KR20190008067A

KR20190008067A - 이동 단말기

Info

Publication number: KR20190008067A
Application number: KR1020180001941A
Authority: KR
Inventors: 유승우; 이주희; 정준영; 김영렬; 이원우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2019-01-23
Also published as: KR102375521B1

Abstract

본 발명은, 어레이를 이루는 패치 안테나들(patch antennas); 상기 패치 안테나들의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로; 및 상기 집적회로를 덮도록 배치되는 케이스를 포함하며, 상기 케이스는, 외형을 이루는 베이스; 상기 집적회로에서 발생하는 열을 방산하도록 상기 베이스의 내측면에 부착되고, 상기 패치 안테나들에 대응되는 개구를 구비하는 방열시트; 및 상기 개구를 덮도록 배치되며, 상기 패치 안테나들의 무선 신호가 상기 케이스의 외부로 방사되도록 유전 재질로 형성되는 유전체를 포함하는 이동 단말기를 개시한다.

Description

이동 단말기{MOBILE TERMINAL}

본 발명은 안테나 모듈을 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.

이동 단말기(mobile/portable terminal)은 이동 중에 사용 가능한 전자 장치로서, 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.

이와 같은 이동 단말기는 기술의 발전에 따라 다양한 기능을 가지게 되었다. 예를 들어, 이동 단말기는 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다. 나아가 이동 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 이동 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.

최근에는 광대역 서비스가 제공됨에 따라, 이동 단말기가 보다 높은 주파수 대역에서 동작할 필요성이 있다. 이와 관련하여, 최근에는 5세대(5G) 통신 서비스에 대한 표준화가 진행 중이며, 이를 위해 5G 안테나 구조를 새로이 설계하고 개선시켜 나가고 있다.

안테나 동작 중, 집적회로에서는 많은 열이 발생한다. 따라서, 안테나 구조를 설계할 때, 집적회로의 방열 구조는 안테나뿐만 아니라 이동 단말기의 신뢰성 측면에서 아주 중요한 고려 요소이다.

도 1을 참조하면, 기존의 4세대 무선 통신 서비스를 위한 4G 안테나 구조에서는, 집적회로(12)가 안테나(11)로부터 일정 거리 이상으로 이격 배치된다. 이때, 집적회로(12)의 상방향 방열을 위하여, 방열시트(13)는 집적회로(12)를 덮도록 배치되었다. 상기 구조에서는, 방열시트(13)가 안테나(11)를 덮도록 배치되지 않아, 안테나(11)의 방사에는 영향을 미치지 않았다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 5G 안테나 구조에서는, 경로 손실(path loss)을 줄이기 위해 집적회로(22)와 안테나(21)가 매우 인접하게 배치된다(대략적으로, 5mm~10mm). 따라서, 방열시트(23)가 집적회로(22)를 덮도록 배치되면, 안테나(21)도 함께 덮게 되어, 안테나(21)의 방사가 차단되는 문제가 있다.

본 발명의 첫 번째 목적은, 5세대 무선 통신 서비스를 위한 5G 안테나 구조와 같이, 집적회로가 안테나와 매우 인접하게 배치되는 구조에서, 집적회로에서 발생한 열이 방열될 수 있으면서도 안테나의 방사가 차단되지 않는 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은, 서로 다른 부재들의 조합으로 이루어지는 안테나 방열 구조에서, 방열 성능을 향상시킬 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은, 집적회로의 상방향 방열 구조와 하방향 방열 구조가 조합된 새로운 안테나 방열 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 네 번째 목적은, 5G 안테나 모듈과 무선충전 모듈이 구비된 이동 단말기에서, 이들의 성능을 저하시키지 않으면서 방열 성능이 확보될 수 있는 케이스를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 어레이를 이루는 패치 안테나들(patch antennas); 상기 패치 안테나들의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로; 및 상기 집적회로를 덮도록 배치되는 케이스를 포함하며, 상기 케이스는, 외형을 이루는 베이스; 상기 집적회로에서 발생하는 열을 방산하도록 상기 베이스의 내측면에 부착되고, 상기 패치 안테나들에 대응되는 개구를 구비하는 방열시트; 및 상기 개구를 덮도록 배치되며, 상기 패치 안테나들의 무선 신호가 상기 케이스의 외부로 방사되도록 유전 재질로 형성되는 유전체를 포함하는 이동 단말기를 개시한다.

상기 유전체는 질화알루미늄(AlN: Aluminum Nitride) 또는 보론나이트라이드(BN: Boron Nitride)를 포함하는 복합재로 형성될 수 있다.

상기 방열시트는 그라파이트(graphite) 시트, 구리 시트 또는 알루미늄 시트가 될 수 있다.

상기 개구는 상기 유전체보다 작게 형성되고, 상기 방열시트는 상기 유전체의 가장자리 영역을 덮도록 배치될 수 있다.

또는, 상기 유전체는 상기 개구의 둘레를 덮도록 배치되며, 상기 유전체의 가장자리 영역과 상기 베이스 사이에는 상기 방열시트가 배치될 수 있다.

또는, 상기 유전체는 상기 개구에 대응되는 크기로 형성되어 상기 개구에 수용될 수 있다.

상기 유전체는 상기 패치 안테나들로부터 1mm 이상 3mm 이하로 이격되게 배치될 수 있다.

상기 패치 안테나들에 수직한 축에 대하여, 상기 패치 안테나들과 상기 개구가 이루는 각도는, 상기 패치 안테나의 스캐닝 앵글보다 크게 설정되는 것이 바람직하다.

상기 각도는 60도 초과 90도 미만이 될 수 있다.

상기 베이스는 합성수지 재질 또는 글라스 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 상기 유전체와 상기 방열시트가 상하로 중첩되는 구조에서는, 중첩 부분에 연결부가 배치된다.

상기 연결부는, 상기 유전체와 상기 방열시트 사이에 도포되는 접착제; 및 상기 접착제 사이의 빈 공간에 충전되는 써멀 컴파운드를 포함할 수 있다.

또는, 본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 상기 유전체가 상기 개구에 대응되는 크기로 형성되어 상기 개구에 수용되는 구조에서는, 상기 유전체와 상기 방열시트 사이에 써멀 컴파운드가 도포된다.

상기 써멀 컴파운드는 상기 유전체의 둘레를 따라 루프 형태로 도포될 수 있다.

본 발명의 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 회로기판; 상기 회로기판을 덮도록 배치되고, 금속 재질로 형성되는 쉴드캔; 및 상기 쉴드캔 상에 지지되고, 상기 집적회로가 장착되는 연성인쇄회로기판을 더 포함하며, 상기 연성인쇄회로기판의 그라운드 비아는 상기 쉴드캔과 접촉되며, 상기 쉴드캔은 상기 회로기판의 그라운드와 접촉된다.

또는, 본 발명의 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 회로기판; 상기 회로기판을 덮도록 배치되고, 금속 재질로 형성되는 쉴드캔; 상기 쉴드캔 상에 지지되는 방열부재; 및 상기 방열부재 상에 지지되고, 상기 집적회로가 장착되는 연성인쇄회로기판을 더 포함하며, 상기 연성인쇄회로기판의 그라운드 비아는 상기 방열부재와 접촉된다.

상기 집적회로와 상기 연성인쇄회로기판 사이에는 써멀 컴파운드가 도포될 수 있다.

