KR20200129677A - 안테나 성능 향상장치 - Google Patents

Abstract

전자장치에서 발생되는 SAR를 저감시킬 수 있는 안테나 성능 향상장치는 전자장치의 배면 중 적어도 일부를 커버하도록 연성회로 기판에 배치 되고 커패시턴스를 갖도록 스파이럴 형상을 갖는 스파이럴 구조체; 및 상기 전자장치에 인체의 접촉여부를 판단하기 위해 상기 스파이럴 구조체의 커패시턴스의 변화를 감지하여 상기 전자장치의 파워를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

안테나 성능 향상장치{Apparatus Improving Antenna Performance}

본 발명은 안테나에 관한 것으로 보다 구체적으로 안테나 성능 향상장치에 관한 것이다.

이동 통신 단말기는 기지국과의 데이터 송수신을 위하여 전자파를 송신할 수 있다. 한편, 이동 통신 단말기가 방사하는 전자파는 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있으며, 특히, 고주파수의 전자파는 인체의 조직을 따뜻하게 하여 조직의 변화를 유도할 수 있어 암의 원인이 될 수 있기 때문에 이동 통신 단말기의 사용에 있어 위험 요인으로 나타난다.

이에 따라 국내외의 여러 기관들이 인체에 유해한 영향을 미치는 전자파를 제한하려고 시도하고 있다. 예컨대, 전자파 흡수율(SAR, specific absorption rate)이 있다. 전자파 흡수율은 이동 통신 단말기로부터 방사되는 전자파가 인체에 얼마나 흡수되는지를 나타내는 수치이다. 전자파 흡수율는 W/g의 단위를 이용하며, 이는 인체 1g 당 흡수되는 전력량(W)을 의미한다.

한편, 종래의 이동 통신 단말기는 SAR 수치를 감소시키기 위하여, 종래의 이동 통신 단말기는 안테나 중 일부를 이용하여 인체의 접촉여부를 판단하고 이에 따라 이동 통신 단말기의 파워를 조절하여 전자파 흡수율을 감소시켰다. 하지만, 이러한 이동통신 단말기는 송신 신호의 세기가 낮아 통신 성능이 열화되는 문제점을 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전자장치에서 발생되는 SAR를 저감시킬 수 있는 안테나 성능 향상장치를 제공하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

또한 본 발명은 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 안테나 성능 향상장치를 제공하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 안테나 성능 향상장치는 전자장치의 배면 중 적어도 일부를 커버하도록 연성회로 기판에 배치 되고 커패시턴스를 갖도록 스파이럴 형상을 갖는 스파이럴 구조체; 및 상기 전자장치에 인체의 접촉여부를 판단하기 위해 상기 스파이럴 구조체의 커패시턴스의 변화를 감지하여 상기 전자장치의 파워를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전자장치의 SAR를 저감시킬 수 있기 때문에 인체에 전자파의 영향을 최소화 시킬 수 있다는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 안테나에 대한 전자장치의 간섭을 방지할 수 있어 안테나의 성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 성능을 향상시키는 안테나 성능향상 장치를 포함하는 전자장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡센서를 포함하는 전자장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 캡센서가 전자장치에 설치되는 일예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 구조체를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패러스틱 부재를 나타내는 도면이다
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패러스틱 부재를 나타내는 도면이다.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 성능향상 장치를 포함하는 전자장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(100)는, 통신기능이 포함된 이동용 장치로써 스마트폰(Smartphone), 태블릿(Tablet) PC, 이동전화기(Mobile Phone), 노트북 컴퓨터(Netbook Computer), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(Camera), 스마트 와치, 전자안경, 또는 다양한 웨어러블 기기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 전자장치(100)는 통신기능을 갖춘 스마트 가전제품(Smart Home Appliance)일 수 있다. 스마트 가전제품은, 텔레비전, DVD(Digital Video Disk) 플레이어, 스마트 조명, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 게임 콘솔, 또는 도어락 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(100)는 디스플레이부(110), 메탈 프레임(115), 패널구동부(120), 및 안테나의 성능 향상을 위한 안테나 성능 향상 부재(미도시, 이하, '안테나 성능 향상 부재'라 함)를 포함한다.

디스플레이부(110)는 디스플레이 영역으로서, 액정디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 디스플레이 패널 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부(110)는 사용자 입력을 처리하기 위한 터치 스크린을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 터치 스크린은 디스플레이 패널 내에 터치 스크린이 내장되는 인셀터치타입, 디스플레이 패널 상에 터치스크린이 배치되는 온셀타입 등으로 구현될 수 있다.

