WO2020159230A1 - Nfc 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기 - Google Patents

Nfc 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기 Download PDF

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WO2020159230A1
WO2020159230A1 PCT/KR2020/001371 KR2020001371W WO2020159230A1 WO 2020159230 A1 WO2020159230 A1 WO 2020159230A1 KR 2020001371 W KR2020001371 W KR 2020001371W WO 2020159230 A1 WO2020159230 A1 WO 2020159230A1
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WO
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area
nfc
wireless communication
communication terminal
loop pattern
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/001371
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English (en)
French (fr)
Inventor
성원모
김영태
김유진
김남일
이경호
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주식회사 이엠따블유
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material

Definitions

  • the present invention relates to an NFC antenna module and a wireless communication terminal including the same, more specifically, by using a magnetic material located in the wireless communication terminal to expand the radiation area of the NFC (Near Field Communication) antenna to reduce the size of the NFC antenna , Wireless communication terminal An NFC antenna module capable of extending the NFC recognition area in a limited size and a wireless communication terminal including the same.
  • NFC Near Field Communication
  • the wireless communication terminal has a plurality of antennas.
  • NFC Near Field Communication
  • functions such as information exchange, payment, ticket reservation, and search between terminals to wireless communication terminals.
  • an NFC antenna module used in a short-range communication method is mounted.
  • the NFC antenna module used is a non-contact short-range wireless communication module using a specific frequency band as one of the electronic tags (RFID), and transmits data between terminals at a relatively close distance (10 Cm).
  • RFID electronic tags
  • NFC provides various functions such as wireless charging as well as information exchange between terminals, and as the functions are gradually added, the demand for the NFC antenna module is increasing.
  • the NFC method is capable of two-way communication, but one side must be a reader, which is an NFC initiator, and the other is distinguished so as to operate as a tag, which is an NFC target, When the reader and tag are finished, they should be spaced out of the proximity area for the next data exchange so that electromagnetic fields are not detected.
  • the NFC recognition area (NFC antenna radiation area) of the wireless communication terminal needs to be expanded, and in order to expand the NFC recognition area, it is necessary to increase the size of the NFC antenna module.
  • an increase in the size of the NFC antenna module is a cause of an increase in manufacturing cost, and due to the increase in the size of the NFC antenna, there is a problem that it affects the performance of other antennas because it is adjacent to another antenna.
  • the technical problem of the present invention has been devised in this regard, and the present invention can improve NFC antenna efficiency by expanding a radiation field of an NFC (Near Field Communication) antenna using a magnetic material located in a wireless communication terminal.
  • NFC Near Field Communication
  • manufacturing cost can be reduced by minimizing the size of the NFC antenna module while maintaining the NFC antenna radiation area.
  • the NFC recognition area can be expanded in a limited size of the wireless communication terminal.
  • a magnetic material provided in the wireless communication terminal A roof pattern of a conductive material is formed on one surface, and an NFC antenna module including an antenna sheet in which a region of the loop pattern is positioned within an area range of the magnetic material is provided.
  • a magnetic sheet may be provided between the antenna sheet and the magnetic body.
  • the antenna sheet may be located on one side of the magnetic body so that the area of the loop pattern overlaps a portion of the area of the magnetic body.
  • the number of rotations of the loop pattern of a conductive material may be plural.
  • the number of rotations of the loop pattern is four times, and the antenna sheet may be positioned such that an area overlapping the area range of the magnetic material corresponds to an area in which the number of rotations of the loop pattern is two to four times.
  • an electronic component is disposed therein to form an external appearance of a wireless communication terminal;
  • a magnetic body disposed inside the case;
  • An antenna sheet in which a loop pattern of a conductive material is formed, and an area of the loop pattern is disposed to be within an area range of the magnetic material; It provides a wireless communication terminal, including.
  • a magnetic sheet may be provided between the antenna sheet and the magnetic body.
  • the number of rotations of the loop pattern is four times, and the antenna sheet may be positioned such that an area overlapping the area range of the magnetic material corresponds to an area in which the number of rotations of the loop pattern is two to four times.
  • an NFC antenna efficiency may be improved by expanding a radiation field of an NFC (Near Field Communication) antenna using a magnetic material located in a wireless communication terminal.
