KR20190027341A - 휴대용 전자 디바이스들을 위한 무선 충전 수신기 시스템들 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에 개시된 실시예들은, 하기를 포함하는 전자 디바이스를 위한 무선 전력 수신 시스템을 기술한다: 일차적으로 제1 주파수에서, 그리고 제1 방향으로 전파하는 자기장으로부터 전력을 수신하도록 구성된 제1 인덕터 코일; 및 일차적으로 제2 주파수에서, 그리고 제2 방향으로 전파하는 자기장으로부터 전력을 수신하도록 구성된 제2 인덕터 코일 - 제1 주파수는 제2 주파수와는 상이함 -.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 9월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Wireless Charging Receiver Systems For Portable Electronic Devices"인 미국 가특허 출원 제62/554,945호의 정식 특허 출원이고, 그에 대한 이득을 청구하며, 그 개시 내용은 모든 목적을 위해 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
휴대용 전자 디바이스들(예컨대, 모바일폰, 미디어 플레이어, 스마트워치 등)은 그들의 배터리 내에 저장된 전하가 있을 때 동작한다. 일부 휴대용 전자 디바이스는 물리적 접속부를 통해, 예를 들어 충전 코드를 통해, 휴대용 전자 디바이스를 전원에 커플링시킴으로써 재충전될 수 있는 재충전가능 배터리를 포함한다. 그러나, 충전 코드를 사용하여 전자 디바이스 내의 배터리를 충전하려면 휴대용 전자 디바이스가 전원 콘센트에 물리적으로 연결되어야 한다. 또한, 충전 코드를 사용하려면 충전 코드의 커넥터, 전형적으로 플러그 커넥터와 정합하도록 구성된 커넥터, 전형적으로 리셉터클 커넥터가 휴대용 전자 디바이스에 있어야 한다. 리셉터클 커넥터는, 전형적으로, 먼지 및 습기가 디바이스에 침투하여 그를 손상시킬 수 있는 통로(avenue)를 제공하는 휴대용 전자 디바이스 내의 캐비티를 포함한다. 또한, 휴대용 전자 디바이스의 사용자는 배터리를 충전하기 위해 충전 케이블을 리셉터클 커넥터에 물리적으로 접속시켜야 한다.
그러한 단점들을 피하기 위해, 휴대용 전자 디바이스들은 충전 코드에 대한 필요성 없이 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신할 수 있는 수신자 코일들을 갖도록 구성되었다. 예를 들어, 일부 휴대용 전자 디바이스들은, 단순히 무선 충전 디바이스의 충전 표면 상에 디바이스를 놓는 것만으로 재충전될 수 있다. 충전 표면 아래에 배치된 송신자 코일은 휴대용 전자 디바이스 내의 대응하는 수신자 코일에 전류를 유도하는 시변 자기장(time-varying magnetic field)을 생성할 수 있다. 유도 전류는 휴대용 전자 디바이스에 의해 그의 내부 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있다.
무선 전력을 수신하도록 구성된 일부 기존 휴대용 전자 디바이스들은 많은 단점들을 갖는다. 예를 들어, 일부 휴대용 전자 디바이스들은, 전력을 수신하기 위해 그것이 무선 충전 디바이스의 충전 표면 상의 매우 한정된 충전 영역에 배치될 것을 필요로 한다. 휴대용 전자 디바이스가 충전 영역의 외측에 배치되는 경우, 휴대용 전자 디바이스는 전력을 무선 충전하지 못할 수 있거나, 또는 전력을 비효율적으로 충전하여 낭비할 수 있다. 추가로, 일부 휴대용 전자 디바이스들은 단 한 가지 타입의 무선 충전 디바이스로부터만 충전하도록 구성된다. 따라서, 이러한 휴대용 전자 디바이스들은 한 가지 주파수에서만 충전할 수 있고, 특정 타입의 무선 충전 디바이스의 사용을 필요로 할 수 있다. 이것은 휴대용 전자 디바이스가 무선으로 충전될 수 있다는 용이성을 제한한다.
더욱이, 휴대용 전자 디바이스들, 특히 웨어러블 휴대용 전자 디바이스들, 예컨대 스마트워치 등은 그들이 사용자의 일상 활동 중에 그의 이동성을 방해하지 않도록 소형으로 설계된다. 이러한 소형 설계를 갖는 것은 휴대용 전자 디바이스 내의 내부 컴포넌트들의 크기 한도를 제약한다. 휴대용 전자 디바이스들의 기능이 증가함에 따라, 보다 많은 수의 전자 컴포넌트들이 휴대용 전자 디바이스 내에 하우징될 필요가 있을 것인데, 여기서 일부 컴포넌트들은 다른 전자 컴포넌트들보다 더 큰 공간을 필요로 할 것이다. 각각의 내부 컴포넌트의 크기 요건들과 그의 적절한 동작 사이에서 정확한 균형을 찾는 것은 그러한 소형의 휴대용 전자 디바이스들의 경우에 달성하기 어렵다.
본 발명의 일부 실시예들은 휴대용 전자 디바이스를 위한 무선 전력 수신기 시스템을 제공한다. 무선 전력 수신 시스템은 다양한 무선 충전 디바이스들로부터 전하를 수신하도록 구성될 수 있고, 무선(예컨대, 무선파) 통신을 위해 구성된 안테나와 함께 휴대용 전자 디바이스의 소형 봉입재 내에 끼워맞춤될 수 있다. 일부 실시예들에서, 휴대용 전자 디바이스는 상이한 무선 충전 디바이스들로부터 무선 전력을 수신하기 위해 적어도 2개의 상이한 수신자 코일들을 포함하도록 설계된 수신기 시스템을 갖는 스마트워치일 수 있다. 휴대용 전자 디바이스는 다수의 무선 충전 디바이스들로부터 충전하는 능력을 가지면서 소형 풋프린트(footprint)를 가짐으로써, 휴대용 전자 디바이스가 그의 배터리를 충전할 전력을 수신할 수 있는 방식을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 발명에 따른 휴대용 전자 디바이스는 하우징, 안테나, 무선 충전 수신기 시스템, 및 센서 모듈을 포함한다. 하우징은 디스플레이를 포함하는 상부 부분, 및 창을 포함하는 저부 부분을 포함할 수 있으며, 저부 부분은 상부 부분과 정합하여 내부 캐비티를 형성하도록 구성된다. 안테나는 내부 캐비티 내에 배치될 수 있으며, 안테나 요소, 및 안테나 요소의 저부 표면에 커플링되는 전도성 안테나 본체를 포함할 수 있다. 안테나는, 안테나의 중심에 배치되고 안테나의 내부 에지에 의해 한정된 개구를 포함할 수 있다. 무선 충전 수신기 시스템은 내부 캐비티 및 안테나 개구 내에 배치될 수 있으며, 내경 및 외경을 갖는 일차 코일, 일차 코일의 적어도 2개의 표면들의 일부분을 커버하는 강자성 차폐부, 및 일차 코일 및 강자성 차폐부의 중첩 부분들을 중심으로 감긴 이차 코일을 포함할 수 있다. 센서 모듈은 내부 캐비티 및 일차 코일의 내경 내에 배치될 수 있으며, 휴대용 전자 디바이스 외부의 환경의 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 감지 디바이스를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스는 하우징, 스페이서, 무선 충전 수신기 시스템, 센서 모듈, 정렬 모듈, 및 전자기 차폐 층을 포함한다. 하우징은 디스플레이를 포함하는 상부 부분, 및 창을 포함하는 저부 부분을 포함할 수 있으며, 저부 부분은 상부 부분과 정합하여 내부 캐비티를 형성하도록 구성되고, 창은 창의 내부 표면 및 외부 표면의 일부분들 상에 코팅된 복수의 잉크 층들을 포함한다. 스페이서는 내부 캐비티 내에 배치될 수 있고 비전도성 재료를 포함할 수 있으며, 스페이서는, 스페이서의 중심에 배치되고 스페이서의 내부 에지에 의해 한정된 개구를 포함할 수 있다. 무선 충전 수신기 시스템은 내부 캐비티 및 개구 내에 배치될 수 있으며, 내경 및 외경을 갖는 일차 코일, 일차 코일의 적어도 2개의 표면들의 일부분을 커버하는 강자성 차폐부, 및 일차 코일 및 강자성 차폐부의 중첩 부분들을 중심으로 감긴 이차 코일을 포함할 수 있다. 센서 모듈은 내부 캐비티 및 일차 코일의 내경 내에 배치될 수 있으며, 휴대용 전자 디바이스 외부의 환경의 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 감지 디바이스를 포함할 수 있다. 정렬 모듈은 센서 모듈에 커플링될 수 있고, 정렬 자석 및 정렬 자석의 상부 표면에 부착되는 DC 차폐부를 포함할 수 있으며, 전자기 차폐 층은 무선 충전 수신기 시스템과 하우징의 저부 부분의 창 사이에 위치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 무선 충전 시스템이 제공된다. 시스템은 제1 무선 충전 송신기 및 무선 충전 수신기를 포함할 수 있다. 무선 충전 송신기는, 제1 충전 표면을 갖는 제1 하우징; 및 제1 하우징 내에 그리고 충전 표면 아래에 배치되는 복수의 권선수(turn)의 연선형(stranded) 와이어로 형성된 적어도 하나의 제1 송신자 코일 - 적어도 하나의 제1 송신자 코일은 제1 충전 표면을 통해 그리고 그 위에 제1 시변 자기장들을 생성하도록 구성됨 - 을 포함할 수 있다. 무선 충전 수신기는, 디스플레이를 포함하는 상부 부분 및 창을 포함하는 저부 부분을 포함하는 하우징 - 저부 부분은 상부 부분과 정합하여 내부 캐비티를 형성하도록 구성됨 -; 내부 캐비티 내에 배치되며, 안테나 요소, 및 안테나 요소의 저부 표면에 커플링되는 전도성 안테나 본체를 포함하는 안테나 - 안테나는, 안테나의 중심에 배치되고 안테나의 내부 에지에 의해 한정된 개구를 포함함 -; 내부 캐비티 및 안테나 개구 내에 배치되며, 내경 및 외경을 갖고 적어도 하나의 제1 송신자 코일에 의해 생성된 제1 시변 자기장들을 수신하도록 구성된 일차 수신자 코일, 일차 수신자 코일의 적어도 2개의 표면들의 일부분을 커버하는 강자성 차폐부, 및 일차 수신자 코일 및 강자성 차폐부의 중첩 부분들을 중심으로 감긴 이차 수신자 코일을 포함하는 무선 충전 수신기 시스템; 및 내부 캐비티 및 일차 수신자 코일의 내경 내에 배치되며, 휴대용 전자 디바이스 외부의 환경의 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 감지 디바이스를 포함하는 센서 모듈을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 일차 코일, 강자성 차폐부, 및 이차 코일을 포함하는 무선 충전 수신기 시스템이 제공된다. 일차 코일은 일차 축을 중심으로 감긴 복수의 권선수의 연선형 와이어로 형성될 수 있고, 제1 주파수에서 제1 방향으로 생성된 시변 자기장들로부터 무선 전력을 수신하도록 구성될 수 있다. 강자성 차폐부는 일차 코일의 적어도 2개의 인접 표면들 위에 그리고 적어도 2개의 인접 표면들의 전체 원주의 일부분 위에 배치되어, 일차 코일의 환형 세그먼트가 강자성 차폐부에 의해 커버되지 않게 할 수 있고, 이차 코일은 일차 축을 중심으로 하는 원주를 따라서 배치된 제2 축을 중심으로 감긴 복수의 권선수의 연선형 와이어로 형성될 수 있고, 이차 코일은 강자성 차폐부 및 일차 코일의 중첩 부분들을 커버하며, 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수에서 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 생성된 시변 자기장들로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된다.
일부 추가 실시예들은 전자 디바이스용 안테나에 관한 것이다. 안테나는 저부 표면을 갖는 비전도성 안테나 요소, 비전도성 안테나 요소의 저부 표면에 부착되는 전도성 본체, 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 비전도성 안테나 요소는, 외부 에지를 포함하는 제1 평면형 상부 레벨; 안테나 개구 및 내부 에지를 포함하는 제1 평면형 저부 레벨; 및 제1 상부 레벨과 제1 저부 레벨 사이에 배치되는 제1 단차 영역 - 제1 단차 영역은 제1 상부 레벨을 제1 저부 레벨과 커플링시키고 원형 프로파일을 가짐 - 을 포함할 수 있다. 전도성 본체는 비전도성 안테나 요소에 합치될 수 있고, 제1 평면형 상부 레벨 아래의 제2 평면형 상부 레벨, 및 전도성 본체의 소정 섹션을 2개의 부분들로 분할하는 슬릿; 제1 평면형 상부 레벨 아래의 제2 평면형 저부 레벨; 및 제1 단차 영역 옆에 배치되는 제2 단차 영역을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 제1 평면형 상부 레벨 상에 배치될 수 있고, 전도성 본체의 2개의 부분들 사이에 전기적으로 커플링될 수 있으며, 전도성 본체가 제1 주파수에서 전기 신호들에 노출될 때 2개의 부분들을 함께 전기적으로 커플링시키도록, 그리고 전도성 본체가 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수에서 자기장들에 노출될 때 2개의 부분들을 서로 전기적으로 분리시키도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들은, 상부 부분 및 상부 부분과 정합하여 내부 캐비티를 형성하도록 구성된 저부 부분을 갖는 하우징을 포함하는 휴대용 전자 디바이스에 관한 것이다. 휴대용 전자 디바이스는 본 명세서에 기술되는 바와 같은 안테나를 추가로 포함할 수 있다.
일부 추가 실시예들에서, 일차 축을 중심으로 감긴 복수의 권선수의 연선형 와이어로 형성되고 제1 주파수에서 제1 방향으로 생성된 시변 자기장들로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된 일차 코일; 일차 코일의 상부 표면 상에 배치되는 일차 강자성 차폐부; 서로 동일 평면에 배치되고 일차 강자성 차폐부로부터 이격되어 위치되며, 제1 강자성 구조물 및 제2 강자성 구조물을 포함하는 이차 강자성 구조물들의 쌍; 및 제1 서브코일 및 제2 서브코일을 포함하며, 각각의 서브코일은 각자의 제1 및 제2 강자성 구조물들의 중심 부분을 중심으로 감긴 복수의 권선수의 연선형 와이어로 형성되고, 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수에서 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 생성된 시변 자기장들로부터 무선 전력을 수신하도록 구성되는, 이차 코일을 포함하는 무선 충전 수신기 시스템이 제공된다.
일부 실시예들은 상부 부분 및 저부 부분을 갖고 내부 캐비티를 한정하는 하우징, 및 내부 캐비티 내에 배치되는, 본 명세서에 기술되는 바와 같은 무선 충전 수신기 시스템을 포함하는 휴대용 전자 디바이스에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들의 본질 및 이점들의 더 나은 이해가 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 무선 충전 수신기 시스템의 내부 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스가, 휴대용 전자 디바이스에 무선 전력을 제공하도록 특별하게 설계된 무선 충전 디바이스에 맞대어 배치된 것의 블록 다이어그램이다.
도 3b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스가, 한 가지 초과 타입의 휴대용 전자 디바이스에 전력을 제공하도록 구성된 무선 충전 디바이스에 맞대어 배치된 것의 블록 다이어그램이다.
도 4a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플렉스 코일로서 형성된 일차 수신자 코일을 포함하는 예시적인 일차 수신 요소의 사시도 예시이다.
도 4b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 대칭적 권선(winding)들을 갖는 예시적인 대칭적 일차 수신자 코일의 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 연선형(stranded) 일차 수신자 코일을 포함하는 예시적인 일차 수신 요소의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 도시된 일차 수신 요소의 단면 예시이다.
도 6a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 연선형 일차 수신자 코일 및 변형된 강자성 차폐부를 포함하는 예시적인 일차 수신 요소의 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 6a에 도시된 일차 수신 요소의 단면 예시이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 이차 수신 요소의 사시도 예시이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코일 서브조립체의 분해도 예시이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스의 분해도 예시이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스에서 조립될 때 이차 수신 요소들과 안테나 사이의 상이한 크기설정 배열물들의 평면도 예시들이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스의 조립된 부분의 단면도 예시이다.
도 12a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 일차 및 이차 수신 요소들이 단일 구조물로서 형성된 예시적인 무선 충전 수신기 시스템(1200)의 사시도 예시이다.
도 12b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 12a에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 평면도이다.
도 12c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 12a에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 저면도이다.
도 12d 및 도 12e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 12a 내지 도 12c에 도시된, 강자성 구조물의, 그의 연장된 영역을 통과하는 상이한 평면들을 가로지르는 단순화된 단면 예시들이다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 12a 내지 도 12c에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 분해도 예시이다.
도 14a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 일차 및 이차 수신 요소들이 단일 구조물로서 형성되어 있으나 그의 크기를 최소화하도록 변경된 예시적인 무선 충전 수신기 시스템의 사시도 예시이다.
도 14b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 14a에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 평면도이다.
도 14c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 14a에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 저면도이다.
도 14d 및 도 14e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 14a 내지 도 14c에 도시된, 강자성 구조물의, 그의 직선 세그먼트를 통과하는 상이한 평면들을 가로지르는 단순화된 단면 예시들이다.
도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 14a 내지 도 14c에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 분해도 예시이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스의 분해도 예시이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 정렬 모듈의 저면도 예시이다.
도 18은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 안테나 시스템의 분해도 다이어그램이다.
도 19는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스의 부분적으로 조립된 부분의 평면도이다.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 접지 브래킷(grounding bracket)의 다양한 평면도들 및 단면도들이다.
도 21은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 스페이서 및 수신기 시스템을 포함하는 부분적으로 조립된 휴대용 전자 디바이스의 사시도이다.
도 22는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스에 대한 저부 하우징 부분의 분해도이다.
도 23은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스의 저부 하우징 부분 상에 장착된 센서 모듈의 사시도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 24는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스의 저부 하우징 부분의 저부 사시도 예시이다.
도 25a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 19에 도시된 조립된 부분의 수평 절단선을 가로지른 단면도 예시이다.
도 25b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 19에 도시된 수직 절단선을 가로지른 조립된 부분의 단면도 예시이다.
도 26a 내지 도 26d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 저부 하우징 부분의 창 상에 코팅된 상이한 층들을 보여주는 예시들이다.
도 27a 내지 도 27h는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 창의 내부 표면이 제2 구성의 상이한 층들로 어떻게 코팅될 수 있는지를 도시하는 일련의 예시들이다.
도 28a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 28b 및 도 28c의 단면도들에 대한 2개의 절단선들을 도시하기 위해 도 27h에 도시된 바와 같이 모든 층들이 패턴화된 후의 창의 평면도이다.
도 28b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부 패드를 통한 창의 단면도이다.
도 28c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 불투명 패치를 통한 창의 단면도이다.
도 29a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부가 창의 에지 주위를 감싸는 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 29b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부가 비아(via)에 커플링된 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 29c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부가 창의 외부 표면으로부터 내부 표면으로 신호들을 라우팅할 수 있는 독립형 구조물로서 구성된 다른 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 30은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 29a 내지 도 29c에서 논의된 접촉부들 중 임의의 것으로서 구성된 제1 및 제2 접촉부들을 갖는 저부 하우징 부분의 외부 영역의 평면도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 31a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물이 비아와 구조물 본체 사이에 배치된 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 31b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 창의 내부 표면이 납작한 삽입체를 포함하는 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 32는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 31a 및 도 31b에 도시된 바와 같이 구성된 중간 구조물 및 제1 및 제2 접촉부들을 포함하는 저부 하우징 부분의 외부 영역의 평면도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 33a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물이 창 상의 접촉부와 구조물 본체 사이에 배치된 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 33b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물이 구조물 본체의 일부로서 형성된 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 34는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 33a 및 도 33b에 도시된 바와 같이 구성된 중간 구조물 및 제1 및 제2 접촉부들을 포함하는 저부 하우징 부분의 외부 영역의 평면도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 35는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 터치 감응형 다이얼의 분해도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 36은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 다이얼을 통하는 예시적인 전기 경로의 단면 예시이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 무선 충전 수신기 시스템의 내부 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스가, 휴대용 전자 디바이스에 무선 전력을 제공하도록 특별하게 설계된 무선 충전 디바이스에 맞대어 배치된 것의 블록 다이어그램이다.
도 3b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스가, 한 가지 초과 타입의 휴대용 전자 디바이스에 전력을 제공하도록 구성된 무선 충전 디바이스에 맞대어 배치된 것의 블록 다이어그램이다.
도 4a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플렉스 코일로서 형성된 일차 수신자 코일을 포함하는 예시적인 일차 수신 요소의 사시도 예시이다.
도 4b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 대칭적 권선(winding)들을 갖는 예시적인 대칭적 일차 수신자 코일의 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 연선형(stranded) 일차 수신자 코일을 포함하는 예시적인 일차 수신 요소의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 도시된 일차 수신 요소의 단면 예시이다.
도 6a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 연선형 일차 수신자 코일 및 변형된 강자성 차폐부를 포함하는 예시적인 일차 수신 요소의 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 6a에 도시된 일차 수신 요소의 단면 예시이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 이차 수신 요소의 사시도 예시이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코일 서브조립체의 분해도 예시이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스의 분해도 예시이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스에서 조립될 때 이차 수신 요소들과 안테나 사이의 상이한 크기설정 배열물들의 평면도 예시들이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스의 조립된 부분의 단면도 예시이다.
도 12a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 일차 및 이차 수신 요소들이 단일 구조물로서 형성된 예시적인 무선 충전 수신기 시스템(1200)의 사시도 예시이다.
도 12b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 12a에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 평면도이다.
도 12c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 12a에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 저면도이다.
도 12d 및 도 12e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 12a 내지 도 12c에 도시된, 강자성 구조물의, 그의 연장된 영역을 통과하는 상이한 평면들을 가로지르는 단순화된 단면 예시들이다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 12a 내지 도 12c에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 분해도 예시이다.
도 14a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 일차 및 이차 수신 요소들이 단일 구조물로서 형성되어 있으나 그의 크기를 최소화하도록 변경된 예시적인 무선 충전 수신기 시스템의 사시도 예시이다.
도 14b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 14a에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 평면도이다.
도 14c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 14a에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 저면도이다.
도 14d 및 도 14e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 14a 내지 도 14c에 도시된, 강자성 구조물의, 그의 직선 세그먼트를 통과하는 상이한 평면들을 가로지르는 단순화된 단면 예시들이다.
도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 14a 내지 도 14c에 도시된 무선 충전 수신기 시스템의 분해도 예시이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스의 분해도 예시이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 정렬 모듈의 저면도 예시이다.
도 18은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 안테나 시스템의 분해도 다이어그램이다.
도 19는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스의 부분적으로 조립된 부분의 평면도이다.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 접지 브래킷(grounding bracket)의 다양한 평면도들 및 단면도들이다.
도 21은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 스페이서 및 수신기 시스템을 포함하는 부분적으로 조립된 휴대용 전자 디바이스의 사시도이다.
도 22는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스에 대한 저부 하우징 부분의 분해도이다.
도 23은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스의 저부 하우징 부분 상에 장착된 센서 모듈의 사시도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 24는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스의 저부 하우징 부분의 저부 사시도 예시이다.
도 25a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 19에 도시된 조립된 부분의 수평 절단선을 가로지른 단면도 예시이다.