본 발명의 네 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 어레이를 이루는 패치 안테나들(patch antennas)과, 상기 패치 안테나들의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로를 포함하는 안테나 모듈; 및 상기 안테나 모듈을 덮도록 배치되고, 무선충전 코일을 구비하는 케이스를 포함하며, 상기 케이스는, 외형을 이루는 베이스; 상기 베이스의 내측면에 부착되어 상기 무선충전 코일에 의해 감싸지고, 탄소 또는 금속 재질로 형성되는 방열시트; 및 상기 방열시트에 대응되는 개구를 구비하며, 상기 베이스의 내측면에 부착되어 상기 안테나 모듈 및 상기 무선충전 코일과 오버랩되는 유전체를 포함하는 이동 단말기를 개시한다.

상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 베이스의 내측면에 방열시트가 부착되되, 방열시트에서 패치 안테나들에 대응되는 부분에는 개구가 형성되고, 유전체가 상기 개구를 덮도록 배치되어, 패치 안테나들의 방사 성능에 영향을 미치지 않는 집적회로의 방열 구조가 구현될 수 있다. 이때, 유전체가 전기 전도도는 낮지만 열 전도도가 높은 질화알루미늄(AlN: Aluminum Nitride) 또는 보론나이트라이드(BN: Boron Nitride)를 포함하는 복합재로 형성되는 경우, 유전체가 방열시트에 준하는 방열 성능을 발휘할 수 있다.

둘째, 유전체와 방열시트가 상하로 중첩되는 구조에서, 중첩 부분에 접착제와 써멀 컴파운드가 조합된 연결부가 배치됨으로써, 유전체에서 방열시트로의 열전달이 증가되어, 방열 성능이 향상될 수 있다. 유전체가 개구에 대응되는 크기로 형성되어 개구에 수용되는 구조에서는, 유전체와 방열시트 사이에 써멀 컴파운드가 도포되어, 상술한 효과가 발휘될 수 있다.

셋째, 상술한 집적회로의 상방향 방열 구조와, 집적회로-연성인쇄회로기판의 그라운드 비아-쉴드캔-회로기판의 그라운드로 이어지는 하방향 방열 구조, 또는 집적회로-연성인쇄회로기판의 그라운드 비아-방열부재로 이어지는 하방향 방열 구조의 조합을 통하여, 안테나 모듈의 방열 성능이 향상될 수 있다.

넷째, 유전체가 무선충전 코일과 5G 안테나 모듈에 대응되게 배치되되, 무선충전 코일에 의해 한정되는 공간에 대응되게는 방열시트가 배치됨으로써, 안테나 성능과 무선충전 성능을 저하시키지 않으면서 방열 성능이 확보된 케이스가 제공될 수 있다.

도 1은 종래의 4G 안테나의 방열 구조를 설명하기 위한 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 구조를 5G 안테나에 적용했을 때의 문제점을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도들.
도 6은 도 5의 A-A를 따라 취한 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 후면 커버의 분해 사시도.
도 8은 도 6에 도시된 연결부의 확대도.
도 9는 도 8에 도시된 연결부의 일 예가 적용된 후면 커버를 보인 개념도.
도 10은 도 8에 도시된 연결부의 다른 일 예가 적용된 후면 커버를 보인 개념도.
도 11은 도 6에 도시된 패치 안테나들의 배치 조건을 설명하기 위한 개념도.
도 12는 도 6에 도시된 안테나 모듈을 보인 개념도.
도 13 및 도 14는 도 6에 도시된 후면 커버의 변형예들을 보인 개념도들.
도 15는 도 6에 도시된 안테나 모듈의 하부 방열 구조의 일 예를 보인 개념도.
도 16은 도 6에 도시된 안테나 모듈의 하부 방열 구조의 다른 일 예를 보인 개념도.
도 17은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 이동 단말기를 보인 개념도.
도 18은 도 17의 라인 B-B를 따라 취한 단면도.

이하, 본 발명에 관련된 이동 단말기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

변형된 실시 예에서, 이전에 설명한 실시예의 구성요소와 동일 내지 유사한 구성요소에는 동일 내지 유사한 참조 번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.

도 3은 본 발명과 관련된 이동 단말기(100)를 설명하기 위한 블록도이다.

이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 구성요소들은 이동 단말기(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중, 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.

센싱부(140)는 이동 단말기(100) 내 정보, 이동 단말기(100)를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(143, fingerprint sensor), 그립 센서(145, grip sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.

인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.

또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기(100)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 3에서 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.

상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기(100)의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기(100)의 동작, 제어, 또는 제어 방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.

이하에서는, 위에서 살펴본 이동 단말기(100)를 통하여 구현되는 다양한 실시 예들을 살펴보기에 앞서, 위에서 열거된 구성요소들에 대하여 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 무선 통신부(110)에 대하여 살펴보면, 무선 통신부(110)의 방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 방송 채널들에 대한 동시 방송 수신 또는 방송 채널 스위칭을 위해 둘 이상의 상기 방송 수신 모듈이 상기 이동 단말기(100)에 제공될 수 있다.

이동 통신 모듈(112)은, 이동 통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.

상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.

무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.

WiBro, HSDPA, HSUPA, GSM, CDMA, WCDMA, LTE, LTE-A 등에 의한 무선 인터넷 접속은 이동 통신망을 통해 이루어진다는 관점에서 본다면, 상기 이동 통신망을 통해 무선 인터넷 접속을 수행하는 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기 이동 통신 모듈(112)의 일종으로 이해될 수도 있다.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기 사이, 또는 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.

여기에서, 다른 이동 단말기는 본 발명에 따른 이동 단말기(100)와 데이터를 상호 교환하는 것이 가능한(또는 연동 가능한) 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 스마트 와치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display))가 될 수 있다. 근거리 통신 모듈(114)은, 이동 단말기(100) 주변에, 상기 이동 단말기(100)와 통신 가능한 웨어러블 디바이스를 감지(또는 인식)할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 감지된 웨어러블 디바이스가 본 발명에 따른 이동 단말기(100)와 통신하도록 인증된 디바이스인 경우, 이동 단말기(100)에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를, 상기 근거리 통신 모듈(114)을 통해 웨어러블 디바이스로 전송할 수 있다. 따라서 웨어러블 디바이스의 사용자는, 이동 단말기(100)에서 처리되는 데이터를, 웨어러블 디바이스를 통해 이용할 수 있다. 예를 들어, 이에 따르면 사용자는, 이동 단말기(100)에 전화가 수신된 경우, 웨어러블 디바이스를 통해 전화 통화를 수행하거나, 이동 단말기(100)에 메시지가 수신된 경우, 웨어러블 디바이스를 통해 상기 수신된 메시지를 확인하는 것이 가능하다.

위치 정보 모듈(115)은 이동 단말기(100)의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 이동 단말기(100)는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 이동 단말기(100)의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 이동 단말기(100)는 Wi-Fi 모듈을 활용하면, Wi-Fi 모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 이동 단말기(100)의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치 정보 모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 이동 단말기(100)의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다. 위치 정보 모듈(115)은 이동 단말기(100)의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 이동 단말기(100)의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.

다음으로, 입력부(120)는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, 이동 단말기(100)는 하나 또는 복수의 카메라(121)를 구비할 수 있다. 카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시되거나 메모리(170)에 저장될 수 있다. 한편, 이동 단말기(100)에 구비되는 복수의 카메라(121)는 매트릭스 구조를 이루도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 매트릭스 구조를 이루는 카메라(121)를 통하여, 이동 단말기(100)에는 다양한 각도 또는 초점을 갖는 복수의 영상 정보가 입력될 수 있다. 또한, 복수의 카메라(121)는 입체영상을 구현하기 위한 좌 영상 및 우 영상을 획득하도록, 스테레오 구조로 배치될 수 있다.