  • NFC Near Field Communication
  • manufacturing cost can be reduced by minimizing the size of the NFC antenna module while maintaining the NFC antenna radiation area.
  • the NFC recognition area can be expanded in a limited size of the wireless communication terminal.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an NFC antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a reference diagram for describing an overlap area of an NFC antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a reference diagram for explaining the effect of the NFC antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a reference diagram for describing an overlap area of an NFC antenna module according to a modification of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a reference diagram for explaining an arrangement position of an antenna sheet according to a magnetic material of the NFC antenna module of the present invention.
  • FIG. 6 is a reference diagram for describing a wireless communication terminal according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are reference diagrams for explaining an effect of expanding an NFC recognition area according to an overlap area of an area range of an antenna sheet and a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an NFC antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • the NFC antenna module may include a magnetic body 100 and an antenna sheet 300.
  • the NFC antenna module is used in the wireless communication terminal 500 to transmit and receive wireless signals, and performs various functions such as a wireless charging function and a payment function.
  • the magnetic body 100 is provided inside the wireless communication terminal 500 to generate a magnetic field around it.
  • the wireless communication terminal 500 is a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a terminal for digital broadcasting, a personal digital assistants (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, a tablet PC ( tablet PC).
  • PDA personal digital assistants
  • PMP portable multimedia player
  • tablet PC tablet PC
  • the magnetic body 100 is a component that forms a magnetic field, such as a permanent magnet, and such a magnetic body 100 may be a component constituting a speaker, a receiver, etc., and is provided in a mobile communication terminal to absorb electromagnetic waves generated from the electronic component. It may be an electromagnetic wave absorber.
  • the antenna sheet 300 is formed of a conductive material loop pattern 310 and may be located within an area range of the magnetic body 100.
  • the antenna sheet 300 may have a plate shape having a predetermined thickness, and may be formed of a polyimide resin material.
  • a loop pattern 310 may be formed on one surface of the antenna sheet 300.
  • the loop pattern 310 serves to radiate a radio signal corresponding to the NFC frequency band to the outside.
  • the loop pattern 310 may be wound in a plurality of turns in a square or circular loop shape with a predetermined width.
  • the loop pattern 310 may be formed by patterning a conductive material such as copper (Cu) or gold (Au) by a photolithography process.
  • Terminal portions 331 and 333 may be formed on the antenna sheet 300, and the terminal portions 331 and 333 connect the printed circuit board (not shown) of the wireless communication terminal 500 and the loop pattern 310 to form a loop. Power is applied to the pattern 310.
  • the terminal portions 331 and 333 may be formed of a conductive material such as copper (Cu) or gold (Au), and any one terminal portion 333 is connected to the outer end of the loop pattern 310, and the other terminal portion 331 is electrically connected to the inner end of the loop pattern 310.
  • the antenna sheet 300 may be located on one side of the magnetic body 100 so that the area of the loop pattern 310 formed on the antenna sheet 300 is located within the area range of the magnetic body 100.
  • the area of the loop pattern 310 formed on the antenna sheet 300 is located within the area range of the magnetic body 100.
  • 'one side' may be the upper side in the drawing, and'other side' may be the lower side in the drawing.
  • FIG. 2 is a reference diagram for describing an overlap area of an NFC antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • the area of the loop pattern 310 is an area range of the magnetic body 100
  • the antenna sheet 300 may be located on one side of the magnetic body 100.
  • the antenna sheet 300 is one side of the magnetic body 100 so that the area of the radiation region (NFC recognition region) formed from the loop pattern 310 formed on the antenna sheet 300 and the magnetic body 100 partially overlap. It is disposed in, as the antenna sheet 300 is disposed so that the magnetic material 100 and a portion of the area overlap, the radiation area of the NFC antenna is enlarged to improve antenna performance.
  • FIG. 3 is a reference diagram for explaining the effect of the NFC antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • the radiation area formed from the loop pattern 310 is shown in FIG. It is limited to the red colored portion of a> (adjacent portion of the loop pattern 310).
  • the NFC antenna module according to the present invention is disposed so that the area of the loop pattern 310 overlaps the area range of the magnetic material 100, so that the radiation area is a part of the magnetic material 100 in addition to the adjacent part of the loop pattern 310.
  • the radiation area of the NFC antenna module is expanded (see b and c in FIG. 3).