도 25b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 19에 도시된 수직 절단선을 가로지른 조립된 부분의 단면도 예시이다.
도 26a 내지 도 26d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 저부 하우징 부분의 창 상에 코팅된 상이한 층들을 보여주는 예시들이다.
도 27a 내지 도 27h는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 창의 내부 표면이 제2 구성의 상이한 층들로 어떻게 코팅될 수 있는지를 도시하는 일련의 예시들이다.
도 28a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 28b 및 도 28c의 단면도들에 대한 2개의 절단선들을 도시하기 위해 도 27h에 도시된 바와 같이 모든 층들이 패턴화된 후의 창의 평면도이다.
도 28b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부 패드를 통한 창의 단면도이다.
도 28c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 불투명 패치를 통한 창의 단면도이다.
도 29a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부가 창의 에지 주위를 감싸는 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 29b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부가 비아(via)에 커플링된 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 29c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부가 창의 외부 표면으로부터 내부 표면으로 신호들을 라우팅할 수 있는 독립형 구조물로서 구성된 다른 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 30은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 29a 내지 도 29c에서 논의된 접촉부들 중 임의의 것으로서 구성된 제1 및 제2 접촉부들을 갖는 저부 하우징 부분의 외부 영역의 평면도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 31a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물이 비아와 구조물 본체 사이에 배치된 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 31b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 창의 내부 표면이 납작한 삽입체를 포함하는 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 32는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 31a 및 도 31b에 도시된 바와 같이 구성된 중간 구조물 및 제1 및 제2 접촉부들을 포함하는 저부 하우징 부분의 외부 영역의 평면도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 33a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물이 창 상의 접촉부와 구조물 본체 사이에 배치된 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 33b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물이 구조물 본체의 일부로서 형성된 예시적인 구성을 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 34는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 33a 및 도 33b에 도시된 바와 같이 구성된 중간 구조물 및 제1 및 제2 접촉부들을 포함하는 저부 하우징 부분의 외부 영역의 평면도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 35는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 터치 감응형 다이얼의 분해도를 도시한 간략화된 다이어그램이다.
도 36은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 다이얼을 통하는 예시적인 전기 경로의 단면 예시이다.
본 발명의 실시예들은, 다양한 무선 충전 디바이스들로부터 전하를 수신하도록 구성되고 무선 통신을 위해 구성된 안테나와 함께 소형 봉입재 내에 끼워맞춤될 수 있는 휴대용 전자 디바이스를 기술한다. 휴대용 전자 디바이스는 상이한 무선 충전 디바이스들로부터 무선 전력을 수신하기 위해 적어도 2개의 상이한 수신자 코일들을 포함하도록 설계된 수신기 시스템을 갖는 웨어러블 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 스마트워치일 수 있다. 휴대용 전자 디바이스가 각각의 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신하는 방식은 서로 상이할 수 있다.
일례로서, 각각의 수신자 코일은 무선 충전 디바이스 - 수신자 코일이 이 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신함 - 의 동작 주파수에 기초하여 특정 주파수에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 수신자 코일은 제1 주파수에서 동작하도록 구성될 수 있고, 다른 수신자 코일은 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수에서 동작하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 각각의 수신자 코일은 상이한 정렬 제약들에 따라 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 수신자 코일은 휴대용 전자 디바이스가 무선 충전 디바이스와 실질적으로 정렬될 때 동작할 수 있는 반면, 다른 수신자 코일은 휴대용 전자 디바이스가 넓은 충전 표면의 임의의 영역 위에 배치될 때 동작할 수 있다. 더욱이, 각각의 수신자 코일은 특정 방향으로 전파하고 있는 자기장을 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 수신자 코일은 수직 방향으로 전파하는 자기장을 수용하도록 구성될 수 있는 한편, 다른 수신자 코일은 수평 방향으로 전파하는 자기장을 수용하도록 구성된다.
따라서, 휴대용 전자 디바이스는 다양한 무선 충전 디바이스들로부터 전력을 수신하여, 이에 의해, 휴대용 전자 디바이스가 충전될 수 있는 용이성을 증가시킬 수 있다. 그러한 휴대용 전자 디바이스의 실시예들의 태양들 및 특징부들은 본 명세서에서 더 상세히 논의된다.
I.
휴대용 전자 디바이스
휴대용 전자 디바이스는 그 자체의 국부적으로 저장된 전기 전력으로 구동시킴으로써 전력망에 커플링되지 않은 상태로 동작할 수 있는 전자 디바이스이다. 도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스(100)를 도시한 블록 다이어그램이다. 디바이스(100)는 메모리 뱅크(104)에 커플링된 컴퓨팅 시스템(102)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템(102)은 디바이스(100)를 동작시키기 위한 복수의 기능들을 수행하기 위해 메모리 뱅크(104)에 저장된 명령어들을 실행시킬 수 있다. 컴퓨팅 시스템(102)은 하나 이상의 적합한 컴퓨팅 디바이스들, 예컨대 마이크로프로세서, CPU(computer processing unit), GPU(graphics processing unit), FPGA(field programmable gate array) 등일 수 있다.
컴퓨팅 시스템(201)은, 또한, 전자 디바이스(100)가 하나 이상의 기능들을 수행하게 하기 위해 사용자 인터페이스 시스템(106), 통신 시스템(108), 및 센서 시스템(110)에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스 시스템(106)은 디스플레이, 스피커, 마이크로폰, 햅틱 피드백을 가능하게 하기 위한 액추에이터, 및 하나 이상의 입력 디바이스들, 예컨대, 버튼, 스위치, 디스플레이가 터치 감응적일 수 있게 하기 위한 용량성 스크린 등을 포함할 수 있다. 통신 시스템(108)은, 디바이스(100)가 전화 호출들을 실행할 수 있게 하고 무선 부속장치들과 상호작용할 수 있게 하고 인터넷에 액세스할 수 있게 하기 위한 무선 통신 컴포넌트(예컨대, 무선 주파수 통신을 위한 안테나 컴포넌트), 블루투스 컴포넌트, 및/또는 WiFi(wireless fidelity) 컴포넌트를 포함할 수 있다. 센서 시스템(110)은 광 센서, 가속도계, 자이로스코프, 온도 센서, 심박수 센서, 심전도기록(electrocardiography, EKG) 센서, 및 외부 엔티티(entity) 및/또는 환경의 파라미터를 측정할 수 있는 임의의 다른 타입의 센서를 포함하는, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같은, 하나 이상의 센서 모듈들일 수 있다.
이러한 전기 컴포넌트들 모두는 동작하기 위해 전원을 필요로 한다. 따라서, 휴대용 전자 디바이스(100)는, 또한, 저장된 에너지를 방전하여 디바이스(100)의 전기 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위한 배터리(112)를 포함한다. 전기 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위해 방전된 에너지를 보충하기 위해, 휴대용 전자 디바이스(100)는 무선 충전 수신기 시스템(114)을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 무선 충전 수신기 시스템(114)은 무선 충전 디바이스와 같은 외부 소스로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 수신기 시스템(114)은 무선 충전 디바이스 내의 하나 이상의 송신자 코일들로부터 전력을 수신하도록 구성된 하나 이상의 유도성 수신자 코일들일 수 있다. 무선 충전 디바이스는, 무선 충전 수신기 시스템(114) 내에 대응하는 전류를 생성하고 그와 상호작용하는 시변 자기장을 생성할 수 있다. 생성된 전류는 휴대용 전자 디바이스(100)가 외부 전력 공급원에 접속되어 있지 않을 때 배터리(112)가 그를 동작시키기 위해 나중에 방전될 수 있도록 배터리(112)에 에너지를 제공하여 그의 에너지 저장소를 보충하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 휴대용 전자 디바이스(100)는 사용자를 위한 하나 이상의 기능들을 수행할 수 있는 소비자 전자 디바이스이다. 예를 들어, 휴대용 전자 디바이스(100)는 스마트폰, 웨어러블 디바이스, 스마트워치, 태블릿, 개인용 컴퓨터 등일 수 있다.
II.
휴대용 전자 디바이스를 위한 무선 충전 수신기 시스템
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 휴대용 전자 디바이스를 위한 무선 충전 시스템은 상이한 무선 충전 디바이스들로부터 전력을 수신하기 위한 적어도 2개의 수신자 코일들을 포함할 수 있다. 각각의 수신자 코일은 특정 무선 충전 디바이스 - 수신자 코일이 이 디바이스로부터 전력을 수신함 - 에 의해 정의되는 상이한 충전 제약들 및 파라미터들, 예컨대 정렬 제약들 및 동작 주파수에 따라 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 무선 충전 수신기 시스템(114)의 내부 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이다. 무선 충전 수신기 시스템(114)은 상이한 무선 충전 디바이스들로부터 전력을 수신하기 위해 하기의 2개의 요소들을 포함할 수 있다: 일차 수신 요소(200), 및 이차 수신 요소(210). 각각의 요소는 수신자 코일을 포함할 수 있고 적어도 하나의 요소는 자기장의 유동을 방향전환하고/하거나 표유(stray) 전기장들을 캡처하기 위해 차폐부 또는 구조물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 일차 수신 요소(200)는 휴대용 전자 디바이스(100)에 전력을 제공하도록 특별하게 설계된 무선 충전 디바이스로부터의 전력 이송의 효율을 최대화하도록 조정되는 일차 수신자 코일(202), 일차 강자성 차폐부(204), 및 선택적인 전자기 차폐부(206)를 포함할 수 있다. 따라서, 일차 수신자 코일(202)은, 도 3a와 관련하여 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 무선 충전 디바이스에 의해 정의된 정렬 제약 및 동작 주파수에 따라 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스(100)가, 휴대용 전자 디바이스(100)에 무선 전력을 제공하도록 특별하게 설계된 무선 충전 디바이스(300)에 맞대어 배치된 것의 블록 다이어그램이다. 무선 충전 디바이스(300)는, 일차 주파수에서 시변 자기장(304)을 생성하도록, 그리고 수신 디바이스 내의 수신자 코일과 실질적으로 정렬될 때 그 수신 디바이스에 전력을 제공하도록 구성된 송신자 코일(302)을 포함한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 디바이스(100) 내의 일차 수신자 코일(202)은 일차 주파수에서 동작하도록, 그리고 송신자 코일(302)과 실질적으로 정렬될 때 전력을 수신하도록 구성된다. 일례로서, 일차 수신자 코일(202)은 6 내지 7 ㎒, 특히 일부 실시예들에서는 대략 6.78 ㎒의 일차 주파수에서, 그리고 그의 축이 송신자 코일(302)의 축과 정렬될 때 시변 자기장(304)으로부터 전력을 수신할 수 있다.
송신자 코일(302)의 동작 동안, 시변 자기장(304)은, 3a에 도시된 바와 같이, 송신자 코일(302) 둘레의 자기장 루프들을 따라서 전파할 수 있다. 전파의 방향은, 시변 자기장(304)이 자기장 루프들을 따라서 전파함에 따라 수직 성분들(306) 및 수평 성분들(308)을 포함할 수 있다. 송신자 코일(302)과 실질적으로 정렬할 수 있기 때문에, 일차 수신자 코일(202)은 송신자 코일(302)의 수직 성분들(306)로부터 전력을 수신할 수 있다. 따라서, 일차 수신자 코일(202)은 수직 방향으로 전파하는 자기장을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일차 수신자 코일(202)은 수직 방향에 평행한 중심 축을 가질 수 있어서, 수직 방향으로 전파하는 자기장이 대응하는 전류를 일차 수신자 코일(202)에 유도하게 할 수 있다. 소정 정도의 수평 이동(308)으로 전파하는 자기장은 실질적으로는 일차 수신자 코일(202)의 내경을 통과하지 않을 수도 있고, 그에 따라, 일차 수신자 코일(202)에 전력의 생성을 거의 또는 전혀 초래하지 않을 수도 있다.
도 2를 다시 참조하면, 일차 수신 요소(200)와는 달리, 이차 수신 요소(210)는, 여러 가지 상이한 타입들의 전기 디바이스들에 전력을 제공하도록 설계된 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신하도록 구성되는 이차 수신자 코일(212) 및 선택적인 이차 강자성 구조물(214)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신자 코일(212)은 휴대용 전자 디바이스(100)를 포함한 상이한 타입들의 디바이스들을 충전하기 위한 넓은 충전 표면을 갖는 무선 충전 매트(mat)로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이차 수신자 코일(212)은 무선 충전 디바이스에 의해 정의된 정렬 제약 및 동작 주파수에 따라 전력을 수신하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 일차 및 이차 수신 요소들(200, 210)이 별개의 구조물들로서 형성된 실시예들의 경우에, 이차 수신 요소(210)는 강자성 구조물(214)을 포함할 수 있고, 일차 및 이차 수신 요소들(200, 210)이 단일 구조물로서 형성된 실시예들에서, 이차 수신 요소(210)는 강자성 구조물(214)을 포함하지 않을 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스(100)가, 한 가지 초과 타입의 휴대용 전자 디바이스에 전력을 제공하도록 구성된 무선 충전 디바이스(310)에 맞대어 배치된 것의 블록 다이어그램이다. 무선 충전 디바이스(310)는 312-1 내지 312-N에 이르는 N 개의 송신자 코일들을 포함할 수 있다. 송신자 코일들(312-1 내지 312-N)은 전자 디바이스들이 충전될 수 있는 넓은 충전 표면(316)을 제공하는 송신자 코일 배열물로서 조직화될 수 있다. 넓은 충전 표면은 전자 디바이스들이 충전 표면(316) 내의 어디에서나 충전되게 한다. 따라서, 휴대용 전자 디바이스(100)는 충전 표면(316)의 임의의 영역(318)을 따라서 위치되어 무선 충전 디바이스(310)로부터 전력을 수신할 수 있다. 더욱이, 넓은 충전 표면은 동일한 타입 또는 상이한 타입들의 하나 초과의 전자 디바이스가 무선 충전 디바이스(310)로부터 충전되게 한다.
송신자 코일들(312-1 내지 312-N)은 이차 주파수에서 시변 자기장(314)을 생성하도록, 그리고 수신 디바이스가 충전 표면(316)의 임의의 영역 위에 안착하고 있을 때 수신 디바이스에 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 디바이스(100) 내의 이차 수신 요소(210)는 이차 주파수에서 동작하도록, 그리고 송신자 코일들(312-1 내지 312-N)과의 임의의 정도의 정렬로 충전 표면(316) 상에 안착하고 있을 때 전력을 수신하도록 구성된다. 일부 실시예들에 따르면, 이차 수신 요소(210)가 동작하는 이차 주파수는 일차 수신 요소(200)가 동작하는 일차 주파수와는 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 주파수는 일차 주파수보다 작다. 예를 들어, 이차 수신자 코일(212)은 300 내지 400 ㎑의 이차 주파수, 특히 일부 실시예들에서는 대략 326 ㎑에서 시변 자기장(314)으로부터 전력을 수신할 수 있다. 이차 주파수가 일차 주파수와는 상이하기 때문에, 이차 수신 요소(210)가 전하를 수신하고 있는 경우, 일차 수신 요소(200)는 실질적으로 전하를 수신하지 않을 수도 있고, 그 역도 성립한다.
각각의 송신자 코일, 예컨대 도 3b에 도시된 송신자 코일(312-1)의 동작 동안, 시변 자기장(314)은, 도 3b에 도시된 바와 같이, 송신자 코일(312-1) 둘레의 자기장 루프들을 따라서 전파할 수 있다. 전파의 방향은, 시변 자기장(314)이 자기장 루프들을 따라서 전파함에 따라 수직 성분들(320) 및 수평 성분들(322)을 포함할 수 있다. 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 휴대용 전자 디바이스(100)는 충전 표면(316) 상에 위치되어, 그것이 송신자 코일(312-1)과 정렬되지 않게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 수신자 코일(212)은 자기장(314)의 수평 성분들(322)을 수신하도록, 그리고 그에 따라, 송신자 코일(312-1)로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이차 수신자 코일(212)은 수평 방향에 평행한 중심 축(324)을 가질 수 있어서, 수평 방향으로 전파하는 자기장이 대응하는 전류를 이차 수신자 코일(212)에 유도하게 할 수 있다. 소정 정도의 수직 이동(320)으로 전파하는 자기장은 실질적으로는 이차 수신자 코일(212)의 내경을 통과하지 않을 수도 있고, 그에 따라, 이차 수신자 코일(212)에 전력의 생성을 거의 또는 전혀 초래하지 않을 수도 있다.
일부 실시예들에서, 이차 수신자 코일(212)은 하기의 2개의 서브코일들로 형성될 수 있다: 제1 서브코일(326) 및 제2 서브코일(328). 제1 및 제2 서브코일들 양측 모두는 동일한 방향으로 감겨 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 서브코일들 양측 모두는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 감겨 있을 수 있다. 제1 및 제2 서브코일들 양측 모두를 동일한 방향으로 감음으로써, 서브코일들(326, 328) 양측 모두는 동일한 수평 방향으로 전파하는 자기장들로부터 전력을 생성하여, 이에 의해, 이차 수신자 코일(212)이 전력을 수신하는 효율을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 서브코일들(326, 328)은, 예컨대 직렬 배열 또는 병렬 배열로, 함께 전기적으로 커플링된다. 함께 전기적으로 커플링되는 경우, 서브코일들(326, 328) 양측 모두에서 생성된 전력은 보다 큰 크기의 수신된 전력으로 집합될 수 있다. 일차 및 이차 수신 요소들(200, 210)의 구성에 관한 세부사항들이 도 4a 내지 도 9와 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의된다. 일부 실시예들, 이차 수신자 코일(212)은 단일 코일로 형성될 수 있다. 그러한 경우들에 있어서, 이차 수신자 코일(212)은 별개의 강자성 구조물 둘레를 감는 별개의 컴포넌트일 수 있거나, 그것은 도 12a 내지 도 14b와 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이 일차 수신자 코일(202)의 일부분 둘레를 감을 수 있다.
III.
일차 및 이차 수신 요소들의 구성
도 3a 및 도 3b로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 일차 수신자 코일(202) 및 이차 수신자 코일(212)은 상이한 주파수들 및 상이한 정렬 제약들에서 동작하여 상이한 무선 충전 디바이스들로부터 전력을 수신하도록 설계된다. 동작에서의 이러한 차이는 부분적으로, 상이한 물리적 구성들 및 배향들을 가짐으로써 달성될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 일차 및 이차 수신 요소들은 휴대용 전자 디바이스 내의 상이한 위치들에 위치된 별개의 개별 컴포넌트들일 수 있다. 대안적으로, 일차 및 이차 수신 요소들은 이차 수신자 코일이 일차 수신자 코일의 일부분 둘레를 감는 단일 컴포넌트의 일부일 수 있다. 그러한 일차 및 이차 수신 요소들의 예시적인 구성들이 도 4a 내지 도 8 및 도 12a 내지 도 14b와 관련하여 본 명세서에서 논의된다.
A.
별개의 컴포넌트들로서 구성된 일차 및 이차 수신 요소들
도 4a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 별개의 이차 수신 요소를 갖도록 구성된 수신기 시스템을 위한 플렉스 코일로서 형성된 일차 수신자 코일(402)을 포함하는 예시적인 일차 수신 요소(400)를 도시한다. 일차 수신 요소(400)는 일차 수신자 코일(402)의 제1 측부에 부착되는 강자성 차폐부(404), 및 제1 측부의 반대편인, 일차 수신자 코일(402)의 제2 측부에 부착되는 전자기 차폐부(406)를 포함할 수 있다.
강자성 차폐부(404)는, 일차 수신자 코일(402)의 내경(408)을 통해 자기장을 방향전환시켜서, 무선 전력 이송의 효율을 증가시키고 표유 자기장이 전파되어 전자 디바이스 내의 다른 전기 컴포넌트들을 교란시키는 것을 경감시키는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예들에서, 강자성 차폐부(404)는 일차 수신자 코일(402)의 형상과 실질적으로 대응하는 형상을 갖는다. 예를 들어, 강자성 차폐부(404)는 원형 링의 형상의 것일 수 있다. 강자성 차폐부(404)는, 자기적 속성들을 갖고, 일차 주파수에서 생성되는 자기장에 대해 특히 끌리고 이차 주파수에서 생성되는 자기장에 대해 덜 끌리는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 강자성 차폐부(404)는 6 내지 7 ㎒와 같은 고주파수(예컨대, 무선 충전 디바이스(300)가 동작하는 주파수)에서 생성된 자기장에 대해 특히 끌릴 수 있다. 예를 들어, 강자성 차폐부(404)는 니켈-아연(NiZn)을 함유한 재료로 형성될 수 있다.
전자기 차폐부(406)는 일차 수신자 코일(402)로부터 발산하는 전기장들을 캡처하여 전압이 송신자 코일 상에서 생성되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 전기장들에 대한 노출로부터 전자기 차폐부(406)에 축적된 전압이 접지부로 방전될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자기 차폐부(406)는 은과 같은 전도성 재료의 얇은 층으로 형성된다. 전자기 차폐부(406)는 무선 전력 이송 동안에 강자성 차폐부(404)보다는 송신자 코일에 더 가깝게 위치될 수 있다.
일차 수신자 코일(402)은 플렉시블 회로 보드 상에 패턴화된 단일 길이의 전도성 재료의 하나 이상의 권선들로 형성될 수 있다. 하나 이상의 권선들은 내경(408)과 외경(410) 사이에 감기는 나선으로 감긴 코일(spirally-wound coil)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일차 수신자 코일(402)은, 하나의 층에서는 외경(410)으로부터 내경(408)으로 감기고 인접 층에서는 내경(408)으로부터 외경(410)으로 역으로 감기는 권선들의 하나 초과의 층으로 형성된다. 다른 실시예들에서, 일차 수신자 코일(402)은, 도 4b에 도시된 바와 같이, 교차 부분들을 갖는 권선으로 형성되는 대칭적 코일이다.
도 4b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 대칭적 권선들을 갖는 예시적인 대칭적 일차 수신자 코일(401)의 평면도이다. 권선(420)은 위치(412)에서 시작하고 종단될 수 있으며, 대칭적 일차 수신자 코일(401)이 수직 및 수평 축을 가로질러서 대칭이 되게 하는 교차 부분들(414, 416)을 가질 수 있다. 대칭적 프로파일은 대칭적 일차 수신자 코일(401)과 송신자 코일 사이의 용량성 커플링 - 이러한 커플링은 무선 전력 이송 동안에 송신자 코일로부터 전력을 수신함 - 의 감소를 초래한다. 일부 실시예들에서, 일차 수신자 코일(402)은 병렬 구성으로 접속된 코일들의 2개의 층들을 포함한다. 예를 들어, 각각의 층이 도 4b에 도시된 바와 같이 배열되는 코일들의 2개의 층들은 일차 수신자 코일(401)로서 구현될 수 있다. 2개의 층들은 그들이 동일한 중심 축(422)을 공유하도록 서로의 위와 아래에 위치될 수 있다.