마이크로폰(122)은 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동 단말기(100)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 응용 프로그램)에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 마이크로폰(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.

사용자 입력부(123)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(123)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(180)는 입력된 정보에 대응되도록 이동 단말기(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한, 사용자 입력부(123)는 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 이동 단말기(100)의 전·후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치 스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 가상키 또는 비주얼 키는, 다양한 형태를 가지면서 터치 스크린 상에 표시되는 것이 가능하며, 예를 들어, 그래픽(graphic), 텍스트(text), 아이콘(icon), 비디오(video) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.

한편, 센싱부(140)는 이동 단말기(100) 내 정보, 이동 단말기(100)를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하고, 이에 대응하는 센싱 신호를 발생시킨다. 제어부(180)는 이러한 센싱 신호에 기초하여, 이동 단말기(100)의 구동 또는 동작을 제어하거나, 이동 단말기(100)에 설치된 응용 프로그램과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동작을 수행 할 수 있다. 센싱부(140)에 포함될 수 있는 다양한 센서 중 대표적인 센서들의 대하여, 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 근접 센서(141)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 이러한 근접 센서(141)는 위에서 살펴본 터치 스크린에 의해 감싸지는 이동 단말기(100)의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다.

근접 센서(141)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전 용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 터치 스크린이 정전식인 경우에, 근접 센서(141)는 전도성을 갖는 물체의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 물체의 근접을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 터치 스크린(또는 터치 센서) 자체가 근접 센서로 분류될 수 있다.

한편, 설명의 편의를 위해, 터치 스크린 상에 물체가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 물체가 상기 터치 스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 명명하고, 상기 터치 스크린 상에 물체가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 명명한다. 상기 터치 스크린 상에서 물체가 근접 터치 되는 위치라 함은, 상기 물체가 근접 터치될 때 상기 물체가 상기 터치 스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다. 상기 근접 센서(141)는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지할 수 있다. 한편, 제어부(180)는 위와 같이, 근접 센서(141)를 통해 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 데이터(또는 정보)를 처리하며, 나아가, 처리된 데이터에 대응하는 시각적인 정보를 터치 스크린 상에 출력시킬 수 있다. 나아가, 제어부(180)는, 터치 스크린 상의 동일한 지점에 대한 터치가, 근접 터치인지 또는 접촉 터치인지에 따라, 서로 다른 동작 또는 데이터(또는 정보)가 처리되도록 이동 단말기(100)를 제어할 수 있다.

터치 센서는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 자기장 방식 등 여러가지 터치방식 중 적어도 하나를 이용하여 터치 스크린(또는 디스플레이부(151))에 가해지는 터치(또는 터치입력)을 감지한다.

일예로서, 터치 센서는, 터치 스크린의 특정 부위에 가해진 압력 또는 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는, 터치 스크린 상에 터치를 가하는 터치 대상체가 터치 센서 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 압력, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 대상체는 상기 터치 센서에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 손가락, 터치펜 또는 스타일러스 펜(Stylus pen), 포인터 등이 될 수 있다.

이와 같이, 터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다. 여기에서, 터치 제어기는, 제어부(180)와 별도의 구성요소일 수 있고, 제어부(180) 자체일 수 있다.

한편, 제어부(180)는, 터치 스크린(또는 터치 스크린 이외에 구비된 터치키)을 터치하는 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행하거나, 동일한 제어를 수행할 수 있다. 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행할지 또는 동일한 제어를 수행할 지는, 현재 이동 단말기(100)의 동작상태 또는 실행 중인 응용 프로그램에 따라 결정될 수 있다.

한편, 위에서 살펴본 터치 센서 및 근접 센서는 독립적으로 또는 조합되어, 터치 스크린에 대한 숏(또는 탭) 터치(short touch), 롱 터치(long touch), 멀티 터치(multi touch), 드래그 터치(drag touch), 플리크 터치(flick touch), 핀치-인 터치(pinch-in touch), 핀치-아웃 터치(pinch-out 터치), 스와이프(swype) 터치, 호버링(hovering) 터치 등과 같은, 다양한 방식의 터치를 센싱할 수 있다.

초음파 센서는 초음파를 이용하여, 감지대상의 위치정보를 인식할 수 있다. 한편 제어부(180)는 광 센서와 복수의 초음파 센서로부터 감지되는 정보를 통해, 파동 발생원의 위치를 산출하는 것이 가능하다. 파동 발생원의 위치는, 광이 초음파보다 매우 빠른 성질, 즉, 광이 광 센서에 도달하는 시간이 초음파가 초음파 센서에 도달하는 시간보다 매우 빠름을 이용하여, 산출될 수 있다. 보다 구체적으로 광을 기준 신호로 초음파가 도달하는 시간과의 시간차를 이용하여 파동 발생원의 위치가 산출될 수 있다.

한편, 입력부(120)의 구성으로 살펴본, 카메라(121)는 카메라 센서(예를 들어, CCD, CMOS 등), 포토 센서(또는 이미지 센서) 및 레이저 센서 중 적어도 하나를 포함한다.

카메라(121)와 레이저 센서는 서로 조합되어, 3차원 입체영상에 대한 감지대상의 터치를 감지할 수 있다. 포토 센서는 디스플레이 소자에 적층될 수 있는데, 이러한 포토 센서는 터치 스크린에 근접한 감지대상의 움직임을 스캐닝(scanning)하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 포토 센서는 행/열에 Photo Diode와 TR(Transistor)를 실장하여 Photo Diode에 인가되는 빛의 양에 따라 변화되는 전기적 신호를 이용하여 포토 센서 위에 올려지는 내용물을 스캔한다. 즉, 포토 센서는 빛의 변화량에 따른 감지대상의 좌표 계산을 수행하며, 이를 통하여 감지대상의 위치정보가 획득될 수 있다.

디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.

또한, 상기 디스플레이부(151)는 입체영상을 표시하는 입체 디스플레이부로서 구성될 수 있다.

상기 입체 디스플레이부에는 스테레오스코픽 방식(안경 방식), 오토 스테레오스코픽 방식(무안경 방식), 프로젝션 방식(홀로그래픽 방식) 등의 3차원 디스플레이 방식이 적용될 수 있다.

음향 출력부(152)는 호 신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(152)는 이동 단말기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력부(152)에는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.

햅틱 모듈(153, haptic module)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈(153)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 햅틱 모듈(153)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.

햅틱 모듈(153)은, 진동 외에도, 접촉된 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.

햅틱 모듈(153)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은 이동 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.

광 출력부(154)는 이동 단말기(100)의 광원의 빛을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 이동 단말기(100)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등이 될 수 있다.

광 출력부(154)가 출력하는 신호는 이동 단말기(100)가 전면이나 후면으로 단색이나 복수색의 빛을 발광함에 따라 구현된다. 상기 신호 출력은 이동 단말기(100)가 사용자의 이벤트 확인을 감지함에 의하여 종료될 수 있다.

인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 모든 외부 기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(160)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 이동 단말기(100) 내부의 각 구성요소에 전달하거나, 이동 단말기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트(port), 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 등이 인터페이스부(160)에 포함될 수 있다.