  • the reason why the radiation area of the NFC antenna module is expanded as described above is due to the result that the magnetic field signal generated by the loop pattern 310 is induced by the magnetic body 100. That is, the antenna sheet ( 300) and amplify the frequency signal of the loop pattern 310 to improve the transmission and reception efficiency of the signal.
  • the NFC antenna module according to the present embodiment can improve the NFC antenna efficiency by expanding the radiation field of the Near Field Communication (NFC) antenna using the magnetic material 100 located in the wireless communication terminal 500, and There is an effect that can expand the NFC recognition area in the limited size of the communication terminal 500.
  • NFC Near Field Communication
  • a magnetic sheet 200 may be provided between the antenna sheet 300 and the magnetic body 100. Specifically, the magnetic sheet 200 is attached to the other surface of the antenna sheet 300 to be positioned between the antenna sheet 300 and the magnetic body 100.
  • the magnetic sheet 200 may be formed of a thin magnetic material, may be formed of a soft magnetic material, and may be formed of a sintered body such as ferrite.
  • the magnetic sheet 200 may shield the generation of electromagnetic waves or absorb electromagnetic waves to prevent interference of the NFC antenna module due to electromagnetic waves.
  • the magnetic sheet 200 As the magnetic sheet 200 is provided between the antenna sheet 300 and the magnetic body 100, it absorbs electromagnetic waves and at the same time strengthens the intensity of the magnetic field formed by the magnetic body 100 to further increase the radiation area of the NFC antenna. Can be expanded.
  • Figure 5 is a reference diagram for explaining the placement position of the antenna sheet 300 according to the magnetic material 100 of the NFC antenna module of the present invention
  • the antenna sheet 300 of the NFC antenna module according to the present invention is a magnetic material ( 100) can be arranged in various positions depending on the type.
  • 3A is a diagram schematically showing the arrangement of the antenna sheet 300 when the magnetic body 100 is a permanent magnet included in the speaker, and in the case of the present embodiment, the antenna sheet 300 is on the right side of the magnetic body 100. Some areas are positioned to overlap.
  • 3B is a diagram schematically showing the arrangement of the antenna sheet 300 in the case where the magnetic body 100 is an electromagnetic wave absorber for absorbing electromagnetic waves generated from electronic components.
  • the antenna sheet 300 is a magnetic body. It is positioned such that some regions overlap on the left side of (100).
  • NFC antenna in a limited size of the wireless communication terminal 500
  • the NFC radiation area can be expanded without increasing the size of the loop pattern 310 of the module.
  • the number of revolutions of the loop pattern 310 of the NFC antenna module according to the present embodiment is 4 times, and an area overlapping the area range of the magnetic body 100 is 2 to 4 times the number of revolutions of the loop pattern 310.
  • the antenna sheet 300 may be positioned to overlap the area range of the magnetic body 100.
  • 7 and 8 are reference diagrams for explaining an effect of expanding an NFC recognition area according to an overlap area of an area range of an antenna sheet 300 and a magnetic body 100 according to an embodiment of the present invention.
  • 7a is a diagram illustrating a case where an area of a portion of one rotation of the loop pattern 310 and an area range of the magnetic body 100 overlap among rotations of the loop pattern 310 of the NFC antenna module
  • FIG. 7b is It is a diagram showing a case where the area of the four rotational portions of the loop pattern 310 and the area of the magnetic body 100 overlap among the rotational speeds of the loop pattern 310 of the NFC antenna module.
  • FIG. 8 shows the radiation area (NFC recognition area) according to the area change in which the area of the magnetic body 100 overlaps the area corresponding to the number of rotations of the loop pattern 310 in one rotation, two rotations, three rotations, and four rotations.
  • This is a data graph according to an experiment showing how it changes. At this time, the NFC antenna efficiency may be improved as the NFC antenna radiation area increases.
  • the number of recognition areas refers to the number of areas in which NFC is recognized when the area of the mobile phone is divided based on a unit area of 10 mm in width/length. That is, the greater the number of NFC recognition areas, the better the NFC antenna efficiency.
  • the area and the magnetic body 100 corresponding to the number of revolutions of the loop pattern 310 one turn (1 turn)
  • the same recognition area value (20) as in the case where there is no overlapping area suggested as the default value is shown, and the area and the magnetic body 100 overlapping the number of revolutions of the loop pattern 310 twice (2 turns).