일차 수신 요소(200)가 플렉스 코일로서 형성된 일차 수신자 코일(202)을 포함할 수 있지만, 다른 실시예들은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 연선형 코일로서 형성된 수신자 코일(202)을 가질 수 있다. 도 5a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 별개의 이차 수신 요소를 갖도록 구성된 수신기 시스템을 위한 연선형 일차 수신자 코일(502), 강자성 차폐부(504), 전자기 차폐부(506), 및 가이드 구조물(508)을 포함하는 예시적인 일차 수신 요소(500)의 사시도이다. 강자성 차폐부(504)는 일차 수신자 코일(502) 위에 배치될 수 있고, 전자기 차폐부(506)는 일차 수신자 코일(502) 아래에 배치될 수 있다. 강자성 차폐부(504) 및 전자기 차폐부(506)는 도 4와 관련하여 본 명세서에서 논의된 강자성 차폐부(404) 및 전자기 차폐부(406)의 유사한 속성들, 재료들, 및 기능들을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 일차 수신 요소(500)는 또한 가이드 구조물(508)을 포함할 수 있다. 가이드 구조물(508)은 일차 수신 요소(500)의 적어도 일부분 둘레에 연장될 수 있다. 특정 실시예들에서, 가이드 구조물(508)은 일차 수신 요소(500)가 구부러짐 또는 다른 물리적 변형들에 대해 견디게 하는 구조적 지지부를 제공하는 경성 구조물일 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 일차 수신 요소(500)의 단면 예시이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 가이드 구조물(508) 및 강자성 차폐부(504)는 양측 모두가 일차 수신자 코일(502) 위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가이드 구조물(508) 및 강자성 차폐부(504)는 중간 층에 의해 일차 수신자 코일(502)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 스페이서 층(510)이 일차 수신자 코일(502)을 강자성 차폐부(504)에 부착시킬 수 있고, 그들 사이에 소정 정도의 이격(separation)을 제공할 수 있다. 소정 실시예들에서, 스페이서 층(510)은 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA)로 형성된다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 강자성 차폐부(504)는, 일차 수신자 코일(502) 위에 배치되고 일차 수신자 코일(502)을 통해 자기장을 방향전환하는 것을 돕도록 기능하는 구조물일 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 강자성 차폐부의 구조물은, 일차 수신자 코일(502)을 통해 자기장을 방향전환시키는 그의 능력을 개선하도록, 그리고 이에 따라, 무선 충전 효율을 개선하도록 변형될 수 있다. 변형된 강자성 차폐부의 일례가 도 6a 및 도 6b와 관련하여 본 명세서에서 논의된다.
도 6a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 연선형 일차 수신자 코일(602), 변형된 강자성 차폐부(604), 및 전자기 차폐부(606)를 포함하는 예시적인 일차 수신 요소(600)의 사시도이다. 강자성 차폐부(604) 및 전자기 차폐부(606)는 도 4와 관련하여 본 명세서에서 논의된 강자성 차폐부(404) 및 전자기 차폐부(406)의 유사한 속성들, 재료들, 및 기능들을 가질 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 강자성 차폐부(604)는, 변형된 강자성 차폐부(604)의 일부분이 하향 연장될 수 있고 일차 수신자 코일(602)에 대해 횡방향으로 위치될 수 있다는 점에서, 도 5b에서의 강자성 차폐부(504)와는 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 변형된 강자성 차폐부(604)가 횡방향으로 배치된 일차 수신자 코일(602)의 측부는 일차 수신자 코일(602)의 중심 축에 가장 가까운 측부이다. 변형된 강자성 차폐부(604)를 그 측부에 위치시킴으로써, 그것이 일차 수신자 코일(602)을 통해 자기장을 방향전환시키는 것을 더 양호하게 보조하여 충전 효율을 증가시킬 수 있다.
도 6b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 일차 수신 요소(600)의 단면 예시이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 변형된 강자성 차폐부(604)는 일차 수신자 코일(602)의 위와 옆 양측 모두에 배치될 수 있다. 차폐부(604)를 수신자 코일(602)에 대해 횡방향인 위치로 하향 연장시킴으로써, 변형된 강자성 차폐부(604)는 송신자 코일 - 차폐부가 이 송신자 코일로부터 자기장을 수용함 - 에 더 가깝게 위치될 수 있고, 일차 수신자 코일(602)을 통해, 수신된 자기장을 방향전환시키도록 더 양호하게 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 변형된 강자성 차폐부(604)는 적어도 하나의 중간 층, 예컨대 스페이서 층(606a, 606b)에 의해 일차 수신자 코일(602)에 부착될 수 있다. 스페이서 층(606a)은 일차 수신자 코일(602) 위에 배치되는 변형된 강자성 차폐부(604)의 일부분을 일차 수신자 코일(602)의 상부 표면에 부착시키도록 위치될 수 있다. 스페이서 층(606b)은 일차 수신자 코일(602)에 대해 횡방향으로 배치되는 변형된 강자성 차폐부(604)의 일부분을 일차 수신자 코일(602)의 측부 표면에 부착시키도록 위치될 수 있다. 측부 표면은 일차 수신자 코일(602)의 중심 축에 가장 가깝게 위치되는 내부 측부 표면일 수 있다. 스페이서 층(510)과 유사하게, 스페이서 층(610)은 PSA로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 이차 수신 요소(700)의 사시도를 도시한다. 이차 수신 요소(700)는 제1 코일 서브조립체(701) 및 제2 코일 서브조립체(703)로 형성된 이차 수신자 코일을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 코일 서브조립체들(701, 703)은 2개의 서브조립체들 사이의 커플링을 최소화시키도록, 그리고 휴대용 전자 디바이스 내의 다른 전자 컴포넌트들이 위치될 수 있는 공간을 제공하도록 서로로부터 거리(D)만큼 떨어져서 위치될 수 있다.
각각의 코일 서브조립체는 다수의 부분들을 포함할 수 있는데; 예를 들어, 제1 코일 서브조립체(701)는 제1 서브코일(702) 및 제1 강자성 구조물(706)을 포함할 수 있고, 제2 코일 서브조립체(703)는 제2 서브코일(704) 및 제2 강자성 구조물(708)을 포함할 수 있다. 제1 서브코일(702)은 제1 강자성 구조물(706)의 중심 부분을 중심으로 감길 수 있고, 제2 서브코일(704)은 제2 강자성 구조물(708)의 중심 부분을 중심으로 감길 수 있다. 서브코일들(702, 704)을 그들의 각자의 강자성 구조물들(706, 708) 둘레에 감음으로써, 제1 및 제2 강자성 구조물들(706, 708)은 제1 및 제2 송신자 서브코일들(702, 704)을 통해 각각 자기장을 방향전환시킬 수 있고, 이에 의해, 전력 이송 효율을 증가시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 및 제2 서브코일들(702, 704)은 직렬 구성으로 함께 커플링된다. 따라서, 제1 및 제2 서브코일들(702, 704) 양측 모두에 의해 수신된 전력은 교류 전류(AC) 전력을 직류 전류(DC) 전력으로 변환하는 단일 정류기 내로 입력될 수 있다. 제1 및 제2 서브코일들(702, 704)을 함께 커플링함으로써, 이차 수신 요소는 그것이 무선 충전 디바이스 상에 안착함에 따라 더 큰 표면적을 커버하여, 이에 의해, 휴대용 전자 디바이스가 무선 전력 이송 동안에 더 많은 자기장을 캡처하게 하고 휴대용 전자 디바이스가 어떠한 자기장도 캡처하지 않고 있는(예컨대, 사각지대에 놓여 있는) 경우들을 최소화하게 할 수 있다. 제1 및 제2 서브코일들(702, 704)이 단일 정류기를 공유하는 것이 개시되어 있지만, 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 다른 실시예들은 제1 및 제2 서브코일들(702, 704)을 디커플링하여 각각의 서브코일이 자체 정류기에 커플링되게 할 수 있다. 그러한 경우들에 있어서, 각각의 서브코일은 서로로부터 독립적으로 동작할 수 있다.
강자성 구조물들(706, 708)은, 자기적 속성들을 갖고, 이차 주파수에서 생성되는 자기장에 대해 특히 끌리고 일차 주파수에서 생성되는 자기장에 대해 덜 끌리는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 주파수는 일차 주파수보다 낮다. 예를 들어, 강자성 구조물들(706, 708)은 300 내지 400 ㎑, 특히 326 ㎑와 같은 저주파수(예컨대, 도 3b에서의 무선 충전 디바이스(310)가 동작하는 주파수)에서 생성된 자기장에 대해 특히 끌리는 재료로 형성될 수 있다. 소정 실시예들에서, 이차 수신 요소(700) 내의 강자성 구조물들(706, 708)을 형성하는 데 사용되는 재료의 자기 투자율은 일차 수신 요소들(400, 500, 600) 내의 강자성 차폐부들(404, 504, 604)을 각각 형성하는 데 사용되는 재료의 자기 투자율보다 실질적으로 더 크다. 일례로서, 강자성 구조물들(706, 708)은 3000 초과의 자기 투자율을 갖는 재료, 예컨대 망간-아연(MnZn)을 함유한 재료로 형성되는 한편, 강자성 차폐부들(404, 504, 604)은 500 미만, 예컨대 일부 실시예들에서는 200의 자기 투자율을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 강자성 구조물들(706)은 더 높은 주파수들(예컨대, 6 내지 7 ㎒)에서 생성된 자기장들에 대해 더 큰 손실을, 그리고 더 낮은 주파수들(예컨대, 300 내지 400 ㎑)에서 생성된 자기장들에 대해 더 적은 손실을 가질 수 있다. 강자성 차폐부들(404, 504, 604)의 경우는 반대로 볼 수 있다.
각각의 강자성 구조물(706 또는 708)은 복수의 개별 부분들로 형성될 수 있다. 도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코일 서브조립체(800)의 분해도 예시이다. 코일 서브조립체(800)는 강자성 구조물(802) 및 와이어 코일(804)을 포함할 수 있다. 강자성 구조물(802)은 2개의 지지 층들(808a, 808b) 사이에 개재된 페라이트 본체(806)를 포함할 수 있다. 페라이트 본체(806)는, 강자성 구조물(802)의 벌크를 형성하고, 자기장을 방향전환시키는 데 적합한 재료, 예컨대 MnZn으로 형성된 소결된 페라이트를 포함하는 구조물일 수 있다. 지지 층들(808a, 808b)은, 와이어 코일(804)이 페라이트 본체(806) 둘레에 감겨 있는 경우의 와이어 코일(804)로부터의 손상과 같은 물리적 손상으로부터 페라이트 본체(806)의 표면들을 보호하는 테이프의 층들일 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 와이어 코일(804)은 페라이트 본체(806) 및 양측 지지 층들(808a, 808b) 둘레에 감긴다. 일부 실시예들에서, 지지 층들(808a, 808b)은 페라이트 본체(806)의 반대 표면들 상에 배치될 수 있다. 일례로서, 지지 층(808a)은 페라이트 본체(806)의 상부 표면 상에 배치될 수 있고, 지지 층(808b)은 페라이트 본체(806)의 저부 표면 상에 배치될 수 있다. 지지 층들(808a, 808b)은 물리적 응력들을 견딜 수 있는 임의의 비전도성 재료, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 형성될 수 있다.
강자성 구조물(802)은, 또한, 페라이트 본체(806)의 표면에 부착되는 보호 층들(810a, 810b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호 층들(810a, 810b)은 지지 층(808a)이 위치되지 않은 페라이트 본체(806)의 상부 표면에 부착될 수 있다. 보호 층들(810a, 810b)은 조립 동안에 손상으로부터 페라이트 본체(806)의 상부 표면들을 보호할 수 있다. 일부 실시예들에서, 보호 층들(810a, 810b)은, 또한, 페라이트를 포함한 자기 재료로 형성된다.
일부 실시예들에서, 접착제 층들(812a, 812b)은 페라이트 본체(806)의 표면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 접착제 층들(812a, 812b)은 지지 층(808b)이 위치되지 않은 페라이트 본체(806)의 저부 표면 상에 배치될 수 있다. 접착제 층들(812a, 812b)은 2개의 구조물들을 함께 부착시킬 수 있는 임의의 적합한 재료, 예컨대 감압 접착제(PSA)로 형성될 수 있다. 접착제 층들(812a, 812b)은 휴대용 전자 디바이스 내에 조립될 때 코일 서브조립체(800)를 제위치에 고정시킬 수 있다. 도 7 및 도 8이 2개의 서브코일들로 형성된 이차 수신 요소를 도시하지만, 실시예들이 그러한 구성들로 제한되지는 않는다. 다른 실시예들은 각각의 강자성 구조물들을 중심으로 감긴 2개 초과 또는 미만의 코일들, 예컨대, 단일 강자성 구조물을 중심으로 감긴 단일 코일, 또는 3개 이상의 각각의 강자성 구조물들을 중심으로 감긴 3개 이상의 코일들을, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서, 가질 수 있다.
1.
적어도 2개의 서브코일들로 형성된 이차 수신 요소를 갖는 휴대용 전자 디바이스의 구성
일차 및 이차 수신자 요소들의 크기 및 형상은 휴대용 전자 디바이스 내의 다른 전기 컴포넌트들에 의해 제공되는 이용가능한 공간의 크기에 의존한다. 본 명세서의 개시내용에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 수신자 요소들의 크기 및 형상은 휴대용 전자 디바이스 내의 수신자 요소들의 성능과 다른 전기 컴포넌트들의 성능 사이의 절충(trade-off)을 균형맞춤함으로써 결정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스(900)의 분해도를 도시한다. 휴대용 전자 디바이스(900)는, 정합하여 내부 캐비티를 한정할 수 있는 상부 하우징 부분(902) 및 저부 하우징 부분(904)을 포함할 수 있다. 상부 하우징 부분(902)은 디바이스 섀시(906) 및 투명 패널(908)을 포함할 수 있다. 투명 패널(908)은 디스플레이를 위한 보호용의 광학적으로 투명한 구조물이어서, 사용자가 투명 패널(908)을 통해 디스플레이를 관찰할 수 있는 한편 투명 패널(908)이 디스플레이를 손상으로부터 보호하게 한다. 상부 하우징 부분(902)은 하나 이상의 사용자 인터페이스 컴포넌트들, 예컨대 다이얼(910), 마이크로폰(912), 전원 버튼(914), 및 임의의 다른 적합한 사용자 인터페이스 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 다이얼(910)은 EKG 감지를 수행하기 위한 접촉부로서 작용할 수 있는 터치 감응형 다이얼일 수 있다. 다이얼(910)은, 함께 커플링될 때, 다이얼(910)의 외부 표면으로부터 내부 터치 컴포넌트들까지의 전도성 경로를 형성하는 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있는데, 이러한 경로는 도 35 및 도 36과 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의된다.
휴대용 전자 디바이스(900)는 내부 캐비티 내에 하우징되는 SIP(System-In-Package)(916)를 추가로 포함할 수 있다. SIP(916)는 휴대용 전자 디바이스(900)의 여러 개의 기능들을 수행하도록 동작할 수 있는, 단일 모듈 내에 봉입되는 다수의 집적회로(IC)들일 수 있다. SIP(916) 내의 각각의 IC는 하나 이상의 상이한 기능들, 예컨대 심박수 모니터링을 수행하는 것, 터치 스크린 디스플레이를 동작시키는 것, 하나 이상의 스피커들을 통해 사운드를 출력하는 것, 마이크로폰(912)에 의해 수신된 사운드를 프로세싱하는 것, 무선 전력 이송을 관리하는 것 등을 수행할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 휴대용 전자 디바이스(900)는 일차 수신 요소(918) 및 이차 수신 요소(920)를 포함할 수 있다. 일차 및 이차 수신 요소들(918, 920)은 내부 캐비티 내에 그리고 SIP(916) 아래에 위치될 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 일차 수신 요소(918)는 일차 수신자 코일(922)(강자성 차폐부와 함께 도시됨) 및 전자기 차폐부(924)를 포함할 수 있는데, 이들은, 도 3a 및 도 4a 내지 도 6b와 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 일차 주파수에서 생성되어 수직 방향으로 전파하는 자기장을 수신하도록 구성된다. 이차 수신 요소(920)는, 도 3b, 도 7, 및 도 8과 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 일차 주파수보다 더 낮은 이차 주파수에서 생성되고 수평 방향으로 전파하는 자기장을 수신하도록 구성된 제1 및 제2 코일 서브조립체들(926a, 926b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 서브조립체들(926a, 926b)은 제1 및 제2 강자성 구조물들(928a, 928b), 및 제1 및 제2 서브코일들(925a, 925b)을 각각 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 휴대용 전자 디바이스(900)는 또한 내부 캐비티 내에 그리고 SIP(916) 아래에 안테나(929)를 포함할 수 있다. 안테나(929)는 개구(930)를 포함할 수 있는데, 그 내부에는 휴대용 전자 디바이스(900)의 하나 이상의 다른 전자 컴포넌트들이 위치될 수 있다. 예를 들어, 일차 수신 요소(918)는 개구(930) 내에 그리고 안테나(929)의 적어도 일부분 아래에 배치될 수 있고, 이차 수신 요소(920)는 안테나(929)의 적어도 일부분 위에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 서브조립체들(926a, 926b)은 안테나(929)의 반대 단부들 상에 위치된다. 도 7과 관련하여 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 제1 및 제2 서브조립체들(926a, 926b)은 거리(D)만큼 이격될 수 있다. 따라서, 안테나(929)는 거리(D)에 의해 제공된 공간 내에 위치될 수 있다. 그들의 위치설정에 대한 추가 세부사항들은 도 11과 관련하여 본 명세서에서 논의될 것이다. 안테나(929)는 무선파를 통해 데이터를 수신하고/하거나 전송하도록 구성된 구조물일 수 있다. 일례로서, 안테나(929)는 LTE(long-term evolution) 무선 통신을 위해 구성된 안테나일 수 있다. 그러한 안테나들은 그들의 크기가 최대화될 때, 그리고 전도성 전자 컴포넌트들이 그로부터 멀리 위치될 때 더 양호하게 수행할 수 있다.
도 7과 관련하여 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 강자성 구조물들(928a, 928b)의 크기는 이차 수신 요소(920)가 무선 전력을 수신하는 효율에 영향을 미친다. 보다 큰 강자성 구조물들(928a, 928b)은 무선 전력 이송의 효율을 증가시킬 수 있는데, 그 이유는 보다 큰 구조물들이 보다 많은 자기장을 방향전환시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 보다 큰 강자성 구조물들은 휴대용 전자 디바이스 내에 더 큰 공간을 차지하고, 안테나(929)를 위해서는 더 작은 공간을 남긴다. 안테나(929)를 위한 공간의 크기를 감소시키는 것은 안테나(929)의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 안테나(929)와 이차 수신 요소(920) 사이에는 서로에 대한 그들의 긴밀한 근접성으로 인해 컴포넌트 크기와 관련한 관심의 충돌이 존재할 수 있다. 이러한 관계에 대한 세부사항들은 도 10a 내지 도 10c와 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의된다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스에서 조립될 때 이차 수신 요소들(920)과 안테나(929) 사이의 상이한 크기설정 배열물들의 평면도들을 도시한다. 구체적으로, 도 10a는 안테나(929)에 더 유익한 크기설정 배열물(1000)의 평면도를 도시하고, 도 10b는 이차 수신 요소(920)에 더 유익한 크기설정 배열물(1002)의 평면도를 도시하고, 도 10c는 안테나(929) 및 이차 수신 요소(920) 양측 모두의 동작 효율들 사이의 균형을 맞추는 크기설정 배열물(1004)의 평면도를 도시한다.
도 10a에서 크기설정 배열물(1000)에 의해 도시된 바와 같이, 안테나(929) 및 안테나(929)를 둘러싸는 공간(1001)의 크기가 확장되어 안테나(929)의 동작을 향상시킨다. 그러나, 이것은 강자성 구조물들(928a, 928b)의 축소를 초래한다. 강자성 구조물들(928a, 928b)의 크기를 축소시키는 것은 무선 충전 효율을 감소시키는데, 그 이유는 강자성 구조물들(928a, 928b)이 더 작아지고 따라서 자기장을 방향전환시키는 데 덜 효율적이 되기 때문이다.
반면, 강자성 구조물들(928a, 928b)을 확장하여 충전 효율을 최대화시키는 것은 안테나(929)의 동작을 방해할 수 있다. 도 10b에서 크기설정 배열물(1002)에 의해 도시된 바와 같이, 강자성 구조물들(928a, 928b)의 크기는 이차 수신 요소(920)의 충전 효율을 증가시키도록 확장될 수 있다. 강자성 구조물들(928a, 928b)을 확장하는 한 가지 방식은 안테나(929)를 위한 공간 내로 침입하는 돌출 부분들(1006)을 제공하는 것이다. 이러한 돌출 부분들은 서브코일들(925a, 925b)의 에지들을 지나서 안테나(929)를 향해 연장될 수 있다. 그러나, 강자성 구조물들(928a, 928b)의 크기를 확장하는 것은 안테나(929) 및 그의 주위 공간(1001)의 크기의 대응하는 감소를 초래한다. 이러한 크기 및 공간의 감소는 안테나(929)의 동작을 방해한다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 강자성 구조물들(928a, 928b), 안테나(929), 및 안테나(929)를 둘러싸는 공간(1001)의 크기들은, 도 10c에서의 크기설정 배열물(1004)에 도시된 바와 같이, 안테나 동작 및 충전 효율 양측 모두의 허용가능한 레벨들을 달성하도록 최적화될 수 있다. 생성된 강자성 구조물들(928a, 928b)은 여전히 돌출 부분들(1006)을 가질 수 있지만, 돌출 부분들(1006)이 서브코일들(925a, 925b)의 에지들을 지나서 연장되는 정도가 줄어들 수 있다.
도 9를 다시 참조하면, 휴대용 전자 디바이스(900)는, 또한, DC 차폐부(934)와 센서 모듈(936) 사이에 배치된 정렬 기구(932)를 포함할 수 있다. 정렬 모듈(932)은 무선 충전 디바이스와의 정렬을 위해 무선 충전 디바이스, 예컨대 도 3a에서의 무선 충전 디바이스(300) 내의 다른 정렬 자석을 끌어당기도록 설계된 영구 자석일 수 있다. 센서 모듈(936)은 하나 이상의 기능들을 수행하기 위한 하나 이상의 센서들을 하우징하고 동작시키는 전기 컴포넌트일 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(936)은 심박수 등을 감지하기 위한 하나 이상의 센서들을 갖는 회로 보드(예컨대, 인쇄 회로 보드(PCB))일 수 있다. DC 차폐부(934)는 정렬 모듈(932) 위에 위치되어, 정렬 모듈(932)로부터의 자기장들이 휴대용 전자 디바이스(900) 내의 다른 전기 컴포넌트들, 예컨대 SIP(916) 및 이차 수신 요소(920)에 노출되는 것을 방지하게 할 수 있다. 센서 모듈(936)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 저부 하우징(904)의 표면에 부착될 수 있다.
2.
적어도 2개의 서브코일들로 형성된 이차 수신 요소를 갖는 휴대용 전자 디바이스의 조립된 저부 하우징 부분
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 조립되었을 때의 휴대용 전자 디바이스(900)의 구성을 더 양호하게 설명하기 위해 휴대용 전자 디바이스(900)의 조립된 부분(1100)의 단면도를 도시한다. 도 11에 도시된 단면은 도 10c에 도시된 선을 따라서 취해질 수 있다. 도 11에 도시된 조립된 부분(1100)은 논의의 편의를 위해 상부 하우징 부분(902)을 포함하지 않는다.