한편, 식별 모듈은 이동 단말기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(user identify module; UIM), 가입자 인증 모듈(subscriber identity module; SIM), 범용 사용자 인증 모듈(universal subscriber identity module; USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 ‘식별 장치’)는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 상기 인터페이스부(160)를 통하여 이동 단말기(100)와 연결될 수 있다.

또한, 상기 인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)가 외부의 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 이동 단말기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동 단말기(100)로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동 단말기(100)가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수 있다.

메모리(170)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(170)는 상기 터치 스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

메모리(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(170)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작될 수도 있다.

한편, 앞서 살펴본 것과 같이, 제어부(180)는 응용 프로그램과 관련된 동작과, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(180)는 상기 이동 단말기(100)의 상태가 설정된 조건을 만족하면, 애플리케이션들에 대한 사용자의 제어 명령의 입력을 제한하는 잠금 상태를 실행하거나, 해제할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등과 관련된 제어 및 처리를 수행하거나, 터치 스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다. 나아가 제어부(180)는 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들을 본 발명에 따른 이동 단말기(100) 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원 공급부(190)는 배터리를 포함하며, 배터리는 충전 가능하도록 이루어지는 내장형 배터리가 될 수 있으며, 충전 등을 위하여 단말기 바디에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 전원 공급부(190)는 연결포트를 구비할 수 있으며, 연결포트는 배터리의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스부(160)의 일예로서 구성될 수 있다.

다른 예로서, 전원 공급부(190)는 상기 연결포트를 이용하지 않고 무선방식으로 배터리를 충전하도록 이루어질 수 있다. 이 경우에, 전원 공급부(190)는 외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다.

한편, 이하에서 다양한 실시 예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

이하, 상술한 구성들이 구비된 이동 단말기(100)의 일 실시예를 도 4 및 5를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 4 및 5를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는, 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이하의 설명은 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기에 일반적으로 적용될 수 있다.

여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.

이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부 공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.

단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.

경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면 커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.

도시된 바와 같이, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면 커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면 커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.

이러한 케이스들(101, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.

이동 단말기(100)는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 이동 단말기(100)가 구현될 수 있다.

한편, 이동 단말기(100)는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 사이, 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이 또는 리어 케이스(102)와 후면 커버(103) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.

이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.

이하에서는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1 음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154) 및 제1 카메라(121a)가 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)가 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제1 조작유닛(123a), 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.

다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 단말기 바디의 전면에 구비될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.

디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치 센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치 센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴 항목 등일 수 있다.

한편, 터치 센서는, 터치 패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면 상의 디스플레이(미도시) 사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치 센서는 디스플레이와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서는, 디스플레이의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이의 내부에 구비될 수 있다.

이처럼, 디스플레이부(151)는 터치 센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 3 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 상기 이미지를 출력하는 디스플레이부(디스플레이 모듈)와 상기 터치 센서를 통합하여 터치 스크린으로 칭한다.

제1 음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.

디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1 음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.

광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.

제1 카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.

제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.

본 도면에서는 제1 조작유닛(123a)이 푸시키(mechanical key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 터치키(touch key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.

제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 전원의 온/오프, 시작, 종료, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1 또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.

제1 조작유닛(123a)은 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이부(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 제1 조작유닛(123a)은 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 조작유닛(123a)의 위치는 변경될 수 있다.

이처럼 단말기 바디의 후면에 제1 조작유닛(123a)이 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이부(151)가 보다 대화면(大畵面)으로 구성될 수 있다.

한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식 센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식 센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식 센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.

마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.

인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속전극, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급전극 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.

단말기 바디의 후면에는 제2 카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 카메라(121b)는 제1 카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.

제2 카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, ‘어레이(array) 카메라’로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.

플래시(124)는 제2 카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2 카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.

단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1 음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.

단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 3 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.

단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 3 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.

배터리(191)는 인터페이스부(160)에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리(191)는 무선충전기기를 통하여 무선충전 가능하도록 구성될 수도 있다. 상기 무선충전은 자기유도방식 또는 공진방식(자기공명방식)에 의하여 구현될 수 있다.

한편, 본 도면에서는 후면 커버(103)가 배터리(191)를 덮도록 리어 케이스(102)에 결합되어 배터리(191)의 이탈을 제한하고, 배터리(191)를 외부 충격과 이물질로부터 보호하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 배터리(191)가 단말기 바디에 착탈 가능하게 구성되는 경우, 후면 커버(103)는 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

이동 단말기(100)에는 외관을 보호하거나, 이동 단말기(100)의 기능을 보조 또는 확장시키는 액세서리가 추가될 수 있다. 이러한 액세서리의 일 예로, 이동 단말기(100)의 적어도 일면을 덮거나 수용하는 커버 또는 파우치를 들 수 있다. 커버 또는 파우치는 디스플레이부(151)와 연동되어 이동 단말기(100)의 기능을 확장시키도록 구성될 수 있다. 액세서리의 다른 일 예로, 터치 스크린에 대한 터치입력을 보조 또는 확장하기 위한 터치펜을 들 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 이동 단말기(100)에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나 모듈(110a)이 구비된다. 예를 들어, 이동 단말기(100)에는 5세대 무선 통신을 구현하기 위한 안테나 구조가 구비될 수 있다.

4세대 무선 통신의 경우에는 주로 2GHz 이하의 저대역 주파수를 사용하는 반면, 5세대 무선 통신에서는 주로 28GHz 또는 39GHz 정도의 (초)고대역 주파수를 사용한다.

저대역 주파수를 이용한 통신은 긴 파장으로 커버리지(coverage)가 넓지만, 대역폭이 상대적으로 좁아 전송 속도가 느리다.

반면에, 고대역 주파수를 이용한 통신은 대역폭이 상대적으로 넓어 전송 속도가 빠르지만, 짧은 파장으로 커버리지가 좁다. 이러한 커버리지 제약은, 직진성이 강한 전파 특성을 가지며 어레이를 이루는 패치 안테나들(110a1)을 이용하는 경우 해결될 수 있다. 따라서, 5세대 무선 통신은 증가된 용량으로 사용자에게 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 4세대 무선 통신 서비스를 위한 4G 안테나 구조에서는, 집적회로(12)가 안테나(11)로부터 일정 거리 이상으로 이격 배치된다. 이때, 집적회로(12)의 상방향 방열을 위하여, 방열시트(13)는 집적회로(12)를 덮도록 배치되었다. 상기 구조에서는, 방열시트(13)가 안테나(11)를 덮도록 배치되지 않아, 안테나(11)의 방사에는 영향을 미치지 않았다.

그러나, 5G 안테나 구조에서는, 경로 손실(path loss)을 줄이기 위해 집적회로(22)와 안테나(21)가 매우 인접하게 배치된다(대략적으로, 5mm~10mm). 따라서, 방열시트(23)가 집적회로(22)를 덮도록 배치되면, 안테나(21)도 함께 덮게 되어, 안테나(21)의 방사가 차단되는 문제가 있다.

이하에서는, 5세대 무선 통신 서비스를 위한 5G 안테나 구조와 같이, 집적회로(22)가 안테나(21)와 매우 인접하게 배치되는 구조에서, 집적회로(22)에서 발생한 열이 방열될 수 있으면서도 안테나(21)의 방사가 차단되지 않는 구조에 대하여 제안한다.

