턴의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 8a를 참조하면, 제1 기판(801)은 관통 홀(805)에 인접한 영역에 형성된 제1 추가 패턴(830)을 포함하고, 상기 제1 추가 패턴(830)은 슬릿들(835)을 포함한다. 상기 제1 추가 패턴은 상기 슬릿들(835)에 의해 분리되는 복수의 제1 모조 패턴(831)으로 이루어진다.
복수의 제1 모조 패턴(831)은 복수의 도전성 패턴(810)과 동일한 소재를 가진다. 또한, 복수의 제1 모조 패턴(831)은 복수의 도전성 패턴(810)과 동일한 폭을 가진다. 이에 따라, 디스플레이의 화면에 음영 영역이 발생하는 현상은 보다 효과적으로 방지될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 제1 기판(801)과 마찬가지로, 제2 기판(802)은 관통 홀(805)에 인접한 영역에 형성된 제2 추가 패턴(840)을 포함하고, 상기 제2 추가 패턴(840)은 슬릿들(845)을 포함한다. 상기 제2 추가 패턴(840)은 상기 슬릿들(835)에 의해 분리되는 복수의 제2 모조 패턴(841)으로 이루어진다.
상기 제1 추가 패턴(830) 및 제2 추가 패턴(840)은 제1 기판(801) 및 제2 기판(802)의 복수의 도전성 패턴(810, 820)과 연결될 수 있다. 또한, 제1 추가 패턴(830) 및 제2 추가 패턴(840)은 도전성 비아들에 의해 서로 연결될 수 있다.
이러한 연결에 의해 제1 추가 패턴(830) 및 제2 추가 패턴(840)은 솔레노이드 코일의 일부를 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
601: 제1 기판
602: 제2 기판
603: 자성체
605: 관통 홀
610, 620: 복수의 도전성 패턴
630: 제1 추가 패턴
640: 제2 추가 패턴
670: 접촉 단자

Claims (16)

  1. 자성체;
    상기 자성체의 제1 면 및 제2 면에 배치된 제1 기판 및 제2 기판; 및
    상기 자성체, 상기 제1 기판, 및 상기 제2 기판을 관통하는 관통 홀
    을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은,
    상기 자성체를 권회하도록 형성된 복수의 도전성 패턴, 및 상기 복수의 도전성 패턴과 동일한 소재를 가지고 상기 관통 홀에 인접한 영역에 형성되는 추가 패턴
    을 포함하는 무선 통신 안테나.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 추가 패턴은 슬릿들에 의해 분리되는 복수의 모조 패턴으로 형성되는 무선 통신 안테나.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 모조 패턴의 폭은 상기 복수의 도전성 패턴의 폭과 동일한 무선 통신 안테나.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 추가 패턴은 상기 복수의 도전성 패턴과 연결되는 무선 통신 안테나.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 제2 기판 중 적어도 하나는
    상기 복수의 도전성 패턴과 동일한 소재를 가지는 더미 패턴을 더 포함하는 무선 통신 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판의 복수의 도전성 패턴과 상기 제2 기판의 복수의 도전성 패턴은 도전성 비아들에 의해 연결되는 무선 통신 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자성체의 외곽에서 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 사이에 배치되는 수지층을 더 포함하고,
    상기 도전성 비아들은 상기 수지층을 관통하여 형성되는 무선 통신 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 실질적으로 원형의 형상을 가지고,
    상기 복수의 도전성 패턴은 상기 원형의 형상의 현(弦, chord)을 따라 배열되는 무선 통신 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 제2 기판 중 하나는
    구동 신호를 인가 받기 위한 접촉 단자; 및
    상기 제1 기판 또는 제2 기판의 최외곽 영역에 배치되고, 상기 접촉 단자와 상기 복수의 도전성 패턴을 연결하기 위한 인출 패턴을 더 포함하는 무선 통신 안테나.
  10. 디스플레이;
    상기 디스플레이를 통해 입사하는 주변 광을 감지하는 조도 센서;
    상기 디스플레이의 하부에 배치되며, 상기 조도 센서를 상기 주변 광에 노출하는 관통 홀을 포함하는 무선 통신 안테나
    를 포함하고, 상기 무선 통신 안테나는,
    자성체가 코어를 이루도록 복수의 도전성 패턴이 권회되어 형성된 솔레노이드 코일, 및 상기 복수의 도전성 패턴과 동일한 소재를 가지고 상기 관통 홀에 인접한 영역에 형성된 추가 패턴
    을 포함하는 웨어러블 기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 추가 패턴은 슬릿에 의해 분리되는 복수의 모조 패턴으로 형성되는 웨어러블 기기.

  12. 제10항에 있어서,
    상기 추가 패턴은 상기 복수의 도전성 패턴과 연결되어 상기 솔레노이드 코일의 일부를 형성하는 웨어러블 기기.
  13. 제10항에 있어서, 상기 무선 통신 안테나는
    상기 자성체의 상부의 복수의 도전성 패턴과 상기 자성체의 하부의 복수의 도전성 패턴을 연결하는 도전성 비아들
    을 더 포함하는 웨어러블 기기.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신 안테나는 실질적으로 원형의 형상을 가지고, 상기 복수의 도전성 패턴은 상기 원형의 형상의 현(弦, chord)을 따라 배열되는 웨어러블 기기.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신 안테나는 마그네틱 스트라이프 데이터를 포함하는 자기 펄스를 방사하는 웨어러블 기기.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 자성체는 박판의 금속 리본인 자성층이 적층된 구조인 웨어러블 기기.
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