도 11에 도시된 바와 같이, 센서 모듈(936)은 저부 구조물 본체(1101)의 창(1103)의 내부 표면 상에 장착될 수 있다. 센서 모듈(936)은 감지 기능들을 수행하기 위해 얇은 심박수 센서(1102) 및 하나 이상의 포토다이오드들(1104)을 포함할 수 있다. 정렬 모듈(932)은, 센서 모듈(936)에 커플링되고 센서 모듈(932)과 DC 차폐부(934) 사이에 배치되는 영구 자석일 수 있다. 제2 접촉부(1106)는 창(1103)의 외부 표면 상에 위치될 수 있고, 창(1103)의 에지들 둘레를 감싸서 그것이 또한 창(1103)의 내부 표면의 일부분 상에 위치되게 할 수 있다. 제2 접촉부(1106)는 센서 모듈(936)과 커플링되어, 센서 모듈(936)이 제2 접촉부(1106)로부터의 측정치들을 수신할 수 있도록 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 센서 모듈(936), 정렬 모듈(932), 및 DC 차폐부(934)는 모두 안테나(929)의 개구(930) 내에 위치된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 안테나(929)는 안테나 본체(1106) 및 전도성 층(1108)으로 형성될 수 있다. 안테나 본체(1106)는 그 위에 전도성 층(1108)이 배치될 수 있는 지지 구조물일 수 있고, 전도성 층(1108)은 무선파를 통한 무선 통신을 전송하고 수신하는 기능들을 수행하는 구조물일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 일차 수신 요소(918)는 개구(930) 내에 그리고 안테나(929)의 적어도 일부분 아래에 배치될 수 있다. 더욱이, 이차 수신 요소(920)는 안테나(929)의 적어도 일부분 위에 배치될 수 있다. 일차 및 이차 수신 요소들(918, 920) 양측 모두는 안테나(929)의 적어도 일부분에 횡방향으로 배치될 수 있다. 일차 및 이차 수신 요소들(918, 920)은 도 3a 및 도 3b와 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 무선 충전을 수행하는 데 사용될 수 있다.
B.
단일 구조물로서 구성된 일차 및 이차 수신 요소들
이차 수신 요소가 도 7 내지 도 9와 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이 일차 요소와 물리적으로 별개의 구조물들인 2개의 서브코일들로 형성될 수 있지만, 실시예들이 그러한 구성들로 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 이차 수신 요소는 일차 수신 요소 및 이차 수신 요소의 구조물들이 얽히도록 일차 코일의 일부분을 중심으로 감긴 코일로 형성될 수 있고, 이는 도 12a 내지 도 12c 및 13a 내지 도 13c와 관련하여 본 명세서에서 논의되는 바와 같다.
도 12a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 일차 및 이차 수신 요소들이 단일 구조물로서 형성된 예시적인 무선 충전 수신기 시스템(1200)의 사시도 예시이다. 일차 수신 요소는 일차 코일(1202) 및 일차 강자성 차폐부(1204)를 포함할 수 있고, 이차 수신 요소는 일차 코일(1202) 및 일차 강자성 차폐부(1204) 양측 모두의 일부분을 중심으로 감긴 이차 코일(1206)로 형성될 수 있다. 즉, 이차 코일(1206)의 축은 일차 코일(1202)의 1 권선수의 와이어의 길이를 따라서 이어지는 만곡된 축일 수 있다. 일차 및 이차 수신 요소들의 구성 및 그들 사이의 관계에 관한 세부사항들이 도 12b 내지 도 12e를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
도 12b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 무선 충전 수신기 시스템(1200)의 평면도(1201)이고, 도 12c는 무선 충전 수신기 시스템(1200)의 저면도(1211)이다. 일차 코일(1202)은 중심 축(1208)을 중심으로 하는 원형 프로파일을 갖는 와이어의 연선형 코일일 수 있다. 강자성 차폐부(1204)는 일차 코일(1202)의 전체 원형 프로파일의 일부분과 중첩되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 강자성 차폐부(1204)는 일차 코일(1202)의 제1 반경 위치(1210)와 제2 반경 위치(1212) 사이에서 연장되는데, 제1 및 제2 반경 위치들(1210, 1212)은 상이한 중첩되지 않는 반경 위치들이다. 즉, 강자성 차폐부(1204)는 일차 코일(1202)의 상부 표면 및 2개의 측부 표면들의 전체 원주의 일부분만을 커버하도록 구성될 수 있다. 따라서, 강자성 차폐부(1204)는 일차 코일(1202)의 제1 환형 세그먼트(1214)의 어떠한 표면도 커버하지 않을 수 있다. 제1 환형 세그먼트(1214)의 커버되지 않은 영역은 종단 단부들(1216, 1218)이 일차 코일(1202)의 내경 내에 위치될 수 있도록 일차 코일(1202)의 와이어가 그 자신 위로 절첩되도록 공간을, 그리고 플렉스 회로와 같은 상호연결 구조물들이 전체 z-높이에 유의한 영향을 미치지 않게 위치되도록 공간을 제공한다. 제1 및 제2 반경 위치들(1210, 1212)은 강자성 차폐부(1204)가 일차 코일(1202)의 적어도 270도의 환형 섹션을 커버하도록 90도 미만의 각을 형성할 수 있다. 종단 단부들(1216, 1218)은 와이어의 모놀리식 구조물이 물리적으로 종단되는, 일차 코일(1202)을 형성하는 연선형 와이어의 반대편 단부들이다.
일부 실시예들에서, 이차 코일(1206)은 일차 코일(1202) 및 강자성 차폐부(1204)의 일부분 둘레에 감긴다. 예를 들어, 이차 코일(1206)은 이차 코일(1206)이 제3 반경 위치(1222)와 제4 반경 위치(1224) 사이에서 연장되도록 일차 코일(1202) 및 강자성 차폐부(1204) 양측 모두의 중첩되는 세그먼트들을 포함하는 제2 환형 세그먼트(1220) 둘레를 감쌀 수 있다. 강자성 차폐부(1204) 둘레를 감는 것은 수평 방향으로 전파하는 자기장들의 캡처를 개선하는데, 이는 강자성 차폐부(1204)가 강자성 차폐부(1204)가 존재하지 않은 경우보다 더 큰 양의 자기장들을 이차 코일(1206)의 내경을 통하여 방향전환시키는 것을 돕기 때문이다. 소정 실시예들에서, 제1 환형 세그먼트(1214) 및 제2 환형 세그먼트(1220)는 중첩되지 않는 배열로 위치된다. 즉, 이차 코일(1206)은 강자성 차폐부(1204)가 위치되지 않는 제1 환형 세그먼트(1214)의 일부분 둘레에 감기지 않는다. 일부 실시예들에서, 제1 환형 세그먼트(1214) 및 제2 환형 세그먼트(1220)는 일차 코일(1202)의 중심 축(1208)을 가로질러 라인(도시되지 않음)을 그을 때 수신기 시스템(1200)의 반대편 반부들 상에 위치된다. 도 12b 및 도 12c에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 환형 세그먼트들(1214, 1220)은 수신기 시스템(1200)의 상부 및 저부 반부들에 각각 위치된다. 일부 실시예들에서, 이차 코일(1206)의 종단 단부들(1219, 1221)은 일차 코일(1202)의 내경 내에 위치된다. 종단 단부들(1216, 1218)과 유사하게, 종단 단부들(1219, 1221)은 와이어의 모놀리식 구조물이 물리적으로 종단되는 이차 코일(1206)을 형성하는 연선형 와이어의 반대편 단부들이다. 소정 실시예들에서, 일차 코일(1202)의 종단 단부들(1216, 1218)은 제1 환형 세그먼트(1214)를 따르는 일 위치에 서로 인접하게 위치되는 한편, 이차 코일(1206)의 종단 단부들(1219, 1221)은 제2 환형 세그먼트(1220)의 반대편 단부들 상에 위치된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 일차 코일(1202)은 수직 방향으로, 즉, 지면의 내외로 전파하는 자기장들로부터 무선 전력을 수신하도록 구성되는 한편, 이차 수신자 코일은 수평 방향으로, 즉, 지면의 평면 내에서 전파하는 자기장들로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된다. 추가로, 일차 코일(1202)은 제1 주파수에서 시변 자기장들로부터 전력을 수신하도록 조정될 수 있는 한편, 이차 코일(1206)은 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수에서 시변 자기장들로부터 전력을 수신하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 일차 코일(1202)은 6 내지 7 ㎒, 특히 일부 실시예들에서는 대략 6.78 ㎒의 일차 주파수에서 자기장들로부터 전력을 수신하도록 구성되고, 이차 코일(1206)은 300 내지 400 ㎑, 특히 일부 실시예들에서는 대략 326 ㎑의 이차 주파수에서 자기장들로부터 전력을 수신하도록 구성된다.
강자성 차폐부(1204)는 일차 코일(1202) 및 이차 코일(1206)이 무선 전력을 수신하는 효율을 개선하도록 위치 및 구성될 수 있다. 일례로서, 강자성 차폐부(1204)는, 도 12b 및 도 12c에 도시된 바와 같이 위에서 아래로의 관점(1201) 및 아래에서 위로의 관점(1203)에서 볼 때, 외부 에지(1226) 및 내부 에지(1228)를 가질 수 있다. 외부 에지(1226)는 실질적으로 원형일 수 있는 한편, 내부 에지(1228)는 만곡되고 편평한 에지들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내부 에지(1228)는 수신기 시스템(1200)의 반대편 반부들 상에 위치된 편평한 에지들(1230, 1232), 편평한 에지들(1230, 1232) 사이에 연장된 만곡된 에지(1229), 및 편평한 에지들(1230, 1232) 사이의 통로의 일부를 연장시키는 만곡된 에지(1231)를 포함할 수 있다. 도 12b 및 도 12c에 도시된 바와 같이, 편평한 에지들(1230, 1232)은 수신기 시스템(1200)의 좌측 및 우측 반부들에 위치된다. 편평한 에지들(1230, 1232)은 도 12c에 도시된 바와 같이 강자성 차폐부(1204)의 각각의 연장된 영역들(1234, 1236)의 에지 표면들일 수 있다. 연장된 영역들(1234, 1236)은 차폐부(1204)에 상호작용할 더 많은 영역을 제공함으로써 수신기 시스템(1200)의 성능을 개선하고, 일차 코일(1202) 및/또는 이차 코일(1206)을 통하여 송신자 코일에 의해 생성된 시변 자기장들을 방향전환시킨다. 따라서, 일부 실시예들에 따르면, 강자성 차폐부(1204)는 일차 코일(1202) 및 이차 코일(1206) 양측 모두에 대해 무선 충전의 효율을 개선한다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 연장된 영역들(1234, 1236)은 강자성 차폐부(1204)의 D-형상의 연장부들이다. 따라서, 강자성 차폐부(1204)의 측벽의 두께는 연장된 영역의 일 단부로부터 중간점까지 점진적으로 증가하고, 이어서 중간점으로부터 중간점의 반대편 단부까지 점진적으로 감소되는데, 이는 도 12d 및 도 12e에 잘 도시되어 있다. 도 12d 및 도 12e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 연장된 영역(1236)을 통과하는 상이한 평면들을 가로지르는 강자성 차폐부(1204)의 단순화된 단면 예시들이다. 구체적으로, 도 12d는 연장된 영역(1236)의 중간점을 가로지르는 강자성 차폐부(1204) 및 일차 코일(1202)의 단순화된 단면 예시이고, 도 12e는 연장된 영역(1236)의 일 단부를 가로지르는 강자성 차폐부(1204) 및 일차 코일(1202)의 단순화된 단면 예시이다.
도 12d에 도시된 바와 같이, 강자성 차폐부(1204)는 후방 벽(1240) 및 2개의 측벽들, 즉 내부 측벽(1242)(즉, 연장된 영역(1236)) 및 외부 측벽(1244)을 포함하는 모놀리식 구조물일 수 있다. 측벽들(1242, 1244) 양측 모두는 후방 벽(1240)으로부터 송신자 코일(도시되지 않음)을 향하여 멀리 연장될 수 있다. 도 12d에 추가로 도시된 바와 같이, 일차 코일(1202)은 상부 표면(1203), 저부 표면(1205), 내부 측부 표면(1207), 및 외부 측부 표면(1209)을 포함할 수 있는데, 여기서 측부 표면들(1207, 1209) 양측 모두는 상부 표면(1203)과 저부 표면(1205) 사이에 수직으로 위치된다. 일부 실시예들에서, 강자성 차폐부(1204)는 일차 코일(1202)의 3개의 측부 표면들을 커버한다. 즉, 후방 벽(1240)은 상부 표면(1203)을 커버할 수 있고, 내부 측벽(1242)은 내부 측부 표면(1207)을 커버할 수 있고, 외부 측벽(1244)은 외부 측부 표면(1207)을 커버할 수 있다. 따라서, 일차 코일(1202)의 저부 표면(1205)은 강자성 차폐부(1204)에 의해 커버되지 않을 수 있고, 일차 코일(1202)과 송신자 코일 사이의 자기장들의 전파를 개선하도록 후방 벽(1240)으로부터 송신자 코일을 향하여 멀리 배향될 수 있다. 내부 측벽(1242)은 강자성 차폐부(1204)의 내부 에지(1228)(편평한 에지들(1232)을 포함함)를 형성할 수 있고, 외부 측벽(1244)은 외부 에지(1226)를 형성할 수 있다. 도 12b 및 도 12c와 관련하여 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 내부 에지(1228)는 연장된 영역(1236)의 일부로서 형성되는 편평한 에지(1232)를 포함할 수 있다. 따라서, 도 12d에 도시된 바와 같이, 내부 측벽(1242)은 외부 측벽(1244)의 두께(T1)보다 두꺼운 두께(T2)를 가질 수 있고, 내부 측벽(1242)의 좌측 표면은 편평한 에지(1232)의 일부일 수 있다. 도 12e를 참조하면, 연장된 영역(1236)의 단부(즉, 만곡된 에지(1229)의 시작부)를 향하여 이동함에 따라, 내부 측벽(1242)의 두께(T2)는 두께(T3)로 점진적으로 감소한다. 일부 실시예들에서, 연장된 영역(1236)의 단부에서의 - 그리고 만곡된 에지(1229)를 포함할 수 있는 연장된 영역들(1236, 1234) 외측의 영역들 전체를 통한 - 내부 측벽(1242)의 두께(T3)는 외부 측벽(1224)의 두께(T1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 12b 내지 도 12e를 참조하여 당업자가 추정할 수 있는 바와 같이, 도 12d 및 도 12e에 도시된 단면들이 수신기 시스템(1200) 둘레의 다른 지점들에 존재할 수 있는 것으로 인식된다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 무선 충전 수신기 시스템(1200)의 분해도 예시(1300)이다. 무선 충전 수신기 시스템(1200)은 강자성 차폐부(1204)에 부착된 일차 코일(1202)을 포함할 수 있다. 일차 코일(1202)은 연선형 구리 와이어와 같은 연선형 와이어로 형성된 실질적으로 원형인 코일일 수 있다. 일차 코일(1202)을 강자성 차폐부(1204)에 부착하기 위하여 일차 코일(1202)과 강자성 차폐부(1204) 사이에 접착제 층(1302)이 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착제 층(1302)은 일차 코일(1202)의 상부 표면과 강자성 차폐부(1204)의 일부, 즉 후방 벽(1240) 사이에 직접 위치된다. 접착제 층(1302)은 일차 코일(1202)의 원형 프로파일과 같이 실질적으로 원형일 수 있고, 강자성 차폐부(1204)가 위치되는 일차 코일(1202)의 상부 표면의 일부분만을 따라서 연장될 수 있다. 즉, 접착제 층(1302)은 일차 코일(1202)의 상부 표면의 전체 원주보다 작은 부분에 대항하여 위치될 수 있다. 접착제 층(1302)은 핫 멜트 글루(hot melt glue)와 같은 임의의 적합한 접착제 재료로 형성될 수 있다.
이차 코일(1206)은 강자성 차폐부(1204) 및 일차 코일(1202)의 일부분 둘레에 감길 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 코일(1206)은 연선형 구리 와이어와 같은 와이어의 연선형 코일로 형성된다. 이차 코일(1206)에 의해 커버되지 않은 강자성 차폐부(1204)의 후방 벽(1240)의 일부분들은 한 쌍의 페라이트 시트들(1304)에 부착될 수 있다. 페라이트 시트들(1304)은 강자성 차폐부(1204)를 형성하는 강자성 재료와는 상이한 강자성 재료로 형성되는 강자성 구조물들일 수 있다. 예를 들어, 페라이트 시트들(1304)은 EMFS-C로 형성될 수 있는 한편, 강자성 차폐부(1204)는 Mn-Zn으로 형성된다. 페라이트 시트들(1304)을 이용함으로써 강자성 구조물의 자기 투자율을 증가시킬 수 있고, 따라서 자기장을 이차 코일(1206)을 통하여 방향전환시키는 강자성 차폐부(1204)의 능력을 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신기 시스템(1200)은 또한 일차 코일(1202)의 저부 표면에 부착된 심(shim)(1306)을 포함할 수 있다. 심(1306)은 이차 코일(1206)이 위치되지 않은 일차 코일(1202)의 저부 표면의 일부분을 따라서만 연장될 수 있다. 심(1306)은 일차 코일(1202)을 위한 구조적 지지부를 제공할 수 있고, 따라서 임의의 적합한 경성 및 비전도성 재료로 형성될 수 있다.
구조물의 특정 구성 및 수신기 시스템(1200)의 각각의 층의 위치는 최소 풋프린트와 함께 최대 기능을 달성하도록 설계될 수 있다. 그러나, 일부 경우들에 있어서, 휴대용 전자 디바이스 내의 다른 컴포넌트들(예컨대, 안테나)은 수신기 시스템을 위하여 이용가능한 공간을 제약할 수 있다. 따라서, 무선 충전 수신기 시스템(1200)의 하나 이상의 컴포넌트들의 구성은, 도 14a 내지 도 14c와 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 최소의 풋프린트를 갖도록 변형되어 다른 내부 컴포넌트들의 적절한 동작을 가능하게 할 수 있다.
도 14a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 일차 및 이차 수신 요소들이 단일 구조물로서 형성되어 있으나 그의 크기를 최소화하도록 변경된 예시적인 무선 충전 수신기 시스템(1400)의 사시도 예시이다. 일차 수신 요소는 일차 코일(1402) 및 강자성 차폐부(1404)를 포함할 수 있고, 이차 수신 요소는 일차 코일(1402) 및 강자성 차폐부(1404) 양측 모두의 일부분을 중심으로 감긴 이차 코일(1406)로 형성될 수 있다. 즉, 일차 코일(1402)은 일차 축 둘레에 감길 수 있고, 이차 코일(1406)은 일차 축 둘레의 그리고 그를 중심으로 하는 원주를 따라서 위치된 이차 축 둘레에 감길 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 축은 일차 코일(1402)의 1 권선수의 와이어의 길이를 따라서 이어지는 만곡된 축일 수 있다. 도 12a 내지 도 12e의 수신기 시스템(1200)과 비교하여, 수신기 시스템(1400)은 대응하는 컴포넌트들을 가질 수 있지만, 그들 중 일부는 상이한 구성 및 치수들을 가질 수 있다. 수신기 시스템(1400)을 위한 일차 및 이차 수신 요소들의 구성 및 그들 사이의 관계에 관한 세부사항들, 및 수신기 시스템(1200)과 비교될 때 수신기 시스템(1400)과의 차이가 도 14b 내지 도 14e를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
도 14b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 무선 충전 수신기 시스템(1400)의 평면도(1401)이고, 도 14c는 무선 충전 수신기 시스템(1400)의 저면도(1413)이다. 일차 코일(1202)과 유사하게, 일차 코일(1402)은 중심 축(1408)을 중심으로 감긴 와이어의 연선형 코일일 수 있고, 구리와 같은 전도성 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 원형 프로파일을 갖는 일차 코일(1202)과 달리, 일차 코일(1402)은 편장형(oblong) 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 14c에 도시된 바와 같이, 일차 코일(1402)은 와이어의 코일일 수 있는데, 그의 권선들은 2개의 직선 세그먼트들(1403, 1405) 및 직선 세그먼트들(1403, 1405) 사이에 위치된 2개의 만곡된 세그먼트들(1407, 1409)을 포함하는 프로파일을 형성한다. 편장형 프로파일을 갖도록 일차 코일(1402)을 구성함으로써, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 안테나와 같은 다른 컴포넌트가 위치되도록 하기 위하여 코일(1402) 옆에 더 큰 공간을 제공한다.
강자성 차폐부(1404)는 일차 코일(1402)의 전체 편장형 프로파일의 일부분과 중첩되도록 구성될 수 있다. 강자성 차폐부(1404)가 일차 코일(1402)의 제1 반경 위치(1410)와 제2 반경 위치(1412) 사이에서 연장되도록 구성될 수 있는데, 제1 및 제2 반경 위치들(1410, 1412)은 중첩되지 않는다. 즉, 강자성 차폐부(1404)는 일차 코일(1402)의 상부 표면 및 내부 측부 표면의 전체 원주의 일부분만을 커버하도록 구성될 수 있다. 따라서, 일차 코일(1402)의 제1 환형 세그먼트(1414)가 강자성 차폐부(1404)에 의해 커버되지 않을 수 있다. 제1 환형 세그먼트(1414)의 커버되지 않은 영역은 종단 단부들(1416, 1418)이 일차 코일(1402)의 내경 내에 위치될 수 있도록 일차 코일(1402)의 와이어가 그 자신 위로 절첩되도록 공간을, 그리고 플렉스 회로와 같은 상호연결 구조물들이 전체 z-높이에 유의한 영향을 미치지 않게 위치되도록 공간을 제공한다. 제1 및 제2 반경 위치들(1410, 1412)은 강자성 차폐부(1404)가 일차 코일(1402)의 적어도 270도의 환형 영역을 커버하도록 90도 미만의 각을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 강자성 차폐부(1404)는 직선 세그먼트들(1403, 1405) 사이의 일차 코일(1402)의 저부에 위치된 편평한 외부 저부 에지(1411)를 포함할 수 있다. 편평한 외부 저부 에지(1411)는 일차 코일(1402)의 프로파일을 따르는 만곡된 에지를 갖는 것이 아니라, 그 대신 곧게 펴지고 일차 코일(1402)의 저부 에지와 정렬되어, 편평한 외부 저부 에지(1411)의 중심에 있는 강자성 차폐부(1404)의 외부 표면이 일차 코일(1402)의 최저부 에지와 실질적으로 동일 평면이도록 하여, 그에 의해 일차 코일(1402)에 대한 강자성 차폐부(1404)의 돌출량을 감소시킬 수 있다.
이차 코일(1406)은 이차 코일(1206)과 구성 및 기능이 유사할 수 있다. 즉, 이차 코일(1406)은 이차 코일(1406)이 제3 반경 위치(1422)와 제4 반경 위치(1424) 사이에서 연장되도록 일차 코일(1402) 및 강자성 차폐부(1404) 양측 모두의 중첩되는 세그먼트들을 포함하는 제2 환형 세그먼트(1420) 둘레에 감길 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 제1 환형 세그먼트(1414) 및 제2 환형 세그먼트(1420)는 수신기 시스템(1400)의 반대편 반부들(예컨대, 상부 및 저부 반부들) 상에 위치될 수 있고, 이차 코일(1406)은 일차 코일(1402)의 내경 내에 위치되는 종단 단부들(1419, 1421)을 가질 수 있다. 강자성 차폐부(1404) 둘레를 감음으로써, 이차 코일(1406)은 차폐부(1404)가 이차 코일(1406)의 내경을 통해 플럭스를 방향전환시키고 그의 양을 증가시키는 것을 도울 수 있기 때문에, 개선된 전력 전달 효율을 가질 수 있다.