도 6은 도 5의 A-A를 따라 취한 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 후면 커버(103)의 분해 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 안테나 모듈(110a)은, 회로기판(181)에 전기적으로 연결되며 어레이를 이루는 패치 안테나들(110a1)과, 상기 패치 안테나들(110a1)의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로(110a2)를 포함한다. 참고로, 본 도면에서는, 안테나 모듈(110a)과 회로기판(181)의 연결 관계 및 패치 안테나들(110a1)과 집적회로(110a2)가 구비된 안테나 모듈(110a)을 개념적으로 도시하였다.

후면 커버(103)는 안테나 모듈(110a)을 덮도록 배치된다. 패치 안테나들(110a1)은 이동 단말기(100)의 후방, 즉 후면 커버(103)를 통하여 무선 신호를 송수신한다. 후면 커버(103)는 패치 안테나(110a1)의 무선 신호 송수신에 영향을 미치지 않으면서, 집적회로(110a2)의 방열을 위한 다음과 같은 구조를 구비한다.

후면 커버(103)는 베이스(103a), 방열시트(103d) 및 유전체(103c)를 포함한다.

베이스(103a)는 후면 커버(103)의 외형을 이룬다. 베이스(103a)는 합성수지 재질(예를 들어, 폴리카보네이트) 또는 글라스 재질(예를 들어, 강화유리)로 형성될 수 있다.

베이스(103a)의 내측면에는 방열시트(103d)가 부착된다. 방열시트(103d)는 높은 열 전도도를 가져서, 집적회로(110a2)의 상방으로 발산되는 열을 면방향으로 방산하도록 이루어진다.

방열시트(103d)는 탄소 또는 금속 재질로 형성된다. 예를 들어, 방열시트(103d)는 그라파이트(graphite) 시트, 구리 시트, 알루미늄 시트가 될 수 있다. 이중에서, 그라파이트 시트는 구리 시트나 알루미늄 시트보다도 높은 열 전도도를 가져서 높은 방열 성능을 보인다.

다만, 이러한 그라파이트 시트나 금속 재질의 시트는 높은 열 전도도 뿐만 아니라, 높은 전기 전도도를 가진다. 따라서, 패치 안테나들(110a1)에서 이동 단말기(100)의 외부로 방사되는 전자기파 또는 이동 단말기(100)의 외부에서 패치 안테나들(110a1)로 수신되는 전자기파가 방열시트(103d)에 의해 차단되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여, 방열시트(103d)에는 패치 안테나들(110a1)에 대응되는 개구(103d')가 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 개구(103d')는 이동 단말기(100)의 두께 방향으로 패치 안테나(110a1) 상에 오버랩되게 위치한다. 따라서, 패치 안테나들(110a1)에 의한 무선 신호 송수신이 차단 없이 이루어질 수 있다.

유전체(103c)는 유전 재질로 형성되고 방열시트(103d)의 개구(103d')를 덮도록 배치된다. 유전체(103c)는 낮은 전기 전도도를 가진다. 따라서, 유전체(103c)는 패치 안테나들(110a1)에 의한 무선 신호 송수신을 차단하지 않는다. 유전체(103c)는 방열시트(103d)와 같이 시트 형태로 형성될 수 있다.

다만, 일반적인 유전체(103c, 예를 들어, 폴리카보네이트)는 낮은 전기 전도도 뿐만 아니라, 낮은 열 전도도를 가진다. 따라서, 이와 같은 일반적인 유전체(103c)가 사용될 경우, 집적회로(110a2)의 상방으로 발산되는 열의 일부는 개구(103d')를 통하여 후면 커버(103)의 외부로 방출될 수 있다.

이를 해결하기 위하여, 유전체(103c)로 전기 전도도는 낮되 열 전도도는 높은 특수 소재가 사용될 수 있다. 예를 들어, 유전체(103c)는 질화알루미늄(AlN: Aluminum Nitride) 또는 보론나이트라이드(BN: Boron Nitride)를 포함하는 복합재로 형성될 수 있다. 이와 같이, 열 전도도가 높은 특수 소재의 유전체(103c)가 사용되는 경우, 개구(103d')를 향하여 발산되는 열의 외부 방출이 제한될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 베이스(103a)의 내측면에 방열시트(103d)가 부착되되, 방열시트(103d)에서 패치 안테나들(110a1)에 대응되는 부분에는 개구(103d')가 형성되고, 유전체(103c)가 상기 개구(103d')를 덮도록 배치되는 후면 커버(103)를 개시한다. 상기 후면 커버(103)에 의하면, 패치 안테나들(110a1)의 방사 성능에 영향을 미치지 않는 집적회로(110a2)의 방열 구조가 구현될 수 있다. 이때, 유전체(103c)가 전기 전도도는 낮지만 열 전도도가 높은 질화알루미늄 또는 보론나이트라이드를 포함하는 복합재로 형성되는 경우, 유전체(103c)가 방열시트(103d)에 준하는 방열 성능을 발휘할 수 있다.

이하에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여, 도 6에 도시된 후면 커버(103)의 구조를 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.

도 8은 도 6에 도시된 연결부(103e)의 확대도이고, 도 9는 도 8에 도시된 연결부(103e)의 일 예가 적용된 후면 커버(103)를 보인 개념도이다.

도 8 및 도 9를 도 6과 함께 참조하면, 방열시트(103d)와 유전체(103c)는 접착제(103b)에 의해 베이스(103a)의 내측면에 부착된다. 접착제(103b)로는 시트형 접착제, 액상형 접착제 등 다양한 공지된 접착제가 이용될 수 있다. 따라서, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

방열시트(103d)의 개구(103d')는 유전체(103c)보다 작게 형성되고, 방열시트(103d)는 베이스(103a)에 부착된 유전체(103c)의 가장자리 영역을 덮도록 배치된다. 따라서, 유전체(103c)의 가장자리 영역은 베이스(103a)와 방열시트(103d) 사이에 배치된다. 유전체(103c)와 오버랩되는 방열시트(103d)의 중첩 부분(R)은 다른 부분에 비하여 후면 커버(103)의 내측으로 돌출되게 형성된다.

유전체(103c)와 방열시트(103d)의 중첩 부분(R)에는 연결부(103e)가 배치된다. 연결부(103e)는 유전체(103c)와 방열시트(103d)를 결합시킨다. 이 경우, 연결부(103e)는 상술한 접착제(103b)와 동일한 유형의 접착제로 구성될 수 있다.

연결부(103e)는 일정 수준의 열 전도도를 가지도록 이루어질 수 있다. 다만, 연결부(103e)가 접착제만으로 구성될 경우, 접착제의 낮은 열 전도도로 인하여 상기 일정 수준의 열 전도도를 가지기는 어렵다.

이를 해결하기 위하여, 연결부(103e)는 접착제(103e')와 써멀 컴파운드(103e")의 조합으로 구성될 수 있다. 접착제(103e')는 유전체(103c)와 방열시트(103d) 사이에 도포되고, 써멀 컴파운드(103e")는 접착제(103e') 사이의 빈 공간에 충전된다. 여기서, 써멀 컴파운드(103e")는 유전체(103c)와 방열시트(103d) 간의 열전도율의 차이를 줄이게 된다.

즉, 연결부(103e)는, 접착제(103e')에 의한 기본적인 접착 기능에 더하여, 써멀 컴파운드(103e")에 의해 유전체(103c)에서 방열시트(103d)로의 열전달을 증가시키는 기능을 가질 수 있다. 따라서, 방열 성능이 향상될 수 있다.