  • the recognition area value 25 has been increased, and the loop
  • the recognition area value 25 has the same result as when the number of revolutions of the loop pattern 310 is 3 times. .
  • the area of the area of the loop pattern 310 partially overlaps the area of the magnetic body 100 and the area of the area of the loop pattern 310 is a loop pattern. It is preferable that the antenna sheet 300 is disposed at a position corresponding to an area corresponding to 2 to 4 rotations of the number of turns 310, and in this case, the radiation area (NFC recognition area) of the NFC antenna may be extended.
  • FIG. 6 is a reference diagram for explaining the wireless communication terminal 500 according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless communication terminal 500 according to the present embodiment includes a case 510, The magnetic material 100 and the antenna sheet 300 may be included.
  • the case 510 forms an external appearance of the wireless communication terminal 500, and a plurality of electronic components may be provided therein.
  • the case 510 may include a frame, a housing, a cover, and the like, and a display unit (not shown) may be disposed on the front portion of the case 510, and an NFC antenna module may be disposed on the rear portion of the case 510.
  • a display unit (not shown) may be disposed on the front portion of the case 510
  • an NFC antenna module may be disposed on the rear portion of the case 510.
  • the NFC antenna module includes an antenna sheet 300 on which a magnetic body 100 and a loop pattern 310 are formed, and the antenna sheet 300 allows the area of the loop pattern 310 to be located within an area range of the magnetic body 100. In this case, the area of the loop pattern 310 may be positioned such that a portion of the magnetic body 100 overlaps with the area.
  • a magnetic sheet 200 is provided between the antenna sheet 300 and the magnetic body 100 to absorb electromagnetic waves generated from electronic components.
  • the area overlapping the area range of the magnetic body 100 is the antenna sheet 300 so that the number of rotations of the loop pattern 310 corresponds to two to four times. ) May be positioned to overlap with a portion of the magnetic body 100.
  • the NFC antenna module and the wireless communication terminal 500 extends the radiation area of the Near Field Communication (NFC) antenna by using the magnetic material 100 located in the wireless communication terminal 500 to improve NFC antenna efficiency. Can be improved.
  • NFC Near Field Communication

Landscapes

  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

본 발명은 NFC 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 단말기에 위치하는 자성체를 이용하여 NFC(Near Field Communication) 안테나의 방사 영역을 확장시킴으로써 NFC 안테나 크기를 소형화시키고, 무선 통신 단말기 제한된 크기에서 NFC 인식 영역을 확장시킬 수 있는 NFC 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 제공한다.

Description

NFC 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기
본 발명은 NFC 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 단말기에 위치하는 자성체를 이용하여 NFC(Near Field Communication) 안테나의 방사 영역을 확장시킴으로써 NFC 안테나 크기를 소형화시키고, 무선 통신 단말기 제한된 크기에서 NFC 인식 영역을 확장시킬 수 있는 NFC 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 제공한다.
무선 통신 단말기는 다수의 안테나를 구비하는데, 최근에는 NFC(Near Field Communication, 근거리 통신)을 이용하여 단말 간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 검색 등의 기능을 무선 통신 단말기에 적용하는 추세에 있으며, 이를 위해 근거리 통신 방식에 사용되는 NFC 안테나 모듈이 장착되고 있다. 이때, 사용되는 NFC 안테나 모듈은 전자태그(RFID)의 하나로 특정 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 비교적 가까운 거리(10 Cm)에서 단말기 간 데이터를 전송한다. NFC는 단말기 간의 정보 교환 뿐 아니라 무선 충전과 같은 다양한 기능을 제공하고 있고 그 기능이 점차 추가됨에 따라 NFC 안테나 모듈의 수요가 증가하고 있다.
이와 같은, NFC 방식은 양방향 통신이 가능하지만 반드시 한 쪽은 NFC 시동기기(initiator)인 리더(reader)가 되고, 다른 쪽은 NFC 타겟(target)인 태그(tag)로 동작하도록 양 자가 구별되며, 리더와 태그의 역할이 끝나면 다음 데이터 교환을 위해 근접영역 밖으로 이격하여 전자기 필드가 검출되지 않도록 해야한다.