그러나, 도 12의 수신기 시스템(1200)을 위한 이차 코일(1206)과 달리, 수신기 시스템(1400)을 위한 이차 코일(1406)은 또한 강자성 차폐부(1404)의 편평한 외부 저부 에지(1411)와 중첩하고 그를 따르는 편평한 영역을 포함할 수 있다. 강자성 차폐부(1404)와 일차 코일(1402) 사이의 돌출량을 감소시키고 이차 코일(1406)을 편평한 외부 저부 에지(1411) 둘레에 감음으로써, 더 큰 빈 공간이 이차 코일(1406)의 저부와 다른 컴포넌트, 예컨대, 안테나 사이에 제공되어, 이차 코일(1406)과 안테나 사이에 더 큰 전기적 절연을 제공하여 안테나의 동작의 전기적 간섭을 최소화할 수 있는데, 이는 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같다.
강자성 차폐부(1404)는 일차 코일(1402) 및 이차 코일(1406)이 무선 전력을 수신하는 효율을 개선하도록 위치 및 구성될 수 있고, 또한 휴대용 전자 디바이스의 다른 컴포넌트들을 위한 공간을 최대화하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 강자성 차폐부(1404)는, 도 14b 및 도 14c에 도시된 바와 같이 위에서 아래로의 관점(1401) 및 아래에서 위로의 관점(1403)에서 볼 때, 외부 에지(1426) 및 내부 에지(1428)를 가질 수 있다. 강자성 차폐부(1204)의 외부 및 내부 에지들(1226, 1228)과 달리, 강자성 차폐부(1404)의 외부 에지(1426) 및 내부 에지(1428) 양측 모두는 실질적으로 편장형인 프로파일들을 가질 수 있다. 예를 들어, 외부 에지(1426)는 수신기 시스템(1400)의 반대편 반부들 상에 위치된 편평한 외부 측부 에지들(1450, 1452), 수신기 시스템(1400)의 저부 영역 상에 위치된 편평한 외부 저부 에지(1411), 편평한 외부 저부 에지(1411)와 편평한 외부 측부 에지들(1450, 1452) 양측 모두 사이에서 연장된 만곡된 에지들(1456, 1458), 및 편평한 외부 측부 에지들(1450, 1452) 사이의 통로의 일부를 연장시키는 만곡된 에지(1460)를 포함할 수 있다. 그리고, 내부 에지(1428)는 수신기 시스템(1400)의 반대편 반부들 상에 위치된 편평한 에지들(1430, 1432), 편평한 에지들(1430, 1432) 사이에 연장된 만곡된 에지(1429), 및 편평한 에지들(1430, 1432) 사이의 통로의 일부를 연장시키는 만곡된 에지(1431)를 포함할 수 있다. 강자성 차폐부(1404)의 외부 표면들을 편평하게 함으로써, 다른 전기 컴포넌트들을 위해 더 큰 공간이 제공될 수 있고, 더 큰 전기적 절연이 다른 전기 컴포넌트들과 이차 코일(1406) 사이에 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 편평한 외부 측부 에지들(1450, 1452)은 직선 세그먼트들(1403, 1405)의 각각의 에지들과 동일 평면인 에지를 가질 수 있다. 예를 들어, 편평한 외부 측부 에지(1450)는 일차 코일(1402)의 직선 세그먼트(1403)의 최외부 좌측 에지와 동일 평면일 수 있고, 편평한 에지(1452)는 일차 코일(1402)의 직선 세그먼트(1405)의 최외부 우측 에지와 동일 평면일 수 있다. 편평한 외부 측부 에지들(1450, 1452)을 직선 세그먼트들(1403, 1405)의 각각의 에지들과 동일 평면이도록 배열함으로써, 일차 코일(1402)에 대한 강자성 차폐부(1404)의 돌출은 최소화될 수 있고, 그에 의해 위치될 다른 컴포넌트들, 예컨대, 안테나를 위한 더 큰 공간을 제공할 수 있다. 더욱이, 편평한 외부 저부 에지(1411)는 일차 코일(1402)의 최저부 에지와 동일 평면일 수 있다. 편평한 외부 저부 에지(1411)를 일차 코일(1402)의 최저부 에지와 동일 평면이도록 배열함으로써, 일차 코일(1402)에 대한 강자성 차폐부(1404)의 돌출은 최소화될 수 있고, 그에 의해 이차 코일(1406)과 휴대용 전자 디바이스 내의 다른 컴포넌트들, 예컨대, 안테나 사이에 더 큰 전기적 절연을 제공할 수 있다. 강자성 차폐부(1404)와 일차 코일(1402) 사이의 그러한 관계의 더 나은 도면이 도 14d 및 도 14e에 도시될 수 있다.
도 14d 및 도 14e는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 직선 세그먼트(1405)를 통과하는 상이한 평면들을 가로지르는 강자성 차폐부(1404)의 단순화된 단면 예시들이다. 구체적으로, 도 14d는 직선 세그먼트(1405)의 중간점을 가로지르는 강자성 차폐부(1404) 및 일차 코일(1402)의 단순화된 단면 예시이고, 도 14e는 직선 세그먼트(1405)의 일 단부를 가로지르는 강자성 차폐부(1404) 및 일차 코일(1402)의 단순화된 단면 예시이다.
도 14d에 도시된 바와 같이, 강자성 차폐부(1404)는 일차 코일(1402)의 2개의 측부 표면들을 커버하기 위하여 후방 벽(1440) 및 내부 측벽(1442)을 포함하는 모놀리식 구조물일 수 있다. 구체적으로, 후방 벽(1440)은 일차 코일(1402)의 후방 표면(1441)을 커버할 수 있고, 내부 측벽(1442)은 일차 코일(1402)의 내부 표면(1443)을 커버할 수 있다. 일차 코일(1402)의 2개의 측부들은 강자성 차폐부(1404)에 의해 커버되지 않을 수 있지만, 내부 측벽(1442)은 일차 코일(1402)과 송신자 코일 사이의 자기장들의 전파를 개선하도록 후방 벽(1440)으로부터 송신자 코일(도시되지 않음)을 향하여 멀리 연장될 수 있다. 도 14b 및 도 14c와 관련하여 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 외부 에지(1426)는 일차 코일(1402)의 직선 세그먼트(1405)의 최우측 에지와 동일 평면인 편평한 에지(1452)를 포함할 수 있다. 따라서, 도 14d에 도시된 바와 같이, 편평한 에지(1452)는 일차 코일(1402)의 직선 세그먼트(1405)의 최우측 에지(1462)와 동일 평면일 수 있다. 도 14e를 참조하면, 직선 세그먼트(1405)의 단부(즉, 만곡된 에지(1458)의 시작부)를 향하여 이동함에 따라, 만곡된 에지(1458)는 일차 코일(1402)의 에지(1464)로부터 멀리 점진적으로 연장되고, 그에 의해 돌출부(1466)를 생성한다. 도 14b 내지 도 14e를 참조하여 당업자가 추정할 수 있는 바와 같이, 도 14d 및 도 14e에 도시된 단면들이 수신기 시스템(1400) 둘레의 다른 지점들에 존재할 수 있는 것으로 인식된다. 편평한 에지들(1450, 1452, 1411)은 모두 후방 벽(1440)의 일부일 수 있다.
도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 무선 충전 수신기 시스템(1400)의 분해도 예시(1500)이다. 무선 충전 수신기 시스템(1400)은 강자성 차폐부(1404)에 부착된 일차 코일(1402)을 포함할 수 있다. 일차 코일(1402)은 연선형 구리 와이어와 같은 연선형 와이어로 형성된 실질적으로 편장형인 코일일 수 있고, 직선 세그먼트들(1403, 1405) 및 직선 세그먼트들(1403, 1405) 사이에 위치된 만곡된 세그먼트들(1407, 1409)을 포함할 수 있다. 일차 코일(1402)을 강자성 차폐부(1404)에 부착하기 위하여 일차 코일(1402)과 강자성 차폐부(1404) 사이에 접착제 층(1502)이 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착제 층(1502)은 일차 코일(1402)의 상부 표면과 강자성 차폐부(1404)의 일부, 즉 후방 벽(1440) 사이에 직접 위치된다. 접착제 층(1502)은 형상이 일차 코일(1402)과 같이 실질적으로 편장형일 수 있고, 강자성 차폐부(1404)가 위치되는 일차 코일(1402)의 상부 표면의 일부분만을 따라서 연장될 수 있다. 즉, 접착제 층(1502)은 일차 코일(1402)의 상부 표면의 전체 원주보다 작은 부분에 대항하여 위치될 수 있다. 접착제 층(1502)은 핫 멜트 글루(hot melt glue)와 같은 임의의 적합한 접착제 재료로 형성될 수 있다.
이차 코일(1406)은 강자성 차폐부(1404) 및 일차 코일(1402)의 일부분 둘레에 감길 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 코일(1406)은 연선형 구리 와이어와 같은 와이어의 연선형 코일로 형성된다. 이차 코일(1406)에 의해 커버되지 않은 강자성 차폐부(1404)의 후방 벽(1440)의 일부분들은, 강자성 차폐부(1404)를 형성하는 강자성 재료와는 상이한 강자성 재료로 형성되는 강자성 구조물들일 수 있는 한 쌍의 페라이트 시트들(1504)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 페라이트 시트들(1504)은 EMFS-C로 형성될 수 있는 한편, 강자성 차폐부(1404)는 Mn-Zn으로 형성된다. 페라이트 시트들(1504)을 이용함으로써 강자성 구조물의 자기 투자율을 증가시킬 수 있고, 따라서 자기장을 이차 코일(1406)을 통하여 방향전환시키는 강자성 차폐부(1404)의 능력을 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신기 시스템(1400)은 또한 일차 코일(1402)의 저부 표면에 부착된 심(shim)(1506)을 포함할 수 있다. 심(1506)은 이차 코일(1406)이 위치되지 않은 일차 코일(1402)의 저부 표면의 일부분을 따라서만 연장될 수 있다. 심(1506)은 일차 코일(1402)을 위한 구조적 지지부를 제공할 수 있고, 따라서 임의의 적합한 경성 및 비전도성 재료로 형성될 수 있다.
1.
일차 코일 일부분을 중심으로 감긴 코일로 형성된 이차 수신 요소를 갖는 휴대용 전자 디바이스의 구성
본 명세서에서 언급된 바와 같이, 일차 및 이차 수신자 요소들의 크기 및 형상은 휴대용 전자 디바이스 내의 다른 전기 컴포넌트들을 위한 이용가능한 공간의 크기에 영향을 미칠 수 있는 한편, 휴대용 디바이스가 소형 크기 및 높은 기능성을 달성하는 것을 또한 가능하게 한다. 본 명세서의 개시내용에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 수신자 요소들의 크기 및 형상은 휴대용 전자 디바이스 내의 수신자 요소들의 성능과 다른 전기 컴포넌트들의 성능 사이의 절충(trade-off)을 균형맞춤함으로써 결정될 수 있다.
a) 상부 하우징 부분
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스(1600)의 분해도를 도시한다. 휴대용 전자 디바이스(1600)는, 정합하여 내부 캐비티를 한정할 수 있는 상부 하우징 부분(1602) 및 저부 하우징 부분(1604)을 포함할 수 있다. 외부 환경으로부터 내부 캐비티를 밀봉하기 위해 상부 하우징 부분(1602)과 저부 하우징 부분(1604) 사이의 계면에 밀봉 컴포넌트(1603)가 위치될 수 있다. 밀봉 컴포넌트(1603)는, 실리콘으로 형성된 O-링과 같이 2개의 구조물들 사이의 계면을 기밀하게 밀봉할 수 있는 임의의 적합한 컴포넌트일 수 있다. 상부 하우징 부분(1602)은 디바이스 섀시(1606) 및 투명 패널(1608)을 포함할 수 있다. 투명 패널(1608)은 디스플레이를 위한 보호용의 광학적으로 투명한 구조물이어서, 사용자가 투명 패널(1608)을 통해 디스플레이를 관찰할 수 있는 한편 투명 패널(1608)이 디스플레이를 손상으로부터 보호하게 한다. 상부 하우징 부분(1602)은 하나 이상의 사용자 인터페이스 컴포넌트들, 예컨대 다이얼(1610), 마이크로폰(1612), 전원 버튼(1614), 및 임의의 다른 적합한 사용자 인터페이스 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 휴대용 전자 디바이스(1600)의 내부 컴포넌트들의 소형 크기 및 고유한 배열은 마이크로폰(1612)이 디바이스 섀시(1606)에서 다이얼(1610)과 동일한 측부 상에 위치되게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 다이얼(1610)은 EKG 감지를 수행하기 위한 접촉부로서 작용할 수 있는 터치 감응형 다이얼일 수 있다. 다이얼(1610)은, 함께 커플링될 때, 다이얼(1610)의 외부 표면으로부터 내부 터치 컴포넌트들까지의 전도성 경로를 형성하는 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있는데, 이러한 경로는 도 35 및 도 36과 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의된다. 휴대용 전자 디바이스(1600)는 내부 캐비티 내에 하우징되는 SIP(1616)를 추가로 포함할 수 있다. SIP(1616)는 휴대용 전자 디바이스(1600)의 여러 개의 기능들을 수행하도록 동작할 수 있는, 단일 모듈 내에 봉입되는 다수의 집적회로(IC)들일 수 있다. SIP(1616) 내의 각각의 IC는 하나 이상의 상이한 기능들, 예컨대 심박수 모니터링을 수행하는 것, 터치 스크린 디스플레이를 동작시키는 것, 하나 이상의 스피커들을 통해 사운드를 출력하는 것, 마이크로폰(1612)에 의해 수신된 사운드를 프로세싱하는 것, 무선 전력 이송을 관리하는 것 등을 수행할 수 있다.
휴대용 전자 디바이스(1600)는 또한 정렬 모듈(1632) 및 센서 모듈(1636)을 포함할 수 있다. 센서 모듈(1636)은 하나 이상의 기능들을 수행하기 위한 하나 이상의 센서들을 하우징하고 동작시키는 전기 컴포넌트일 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(1636)은 심박수 등을 감지하기 위한 하나 이상의 센서들을 갖는 회로 보드(예컨대, 인쇄 회로 보드(PCB))일 수 있다. 센서 모듈(1636)은 PSA로 형성될 수 있는 접착제 층(1647)을 통해 저부 하우징 부분(1604)의 표면에 부착될 수 있다.
b) 정렬 모듈
정렬 모듈(1632)은 도 16에 도시된 바와 같이 SIP(1616)와 센서 모듈(1636) 사이에 배치될 수 있다. 정렬 모듈(1632)은 영구 자석(1642) 및 자석(1642) 위에 위치된 DC 차폐부(1638)를 포함할 수 있는데, 영구 자석 및 DC 차폐부는 자석 접착제(1640)를 통해 함께 커플링된다. 자석(1642)은 무선 충전 디바이스와의 정렬을 위해 무선 충전 디바이스, 예컨대 도 3a에서의 무선 충전 디바이스(300) 내의 다른 정렬 자석을 끌어당기도록 설계될 수 있다. DC 차폐부(1638)는 정렬 모듈(1632) 위에 위치되어, 정렬 모듈(1632)에 의해 생성된 자기장들이 휴대용 전자 디바이스(1600) 내의 다른 전기 컴포넌트들, 예컨대 SIP(1616)에 노출되는 것을 방지하게 할 수 있다. 정렬 모듈(1632)은 또한, 정렬 모듈(1632)을 센서 모듈(1636)에 커플링시키기 위한 모듈 접착제 층(1644)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모듈 접착제 층(1644)은 도 17에 더 잘 예시된 바와 같이, 다수의 부분들로 형성될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 정렬 모듈(1632)의 저면도 예시이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 모듈 접착제 층(1644)은 제2 접착제(1704a)와 제3 접착제(1704b) 사이에 횡방향으로 위치된 제1 접착제(1702)로 형성될 수 있다. 제1, 제2, 및 제3 접착제들(1702, 1704a, 1704b)은 모두 영구 자석(1642)의 저부 표면에 접착될 수 있고 그의 전체 길이를 가로질러 연장될 수 있다. 제1 접착제(1702)는 제2 및 제3 접착제들(1704a, 1704b)을 형성하기 위해 사용되는 재료와는 상이한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 접착제(1702)는 핫 멜트 글루로 형성될 수 있는 한편, 제2 및 제3 접착제들(1704a, 1704b)은 PSA로 형성된다.
도 17에 추가로 도시된 바와 같이, 영구 자석(1642)의 상부 에지(1706)는 DC 차폐부(1638)의 상부 에지(1708)와 동일 평면일 수 있는 한편, DC 차폐부(1638)의 다른 에지들은 자석(1642)의 대응하는 에지들로부터 돌출된다. 상부 에지들(1706, 1708) 양측 모두가 동일 평면에 있게 함으로써, 도 18에 도시된 바와 같은 플렉스 회로와 커플링시키기 위한 커넥터와 같이, 센서 모듈(1636) 상의 다른 컴포넌트들에 대해 더 큰 공간이 제공될 수 있게 하여, 이에 의해 휴대용 전자 디바이스 내에 더 많은 컴포넌트들이 조립되고 그의 전체 크기를 감소시키는 것을 돕는 것을 가능하게 할 수 있다.
c) 무선 충전 수신기 시스템
도 16을 다시 참조하면, 휴대용 전자 디바이스(1600)는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 일차 수신 요소 및 이차 수신 요소를 갖는 단일 구조물로 형성된 무선 충전 수신기 시스템(1618)을 포함할 수 있다. 일차 수신 요소는 일차 코일 및 강자성 구조물을 포함할 수 있고, 이차 수신 요소는 일차 수신 요소의 일부분 둘레에 감긴 이차 코일을 포함할 수 있다. 수신기 시스템(1618)의 특정 구성은 도 14a 내지 도 14e 및 도 15와 관련하여 본 명세서에 더 양호하게 논의되어 있다. 휴대용 전자 디바이스(1600)는 또한, 수신기 시스템(1618)과 저부 하우징 부분(1604) 사이에 배치된 전자기 차폐부(1624)를 포함할 수 있다. 전자기 차폐부(1624)는 무선 전력 이송 동안 생성된 전기장들을 인터셉트할 수 있고, 전기장들로부터의 누적된 전압을 접지부로 방전시킬 수 있다. 전자기 차폐부(1624) 및 수신기 시스템(1618)은 접착제 층(1649)에 의해 저부 하우징 부분(1604)에 부착될 수 있는데, 접착제 층은 PSA와 같은 임의의 적합한 접착제로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 충전 수신기 시스템(1618)은 무선 충전 디바이스, 예컨대 도 3a 및 도 3b에서의 디바이스(300 또는 310) 내의 하나 이상의 송신자 코일들로부터 생성된 시변 자기장들로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 구체적으로, 도 3a에서의 송신자 코일(302)에 의해 생성된 시변 자기 플럭스는, 제1 주파수에서 저부 하우징 부분(1604)을 통하여 전파하고 무선 충전 수신기 시스템(1618)의 일차 코일, 예컨대 도 12에서의 일차 코일(1202) 또는 도 14에서의 일차 코일(1402)과 상호작용할 수 있는데, 일차 코일은 구체적으로 제1 주파수에서 동작하도록 그리고 수직 방향으로 전파하는 자기장들을 수신하도록 조정될 수 있다. 게다가, 도 3b에서의 송신자 코일(312-1)에 의해 생성된 시변 자기 플럭스는, 제2 주파수에서 저부 하우징 부분(1604)을 통하여 전파하고 무선 충전 수신기 시스템(1618)의 이차 코일, 예컨대 도 12에서의 이차 코일(1206) 또는 도 14에서의 이차 코일(1406)과 상호작용할 수 있는데, 이차 코일은 구체적으로 제2 주파수에서 동작하도록 그리고 수평 방향으로 전파하는 자기장들을 수신하도록 조정될 수 있다.
d) 안테나
휴대용 전자 디바이스(1600)는 무선파를 통한 무선 통신, 예컨대 LTE, GSM, CDMA 등을 수행하도록 구성될 수 있는 한편, 휴대용 전자 디바이스(1600)의 다른 변형예들은 이러한 기능을 갖지 않도록 구성될 수도 있다. 무선 통신 기능을 가능하게 하기 위하여, 휴대용 전자 디바이스(1600)는 도 16에 도시된 바와 같이, 내부 캐비티 내에 그리고 SIP(1616) 아래에 안테나(1629)를 포함할 수 있다. 안테나(1629)는 개구(1630)를 포함할 수 있는데, 그 내부에는 휴대용 전자 디바이스(1600)의 하나 이상의 다른 전자 컴포넌트들이 위치될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 수신기 시스템(1618) 및 정렬 모듈(1634)은 개구(1630) 내에 배치될 수 있다. 안테나(1629)는, 도 18과 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 무선파를 통해 데이터를 수신하고/하거나 전송하도록 구성된 구조물일 수 있다.
도 18은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 안테나(1629)를 포함하는 안테나 시스템(1800)의 분해도 다이어그램이다. 안테나(1629)에 더하여, 안테나 시스템(1800)은, 안테나(1629)를 제어기, 예컨대 도 1에서의 통신 시스템(108) 내의 프로세서에 커플링시키기 위한 안테나 상호접속 구조물(1801), 및 안테나(1629)를 저부 하우징 부분(1604)에 부착하기 위한 접착제 층(1803)을 포함할 수 있다. 상호접속 구조물(1801)은 플렉시블 인쇄 PCB와 같은 임의의 적합한 플렉시블 상호접속 구조물로 형성될 수 있고, 접착제 층(1803)은 PSA와 같은 임의의 적합한 접착제 재료로 형성될 수 있다.
도 18에 추가로 도시된 바와 같이, 안테나(1629)는 안테나 요소(1802), 및 안테나 요소(1802)의 저부 표면에 부착된 전도성 안테나 본체(1804)로 형성될 수 있다. 안테나 요소(1802)는 전도성 안테나 본체(1804)에 대한 구조적 지지부를 제공하는 비전도성 구조물일 수 있는데, 전도성 안테나 본체는 무선파를 송신 및 수신할 수 있는 얇은 전도성 재료로 형성될 수 있다. 안테나 요소(1802)는 유리 충전된(glass-filled) LCP 수지와 같은 임의의 적합한 비전도성 재료로 형성될 수 있고, 전도성 안테나 본체(1804)는 구리와 같은 임의의 적합한 전도성 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 안테나 본체(1804)는 하나 이상의 접지 브래킷들(1805a 내지 1805c)을 통해 접지될 수 있다. 접지 브래킷들(1804a 내지 1804c)의 구성 및 기능에 대한 세부사항들은 도 19a 내지 도 19d와 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의된다. 안테나 요소(1802)는 또한, 안테나 요소(1802)의 저부 영역에서의 슬릿(도시되지 않음) 및 하나 이상의 커패시터들(1813)을 포함할 수 있는데, 하나 이상의 커패시터들은 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 슬릿에 의해 생성된 갭을 브리징한다(bridge).