접착제(103e')와 써멀 컴파운드(103e")는 중첩 부분(R)에서 기설정된 패턴 형태로 도포될 수 있다. 일 예로, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 접착제(103e')와 써멀 컴파운드(103e")는 중첩 부분(R)의 둘레를 따라 교대로 도포될 수 있다.

상기 기설정된 패턴은 방열 방향을 고려하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 일방향을 따라 방열을 시키고자 하는 경우, 써멀 컴파운드(103e")는 상기 일방향을 따라 길게 도포될 수 있다.

중첩 부분(R)에서 접착제(103e')와 써멀 컴파운드(103e")가 차지하는 면적의 비율도 설계 조건에 따라 조절될 수 있다.

도 10은 도 8에 도시된 연결부(103e)의 다른 일 예가 적용된 후면 커버(203)를 보인 개념도이다.

도 10을 참조하면, 연결부(103e)가 접착제(203e')와 써멀 컴파운드(203e")를 포함하는 경우, 접착제(203e')와 써멀 컴파운드(203e")는 중첩 부분(R)에서 랜덤하게 도포될 수 있다. 예를 들어, 접착이 필요한 부분에만 접착제(203e')가 도포되고, 나머지 중첩 부분(R)에는 써멀 컴파운드(203e")가 도포될 수 있다.

도 11은 도 6에 도시된 패치 안테나들(110a1)의 배치 조건을 설명하기 위한 개념도이고, 도 12는 도 6에 도시된 안테나 모듈(110a)을 보인 개념도이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 안테나 모듈(110a)은, 패치 안테나들(110a1)과, 상기 패치 안테나들(110a1)의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로(110a2)를 포함한다.

패치 안테나들(110a1)은 기판(110a3) 상에 어레이를 이루도록 배치된다. 본 도면에서는, 패치 안테나들(110a1)이 2X2 배열을 이루도록 배치된 것을 보이고 있다.

패치 안테나들(110a1)은 개구(103d')를 덮도록 배치되는 유전체(103c)와 기설정된 간격(L1)을 두고 이격 배치될 수 있다. 상기 기설정된 간격(L1)은 1mm 이상 3mm 이하로 설정되는 것이 바람직하다.

상기 기설정된 간격(L1)이 1mm 미만이 되면, 후면 커버(103)가 가압되었을 때, 유전체(103c)가 패치 안테나(110a1)에 접촉되어 패치 안테나(110a1)에 손상을 줄 수 있다. 또한, 상기 기설정된 간격(L1)이 3mm를 초과하면, 후술하는 각도 조건 상 개구(103d')의 크기가 커져 방열 성능이 줄어들고 후면 커버(103)와 패치 안테나(110a1) 간의 간격이 필요 이상으로 넓어져 이동 단말기(100)의 두께가 증가하게 된다.

패치 안테나들(110a1)은 기판(110a3)의 단부로부터 일정 간격(L2)을 두고 내측으로 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 가장 바깥에 배치되는 패치 안테나들(110a1)의 외곽변에서 기판(110a3) 단부까지의 간격은 2.5mm가 될 수 있다.

집적회로(110a2)는 기판(110a3) 상에 배치될 수도 있고, 도시된 바와 같이 기판(110a3)에 연결되는 연성인쇄회로기판(110a4) 상에 배치될 수도 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 패치 안테나들(110a1)은 개구(103d')를 통하여 전자기파를 송수신한다. 이때, 개구(103d')는 어레이를 이루는 패치 안테나들(110a1)의 스캐닝 앵글을 고려하여, 전자기파의 송수신을 차단하지 않도록 설계되어야 한다.

개구(103d')는 후면 커버(103)의 두께 방향으로 패치 안테나들(110a1)과 오버랩되도록 배치된다. 즉, 개구(103d')를 기판(110a3) 상에 투영하였을 때, 패치 안테나들(110a1)은 개구(103d')에 대응되는 영역 내에 위치한다. 이때, 패치 안테나들(110a1)에 수직한 축에 대하여 패치 안테나들(110a1)과 개구(103d')가 이루는 각도(θ)는 어레이를 이루는 패치 안테나들(110a1)의 스캐닝 앵글보다 크게 설정된다.

일반적으로, 어레이를 이루는 패치 안테나들(110a1)의 스캐닝 앵글은 최대 60도로 설정된다. 이를 고려하여, 패치 안테나들(110a1)에 수직한 축에 대하여 패치 안테나들(110a1)과 개구(103d')가 이루는 각도(θ)는 60도를 초과하는 것이 바람직하다.

아울러, 패치 안테나들(110a1)은 개구(103d')로부터 후면 커버(103)의 내측으로 기설정된 간격을 두고 이격 배치되어야 하므로, 패치 안테나들(110a1)에 수직한 축에 대하여 패치 안테나들(110a1)과 개구(103d')가 이루는 각도(θ)는 90도 미만이 되어야 한다.

따라서, 패치 안테나들(110a1)에 수직한 축에 대하여 패치 안테나들(110a1)과 개구(103d')가 이루는 각도(θ)는 60도 초과 90도 미만으로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 각도(θ)는 65도가 될 수 있다.

이하에서는, 상술한 구조의 변형예들에 대하여 설명하기로 한다.

도 13 및 도 14는 도 6에 도시된 후면 커버(103)의 변형예들을 보인 개념도들이다.

먼저 도 13을 참조하면, 방열시트(303d)와 유전체(303c)는 접착제(303b)에 의해 베이스(303a)의 내측면에 부착된다. 접착제(303b)로는 시트형 접착제, 액상형 접착제 등 다양한 공지된 접착제가 이용될 수 있다. 따라서, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

유전체(303c)는 방열시트(303d)의 개구(303d')보다 크게 형성되고, 유전체(303c)는 베이스(303a)에 부착된 방열시트(303d)의 개구(303d') 둘레를 덮도록 배치된다. 따라서, 유전체(303c)의 가장자리 영역과 베이스(303a) 사이에는 방열시트(303d)가 배치된다. 방열시트(303d)와 오버랩되는 유전체(303c)의 중첩 부분(R)은 다른 부분에 비하여 후면 커버(303)의 내측으로 돌출되게 형성된다.

유전체(303c)와 방열시트(303d)의 중첩 부분(R)에는 연결부(303e)가 배치된다. 연결부(303e)는 유전체(303c)와 방열시트(303d)를 결합시킨다. 이 경우, 연결부(303e)는 상술한 접착제(303b)와 동일한 유형의 접착제로 구성될 수 있다.

연결부(303e)는 일정 수준의 열 전도도를 가지도록 이루어질 수 있다. 다만, 연결부(303e)가 접착제만으로 구성될 경우, 접착제의 낮은 열 전도도로 인하여 상기 일정 수준의 열 전도도를 가지기는 어렵다.

이를 해결하기 위하여, 앞선 도 8 내지 10에서 설명한 바와 같이, 연결부(303e)는 접착제와 써멀 컴파운드의 조합으로 구성될 수 있다. 접착제는 유전체(303c)와 방열시트(303d) 사이에 도포되고, 써멀 컴파운드는 접착제 사이의 빈 공간에 충전된다. 여기서, 써멀 컴파운드는 유전체(303c)와 방열시트(303d) 간의 열전도율의 차이를 줄이게 된다.