한편, 단말기 간의 원활한 데이터 전송을 위해 무선 통신 단말기의 NFC 인식 영역(NFC 안테나 방사 영역)을 확장시켜야 하는데, NFC 인식 영역의 확장을 위해서는 NFC 안테나 모듈의 크기가 증가가 필수적이었다. 그러나, NFC 안테나 모듈의 크기 증가는 제조 비용 상승의 원인이되고, NFC 안테나 크기 증가로 인하여 다른 안테나에 인접하게 되어 다른 안테나 성능에 영향을 미치는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 무선 통신 단말기에 위치하는 자성체를 이용하여 NFC(Near Field Communication) 안테나의 방사 영역을 확장시켜 NFC 안테나 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, NFC 안테나 방사 영역을 유지하면서 NFC 안테나 모듈의 크기를 최소화시킴으로써 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 무선 통신 단말기의 제한된 크기에서 NFC 인식 영역을 확장시킬수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 단말기에 구비되는 자성체; 일면에 전도성 재질의 루프 패턴이 형성되며, 상기 루프 패턴의 영역이 상기 자성체의 면적 범위내에 위치하도록 배치되는 안테나 시트를 포함하는, NFC 안테나 모듈을 제공한다.
상기 안테나 시트 및 상기 자성체의 사이에는 자성 시트가 구비될 수 있다.
상기 안테나 시트는, 상기 루프 패턴의 영역이 상기 자성체의 면적 범위와 일부가 오버랩(Over lap)되도록 상기 자성체의 일측에 위치할 수 있다.
상기 안테나 시트는, 전도성 재질의 상기 루프 패턴의 회전수는 복수일 수 있다.
상기 루프 패턴의 회전수는 4회이며, 상기 안테나 시트는, 상기 자성체의 면적 범위와 오버랩(Over lap)되는 영역이 상기 루프 패턴의 회전수가 2회 내지 4회인 영역과 대응되도록 위치 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내부에 전자부품이 배치되고 무선 통신 단말기의 외관을 형성하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되는 자성체; 전도성 재질의 루프 패턴이 형성되며, 상기 루프 패턴의 영역이 상기 자성체의 면적 범위내에 위치하도록 배치되는 안테나 시트; 를 포함하는, 무선 통신 단말기를 제공한다.
상기 안테나 시트 및 상기 자성체의 사이에는 자성 시트가 구비될 수 있다.
상기 루프 패턴의 회전수는 4회이며, 상기 안테나 시트는, 상기 자성체의 면적 범위와 오버랩(Over lap)되는 영역이 상기 루프 패턴의 회전수가 2회 내지 4회인 영역과 대응되도록 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 단말기에 위치하는 자성체를 이용하여 NFC(Near Field Communication) 안테나의 방사 영역을 확장시켜 NFC 안테나 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, NFC 안테나 방사 영역을 유지하면서 NFC 안테나 모듈의 크기를 최소화시킴으로써 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 무선 통신 단말기의 제한된 크기에서 NFC 인식 영역을 확장시킬수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 오버랩(Over lap)영역을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 효과를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 NFC 안테나 모듈의 오버랩(Over lap)영역을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 NFC 안테나 모듈의 자성체에 따른 안테나 시트의 배치 위치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 단말기를 설명하기 위한 참고도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 시트와 자성체의 면적 범위의 오버랩(Over Lap) 영역에 따른 NFC 인식 영역 확대 효과를 설명하기 위한 참고도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 NFC 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈은, 자성체(100) 및 안테나 시트(300)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈은 무선 통신 단말기(500)에 사용되어, 무선 신호를 송신하고 수신하며, 무선 충전 기능, 결제 기능 등 다양한 기능을 수행한다.
자성체(100)는 무선 통신 단말기(500) 내부에 구비되어 주위에 자기장을 발생시킨다. 본 실시예에서 무선 통신 단말기(500)는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC) 등을 포함할 수 있다.
자성체(100)는 영구 자석과 같이 자기장을 형성시키는 구성으로서, 이러한자성체(100)는 스피커, 리시버 등을 구성하는 부품일 수 있으며, 이동 통신 단말기에 구비되어 전자 부품으로부터 발생되는 전자파를 흡수하기 위한 전자파 흡수체일 수도 있다.