도 18에 도시된 바와 같이, 안테나 요소(1802)는 상부 레벨(1806), 저부 레벨(1808), 및 상부 레벨(1806)과 저부 레벨(1808) 사이의 단차 영역(1810)을 포함할 수 있다. 상부 및 저부 레벨들(1806, 1808)은, 평행하지만 교차하지 않는 상이한 평면들에 위치되는 실질적으로 평면형인 구조물들일 수 있고, 단차 영역(1810)은 상부 레벨(1806)과 저부 레벨(1808) 사이의 수직 브리징 부분일 수 있다. 상부 레벨(1806), 저부 레벨(1808), 및 단차 영역(1810)은 함께, 안테나 요소(1802)를 형성하는 모놀리식 구조물을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 레벨(1806)은 복수의 리세스된 영역들(1807)을 포함할 수 있는데, 그들 내부에는 하나 이상의 폼 패드들이 위치될 수 있다. 예를 들어, 폼 패드(1809)는 안테나 요소(1802)의 상부 에지 근처의 리세스된 영역(1811) 내에 위치될 수 있다. 폼 패드(1809)는, 개구(1630) 내의 전기 컴포넌트들(도시되지 않음)과 커플링되는 플렉시블 PCB(도시되지 않음)에 맞대어 누를 수 있다.
일부 실시예들에서, 단차 영역(1810)은 개방 공간을 생성하는데, 그 내부에는 휴대용 전자 디바이스의 다른 전기 컴포넌트들의 적어도 일부 부분들, 예컨대 도 16에서의 무선 충전 수신기 시스템(1618), 정렬 모듈(1634), 및 센서 모듈(1636)이 z-높이를 최소화하도록 위치될 수 있다. 개방 공간 내에 위치될 때, 무선 충전 수신기 시스템(1618) 및 정렬 모듈(1634)은 안테나(1629)와 실질적으로 동일 평면일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 안테나 요소(1802)의 내부 에지(1812)는 수신기 시스템(1618)의 외부 프로파일에 합치되는 저부 레벨(1808)의 일부일 수 있다. 따라서, 내부 에지(1812)는 무선 충전 수신기 시스템(1618)의 외부 에지에 합치되는 편장형 프로파일을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 안테나 요소(1802)의 외부 에지(1814)는 저부 하우징 부분(1604)의 내부 프로파일에 합치되는 상부 레벨(1806)의 일부일 수 있다. 따라서, 외부 에지(1814)는 도 18에 도시된 바와 같이, 경사진(beveled) 코너들을 갖는 실질적으로 직사각형인 프로파일을 가질 수 있다. 내부 에지(1812)가 편장형 프로파일을 갖고 외부 에지(1814)가 경사진 에지들을 갖는 직사각형 프로파일을 갖는 한편, 단차 영역(1810)은, 안테나(1629)와 개구(1630) 내에 위치된 임의의 전기 컴포넌트들 사이의 이격을 제공하기 위해 실질적으로 원형인 프로파일과 같이 내부 에지(1812) 및 외부 에지(1814) 양측 모두와는 상이한 프로파일을 가질 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 전도성 안테나 본체(1804)는 안테나 요소(1802)의 저부 표면에 합치될 수 있고, 그에 따라 또한, 안테나 요소(1802)의 대응하는 부분들과 실질적으로 구조가 유사한 상부 레벨(1816), 저부 레벨(1818), 단차 영역(1820), 내부 에지(1822), 및 외부 에지(1824)를 포함할 수 있다. 즉, 상부 레벨(1816)은 상부 레벨(1806) 아래에 위치될 수 있고, 저부 레벨(1818)은 저부 레벨(1808) 아래에 위치될 수 있고, 단차 영역(1820)은 단차 영역(1810) 옆에 위치될 수 있고, 내부 에지(1822)는 무선 충전 수신기 시스템(1618)의 외부 에지에 합치되는 편장형 프로파일을 가질 수 있고, 외부 에지(1824)는 경사진 코너들을 갖는 실질적으로 직사각형인 프로파일을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 전도성 안테나 본체(1804)는 슬릿(1825)을 포함할 수 있는데, 슬릿은 전도성 안테나 본체(1804)의 소정 섹션을 통해 절단되어 그 섹션을 2개의 부분들, 즉 제1 부분(1827) 및 제2 부분(1829)으로 이격시킨다. 섹션이 제1 및 제2 부분들(1827, 1829)로 나눠지더라도, 전도성 안테나 본체(1804)는 여전히 단일 모놀리식 구조물일 수 있는데, 이는 슬릿(1825)이 존재하지 않는 경우들에서의 연속 편장형 구조물 대신에, 불연속 편장형 구조물을 갖는다. 일부 실시예들에서, 안테나 요소(1802)의 상부 레벨(1806) 상에 배치된 커패시터들(1813)은 상부 레벨(1806)을 통해 연장될 수 있고, 슬릿(1825)을 가로질러 브리징하여 전도성 안테나 본체(1704)의 2개의 부분들을 함께 전기적으로 커플링시킬 수 있다. 커패시터들(1813)의 정전용량은, 전도성 안테나 본체(1804)가 안테나의 동작 주파수에서 단일의 연속 본체로서 전기적으로 나타나지만 안테나의 동작 주파수와는 상이할 수 있는 수신기 시스템의 동작 주파수에서 전기적으로 분리된 것으로 나타날 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 커패시터들은 전도성 안테나 본체(1704)가 제1 주파수에서 전기 신호들에 노출될 때 제1 및 제2 부분들(1827, 1829)을 함께 전기적으로 커플링시키도록, 그리고 전도성 안테나 본체(1704) 내의 와전류들의 생성을 최소화하기 위해 전도성 안테나 본체(1704)가 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수에서 시변 자기장들에 노출될 때 제1 및 제2 부분들(1827, 1829)을 서로 전기적으로 분리시키도록 구성될 수 있다. 슬릿(1825)이 없는 경우, 전도성 안테나 본체(1804) 내에 큰 와전류들이 생성될 수 있고, 수신기 시스템(1618)의 전력 이송 효율에 악영향을 미칠 수 있는 열을 생성할 수 있다. 그와 같이, 안테나(1629) 및 수신기 시스템(1618) 양측 모두는 서로의 성능에 유의하게 영향을 미치지 않고서 공존할 수 있다.
도 12a 내지 도 12e와 관련하여 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 수신기 시스템의 더 큰 코일들 및 강자성 구조물들은 휴대용 전자 디바이스가 전하를 수신하는 효율을 개선시킬 수 있는 것으로 인식된다. 그러나, 이러한 구조물들의 크기를 증가시키는 것은 안테나에 대한 공간의 크기를 감소시켜, 이에 의해 안테나의 성능에 악영향을 미친다. 따라서, 안테나(1629)와 수신기 시스템(1618) 사이에는 서로에 대한 그들의 긴밀한 근접성으로 인해 컴포넌트 크기와 관련한 관심의 충돌이 존재할 수 있다. 따라서, 수신기 시스템 및 안테나의 구조물은 안테나 동작 및 충전 효율 양측 모두의 허용가능한 레벨들을 달성하도록 최적화될 수 있다. 이러한 관계에 대한 세부사항들은 도 19와 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의된다.
도 19는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 휴대용 전자 디바이스(1600)의 부분적으로 조립된 부분의 평면도이다. 구체적으로, 도 19는 수신기 시스템(1618), 안테나(1629), 및 저부 하우징 부분(1604)을 포함하는 디바이스(1600)의 일부분을 도시한다. 수신기 시스템(1618)은 안테나(1629)의 개구(그것이 수신기 시스템(1618)에 의해 차지되기 때문에 도시되어 있지 않음) 내에 위치된 것으로 도시되는데, 이들 양측 모두는 저부 하우징 부분(1604) 내에 조립된다. 안테나(1629)(및 따라서 전도성 안테나 본체(1804))의 표면적은 소정의 정도의 안테나 성능을 달성하도록 맞춰질 수 있다. 예를 들어, 더 큰 표면적들은 안테나(1629)의 신호 수신 및 송신 성능을 개선시킬 수 있다. 그와 같이, 수신기 시스템(1618)은 편평한 외부 측부 에지들, 예컨대 도 14와 관련하여 본 명세서에서 논의된 편평한 외부 측부 에지들(1450, 1452)을 포함하여, 안테나(1629)가 더 큰 표면적을 가질 수 있도록 할 수 있다. 전도성 안테나 본체(1804)의 구조물은 수신기 시스템(1618)과 저부 하우징 부분(1604) 사이의 이용가능한 공간에 끼워맞춤으로써 그들 사이에 제공된 공간의 사용을 최대화하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 안테나(1629)의 안테나 요소, 예컨대 안테나 요소(1802)는 복수의 리세스된 영역들, 예컨대 리세스된 영역들(1807)을 포함할 수 있다. 이러한 리세스된 영역들은 컴포넌트들이 위치될 수 있는 영역들일 수 있다. 예를 들어, 물리적 손상으로부터 안테나(1629)를 보호하기 위해 리세스된 영역들 내에 복수의 폼 구조물들(1906)이 위치될 수 있다. 또한, 하나 이상의 전기 컴포넌트들(1908)이 리세스된 영역과 함께 위치될 수 있다. 전기 컴포넌트들(1908)은 안테나(1629)를 동작시키도록 구성될 수 있고, 플렉스 회로일 수 있는 상호접속부(1910)를 통해 통신 시스템에 커플링될 수 있다. 리세스된 영역들에 의해 제공된 공간을 이용하는 것은, 휴대용 전자 디바이스의 크기를 증가시킬 필요 없이 휴대용 전자 디바이스 내의 제한된 공간의 사용을 최대화한다.
본 명세서에서 간략하게 논의된 바와 같이, 안테나(1629)는 슬릿(1902)을 가질 수 있는데, 슬릿은 안테나(1629)의 내경으로부터 외경으로 그리고 전도성 안테나 본체(1804)를 통해 연장되어, 전도성 안테나 본체(1804)의 저부 섹션이 길이방향으로 절반으로 나눠지도록 한다. 수신기 시스템(1618)의 이차 코일은 슬릿(1902)의 적어도 일부분과 중첩될 수 있다. 안테나(1629)의 연속성을 이격시키는 것은, 수신기 시스템(1618)(보다 구체적으로는, 수신기 시스템(161)의 이차 코일)이 동작 중일 때 와전류 생성을 최소화하여, 이에 의해 수신기 시스템(1618)의 성능에 악영향을 미칠 수 있는 과도한 열 생성을 최소화할 수 있다. 그러나, 안테나(1629)의 연속성을 이격시키는 것은 안테나(1629)의 성능을 방해할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 안테나(1629)의 저부 섹션의 2개의 반부들을 전기적으로 브리징하기 위해 안테나(1629) 내에 하나 이상의 커패시터들(1813)이 구현될 수 있다. 커패시터들(1813)의 정전용량은, 안테나(1629)가 안테나(1629)의 동작 주파수에서 전기적으로 단일의 연속 본체로서 나타나지만, 안테나(1629)의 동작 주파수와는 상이할 수 있는 수신기 시스템(1618)의 동작 주파수에서는 이격된 것으로 나타나도록 맞춰질 수 있다. 그와 같이, 안테나(1629) 및 수신기 시스템(1618) 양측 모두는 서로의 성능에 유의하게 영향을 미치지 않고서 공존할 수 있다.
도 19에서 분명하게, 무선 충전 수신기 시스템(1618)의 저부 에지는 안테나(1629)의 단차 영역으로부터 거리(1904)만큼 이격될 수 있다. 수신기 시스템(1618)의 이차 코일과 안테나(1629)의 전도성 안테나 본체 양측 모두가 전도성 재료로 형성되기 때문에, 2개의 컴포넌트들은 그들이 서로 더 가까이 있을수록 서로의 성능을 방해할 수 있다. 따라서, 더 큰 거리들(1904)은 2개의 컴포넌트들 사이의 전기적 이격을 개선시킬 수 있고, 따라서 양측 모두의 컴포넌트들이 적절히 작업하는 것을 보장하는 것을 돕는다. 일부 실시예들에서, 수신기 시스템(1618)의 편평한 저부 에지(예컨대, 도 14와 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이 강자성 차폐부(1404)의 편평한 외부 저부 에지(1411) 둘레를 감음으로써 생성된 이차 코일(1406)의 편평한 저부 표면)가 거리(1904)를 증가시켜, 이에 의해 수신기 시스템(1618)과 안테나(1629) 사이의 전기적 절연을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 안테나(1629)는 임의의 하나 이상의 접지 브래킷들(1805a 내지 1805c)을 통해 접지부에 커플링될 수 있다. 도 18을 다시 간략하게 참조하면, 각각의 접지 브래킷(1805a 내지 1805c)은 앵커(1815), 인터페이스(1817), 및 앵커(1815)를 계면(1817)에 커플링시키는 접속 부분(1819)으로 형성된 모놀리식 구조물일 수 있다. 앵커(1815)는 접지 브래킷(1805a)을 저부 하우징 부분(1604)에 클램핑하기 위해 하나 이상의 기계적 체결구들, 예컨대 볼트, 스크류 등이 터널링할 수 있는 구멍을 포함할 수 있다. 클램핑될 때, 앵커(1815)는 도 16에서의 SIP(1616) 및 상부 하우징 부분(1602) 양측 모두에 커플링되어, 접지부가 상부 및 저부 하우징 부분들(1602, 1604)에 의해 형성되는 실시예들에서 인터페이스(1817)와 접촉하는, 안테나(1629)와 같은 임의의 디바이스가 접지부에 커플링될 수 있도록 할 수 있다. 앵커(1815)가 상부 및 저부 하우징 부분들(1602, 1604)에 커플링되는 방식에 대한 더 나은 이해가 도 20a 내지 도 20d를 참조하여 확인될 수 있다.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 접지 브래킷, 예컨대 접지 브래킷들(1805a 내지 1805c) 중 임의의 것의 다양한 평면도들 및 단면도들이다. 구체적으로, 도 20a는 저부 하우징(1604)에 맞대어 배치된 접지 브래킷(1805b)의 앵커(2004)의 확대 평면도(2000)이고, 도 20b는 SIP(1616) 및 접지 브래킷(1805b)의 앵커(2004)에 맞대어 아래로 클램핑하면서 상부 하우징 부분(1602)을 저부 하우징 부분(1604)에 체결하는 볼트(2012)의 평면도(2001)이고, 도 20c는 앵커(2004)가 상부 하우징 부분(1602)에 커플링되는 방식을 나타내기 위한, 앵커(2004)를 가로지른 단면도(2002)이고, 도 20d는 앵커(2004)가 저부 하우징 부분(1604) 및 SIP(1616)에 커플링되는 방식을 나타내기 위한, 앵커(2004)를 가로지른 단면도(2003)이다. 도 20a 내지 도 20d에서의 접지 브래킷(1805b)과 관련한 개시내용이 모든 다른 접지 브래킷들(1805a, 1508c)에 적용될 수 있는 것으로 인식된다.
도 20a에 도시된 바와 같이, 앵커(2004)는 하우징 딤플(housing dimple)(2008) 및 2개의 SIP 딤플들(2010a, 2010b)을 포함하는 복수의 딤플들 및 구멍(2006)을 포함하는 전도성 플레이트일 수 있다. 구멍(2006)은, 접지 브래킷(1805b)의 앵커(2004)에 맞대어 아래로 클램핑하면서, 도 20b에 도시된 바와 같이, 상부 하우징 부분(1602) 및 SIP(1616)를 저부 하우징 부분(1604)에 체결하기 위해 볼트(2012)가 나사결합될 수 있는 빈 공간일 수 있다. 각각의 딤플은 다른 구조물들과 접촉을 이루기 위한 마루(crest)를 형성하는 아치(arch) 구조물을 갖는 앵커(2004)의 섹션의 편향부일 수 있다(더 나은 시각을 위해 도 18에서의 접지 브래킷(1805b) 참조). 예를 들어, 도 20c에 도시된 바와 같이, 하우징 딤플(2008)은 상부 하우징 부분(1602)과 접촉을 이루는 마루를 가질 수 있고; 도 20d에 도시된 바와 같이, SIP 딤플들(2010a, 2010b)은 SIP(1616) 및 저부 하우징 부분(1604)과 접촉을 이루는 각각의 마루들을 가질 수 있다. 따라서, 앵커(2004)는, 복수의 물리적으로 별개인 구조물들, 즉, 상부 하우징 부분(1602), 저부 하우징 부분(1604), 및 SIP(1616)와 동시에 접촉하는 단일 구조물일 수 있다. 또한, 딤플들(2008, 2010a, 2010b)의 설계에 의해, 접지 브래킷(1805b)의 앵커(2004)는, 앵커(2004)의 전체 표면적을 가로지르는 넓은 인터페이스 표면 대신에 별개의 접촉 위치들을 통해 구조물들과 접촉할 수 있다. 앵커(2004)의 딤플들(2008, 2010a, 2010b)은 설계/제조능력이 단순하고, 딤플들(2008, 2010a, 2010b)의 만곡된 구조물로 인해 상부 및 저부 하우징 부분들(1602, 1604) 및 SIP(1616)에 맞대어 일정한 접촉 압력을 인가함으로써 접지 브래킷(1805)이 상부 하우징 부분(1602) 및 SIP(1616)와의 더 강건하고 신뢰할 수 있는 접속을 제공하는 것을 가능하게 할 수 있다.
e) 스페이서 및 무선 충전 수신기 시스템
일부 실시예들에서, 휴대용 전자 디바이스는 상이한 아키텍처 구성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 16을 다시 참조하면, 휴대용 전자 디바이스(1600)의 하나 이상의 컴포넌트들은 상이한 기능을 제공하도록 변경될 수 있다. 하나의 경우에, 안테나(1629)는 스페이서(1646)로 대체될 수 있고, 수신기 시스템(1618)은 상이한 수신기 시스템(1648)으로 대체되어, 휴대용 전자 디바이스(1600)가 무선파를 통한 무선 통신을 수행할 수 없지만 약간 개선된 유도 전력 이송 효율을 가질 수 있도록 할 수 있다. 스페이서(1646)가 전도성 본체 또는 접지 브래킷들을 포함하지 않을 수 있고 스페이서(1646)의 내부 에지(1650)가 편장형 형상이 아닐 수 있다는 것 이외에는, 스페이서(1646)는 안테나(1629)의 구성과 실질적으로 유사한 구성을 가질 수 있다. 그 대신, 스페이서(1646)는 완전히 PSA와 같은 절연 재료로 형성될 수 있고, 내부 에지(1650)는 수신기 시스템(1648)의 외부 프로파일에 합치되는 실질적으로 원형인 프로파일을 가질 수 있는데, 이 수신기 시스템은 도 12a 내지 도 12e와 관련하여 본 명세서에서 논의된 수신기 시스템(1200)에 따라 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스페이서(1646) 및 수신기 시스템(1648) 양측 모두는 휴대용 전자 디바이스(1600)에서 구현되고, 하나만으로는 다른 하나 없이 구현되지는 않는다.
도 21은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 스페이서(1646) 및 수신기 시스템(1648)을 포함하는 부분적으로 조립된 휴대용 전자 디바이스(2100)의 사시도이다. 도 16에서의 안테나(1629)와 유사하게, 스페이서(1646)의 구조물은 수신기 시스템(1648)과 저부 하우징 부분(1604) 사이의 이용가능한 공간에 끼워맞춤으로써 그들 사이에 제공된 공간의 사용을 최대화하도록 구성될 수 있다. 따라서, 스페이서(1646)는 저부 하우징(1604)의 내부 에지에 합치되는 외부 에지(2102), 및 수신기 시스템(1648)의 외부 원형 프로파일에 합치되는 내부 에지(1650)를 가질 수 있다. 그와 같이, 도 18 및 도 19와 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이 단차 영역(2108)만을 원형 프로파일을 갖도록 구성하는 대신에, 내부 에지(1650) 및 단차 영역(2108) 양측 모두가 원형 프로파일을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스페이서(1646)는 상부 레벨(2104), 저부 레벨(2106), 및 상부 레벨(2104)과 저부 레벨(2106) 사이에 커플링된 단차 영역(2108)을 포함할 수 있다. 도 21에서 알 수 있는 바와 같이, 스페이서(1646)는 또한 복수의 리세스된 영역들(2110)을 포함할 수 있는데, 이들 중 일부는 폼 구조물들(2112)로 충전된다. 안테나(1629)의 각각의 컴포넌트들과 대응하는 스페이서(1646)의 컴포넌트들은 구성 및 재료가 실질적으로 유사할 수 있고, 따라서 그러한 컴포넌트들에 대한 세부사항들은 도 18 및 도 19와 관련한 개시내용이 참조될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 비전도성 요소 및 그 요소에 부착된 전도성 본체를 포함하는 안테나(1629)와 달리, 스페이서(1646)는 비전도성 재료로 완전히 형성될 수 있고, 그에 부착된 전도성 본체를 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 스페이서(1646)는, 수신기 시스템(1618)을 휴대용 전자 디바이스 내의 제위치에 한정하고 수신기 시스템(1618)을 제자리에 유지시키는 것을 돕기 위해 저부 하우징(1604)과 수신기 시스템(1618) 사이의 공간을 차지하도록 구성될 수 있다. 휴대용 전자 디바이스가 무선파를 통한 무선 통신을 수행하기 위해 안테나를 필요로 하도록 구성되지 않을 때 스페이서(1646)를 사용함으로써, 휴대용 전자 디바이스의 아키텍처는 완전히 변경될 필요가 없으며, 이에 의해 제조 시간 및 비용을 절감할 것인데, 이는 다른 전기 컴포넌트들, 예컨대 수신기 시스템(1618) 이외의 그러한 컴포넌트들 중 대부분의 전기 컴포넌트들의 구성들이 그들의 구조/크기에 대한 수정없이 양쪽 실시예들에 대해 사용될 수 있기 때문이다.
f) 저부 하우징 부분
도 16과 관련하여 본 명세서에서 간략하게 언급된 바와 같이, 저부 하우징 부분은 상부 하우징 부분과 정합하여, 전자 컴포넌트들이 내부에 위치될 수 있는 내부 캐비티를 형성할 수 있다. 저부 하우징 부분은, 휴대용 전자 디바이스의 소정의 기능을 가능하게 하기 위해 하나 이상의 전기 신호들이 송신될 수 있는 창을 포함할 수 있다. 저부 하우징 부분의 구성에 대한 더 나은 이해가 도 22를 참조하여 확인될 수 있다.
도 22는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 도 16에서의 휴대용 전자 디바이스(1600)에 대한 저부 하우징 부분(1604)의 분해도(2200)이다. 저부 하우징 부분(1604)은 또한 구조물 본체(2202)의 코너들에 위치된 복수의 체결 기구들(2212)을 포함할 수 있다. 체결 기구들(2212)은 볼트들이 상부 하우징 부분, 예컨대 도 16에서의 상부 하우징 부분(1602)을 저부 하우징 부분(1604)에 고정시킬 수 있도록 할 수 있다. 체결 기구들은 저부 구조물 본체(2202) 내의 대응하는 언더컷 영역들 내로 활주하는 플랜지들을 갖는 T-너트들일 수 있다. 언더컷 영역들은, 2개의 하우징들의 이격을 실질적으로 방지하는 기계적 인터로킹 기구를 제공하면서, T-너트들이 접착제 재료들 없이 상부 하우징 부분(1602)을 저부 하우징 부분(1604)에 고정시킬 수 있게 한다.