상술한 실시예에 있어서는 사용자의 입력을 디스플레이부(110)에 구비된 터치 스크린을 통해 수신하는 것으로 설명하였지만, 전자장치(100)는 사용자의 입력을 수신하기 위한 별도의 사용자 입력부를 포함할 수도 있다.

메탈 프레임(115)은 전자장치(100)의 하우징 중 적어도 일부를 구성한다. 구체적으로 메탈 프레임(115)은 전자장치(100)의 외곽을 감싸도록 형성될 수 있다. 특히, 메탈 프레임(115)은 전자장치(100)의 외곽 중 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 메탈 프레임(115)은 전자장치(100)의 측면을 따라 루프 형태로 이어지도록 형성될 수 있다.

메탈 프레임(115)은 디스플레이부(110) 및 전자장치(100)의 내부에 배치되는패널 구동부(120) 등을 지지하여 외부의 물리적 충격으로부터 전자장치(100)를 보호함과 동시에 전자장치(100)의 심미성을 향상시킨다.

한편, 본 발명에 따른 메탈 프레임(115)은 전자장치(100)의 안테나로 동작할 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 메탈 프레임(115)을 복수개의 주파수 대역을 지원하는 안테나로 동작시키기 위해 메탈 프레임(115)은 2개 이상의 영역으로 분절될 수 있다. 예컨대, 메탈 프레임(115)을 2개의 영역으로 분절함으로써, 제1 영역은 제1 안테나로 동작하게 하고, 제1 영역과 전기적으로 격리되는 제2 영역은 제2 안테나로 동작하도록 할 수 있다.

인쇄회로기판(117)은 전자장치(100)의 내부에 포함되어 전자장치(100)의 구동을 위한 회로소자들이 실장된다.

안테나 성능 향상 장치는 캡 센서(Cap Sensor)와 패러스틱(Sub Parastic) 부재를 포함한다.

■ 발명 1

관련 도면: 도 1 내지 도 4

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡센서를 포함하는 전자장치를 보여주는 도면이다.

디스플레이부(110)는 대향 합착된 하부 기판(112) 및 상부 기판(114)을 구비한다.

하부 기판(112)은 플라스틱 등과 같은 얇은 플렉서블 기판으로 이루어진다. 이러한, 상기 하부 기판(112)은 화상을 표시하는 복수의 화소로 이루어진 표시 영역, 표시 영역을 감싸는 비표시 영역, 및 비표시 영역의 일측에 마련된 패드부를 포함하여 이루어진다.

예를 들어, 표시 영역에는 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차 형성되어 있고, 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하는 영역에 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 박막 트랜지스터와 연결되는 화소 전극이 화소 영역에 형성되어 있다. 패드부는 게이트 라인 및 데이터 라인 각각에 연결되도록 하부 기판(12)의 일측 비표시 영역에 형성되어 패널 구동부(20)에 접속된다.

상부 기판(114)은 플라스틱 등과 같은 얇고 투명한 플렉서블 기판으로 이루어지며, 하부 기판(112)보다 상대적으로 작은 면적을 가지도록 형성된다. 이러한 상부 기판(114)은 하부 기판(112)의 비표시 영역에 폐루프 형태로 형성된 합착 부재(미도시)에 의해 하부 기판(112)의 패드부를 제외한 나머지 하부 기판(112)에 대향 합착된다.

상부 기판(114)의 상면에는 광학 필름(미도시)이 부착될 수 있는데, 이 경우, 상기 광학 필름은 편광 및/또는 외부 광의 반사를 방지하는 반사 방지 등의 기능을 가질 수 있다.

인쇄회로기판(117)에는 패널 구동부(120)와 캡센서(300)가 설치될 수 있다.

패널 구동부(120)는 하부 기판(112)의 패드부에 접속되어 게이트 라인 및 데이터 라인에 신호를 공급한다. 이를 위해, 상기 패널 구동부(120)는 연성 회로 기판(121), 구동 집적 회로(123), 제어 기판(125), 및 구동 회로부(127)로 이루어질 수 있다.

연성 회로 기판(121)은 하부 기판(112)의 패드부에 부착되어 하부 기판(112)의 측면을 감싸도록 하부 기판(112)의 하면으로 벤딩(bending)된다.

구동 집적 회로(123)는 연성 회로 기판(121)에 실장된다. 이러한, 구동 집적 회로(123)는 제어 기판(125)으로부터 제공되는 영상 데이터와 타이밍 동기 신호에 기초하여 디스플레이 패널(120)에 화상을 표시하기 위한 데이터 신호 및 게이트 신호를 생성하여 패드부에 공급한다.