즉, 연결부(303e)는, 접착제에 의한 기본적인 접착 기능에 더하여, 써멀 컴파운드에 의해 유전체(303c)에서 방열시트(303d)로의 열전달을 증가시키는 기능을 가질 수 있다. 따라서, 방열 성능이 향상될 수 있다.

접착제와 써멀 컴파운드는 중첩 부분(R)에서 기설정된 패턴 형태로 도포되거나 랜덤하게 도포될 수 있다. 이에 대한 설명은 도 8 내지 10에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

다음으로, 도 14를 참조하면, 방열시트(403d)와 유전체(403c)는 접착제(403b)에 의해 베이스(403a)의 내측면에 부착된다. 접착제(403b)로는 시트형 접착제, 액상형 접착제 등 다양한 공지된 접착제가 이용될 수 있다. 따라서, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

유전체(403c)는 방열시트(403d)의 개구(403d')에 대응되는 크기로 형성되어 개구(403d')에 수용된다. 즉, 유전체(403c)는 개구(403d')에 의해 감싸진다. 즉, 앞선 두 예들과 달리 본 예에서는 방열시트(403d)와 유전체(403c)가 중첩되는 부분이 생기지 않는다.

개구(403d')에 유전체(403c)가 수용됨에 따라, 개구(403d')와 유전체(403c) 사이에는 틈이 생기게 된다. 상기 틈은 개구(403d')의 둘레[또는 유전체(403c)의 둘레]를 따라 루프 형태를 이룰 수 있다.

상기 틈, 즉, 유전체(403c)와 방열시트(403d) 사이에는 써멀 컴파운드(403e)가 도포된다. 써멀 컴파운드(403e)는 유전체(403c)와 방열시트(403d) 간의 열전도율의 차이를 줄이게 된다. 써멀 컴파운드(403e)는 개구(403d')의 둘레[또는 유전체(403c)의 둘레]를 따라 루프 형태를 이룰 수 있다.

이하에서는, 상술한 안테나 모듈(110a)의 상부 방열 구조와 조합되는 안테나 모듈(110a)의 하부 방열 구조에 대하여 설명한다. 도 15 및 도 16에는 안테나 모듈(110a)의 상부 방열 구조로 도 6에 도시된 구조가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 모든 구조가 선택적으로 적용될 수 있음은 자명하다. 참고로, 도 15 및 도 16에서는, 설명의 편의상, 안테나 모듈(110a)의 구성으로 집적회로(110a2)만을 도시하였다.

도 15는 도 6에 도시된 안테나 모듈(110a)의 하부 방열 구조의 일 예를 보인 개념도이다.

도 15를 참조하면, 이동 단말기(100) 내에는 회로기판(181)이 배치된다. 회로기판(181)에는 각종 전자소자(미도시)가 실장된다.

회로기판(181)에는 쉴드캔(182)이 배치된다. 쉴드캔(182)은 금속 재질로 형성되며, 회로기판(181)에 실장된 적어도 하나의 전자소자를 덮도록 배치될 수 있다.

쉴드캔(182) 상에는 방열부재(183)가 배치된다. 방열부재(183)는 금속 재질(예를 들어, 구리)로 형성되는 것이 바람직하다.

방열부재(183) 상에는 집적회로(110a2)가 장착된 연성인쇄회로기판(110a4)이 지지된다. 연성인쇄회로기판(110a4)은 시그널 비아(미도시)와 그라운드 비아(미도시)를 구비한다. 집적회로(110a2)의 단자(110a2')는 시그널 비아 및 그라운드 비아와 연결된다.

상술한 배치에서, 연성인쇄회로기판(110a4)의 그라운드 비아는 방열부재(183)와 접촉되어, 집적회로(110a2)에서 발생된 열을 방열하도록 이루어진다.

집적회로(110a2)와 연성인쇄회로기판(110a4) 사이에는 써멀 컴파운드(110a5)가 도포될 수 있다. 써멀 컴파운드(110a5)에 의해 집적회로(110a2)에서 연성인쇄회로기판(110a4)으로의 열전달이 증가되어, 방열이 증가될 수 있다.

도 16은 도 6에 도시된 안테나 모듈(110a)의 하부 방열 구조의 다른 일 예를 보인 개념도이다.

이동 단말기(100) 내에는 회로기판(181)이 배치된다. 회로기판(181)에는 각종 전자소자(미도시)가 실장된다. 회로기판(181)은 접지 내지는 방열을 위한 그라운드(미도시)를 구비한다.

쉴드캔(182) 상에는 집적회로(110a2)가 장착된 연성인쇄회로기판(110a4)이 지지된다. 연성인쇄회로기판(110a4)은 시그널 비아(미도시)와 그라운드 비아(미도시)를 구비한다. 집적회로(110a2)의 단자(110a2')는 시그널 비아 및 그라운드 비아와 연결된다.

상술한 배치에서, 연성인쇄회로기판(110a4)의 그라운드 비아는 쉴드캔(182)과 접촉되며, 쉴드캔(182)은 회로기판(181)의 그라운드와 접촉되어, 집적회로(110a2)에서 발생된 열을 방열하도록 이루어진다.

상술한 바와 같이, 집적회로(110a2)의 상방향 방열 구조와, 집적회로(110a2)-연성인쇄회로기판(110a4)의 그라운드 비아-쉴드캔(182)-회로기판(181)의 그라운드로 이어지는 하방향 방열 구조, 또는 집적회로(110a2)-연성인쇄회로기판(110a4)의 그라운드 비아-방열부재(183)로 이어지는 하방향 방열 구조의 조합을 통하여, 안테나 모듈(110a)의 방열 성능이 향상될 수 있다.

도 17은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 이동 단말기(500)를 보인 개념도이고, 도 18은 도 17의 라인 B-B를 따라 취한 단면도이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 안테나 모듈(510a)은, 회로기판(581)에 전기적으로 연결되며 어레이를 이루는 패치 안테나들(510a1)과, 상기 패치 안테나들(510a1)의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로(510a2)를 포함한다.

후면 커버(503)는 안테나 모듈(510a)을 덮도록 배치된다. 후면 커버(503)에는 무선충전을 위한 무선충전 코일(592)이 구비된다. 무선충전 코일(592)은 이동 단말기(500)의 두께 방향으로 안테나 모듈(510a)과 중첩되지 않게 배치된다. 무선충전 코일(592)은 후면 커버(503)에 인쇄되거나 접착시트에 의해 후면 커버(503)에 부착될 수 있다.

패치 안테나들(510a1)은 이동 단말기(500)의 후방, 즉 후면 커버(503)를 통하여 무선 신호를 송수신한다. 후면 커버(503)는 패치 안테나들(510a1)의 무선 신호 송수신에 영향을 미치지 않으면서, 집적회로(510a2)의 방열을 위한 다음과 같은 구조를 구비한다.

후면 커버(503)는 베이스(503a), 방열시트(503d) 및 유전체(503c)를 포함한다.

베이스(503a)는 후면 커버(503)의 외형을 이룬다. 베이스(503a)는 합성수지 재질(예를 들어, 폴리카보네이트) 또는 글라스 재질(예를 들어, 강화유리)로 형성될 수 있다.

베이스(503a)의 내측면에는 방열시트(503d)가 부착된다. 방열시트(503d)는 높은 열 전도도를 가져서, 집적회로(510a2)의 상방으로 발산되는 열을 면방향으로 방산하도록 이루어진다.