일부 실시예들에서, 저부 하우징 부분(1604)은 구조물 본체(2202), 및 접착제 층(2206)을 통해 저부 하우징 부분(1604)의 저부에 커플링되는 창(2204)을 포함할 수 있다. 구조물 본체(2202)는 전기적 절연 특성들을 갖는 경성 재료, 예컨대 블랙 지르코니아로 형성된 결정질 구조물로 형성될 수 있다. 구조물 본체(2202)는 그의 중심에, 하나 이상의 전기 디바이스들이 위치될 수 있는 원형 개구(2203)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 창(2204)은 원형 돔 형상의 구조물인데, 이는 저부 하우징 부분(1604)의 저부에 접착되어서 창(2204)의 원형 에지가 개구(2203)의 원형 에지를 따라 접착되도록 한다. 창(2204)은 임의의 적합한 투명하고 내구성 있는 재료, 예컨대 사파이어 결정으로 형성될 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트들, 예컨대 프레넬 렌즈(Fresnel lens)(2208) 및 휠(2210)이 휴대용 전자 디바이스 내의 하나 이상의 센서 컴포넌트들, 예컨대 도 16에서의 센서 모듈(1636)의 기능을 가능하게 하기 위해 창(2204)에 접착될 수 있는데, 이의 배열은 도 23에 더 잘 도시되어 있다.
도 23은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 저부 하우징 부분(1604) 상에 장착된 센서 모듈(1636)의 사시도를 도시한 간략화된 다이어그램이다. 센서 모듈(1636)은 그의 센서들이 또한 저부 하우징 부분(1604)의 중심에 위치되도록 저부 하우징 부분(1604)의 중심에 그리고 창(2204)에 맞대어 장착될 수 있다. 일부 경우에, 얇은 백금 층을 포함하는 심박수 센서(예컨대, 도 11에서의 심박수 센서(1102))가 저부 하우징 부분(1604)의 중심에 위치될 수 있다. 센서 모듈(1636)의 센서들은 창(2204)을 통해 감지를 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 체결 기구들(2212)은 저부 하우징 부분(1604)의 각각의 코너에 위치되어 저부 하우징 부분(1604)을 상부 하우징 부분(1602)과 체결시킬 수 있다.
도 24는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 저부 하우징 부분(1604)의 저부 사시도를 도시한다. 저부 하우징 부분(1604)은 외부 환경의 하나 이상의 파라미터들이 센서 모듈(1636)에 커플링된 센서들에 의해 모니터링될 수 있는 통로를 제공하는 창(2204)을 포함할 수 있다. 더욱이, 저부 하우징 부분(1604)은 외측 표면, 예컨대 사용자의 손목 또는 팔과 접촉을 이루기 위한 하나 이상의 접촉부들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 저부 하우징 부분(1604)은 제1 외부 접촉부(2402) 및 제2 외부 접촉부(2404)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 외부 접촉부들(2402, 2404)은 사용자의 심장의 EKG 감지를 수행하는 데 활용될 수 있다. 이러한 감지는 외부 구조물, 예컨대 사용자의 몸통을 통하는 폐루프 회로를 형성함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 폐루프 회로는, 사용자가 다이얼, 예컨대 도 16에서의 다이얼(1610)을 터치할 때 형성될 수 있다. 폐루프 회로는 휴대용 전자 디바이스(1600)에서 시작될 수 있고, 이어서 제1 및 제2 외부 접촉부들(2402, 2404) 중 적어도 하나를 통해 사용자의 팔 내로 이어질 수 있다. 회로는, 사용자가 다이얼(1610)을 터치할 때, 사용자의 몸통을 통해 그리고 다른쪽 팔의 손가락으로부터 다이얼(1610) 내로 흐를 수 있다. 이러한 폐루프 회로를 형성함으로써, 휴대용 전자 디바이스(1600) 내의 하나 이상의 프로세싱 디바이스들은 사용자의 몸통의 EKG 측정 기능들을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 외부 접촉부(2402)는 접지 기준이 잡음을 최소화하도록 하는 데 사용되고, 제2 외부 접촉부(2404)는 사용자의 몸통을 통해 신호를 전송하기 위한 접촉부로서 사용된다.
2.
일차 코일의 일부분을 중심으로 감긴 코일로 형성된 이차 수신 요소를 갖는 휴대용 전자 디바이스의 조립된 저부 하우징 부분
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스 내의 컴포넌트들 사이의 위치 관계들을 나타내기 위한 휴대용 전자 디바이스의 조립된 부분들의 단면도 예시들이다. 구체적으로, 도 25a는 도 19에 도시된 조립된 부분의 수평 절단선을 가로지른 단면도 예시(2500)이고, 도 25b는 도 19에 도시된 조립된 부분의 수직 절단선을 가로지른 단면도 예시(2501)이다. 조립된 부분은 논의의 편의를 위해 상부 하우징 부분(1602)의 대부분을 포함하지 않는다.
도 25a에서의 수평 단면도에 도시된 바와 같이, 상부 하우징 부분(1602) 및 저부 하우징 부분(1604)은 정합하여, 복수의 내부 컴포넌트들이 하우징될 수 있는 내부 캐비티를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, SIP(1616)는 저부 하우징 부분(1604)의 상부 근처에 위치될 수 있고, 저부 하우징 부분(1604) 내의 복수의 다른 내부 컴포넌트들, 예컨대 수신기 시스템(1618), 안테나(1629), 센서 모듈(1636), 및 정렬 모듈(1634) 위에 위치될 수 있다. 수신기 시스템(1618)은 안테나(1629)의 개구(1630) 내에 위치될 수 있고; 수신기 시스템(1618)은 안테나(1629)와 동일 평면에 위치될 수 있는데, 이는 수신기 시스템(1618)이 안테나(1629)가 위치되는 평면과 동일한 수평 평면을 따라 위치될 수 있음을 의미한다. 일부 실시예들에서, 센서 모듈(1636)은 창(2204)의 내부 표면 상에 장착될 수 있고, 수신기 시스템(1618)의 내경 내에 위치될 수 있다. 센서 모듈(1636)은 감지 기능들을 수행하기 위해 얇은 심박수 센서(2502) 및 하나 이상의 포토다이오드들(2504)을 포함할 수 있다. 정렬 모듈(1634)은 센서 모듈(1636)의 상부 표면에 커플링될 수 있고, 또한 수신기 시스템(1618)의 내경 내에 위치될 수 있다. DC 차폐부(1638)는 자석(1642)의 횡방향 에지들로부터 돌출될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 수신기 시스템(1618), 센서 모듈(1636), 및 정렬 모듈(1634)은 모두 안테나(1629)의 개구(1630) 내에 위치된다. 도 25a에는 도시되어 있지 않지만, 전도성 안테나 본체(1108)는 안테나 요소(1802)의 저부 표면 상에 배치될 수 있다. 도 25a에 도시된 바와 같이, 안테나(1629)는 저부 하우징 부분(1604) 및 창(2204)의 일부 위에 수직으로 위치될 수 있다. 구체적으로, 상부 레벨(1806)은 저부 하우징 부분(1604)의 일부 위에 수직으로 위치될 수 있고, 저부 레벨(1808)은 창(2204)의 일부 위에 수직으로 위치될 수 있고, 단차 영역(1810)은 저부 하우징 부분(1604) 및 창(2204) 양측 모두 옆에 횡방향으로 위치될 수 있다. 저부 하우징 부분(1604) 및 창(2204) 양측 모두의 일부분들 위로 연장되도록 안테나(1629)를 구성함으로써, 안테나(1629)의 크기는 휴대용 전자 디바이스 내의 공간의 제한된 크기를 고려하여 최대화되어, 이에 의해 안테나(1629)의 조작성을 개선시킬 수 있다.
디바이스의 상부가 우측에 있고 디바이스의 저부가 좌측에 있는 도 25b에서의 수직 단면도에 도시된 바와 같이, 강자성 차폐부(1404)는 디바이스의 저부 근처의 일차 코일(1402)의 부분들 위에 위치될 수 있는 한편, 강자성 차폐부(1404)는, 도 14a 내지 도 14e와 관련하여 본 명세서에 논의된 바와 같이, 디바이스의 상부 근처의 일차 코일(1402)의 부분들 위에 위치되지 않는다. 게다가, 이차 코일(1406)이 또한 디바이스의 저부 근처에 위치되고 디바이스의 상부에는 위치되지 않을 수 있고, 강자성 차폐부(1404) 및 일차 코일(1402) 양측 모두의 부분들 둘레에 감길 수 있다. 안테나(1629)의 좌측 및 우측 부분들과 달리, 안테나(1629)의 적어도 일부 상부 및 저부 부분들은 도 25b에 도시된 바와 같이, 저부 레벨 및/또는 단차 영역을 갖지 않을 수 있다. 저부 레벨 및/또는 단차 영역을 갖지 않는다면, 안테나(1629)와 수신기 시스템(1618) 사이의 더 큰 전기적 절연을 제공한다. 도 25a에 추가로 도시된 바와 같이, 커패시터들(1813)은 안테나(1629)의 상부 레벨(1806)의 리세스된 영역 내에 배치되어, 커패시터들(1813)이 디바이스의 z-높이에 실질적으로 추가하지 않도록 할 수 있다.
IV.
휴대용 전자 디바이스에 대한 창의 코팅
일부 실시예들에서, 후방 하우징의 창은 잉크 층들을 포함하는 복수의 코팅된 층들을 포함할 수 있는데, 잉크 층들은 센서 디바이스들이 외부 환경을 측정할 수 있게 하기 위해 적외선(IR) 방사선에 대해 투명 또는 불투명하다. 도 26a 내지 도 26d 및 도 27a 내지 도 27h는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 창의 상이한 코팅부 구성들을 도시한다. 구체적으로, 도 26a 내지 도 26d는 창(2204)의 내부 표면이 제1 구성의 상이한 층들로 코팅될 수 있는 방식을 나타내는 일련의 예시들이고, 도 27a 내지 도 27h는 창(2204)의 내부 표면이 제2 구성의 상이한 층들로 코팅될 수 있는 방식을 나타내는 일련의 예시들이다. 다층 코팅부로서 조합될 때, 상이한 층들은, 창의 다른 영역들에서 IR 방사선의 전파를 가능하게 하면서 창(2204)의 특정 영역들에서 IR 방사선을 차단하여, 외부 환경으로부터의 측정 잡음 및 저부 하우징 부분(1604)으로부터 IR 방사선 누설을 최소화하면서 휴대용 전자 디바이스(1600)의 하나 이상의 센서들의 동작을 가능하게 할 수 있다.
창(2204) 상의 제1 구성의 잉크 코팅부들을 예시하는 도 26a를 참조하면, IR 불투명 층들(2602, 2604)이 창(2204)의 선택 영역들 상에 코팅될 수 있다. IR 불투명 층들(2602, 2604)은 IR 불투명 잉크로 형성될 수 있으며, 이는 IR 방사선의 송신을 실질적으로 저지하여 IR 방사선이 IR 불투명 잉크를 통해 실질적으로 송신하지 않도록 할 수 있다. 도 26a에 도시된 바와 같이, IR 불투명 층(2602)은 창(2204)의 외부 영역에 위치될 수 있고, IR 불투명 층(2604)은 창(2204)의 내부 영역에 위치될 수 있다. IR 불투명 층들(2602, 2604) 양측 모두는 치수 면에서 환형일 수 있으며, 제1 비코팅 영역(2606)이 IR 불투명 층들(2602, 2604)에 의해 커버되지 않도록 이격되게 위치될 수 있다. 더욱이, IR 불투명 층(2604)은 창(2204)의 중심에 위치된 제2 비코팅 영역(2608)이 또한 IR 불투명 층들(2602, 2604)에 의해 커버되지 않도록 환형일 수 있다.
일부 실시예들에서, IR 투명 층(2612)은 제1 비코팅 영역(2606)의 표면 상에 코팅될 수 있다. IR 투명 층(2612)은, IR 방사선의 송신을 실질적으로 허용하여 IR 방사선이 현저한 저항 없이 IR 투명 잉크를 통해 송신될 수 있도록 IR 투명 잉크로 형성될 수 있다. IR 투명 층(2612)은 하나 이상의 개구들(2614)이 IR 투명 층(2612)에 유지되도록 배열될 수 있다. 하나 이상의 개구들(2614)은 창(2204)이 IR 투명 층(2612)에 의해 커버되지 않는 영역들일 수 있어서, 휴대용 전자 디바이스(1600) 내의 하나 이상의 센서들이 창(2204)을 통해 입력 신호들을 수신하거나 출력 신호들을 전송할 수 있도록 할 수 있다. 일부 실시예들에서, IR 투명 층(2612)은 IR 투명 층(2612)이 IR 불투명 층들(2602, 2604)과 만나는 영역들에서 IR 불투명 층들(2602, 2604)의 일부분과 약간 중첩되어, IR 투명 층(2612)과 IR 불투명 층들(2602, 2604) 사이의 계면에서 창(2204)의 완전한 커버리지를 보장하도록 할 수 있다.
일단 IR 불투명 및 IR 투명 층들이 창(2204) 상에 코팅되면, 도 26c에 도시된 바와 같이, IR 불투명 층(2602)의 일부분들 상에 접촉부 층이 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉부 층은 제1 접촉부(2622) 및 제2 접촉부(2624)를 포함한다. 제1 및 제2 접촉부들(2622, 2624) 양측 모두는 창(2204)의 바로 그 외부 에지에 위치될 수 있고, 갭들(2630a, 2630b)에 의해 전기적으로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 접촉부들(2622, 2624)은 창(2204)의 외부 에지 둘레를 감싸서 제1 및 제2 접촉부들(2622, 2624)이 또한 창(2204)의 외부 표면 상에 존재하도록 할 수 있다(외부 접촉부들(2402, 2404)에 의해 도시된 도 24 참조). 접촉부 패드들(2626, 2628)은 각각 제1 및 제2 접촉부들(2622, 2624)의 연장부들일 수 있는데, 이들은 제1 및 제2 접촉부들(2622, 2624)로부터 입력 신호들을 수신하도록 센서 디바이스가 접촉을 이룰 수 있는 접촉 표면들을 제공한다. 접촉부 층은 AlTiN 또는 CrSiCN로 형성된 금속 합금과 같은 적합한 전도성 재료의 얇은 층일 수 있다.
도 26d에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 접착제 층들이 IR 불투명 및 IR 투명 코팅부들 상에 코팅될 수 있다. 예를 들어, 제1 접착제 층(2632)은 IR 불투명 층(2604) 상에 코팅될 수 있고, 제2 접착제 층(2634)은 IR 투명 층(2612) 상에 코팅될 수 있다. 제1 및 제2 접착제 층들(2632, 2634)은 하나 이상의 센서 컴포넌트들, 예컨대 센서 모듈(1636)을 창(2204)에 고정시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 접착제 층들(2632, 2634)은 2개의 구조물들을 함께 부착시키기 위한 임의의 적합한 재료, 예컨대 감압 접착제(PSA)로 형성될 수 있다.
창(2204) 상의 제2 구성의 잉크 코팅부들을 예시하는 도 27a를 이제 참조하면, 외부 접촉부 층이 창(2204)의 바로 외부 표면 상에 코팅될 수 있다. 접촉부 층은 갭들(2706a, 2706b)에 의해 전기적으로 그리고 물리적으로 이격된 제1 외부 접촉부(2702) 및 제2 외부 접촉부(2704)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 외부 접촉부들(2702, 2704)은, 창(2204)의 외부 표면 및 창(2204)의 외부 에지 상에만 코팅되고 창(2204)의 내부 표면으로 연장되지 않는 전도성 잉크 층들이다.
일부 실시예들에서, IR 투명 층(2708)이 도 27b에 도시된 바와 같이 외부 표면의 반대편인, 창(2204)의 내부 표면 상에 코팅될 수 있다. IR 투명 층(2708)은, IR 방사선의 송신을 실질적으로 허용하여 IR 방사선이 현저한 저항 없이 IR 투명 잉크를 통해 송신될 수 있도록 IR 투명 잉크로 형성될 수 있다. IR 투명 층(2708)은 환형 프로파일을 가질 수 있고, 하나 이상의 개구들(2710)을 포함하도록 배열될 수 있다. 개구들(2710)은 창(2204)이 IR 투명 층(2708)에 의해 커버되지 않는 영역들일 수 있어서, 휴대용 전자 디바이스(1600) 내의 센서 모듈(1636)의 하나 이상의 센서들이 창(2204)을 통해 입력 신호들을 수신하거나 출력 신호들을 전송할 수 있도록 할 수 있다. IR 투명 층(2708)은, 창(2204)을 중심으로 하고 그의 직경보다 더 작은 직경을 가져서, IR 투명 층(2708)의 위치가, IR 투명 층(2708)의 외경을 둘러싸는 제1 커버되지 않은 영역(2709) 및 IR 투명 층(2708)의 내경 내의 제2 커버되지 않은 영역(2711)을 초래하도록 할 수 있다.
도 27c에 도시된 바와 같이, 이어서, 제1 부분(2712) 및 제2 부분(2714)을 포함하는 IR 불투명 층들이 창(2204)의 선택 영역들 상에 코팅될 수 있다. 제1 부분(2712)은 제1 커버되지 않은 영역(2709) 상에 코팅되어서, 그것이 IR 투명 층(2708)의 외경을 둘러싸도록 할 수 있고; 제2 부분(2714)은 IR 투명 층(2708)의 내경 내의 제2 커버되지 않은 영역(2711) 상에 코팅될 수 있다. 제1 및 제2 부분들(2712, 2714) 양측 모두는 도 27c에 도시된 바와 같은 환형 프로파일을 가질 수 있다. 제1 부분(2712)은 IR 투명 층(2708)의 외경에 맞닿고 창(2204)의 외부 에지로부터 멀리 위치되어서, 창(2204)의 커버되지 않은 영역(2720)이 창(2204)의 외부 에지 근처에 존재하도록 할 수 있다. 제2 부분(2714)은 IR 투명 층(2708)의 내경에 맞닿고 창(2204)의 중심으로부터 멀리 위치되어서, 커버되지 않은 영역(2722)이 창(2204)의 중심에 존재하도록 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 27c에 도시된 바와 같이, 제1 부분(2712)은 간헐적으로 커버된 영역(2716)을 포함하는데, 간헐적으로 커버된 영역은 창(2204)의 커버되지 않은 표면들 및 동심 IR 불투명 링들의 교대하는 패턴으로 형성된다. 간헐적으로 커버된 영역(2716)은 IR 투명 층(2708)에 맞닿을 수 있다. 도 27c에 추가로 도시된 바와 같이, IR 불투명 층은 또한 창(2204)의 외부 표면 상에 위치된 갭들(2706a, 2706b)로부터 바로 맞은편에 있는 창(2204)의 내부 표면 상에 위치된 IR 불투명 패치들(2718, 2719)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 창(2204)의 일부 부분들은 IR 불투명 패치들(2718, 2719) 옆의 영역들(2717a, 2717b)에 노출될 수 있다. IR 불투명 층은 IR 불투명 잉크로 형성될 수 있으며, 이는 IR 방사선의 송신을 실질적으로 저지하여 IR 방사선이 IR 불투명 잉크를 통해 실질적으로 송신하지 않도록 할 수 있다.
일단 IR 불투명 층이 형성되면, 간헐적 영역(2716) 내의 창(2204)의 커버되지 않은 표면 상에 충전재 층(2724)이 형성될 수 있다. 충전재 층(2724)은 회색 하이라이트 잉크와 같은 IR 불투명 층의 제1 부분(2712)의 안료보다 밝은 안료를 갖는 재료로 형성된 장식 층일 수 있다. IR 불투명 층의 제1 부분(2712)의 안료보다 어두운 안료를 갖는 재료와 같은 충전재 층(2724)을 형성하기 위하여 임의의 적합한 장식 잉크가 사용될 수 있는 것으로 인식된다. 이어서, 도 27e에 도시된 바와 같이, 간헐적 영역(2716) 위에 IR-저항 기능을 제공하기 위하여 충전재 층(2724)의 노출된 표면들을 커버하도록 간헐적 영역(2716) 위에 봉지 층(2726)이 형성될 수 있다. 봉지 층(2726)은 IR 불투명 층과 동일한 재료로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 이어서, 도 27f에 도시된 바와 같이 IR 불투명 패치들(2718, 2719) 옆의 노출된 영역들(2717a, 2717b) 위에 IR 투명 패치들(2728a, 2728b)이 형성될 수 있고; 이어서, 도 27g에 도시된 바와 같이 창(2204)의 내부 표면 상에 접촉부 연장부(2732, 2734)가 패턴화될 수 있다. 접촉부 연장부(2732, 2734)는 창(2204)의 외부 에지로부터 창(2204)의 중심을 향하여 연장될 수 있고, 봉지 층(2726)의 일부분을 커버할 수 있다. 이어서, 도 27h에 도시된 바와 같이, 접촉부 패드들(2736, 2738)이 각각의 접촉부 연장부(2732, 2734)의 일부분들 위에 패턴화될 수 있다. 예를 들어, 접촉부 패드(2736)는 그가 창(2204)의 중심에 가장 가까운 접촉부 연장부(2732)의 단부를 커버하도록 접촉부 연장부(2732)의 일부분 위에 패턴화될 수 있고, 접촉부 연장부(2734)에 대한 접촉부 패드(2736)에 대해서도 마찬가지이다. 접촉부 패드들(2736, 2738)은 센서 모듈(1636) 내의 하나 이상의 감지 컴포넌트들과 같은 하나 이상의 전기 컴포넌트들이 커플링할 수 있는 접촉 표면을 제공할 수 있다. 접촉부 패드들(2736, 2738)은 접촉부 연장부(2732, 2734)를 통하여 도 27a에 도시된 외부 접촉부들(2702, 2704)과 전기적으로 커플링될 수 있다. 따라서, 접촉부 패드들(2736, 2738)에 커플링함으로써, 하나 이상의 감지 컴포넌트들은 외부 환경을 감지하도록 외부 접촉부들(2702, 2704)을 활용할 수 있다.
도 27a 내지 도 27h에 도시된 다양한 층들이 서로 맞닿은 것으로 도시되어 있지만, 맞닿은 층들은 그들 사이에 갭들이 존재하지 않는 것을 보장하도록
그리고 계면들에서 창(2204)의 완전한 커버리지를 보장하도록 서로 중첩될 수 있는 것으로 인식된다. 이러한 개념의 더 나은 시각이 도 28a 내지 도 28c와 관련하여 인식될 수 있다. 도 28a는 도 28b 및 도 28c의 단면도들에 대한 2개의 절단선들을 도시하기 위해 도 27h에 도시된 바와 같이 모든 층들이 패턴화된 후의 창(2204)의 평면도이다. 구체적으로, 도 28b는 접촉부 패드(2738)를 통한 창(2204)의 단면도(2800)이고, 도 28c는 불투명 패치(2718)를 통한 창(2204)의 단면도(2801)이다.