제어 기판(125)은 연성 회로 기판(121)에 부착되어 하부 기판(112)의 하면에 배치된다. 이러한, 제어 기판(125)은 디스플레이 패널(110)에 표시될 화상에 대응되는 영상 데이터 및 타이밍 동기 신호를 생성하는 제어기판(미도시)에 연결되어 있고, 제어기판으로부터 공급되는 영상 데이터 및 타이밍 동기 신호를 연성 회로 기판(121)을 통해 구동 집적 회로(123)로 전달한다.

구동 회로부(127)는 상기 제어 기판(125)에 실장되는 것으로, 저항, 커패시터, 인덕터 등의 수동 소자, 및/또는 집적 회로(IC) 등을 포함하도록 이루어져, 디스플레이 패널(120) 및/또는 구동 집적 회로(123)의 구동에 필요한 전압을 생성한다.

이와 같은, 전자장치(100)는 상기 패널 구동부(120)의 구동에 따라 디스플레이 패널(110)의 각 화소를 구동시킴으로써 디스플레이 패널(110)에 원하는 화상을 표시하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 캡센서(300)는 전자장치(100)에 설치되어 사용자의 전자장치의 접촉을 감지한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 캡센서(300)가 전자장치(100)에 설치될 수 있다

다시 도 2 를 참조하면, 캡센서(300)는 스파이럴 구조체(310) 및 제어부(320)를 포함한다.

스파이럴 구조체(310)는 연성회로기판(121) 중 구동 집적 회로(123)가 형성되어 있는 면(111A)의 반대면(111B)에 형성된다. 스파이럴 구조체(310)는 전자장치의 배면 중 적어도 일부를 커버하도록 연성회로 기판(121)에 배치된다. 스파이럴 구조체(310)는 스파이럴 형상으로 구성될 수 있다.

이하, 도 4을 참조하여 스파이럴 구조체(310)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 구조체(310)를 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 스파이럴 구조체(310)는 제1 스파이럴부(313) 및 제2 스파이럴부(316)를 포함한다. 제1 스파이럴부(313)는 외측에서 내측으로 향하도록 감기고, 제2 스파이럴부(316)는 내측에서 외측 방향으로 향하도록 감긴다. 이때, 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)는 일체형으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 내측에 배치된 제1 스파이럴부(313)의 제1 단이 내측에 배치된 제2 스파이럴부(316)의 제1 단과 연결됨으로써 일체형으로 형성될 수 있다.

이때, 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)은 서로 교번하여 배치되도록 감길 수 있다.

도 4에서는 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)가 직각 형태로 구부려 지도록 감기는 것으로 설명하였지만, 이는 하나의 예일 뿐 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)는 곡선형태로 감길수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)는 도전성 부재로 형성될 수 있다.

제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)는 서로 간에 커패시턴스를 생성하게 된다. 이에 따라 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)는 서로 교번하여 배치됨으로써 높은 커패시턴스를 갖게 된다.

일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)는 아래의 수학식과 같은 커패시턴스를 가질 수 있다

이때

는 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)에 의해 형성된 커패시턴스를 의미하고,

은 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)간의 생성된 커패시턴스를 의미하고, i는 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)간의 교번된 수를 의미한다.

일예로써, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316)의 커패시턴스는

의 커패시턴스를 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서 제1 및 제2 스파이럴부(313, 316) 중 적어도 하나의 스파이럴부의 제2 단은 제어부(320)와 연결될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 제어부(320)는 전자장치(100)에 인체의 접촉여부를 판단한다. 구체적으로 제어부(320)는 스파이럴 구조체(310)의 커패시턴스값의 변화에 따라 전자장치에 인체의 접촉여부를 판단한다.

일 실시예에 있어서, 제어부(320)는 스파이럴 구조체(310)의 기준 커패시턴스값보다 제1 기준치 이상 증가하면 전자장치(100)에 인체가 접촉한 것으로 판단할 수 있다. 이때 기준 커패시턴스값은 스파이럴 구조체(310)에 접촉이 없을때의 커패시턴스를 의미하고, 제1 기준치는 인체가 접촉했을 때 스파이럴 구조체(310)의 커패시턴스의 증가량의 최소값을 의미할 수 있다.

제어부(320)는 인체가 접촉한 것으로 판단되면, 전자장치(100)의 파워를 조절한다. 구체적으로 제어부(320)는 인체가 접촉한 것으로 판단되면, 전자장치(100)의 파워를 미리 정해진 기준값만큼 낮출 수 있다.

제어부(320)는 증가된 커패시턴시값이 기준 커패시턴스값으로 감소하면, 인체의 접촉이 없는 것으로 판단하여, 미리 정해진 기준값만큼 낮추어진 파워를 다시 미리 정해진 기준값만큼 증가시킬 수 있다.