방열시트(503d)는 탄소 또는 금속 재질로 형성된다. 예를 들어, 방열시트(503d)는 그라파이트(graphite) 시트, 구리 시트, 알루미늄 시트가 될 수 있다. 이중에서, 그라파이트 시트는 구리 시트나 알루미늄 시트보다도 높은 열 전도도를 가져서 높은 방열 성능을 보인다.

다만, 이러한 그라파이트 시트나 금속 재질의 시트는 높은 열 전도도 뿐만 아니라, 높은 전기 전도도를 가진다. 따라서, 패치 안테나들(510a1)과 무선충전 코일(592)의 구동시 발생하는 전자기파가 방열시트(503d)에 의해 차단되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여, 방열시트(503d)는 패치 안테나들(510a1) 및 무선충전 코일(592)과 미중첩되도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 방열시트(503d)는 무선충전 코일(592)에 의해 한정되는 영역 내에 배치될 수 있다. 즉, 방열시트(503d)는 무선충전 코일(592)에 의해 감싸질 수 있다.

유전체(503c)는 유전 재질로 형성되고, 방열시트(503d)에 대응되는 개구(503d')를 구비한다. 유전체(503c)는 방열시트(503d)와 같이 시트 형태로 형성될 수 있으며, 베이스(503a)의 내측면에 부착되어 안테나 모듈(510a) 및 무선충전 코일(592)과 오버랩된다.

유전체(503c)는 낮은 전기 전도도를 가진다. 따라서, 패치 안테나들(510a1)과 무선충전 코일(592)의 구동시 발생하는 전자기파가 차단되지 않고 후면 커버(503)를 통과할 수 있다.

다만, 일반적인 유전체(503c, 예를 들어, 폴리카보네이트)는 낮은 전기 전도도 뿐만 아니라, 낮은 열 전도도를 가진다. 따라서, 이와 같은 일반적인 유전체(503c)가 사용될 경우, 집적회로(510a2)의 상방으로 발산되는 열의 일부는 유전체(503c)를 통하여 후면 커버(503)의 외부로 방출될 수 있다.

이를 해결하기 위하여, 유전체(503c)로 전기 전도도는 낮되 열 전도도는 높은 특수 소재가 사용될 수 있다. 예를 들어, 유전체(503c)는 질화알루미늄(AlN: Aluminum Nitride) 또는 보론나이트라이드(BN: Boron Nitride)를 포함하는 복합재로 형성될 수 있다. 이와 같이, 열 전도도가 높은 특수 소재의 유전체(503c)가 사용되는 경우, 유전체(503c)를 향하여 발산되는 열의 외부 방출이 제한될 수 있다.

상술한 바와 같이, 유전체(503c)가 무선충전 코일(592)과 5G 안테나 모듈(510a)에 대응되게 배치되되, 무선충전 코일(592)에 의해 한정되는 공간 내에 방열시트(503d)가 배치됨으로써, 안테나 성능과 무선충전 성능을 저하시키지 않으면서 방열 성능이 확보된 후면 커버(503)가 제공될 수 있다.

Claims

어레이를 이루는 패치 안테나들(patch antennas);
상기 패치 안테나들의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로; 및
상기 집적회로를 덮도록 배치되는 케이스를 포함하며,
상기 케이스는,
외형을 이루는 베이스;
상기 집적회로에서 발생하는 열을 방산하도록 상기 베이스의 내측면에 부착되고, 상기 패치 안테나들에 대응되는 개구를 구비하는 방열시트; 및
상기 개구를 덮도록 배치되며, 상기 패치 안테나들의 무선 신호가 상기 케이스의 외부로 방사되도록 유전 재질로 형성되는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 유전체는 질화알루미늄(AlN: Aluminum Nitride) 또는 보론나이트라이드(BN: Boron Nitride)를 포함하는 복합재로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 방열시트는 그라파이트(graphite) 시트, 구리 시트 또는 알루미늄 시트인 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 개구는 상기 유전체보다 작게 형성되고,
상기 방열시트는 상기 유전체의 가장자리 영역을 덮도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제4항에 있어서,
상기 유전체와 상기 방열시트의 중첩 부분에는 연결부가 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제5항에 있어서,
상기 연결부는,
상기 유전체와 상기 방열시트 사이에 도포되는 접착제; 및
상기 접착제 사이의 빈 공간에 충전되는 써멀 컴파운드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 유전체는 상기 패치 안테나들로부터 1mm 이상 3mm 이하로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제7항에 있어서,
상기 패치 안테나들에 수직한 축에 대하여, 상기 패치 안테나들과 상기 개구가 이루는 각도는, 상기 패치 안테나의 스캐닝 앵글보다 큰 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제8항에 있어서,
상기 각도는 60도 초과 90도 미만인 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 유전체는 상기 개구에 대응되는 크기로 형성되어 상기 개구에 수용되며,
상기 유전체와 상기 방열시트 사이에는 써멀 컴파운드가 도포되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제10항에 있어서,
상기 써멀 컴파운드는 상기 유전체의 둘레를 따라 루프 형태로 도포되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 유전체는 상기 개구의 둘레를 덮도록 배치되며,
상기 유전체의 가장자리 영역과 상기 베이스 사이에는 상기 방열시트가 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제12항에 있어서,
상기 유전체와 상기 방열시트의 중첩 부분에는 연결부가 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제13항에 있어서,
상기 연결부는,
상기 유전체와 상기 방열시트 사이에 도포되는 접착제; 및
상기 접착제 사이의 빈 공간에 충전되는 써멀 컴파운드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
회로기판;
상기 회로기판을 덮도록 배치되고, 금속 재질로 형성되는 쉴드캔; 및
상기 쉴드캔 상에 지지되고, 상기 집적회로가 장착되는 연성인쇄회로기판을 더 포함하며,
상기 연성인쇄회로기판의 그라운드 비아는 상기 쉴드캔과 접촉되며, 상기 쉴드캔은 상기 회로기판의 그라운드와 접촉되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제15항에 있어서,
상기 집적회로와 상기 연성인쇄회로기판 사이에는 써멀 컴파운드가 도포되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제14항에 있어서,
회로기판;
상기 회로기판을 덮도록 배치되고, 금속 재질로 형성되는 쉴드캔;
상기 쉴드캔 상에 지지되는 방열부재; 및
상기 방열부재 상에 지지되고, 상기 집적회로가 장착되는 연성인쇄회로기판을 더 포함하며,
상기 연성인쇄회로기판의 그라운드 비아는 상기 방열부재와 접촉되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 베이스는 합성수지 재질 또는 글라스 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
어레이를 이루는 패치 안테나들(patch antennas)과, 상기 패치 안테나들의 무선 신호 송수신을 제어하는 집적회로를 포함하는 안테나 모듈; 및
상기 안테나 모듈을 덮도록 배치되고, 무선충전 코일을 구비하는 케이스를 포함하며,
상기 케이스는,
외형을 이루는 베이스;
상기 베이스의 내측면에 부착되어 상기 무선충전 코일에 의해 감싸지고, 탄소 또는 금속 재질로 형성되는 방열시트; 및
상기 방열시트에 대응되는 개구를 구비하며, 상기 베이스의 내측면에 부착되어 상기 안테나 모듈 및 상기 무선충전 코일과 오버랩되는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제19항에 있어서,
상기 유전체는 질화알루미늄(AlN: Aluminum Nitride) 또는 보론나이트라이드(BN: Boron Nitride)를 포함하는 복합재로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.