안테나 시트(300)는 전도성 재질의 루프 패턴(310)이 형성되며, 자성체(100)의 면적 범위내에 위치할 수 있다.
안테나 시트(300)는 일정 두께를 가진 플레이트 형상일 수 있으며, 폴리이미드 수지(polyimide resin) 재질로 형성될 수 있다.
이때, 안테나 시트(300)의 일면에는 루프 패턴(310)이 형성될 수 있다. 루프 패턴(310)은 NFC 주파수 대역에 해당하는 무선 신호를 외부로 방사하는 역할을 수행한다. 루프 패턴(310)은 일정 넓이를 가지고 사각형 또는 원형의 루프 형태로 복수의 턴(turn) 횟수로 권취될 수 있다. 루프 패턴(310)은 구리(Cu), 금(Au)등의 전도성 재질을 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하여 형성될 수 있다.
안테나 시트(300)에는 단자부(331, 333)가 형성될 수 있으며, 단자부(331, 333)는 무선 통신 단말기(500)의 인쇄회로기판(미도시)과 루프 패턴(310)을 연결하여, 루프 패턴(310)으로 전력을 인가한다. 단자부(331, 333)는 구리(Cu), 금(Au) 등과 같은 전도성 재질로 형성될 수 있고, 어느 하나의 단자부(333)는 루프 패턴(310)의 외측 종단과 연결되며, 다른 하나의 단자부(331)는 루프 패턴(310)의 내측 종단과 전기적으로 연결된다.
한편, 안테나 시트(300)에 형성되는 루프 패턴(310)의 영역이 자성체(100)의 면적 범위내에 위치하도록, 안테나 시트(300)가 자성체(100)의 일측에 위치할 수 있다. 본 실시예에서 '일측'이란 도면상 상측일 수 있으며, '타측'이란 도면상 하측일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 오버랩(Over lap)영역을 설명하기 위한 참고도로서, 도 2를 참고하면, 루프 패턴(310)의 영역이 자성체(100)의 면적 범위와 적어도 일부가 오버랩(Over Lap)되도록, 안테나 시트(300)가 자성체(100)의 일측에 위치할 수 있다.
구체적으로, 안테나 시트(300)에 형성된 루프 패턴(310)으로부터 형성되는 방사 영역(NFC 인식 영역)과 자성체(100)의 면적 범위가 일부가 오버랩되도록 안테나 시트(300)가 자성체(100)의 일측에 배치되며, 이와 같이 안테나 시트(300)가 자성체(100)와 면적의 일부분이 겹치도록 배치됨에 따라 NFC 안테나의 방사 영역이 확대되어 안테나 성능이 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 효과를 설명하기 위한 참고도로서, 도 3을 참고하면, 일반적인 NFC 안테나의 경우 루프 패턴(310)으로부터 형성되는 방사 영역은 도 3의 <a>의 빨간색으로 채색된 부분(루프 패턴(310)의 인접 부분)에 국한된다. 반면, 본 발명에 따른 NFC 안테나 모듈은 루프 패턴(310)의 영역이 자성체(100)의 면적 범위와 오버랩되도록 배치됨으로써, 방사 영역이 루프 패턴(310)의 인접 부분 외에 자성체(100)의 일부 부분까지 확대되어 결과 적으로 NFC 안테나 모듈의 방사 영역이 확장된다(도 3의 b, c 참고).
이와 같이 NFC 안테나 모듈의 방사 영역이 확장되는 이유는, 루프 패턴(310)에 의해 발생되는 자기장 신호가 자성체(100)에 의해 유기되는 결과에 기인한다.즉, 자성체(100)에 의하여 안테나 시트(300)와 루프 패턴(310)의 주파수 신호를 증폭시켜 신호의 송수신 효율을 향상시키는 것이다.
따라서, 본 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈은 무선 통신 단말기(500)에 위치하는 자성체(100)를 이용하여 NFC(Near Field Communication) 안테나의 방사 영역을 확장시켜 NFC 안테나 효율을 향상시킬 수 있고, 무선 통신 단말기(500)의 제한된 크기에서 NFC 인식 영역을 확장시킬수 있는 효과가 있다.