도 28b에 도시된 바와 같이, 창(2204)은 조립된 경우의 휴대용 전자 디바이스의 내측에 위치되도록 구성된 내부 표면(2802), 조립된 경우의 휴대용 전자 디바이스의 외측에 위치되도록 구성된 외부 표면(2804), 및 외부 에지(2806)를 가질 수 있다. 개구들(2710)을 갖는 IR 투명 층(2708)은 내부 표면(2802) 상에 직접 패턴화될 수 있고, 도 28b의 IR 투명 층(2708)의 좌측 및 우측 에지들로서 도시된, IR 투명 층(2708)의 내경 및 외경에 있는 IR 투명 층의 상부 표면의 일부분과 중첩하면서, IR 불투명 층의 제1 및 제2 부분들(2712, 2714)은 내부 표면(2802) 상에 직접 패턴화될 수 있다. 충전재 층(2724)은 IR 불투명 층의 제1 부분(2712)의 간헐적으로 커버된 영역(2716)의 일부분들과 중첩하면서 내부 표면(2802) 상에 직접 패턴화될 수 있고; 봉지 층(2726)이 충전재 층(2724) 위에 그리고 충전재 층(2724)과 맞닿은 제1 부분(2712)의 일부분들 상에 패턴화될 수 있다. 도 28b에 추가로 도시된 바와 같이, 외부 접촉부(2704)는 외부 표면(2804) 상에 패턴화될 수 있고 창(2204)의 외부 에지(2806) 위에 연장될 수 있다. 에지(2806)는 또한 접촉부 연장부(2734)에 의해 커버될 수 있는데, 접촉부 연장부는 바로 창(2204) 상의 에지(2806)로부터 IR 불투명 층의 제1 부분(2712)의 일부 위로 연장되어 봉지 층(2726) 위에서 종단될 수 있다. 그리고, 접촉부 패드(2738)는 접촉부 패드(7238)가 창(2204)의 중심(2808)에 가장 가까운 접촉부 연장부(2734)의 일부분을 커버하도록 접촉부 연장부(2734)의 일부분 위에 패턴화될 수 있다.
도 28c를 참조하면, 절단선이 외부 접촉부들(2702, 2704) 양측 사이를 바로 통과할 수 있어서 외부 접촉부가 단면도(2801)에서 도시될 수 없고, 절단선이 접촉부 패드를 통과하지 않기 때문에, 접촉부 연장부(2734) 및 접촉부 패드(2738)가 도시될 수 없다. 그러나, 도시될 수 있는 것은 IR 불투명 패치(2718) 및 IR 투명 패치(2728a)이다. 도시된 바와 같이, IR 불투명 패치(2718)는 창(2204)의 에지(2806)까지 완전히 연장되는 것이 아니라면 그에 매우 가깝게 연장될 수 있고, IR 불투명 층의 그의 내경 및 외경에서의 제1 부분(2712)의 상부 표면의 일부분과 중첩될 수 있다. IR 투명 패치(2728a)는 IR 불투명 층의 제1 부분(2712)의 상부 표면의 일부분과 중첩되면서 내부 표면(2802) 상에 직접 패턴화될 수 있다. 따라서, 도 28b 및 28c를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, IR 불투명 및 IR 투명 잉크의 인접한 층들 사이에 갭들이 존재하지 않을 수도 있다.
도 24에서 언급된 바와 같이, 제1 및 제2 외부 접촉부들(2402, 2404)은 EKG 감지 기능들을 수행하기 위해 물리적 접촉을 통해 외측 표면, 예컨대 사용자의 팔의 파라미터들을 감지하기 위한 접촉부들로서 사용될 수 있다. 제1 및 제2 외부 접촉부들(2402, 2404)이 외부 환경을 감지하고 감지된 데이터를 휴대용 전자 디바이스 내의 컴포넌트들에 제공하도록 하기 위해, 제1 및 제2 외부 접촉부들(2402, 2404)은, 센서 디바이스들과 커플링하도록 창(2204)의 내부 표면 상에 인터페이스 표면을 제공하면서, 창(2204)의 외부 표면 상에 위치될 수 있고, 이는 도 29a 내지 도 34와 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의될 것이다.
도 29a 내지 도 21은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 저부 하우징 부분(예컨대, 저부 하우징 부분(1604))에 대한 외부 접촉부, 창, 및 구조물 본체의 일부를 가로지르는 단면도들, 및 저부 하우징 부분의 외부 영역의 평면도들을 도시한다. 도 29a 내지 도 21은, 접촉부가, 접촉부 표면을 제공하여 휴대용 전자 디바이스의 내측에서 센서 디바이스들과 커플링하면서, 또한 창의 외부 표면으로 연장되어 외측 표면들의 파라미터들을 감지할 수 있는 일부 상이한 방식들을 도시한다.
도 29a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 외부 접촉부(2902)가 창(2204)의 에지(2810) 둘레를 감싸는 예시적인 구성(2900)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 접촉부(2902)는 창(2204)의 외부 표면(2802), 내부 표면(2804), 및 에지(2810) 상에 위치되는 일부분들을 가질 수 있다. 따라서, 외부 표면(2802) 상의 외부 접촉부(2902)와 접촉하는 외측 표면들은 내부 표면(2804) 상의 외부 접촉부(2902)의 영역들과 접촉함으로써 측정될 수 있는 신호들을 생성할 수 있다.
도 29b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부(2909)가 비아(2910)에 커플링된 예시적인 구성(2901)을 도시한다. 접촉부(2909)는 창(2204)의 외부 표면(2802) 상에 배치되는 전도성 재료의 층일 수 있다. 접촉부(2909)는 창(2204)을 통해 연장되어 신호들을 접촉부(2909)로부터 내부 표면(2804)의 소정 영역으로 라우팅하는 비아(2910)에 커플링될 수 있다.
도 29c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 접촉부(2912)가 신호들을 접촉부(2912)의 외부 표면(2914)으로부터 내부 표면(2916)으로 라우팅할 수 있는 독립형 구조물로서 구성된 다른 예시적인 구성(2903)을 도시한다. 접촉부(2912)는 구조물 본체(2202) 및 창(2204) 양측 모두에 직접 부착되어 창(2204)이 구조물 본체(2202)와 구조적으로 커플링되게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉부(2912)의 저부 표면은 구조물 본체(2202)에 부착될 수 있고, 접촉부(2912)의 레지(ledge)의 상부 표면은 창(2204)의 저부 표면에 부착될 수 있다. 접촉부(2912)의 구조물은 접촉부(2912)의 외부 표면(2914)과 접촉하는 외측 표면들이 그의 내부 표면(2916)과 접촉함으로써 측정될 수 있는 신호들을 생성하게 한다.
도 30은 도 29a 내지 도 29c에서 논의된 접촉부들 중 임의의 것으로서 구성된 제1 및 제2 접촉부들(3002, 3004)을 갖는 저부 하우징 부분(3000)의 외부 영역의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 접촉부들(3002, 3004)은 그들이 저부 하우징 부분(3000)의 구조물 본체(2202)에 맞닿도록 창(2204)의 모든 외부 에지에 위치될 수 있다. 도 29a 내지 도 30에 기술된 실시예들이 구조물 본체(2202)에 맞닿아 있는 제1 및 제2 접촉부들(3002, 3004)을 도시하지만, 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 중간 구조물이 제1 및 제2 접촉부들(3002, 3004)과 구조물 본체(2202) 사이에 배치될 수 있다.
도 31a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물(3102)이 비아(2910)와 구조물 본체(2202) 사이에 배치된 예시적인 구성(3100)을 도시한다. 중간 구조물(3102)은 접촉부(2909) 및 비아(2910)가 구조물 본체(2202)로부터 더 멀리 떨어져서 위치되게 하여, 하나 이상의 센서들이 중간 구조물(3102)을 통해 외부 환경을 측정할 수 있게 할 수 있다. 접촉부(2909) 및 비아(2910)에 대한 세부사항들은 도 29b에 관한 개시내용으로부터 참조될 수 있다. 도 16과 관련하여 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 하나 이상의 센서들을 포함하는 센서 모듈(1636)이 창(2204)에 부착될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 추가적인 투명 구조물(예컨대, 납작한 삽입체)이, 도 31b에 도시된 바와 같이, 창(2204)에 부착되어 저부 하우징 부분의 내부 표면을 평면화시킬 수 있다.
도 31b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 창(2204)의 내부 표면이 납작한 삽입체(3104)를 포함하는 예시적인 구성(3101)을 도시한다. 납작한 삽입체(3104)는 창(2204)과의 커플링을 위한 만곡된 상부 표면, 및 센서 모듈(도시되지 않음)이 부착될 수 있는, 만곡된 상부 표면의 반대편인 편평한 저부 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 납작한 삽입체(3104)는 창(2204)의 것과 유사한 투명 구조물일 수 있다.
도 32는 도 31a 내지 도 31c에 도시된 바와 같이 구성된 중간 구조물(3102) 및 제1 및 제2 접촉부들(3202, 3204)을 포함하는 저부 하우징 부분(3200)의 외부 영역의 평면도를 도시한다. 중간 구조물(3102)은, 제1 및 제2 접촉부들(3202, 3204)과 구조물 본체(2202) 사이에 위치되어 제1 및 제2 접촉부들(3202, 3204)이 구조물 본체(2202)와 맞닿지 않게 하는 환형 구조물일 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 구조물(3102)은 창(2204)과 같은 투명 구조물로 형성될 필요는 없다. 그 대신, 중간 구조물(3102)은 구조물 본체(2202)와 유사한 불투명한 구조물로 형성될 수 있다.
도 33a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물(3302)이 창(2204) 상의 접촉부(2902)와 구조물 본체(2202) 사이에 배치된 예시적인 구성(3300)을 도시한다. 접촉부(2902)에 대한 세부사항들은 도 28b 및 도 29a에 관한 개시내용으로부터 참조될 수 있다. 중간 구조물(3302)은 접촉부(2902)가 구조물 본체(2202)로부터 더 멀리 떨어져서 위치되게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 구조물(3302)은 접촉부(2902) 및 구조물 본체(2202)에 부착되는 별개의 구조물이다. 중간 구조물(3302)은 접촉부(2902)와 함께 창(2204)을 외향으로 더 멀리 연장시키도록 설계될 수 있어서, 접촉부(2902)의 외측 표면과 외측 표면 사이에 더 양호한 접촉이 이루어질 수 있게 하고 외측 표면과 구조물 본체(2202) 사이의 간헐적인 접촉이 최소화되게 한다(이는 외측 표면이 구조물 본체(2202), 즉 저부 하우징 부분(1604)과 접촉할 때 시스템의 접지부에서 생성될 수 있기 때문에 바람직할 수 있다). 일부 실시예들에서, 중간 구조물(3302)은 구조물 본체(2202)와 동일한 재료, 예컨대 지르코니아로 형성될 수 있다.
도 33a가 중간 구조물(3302)을 별개의 구조물로서 도시하지만, 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 도 33b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 중간 구조물(3304)이 구조물 본체(2202)의 일부로서 형성된 예시적인 구성(3301)을 도시한다. 그러한 실시예들에서, 중간 구조물(3302) 및 구조물 본체(2202)는 모놀리식 구조물을 형성할 수 있고, 동일한 재료로 형성될 수 있다.
도 34는 도 33a 내지 도 33c에 도시된 바와 같이 구성된 중간 구조물(3302) 및 제1 및 제2 접촉부들(3402, 3404)을 포함하는 저부 하우징 부분(3400)의 외부 영역의 평면도를 도시한다. 중간 구조물(3302)은, 제1 및 제2 접촉부들(3402, 3404)과 구조물 본체(2202) 사이에 위치되어 제1 및 제2 접촉부들(3402, 3404)이 외측 표면과 더 양호한 접촉을 이루도록 더 멀리 외향 연장되게 하는 환형 구조물일 수 있다.
V.
휴대용 전자 디바이스들을 위한 터치 감응형 크라운 다이얼
도 16과 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 상부 하우징 부분은 다이얼을 포함할 수 있다. 다이얼은 EKG 감지를 수행하기 위한 접촉부로서 작용할 수 있는 터치 감응형 다이얼일 수 있다. 다이얼은, 함께 커플링될 때, 다이얼의 외부 표면으로부터 내부 터치 컴포넌트들까지의 전도성 경로를 형성하는 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있는데, 이러한 경로는 도 35 및 도 36과 관련하여 본 명세서에서 논의된다.
도 35는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 터치 감응형 다이얼(3500)의 분해도를 도시한 간략화된 다이어그램이다. 다이얼(3500)은 나사형 시트(threaded seat)(3504)에 커플링되는 크라운 다이얼(3502)을 포함할 수 있다. 크라운 다이얼(3502)은 외부 엔티티들, 예컨대 사용자의 손가락과 접촉함으로써 하나 이상의 입력들을 수신하기 위한 면 접촉부(face contact)(3520)와 주변 접촉부(3522), 및 나사형 삽입체(3524)를 포함할 수 있다. 나사형 삽입체(3524)는 크라운 칼라(3506), 삽입 플레이트(3508), 및 스위치 브래킷(3512)의 개구를 통해 삽입되어 나사형 시트(3504)와 커플링될 수 있다. 스위치 브래킷(3512)은 나사형 시트(3504) 및 나사형 시트(3504)가 부착되는 전단 플레이트(3510)를 하우징할 수 있다. 전단 플레이트(3510)는 용량성 터치 컴포넌트들(3518)에 커플링될 수 있는데, 이들은 전기 신호들을 다이얼(3500)로부터 휴대용 전자 디바이스의 내부 컴포넌트들로 라우팅하기 위한 복수의 전기적 라우팅 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다이얼(3500)을 통한 전기 경로의 일례가 도 36에 도시되어 있다.
도 36은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 다이얼(3500)을 통하는 예시적인 전기 경로(3602)를 도시하기 위한 다이얼(3500)의 단면도 예시(3600)이다. 일부 경우들에 있어서, 전기 경로(3602)는, 예컨대 사용자의 손가락이 면 접촉부(3520)를 터치할 때, 크라운 다이얼(3502)의 면 접촉부(3520)로부터 시작될 수 있다. 이어서, 전기 경로(3602)는 나사형 삽입체(3524)를 통해 그리고 나사형 시트(3504) 내로 계속될 수 있다. 일단 나사형 시트(3504)에서, 전기 경로(3602)는 전단 플레이트(3510)를 통해 계속될 수 있고, 용량성 터치 컴포넌트들(3518)에서 종단될 수 있다. 따라서, 전기 입력 신호는 다이얼(3500)을 통해 라우팅되어 휴대용 전자 디바이스가 EKG 감지와 같은 하나 이상의 기능들을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다.
본 발명이 특정 실시예들에 대하여 기술되었지만, 본 발명은 하기의 청구범위의 범주 내의 모든 수정들 및 등가물들을 커버하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.
Claims (20)
- 휴대용 전자 디바이스로서,
디스플레이를 포함하는 상부 부분, 및 창을 포함하는 저부 부분을 포함하는 하우징 - 상기 저부 부분은 상기 상부 부분과 정합하여 내부 캐비티를 형성하도록 구성됨 -;
상기 내부 캐비티 내에 배치되고, 안테나 요소, 및 상기 안테나 요소의 저부 표면에 커플링되는 전도성 안테나 본체를 포함하는 안테나 - 상기 안테나는, 상기 안테나의 중심에 배치되고 상기 안테나의 내부 에지에 의해 한정된 개구를 가짐 -;
상기 내부 캐비티 및 상기 안테나 개구 내에 배치되며, 내경 및 외경을 갖는 일차 코일, 상기 일차 코일의 적어도 2개의 표면들의 일부분을 커버하는 강자성 차폐부, 및 상기 일차 코일 및 상기 강자성 차폐부의 중첩 부분들을 중심으로 감긴 이차 코일을 포함하는 무선 충전 수신기 시스템; 및
상기 내부 캐비티 및 상기 일차 코일의 내경 내에 배치되며, 상기 휴대용 전자 디바이스 외부의 환경의 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 감지 디바이스를 포함하는 센서 모듈을 포함하는, 휴대용 전자 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 일차 코일은 제1 방향으로 제1 주파수에서 전파하는 시변 자기 플럭스를 수신하도록 구성되고, 상기 이차 코일은 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 상기 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수에서 전파하는 시변 자기 플럭스를 수신하도록 구성된, 휴대용 전자 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 전도성 안테나 본체는 상기 안테나 요소의 저부 표면에 합치되는 전도성 재료의 층이며, 무선파를 통해 통신 신호들을 전송 및 수신하도록 구성된, 휴대용 전자 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 강자성 차폐부는 제1 반경 위치로부터 상기 제1 반경 위치와는 상이한 제2 반경 위치로 연장되는, 휴대용 전자 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 안테나의 내부 에지는 상기 무선 충전 수신기 시스템의 외부 프로파일에 합치되는, 휴대용 전자 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 센서 모듈은 상기 하우징의 저부 부분의 창을 통해 상기 환경의 파라미터를 측정하도록 구성된, 휴대용 전자 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 안테나는,
상기 안테나의 외부 에지를 형성하는 상부 레벨;
상기 안테나의 안테나 개구 및 내부 에지를 형성하는 저부 레벨; 및
상기 상부 레벨과 상기 저부 레벨 사이에 배치되는 단차 영역을 포함하는, 휴대용 전자 디바이스. - 제7항에 있어서, 상기 상부 레벨 및 상기 저부 레벨은 각각 개별적이지만 평행한 평면들을 따라서 배향된 평면형 구조물들이고, 상기 단차 영역은, 원형 프로파일을 갖고 상기 상부 레벨을 상기 저부 레벨에 커플링시키는 상기 안테나의 수직 부분인, 휴대용 전자 디바이스.
- 휴대용 전자 디바이스로서,
디스플레이를 포함하는 상부 부분, 및 창을 포함하는 저부 부분을 포함하는 하우징 - 상기 저부 부분은 상기 상부 부분과 정합하여 내부 캐비티를 형성하도록 구성되고, 상기 창은 상기 창의 내부 표면 및 외부 표면의 일부분 상에 코팅된 복수의 잉크 층들을 포함함 -;
상기 내부 캐비티 내에 배치되고 비전도성 재료를 포함하는 스페이서 - 상기 스페이서는, 상기 스페이서의 중심에 배치되고 상기 스페이서의 내부 에지에 의해 한정된 개구를 가짐 -;
상기 내부 캐비티 및 상기 개구 내에 배치되며, 내경 및 외경을 갖는 일차 코일, 상기 일차 코일의 적어도 2개의 표면들의 일부분을 커버하는 강자성 차폐부, 및 상기 일차 코일 및 상기 강자성 차폐부의 중첩 부분들을 중심으로 감긴 이차 코일을 포함하는 무선 충전 수신기 시스템;
상기 내부 캐비티 및 상기 일차 코일의 내경 내에 배치되며, 상기 휴대용 전자 디바이스 외부의 환경의 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 감지 디바이스를 포함하는 센서 모듈;
상기 센서 모듈에 커플링되며, 정렬 자석 및 상기 정렬 자석의 상부 표면에 부착되는 DC 차폐부를 포함하는 정렬 모듈; 및
상기 무선 충전 수신기 시스템과 상기 하우징의 저부 부분의 창 사이에 위치되는 전자기 차폐 층을 포함하는, 휴대용 전자 디바이스. - 제9항에 있어서, 상기 창의 중심이 상기 복수의 잉크 층들에 의해 커버되지 않도록 적어도 하나의 IR 투명 층 및 적어도 하나의 IR 불투명 층이 상기 창의 내부 표면의 일부분 상에 코팅된, 휴대용 전자 디바이스.
- 제9항에 있어서, 상기 창의 중심이 적어도 하나의 전도성 잉크 층에 의해 커버되지 않도록 상기 적어도 하나의 전도성 잉크 층이 상기 창의 외부 표면의 일부분 상에 코팅된, 휴대용 전자 디바이스.
- 제9항에 있어서, 상기 하우징의 상부 부분과 상기 스페이서 사이에 배치되는 시스템-인-패키지(system-in-package)를 추가로 포함하는, 휴대용 전자 디바이스.
- 제9항에 있어서, 상기 스페이서는,
상기 스페이서의 외부 에지를 형성하는 상부 레벨;
상기 스페이서의 개구 및 내부 에지를 형성하는 저부 레벨; 및
상기 상부 레벨과 상기 저부 레벨 사이에 배치되는 단차 영역을 포함하는, 휴대용 전자 디바이스. - 제13항에 있어서, 상기 스페이서의 내부 에지 및 상기 단차 영역 양측 모두는 원형 프로파일들을 갖는, 휴대용 전자 디바이스.
- 무선 충전 시스템으로서,
제1 무선 충전 송신기 - 상기 제1 무선 충전 송신기는,
제1 충전 표면을 갖는 제1 하우징; 및
상기 제1 하우징 내에 그리고 상기 제1 충전 표면 아래에 배치되는 복수의 권선수의 연선형(stranded) 와이어로 형성되며, 상기 제1 충전 표면을 통해 그리고 그 위에 제1 시변 자기장들을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 제1 송신자 코일을 포함함 -; 및
무선 충전 수신기 - 상기 무선 충전 수신기는,
디스플레이를 포함하는 상부 부분, 및 창을 포함하는 저부 부분을 포함하는 하우징 - 상기 저부 부분은 상기 상부 부분과 정합하여 내부 캐비티를 형성하도록 구성됨 -;
상기 내부 캐비티 내에 배치되고, 안테나 요소, 및 상기 안테나 요소의 저부 표면에 커플링되는 전도성 안테나 본체를 포함하는 안테나 - 상기 안테나는, 상기 안테나의 중심에 배치되고 상기 안테나의 내부 에지에 의해 한정된 개구를 가짐 -;
상기 내부 캐비티 및 상기 안테나 개구 내에 배치되며, 내경 및 외경을 갖고 상기 적어도 하나의 제1 송신자 코일에 의해 생성된 상기 제1 시변 자기장들을 수신하도록 구성된 일차 수신자 코일, 상기 일차 수신자 코일의 적어도 2개의 표면들의 일부분을 커버하는 강자성 차폐부, 및 상기 일차 수신자 코일 및 상기 강자성 차폐부의 중첩 부분들을 중심으로 감긴 이차 수신자 코일을 포함하는 무선 충전 수신기 시스템; 및
상기 내부 캐비티 및 상기 일차 수신자 코일의 내경 내에 배치되며, 상기 휴대용 전자 디바이스 외부의 환경의 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 감지 디바이스를 포함하는 센서 모듈을 포함함 - 를 포함하는, 무선 충전 시스템. - 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 송신자 코일은 상기 제1 방향으로 상기 제1 주파수에서 상기 시변 자기장들을 생성하도록 구성된, 무선 충전 시스템.
- 제15항에 있어서, 제2 무선 충전 송신기를 추가로 포함하고, 상기 제2 무선 충전 송신기는,
제2 충전 표면을 갖는 제2 하우징; 및
상기 제2 하우징 내에 그리고 상기 제2 충전 표면 아래에 배치되는 복수의 권선수의 연선형 와이어로 형성되며, 상기 제2 충전 표면을 통해 그리고 그 위에 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 상기 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수에서 제2 시변 자기장들을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 제2 송신자 코일을 포함하는, 무선 충전 시스템. - 제17항에 있어서, 상기 이차 수신자 코일은 상기 제2 무선 충전 송신기의 적어도 하나의 제2 송신자 코일에 의해 생성되는 상기 제2 시변 자기장들을 수신하도록 구성된, 무선 충전 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 안테나는,
상기 안테나의 외부 에지를 형성하는 상부 레벨;
상기 안테나의 안테나 개구 및 내부 에지를 형성하는 저부 레벨; 및
상기 상부 레벨과 상기 저부 레벨 사이에 배치되는 단차 영역을 포함하는, 무선 충전 시스템. - 제15항에 있어서, 상기 전도성 안테나 본체는 상기 안테나 요소의 저부 표면에 합치되는 전도성 재료의 층이며, 무선파를 통해 통신 신호들을 전송 및 수신하도록 구성된, 무선 충전 시스템.
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