이에 따라 본원발명에 따른 캡센서(300)는 인체의 접촉에 따른 스파이럴 구조체(310)의 커패시턴스의 변화를 감지하여 인체가 접촉하면 전자장치(100)로 공급되는 파워를 감소시켜 SAR를 저감시킬 수 있으므로, 인체에 대한 전자파의 영향을 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 종래에는 전자장치(100)의 안테나 중 일부 안테나를 인체의 접촉을 감지하는 것으로 동작시켜 일부 안테나가 동작되지 않는 문제점이 있었으나, 이를 해결하기 위해 본원발명은 별개의 캡센서(300)를 도입함으로써 캡센서(300)를 통해 인체의 접촉에 따른 전자장치의 파워를 조절할 수 있게 되어 인체의 접촉과 관계없이 모든 안테나가 동작될 수 있게 하였다.

■ 발명 2

관련 도면: 도 1, 도 5, 및 도 6

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패러스틱 부재(400)를 나타내는 도면이다. 이러한 실시예를 따를 때 메탈프레임(120)은 전자장치(100)의 안테나로 동작하게 된다

도 5에 도시된 바와 같이 패러스틱 부재(400)는 메탈프레임(115)의 외곽에 형성될 수 있다. 구체적으로 패러스틱 부재(400)는 메탈프레임(115)의 외곽을 따라 일정간격 이격되어 형성되고, 일단이 메탈 프레임(115)에 연결될 수 있고, 타단이 메탈프레임(115)에 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 패러스틱 부재(400)가 메탈프레임(115)의 외곽을 따라 형성되는 이유는, 메탈프레임(115)이 안테나로 동작할때, 디스플레이부(110) 또는 인쇄회로기판(117)에 의해 신호가 차폐될 수 있어, 패러스틱 부재(400)를 메탈프레임(115)의 외곽을 따라 형성하여 안테나의 개방영역을 형성하기 위함이다.

이와 같이 본 발명에 따른 패러스틱 부재(400)가 메탈프레임(115)의 외곽을 따라 형성되어 안테나의 전기적길이가 길어지게 되고, 디스플레이부(110) 또는 인쇄회로기판(117)에 의한 간섭이 줄어들어 안테나의 성능이 향상되게 된다.

특히, 듀얼 LCD를 가지는 전자장치(미도시)의 경우 제1 LCD와 제2 LCD에 의해 메탈프레임으로 수신되는 신호나 방사되는 신호가 차폐될 수 있는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본원발명은 패러스틱 부재(400)를 메탈프레임의 외곽을 따라 형성시켜 신호가 차폐되는 것을 방지할 수 있을 뿐 만아니라 안테나의 전기적 길이가 길어짐에 따라 안테나의 성능 또한 향상될 수 있다.

일 실시예에 있어서 패러스틱 부재(400)는 복수개일 수 있다. 도 3에서는 패러스틱 부재(400)가 2개로 도시되어 있으나 이는 하나의 예에 불과하고, 패러스틱 부재(400)는 1개일 수 있고, 3개이상일 수 있다. 일 실시예에 있어서 패러스틱 부재(400)은 도전성 부재일 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패러스틱 부재를 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 패러스틱 부재(400)는 메탈프레임의 외곽을 따라 형성되고, 패러스틱 부재의 일단과 타단이 메탈프레임에 연결되지 않은 상태로 구성될 수 있다. 이러한 실시예를 따를 때, 패러스틱 부재(200)는 메탈프레임과 커패시턴스를 형성함으로써 핸드효과(Hand Effect)를 감소시킬 수 있다.

상술한 실시예와 달리 패러스틱 부재(400)의 일단은 메탈프레임(115)에 연결되고, 타단은 메탈프레임(115)에 연결되지 않은 상태로 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 패러스틱 부재(400)는 전자장치(100)를 감싸는 사출물에 삽입될 수 있다. 예컨대, 패러스틱 부재(400)는 전자장치(100)의 케이스에 삽입될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 전자장치 110: 디스플레이부
115: 메탈프레임 117: 인쇄회로기판
120: 패널구동부 300:캡센서
400: 패러스틱 부재

Claims (1)

1. 전자장치(100)의 배면 중 적어도 일부를 커버하도록 연성회로 기판(121)에 배치 되고 커패시턴스를 갖도록 스파이럴 형상을 갖는 스파이럴 구조체(310); 및
   상기 전자장치(100)에 인체의 접촉여부를 판단하기 위해 상기 스파이럴 구조체(310)의 커패시턴스의 변화를 감지하여 상기 전자장치(100)의 파워를 조절하는 제어부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 성능 향상장치.

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