한편, 도 4를 참고하면, 안테나 시트(300) 및 자성체(100)의 사이에는 자성 시트(200)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 자성 시트(200)는 안테나 시트(300)의 타면에 부착되어 안테나 시트(300)와 자성체(100) 사이에 위치하게 된다.
자성 시트(200)는 박막의 자성 재질로 형성되고, 연자성 재질로 형성될 수 있으며, 페라이트(ferrite) 등의 소결체로 형성될 수 있다. 자성 시트(200)는 전자파의 발생을 차폐하거나 전자파를 흡수하여 전자파에 의한 NFC 안테나 모듈의 간섭을 방지할 수 있다.
자성 시트(200)가 안테나 시트(300) 및 자성체(100) 사이에 구비됨에 따라, 전자파를 흡수함과 동시에 자성체(100)에 의해 형성되는 자기장의 세기를 더욱 강하게 함으로써 NFC 안테나의 방사 영역을 더욱 확장시킬 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 NFC 안테나 모듈의 자성체(100)에 따른 안테나 시트(300)의 배치 위치를 설명하기 위한 참고도로서, 본 발명에 따른 NFC 안테나 모듈의 안테나 시트(300)는 자성체(100)의 종류에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다.
도 3의 a는 자성체(100)가 스피커에 포함되는 영구 자석인 경우의 안테나 시트(300)의 배치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 실시예의 경우 안테나 시트(300)는 자성체(100)의 우측에 일부 영역이 중첩되도록 위치한다.
도 3의 b는 자성체(100)가 전자 부품으로부터 발생하는 전자파를 흡수하기 위한 전자파 흡수체인 경우의 안테나 시트(300)의 배치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 실시예의 경우 안테나 시트(300)는 자성체(100)의 좌측에 일부 영역이 중첩되도록 위치한다.
본 실시예의 경우 NFC 안테나 방사 영역 확장을 위해 별도의 자성체를 구비하지 않고, 기존의 무선 통신 단말기(500)를 구성하는 자성체(100)를 사용함으로써, 무선 통신 단말기(500)의 제한된 크기에서 NFC 안테나 모듈의 루프 패턴(310) 크기의 증가 없이 NFC 방사 영역을 확장시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 루프 패턴(310)의 회전수는 4회이며, 자성체(100)의 면적 범위와 오버랩되는 영역이 루프 패턴(310)의 회전수가 2회 내지 4회 영역과 대응되도록, 안테나 시트(300)가 자성체(100)의 면적 범위와 중첩되게 위치할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 시트(300)와 자성체(100)의 면적 범위의 오버랩(Over Lap) 영역에 따른 NFC 인식 영역 확대 효과를 설명하기 위한 참고도로서, 도 7의 a는 NFC 안테나 모듈의 루프 패턴(310)의 회전수 중 루프 패턴(310)의 1회전 부분의 영역과 자성체(100)의 면적 범위가 오버랩되는 경우를 나타낸 도면이고, 도 7의 b는 NFC 안테나 모듈의 루프 패턴(310)의 회전수 중 루프 패턴(310)의 4회전 부분의 영역과 자성체(100)의 면적 범위가 오버랩되는 경우를 나타낸 도면이다.
또한, 도 8은 루프 패턴(310)의 회전수가 1회전, 2회전, 3회전, 4회전에 해당하는 영역과 자성체(100)의 면적 범위가 오버랩되는 면적 변화에 따라 방사 영역(NFC 인식 영역)이 어떻게 변하는지를 나타내는 실험에 따른 데이터 그래프이다. 이때, NFC 안테나 방사 영역이 증가할 수록 NFC 안테나 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서 인식 영역 갯수는 핸드폰의 면적을 가로/세로 10mm의 단위 면적을 기준으로 하여 영역을 나누었을때, NFC가 인식되는 영역의 갯수를 의미한다. 즉, NFC 인식 영역의 갯수가 커질수록 NFC 안테나 효율이 좋은 것을 의미한다.
도 8을 참고하면, 안테나 시트(300)에 형성되는 루프 패턴(310)의 회전수가 4회일 경우에, 루프 패턴(310)의 회전수가 1회(1 turn)에 해당하는 영역과 자성체(100)가 오버랩되는 경우 default 값으로 제시된 중첩 영역이 없는 경우와 동일한 인식 영역 값(20)을 나타냈으며, 루프 패턴(310)의 회전수가 2회(2 turn)에 해당하는 영역과 자성체(100)가 오버랩되는 경우 인식 영역 값(23)이 증가되었고, 루프 패턴(310)의 회전수가 3회(3 turn)에 해당하는 영역과 자성체(100)가 오버랩되는 경우 인식 영역 값(25)이 증가되었으며, 루프 패턴(310)의 회전수가 4회(4 turn)에 해당하는 영역과 자성체(100)가 오버랩되는 경우 인식 영역 값(25)은 루프 패턴(310)의 회전수가 3회인 경우와 동일한 결과를 나타내었다.
따라서, 본 실시예에 따른 NFC 안테나 모듈에 있어서, 루프 패턴(310)의 회전수가 4회인 경우, 루프 패턴(310)의 영역이 자성체(100)의 면적 범위와 일부 오버랩되는 면적의 범위가 루프 패턴(310)의 회전수가 2회 내지 4회에 해당하는 영역에 해당되는 위치에 안테나 시트(300)가 배치되는 것이 바람직하며, 이러한 경우 NFC 안테나의 방사 영역(NFC 인식 영역)을 확장시킬 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 단말기(500)를 설명하기 위한 참고도로서, 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 무선 통신 단말기(500)는 케이스(510), 자성체(100), 안테나 시트(300)를 포함할 수 있다.
케이스(510)는 무선 통신 단말기(500)의 외관을 형성하는 것으로서, 내부에 다수의 전자부품이 구비될 수 있다. 케이스(510)는 프레임, 하우징, 커버등을 포함할 수 있으며, 케이스(510)의 전면부에는 디스플레이부(미도시)가 배치될 수 있으며, 케이스(510)의 후면부에는 NFC 안테나 모듈이 배치될 수 있다.
NFC 안테나 모듈은 자성체(100) 및 루프 패턴(310)이 형성되는 안테나 시트(300)를 포함하며, 안테나 시트(300)는 루프 패턴(310)의 영역이 자성체(100)의 면적 범위내에 위치하도록 배치될 수 있으며, 이때, 루프 패턴(310)의 영역이 자성체(100)의 면적 범위와 일부가 오버랩되도록 위치할 수 있다.
또한, 안테나 시트(300) 및 자성체(100)의 사이에는 자성 시트(200)가 구비되어 전자 부품으로부터 발생하는 전자파를 흡수할 수 있다.
또한, 루프 패턴(310)의 회전수가 4회인 경우, 자성체(100)의 면적 범위와 오버랩되는 영역이 루프 패턴(310)의 회전수가 2회 내지 4회에 해당하는 영역이 되도록, 안테나 시트(300)가 자성체(100)의 일부와 오버랩되도록 위치할 수 있다.
자성체(100) 및 안테나 시트(300)의 구성은 앞선 실시예와 동일하므로, 이에 대한 설명은 앞선 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 NFC 안테나 모듈 및 무선 통신 단말기(500)는 무선 통신 단말기(500)에 위치하는 자성체(100)를 이용하여 NFC(Near Field Communication) 안테나의 방사 영역을 확장시켜 NFC 안테나 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, NFC 안테나 방사 영역을 유지하면서 NFC 안테나 모듈의 크기를 최소화시킴으로써 제조 비용을 절감시키거나, 무선 통신 단말기(500)의 제한된 크기에서 NFC 인식 영역을 확장시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 무선 통신 단말기에 구비되는 자성체;
    일면에 전도성 재질의 루프 패턴이 형성되며, 상기 루프 패턴의 영역이 상기 자성체의 면적 범위내에 위치하도록 배치되는 안테나 시트를 포함하는, NFC 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 시트 및 상기 자성체의 사이에는 자성 시트가 구비되는 것을 특징으로 하는, NFC 안테나 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 시트는,
    상기 루프 패턴의 영역이 상기 자성체의 면적 범위와 일부가 오버랩(Over lap)되도록 상기 자성체의 일측에 위치하는 것을 특징으로 하는, NFC 안테나 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    전도성 재질의 상기 루프 패턴의 회전수는 복수인 것을 특징으로 하는, NFC 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 루프 패턴의 회전수는 4회이며,
    상기 안테나 시트는,
    상기 자성체의 면적 범위와 오버랩(Over lap)되는 영역이 상기 루프 패턴의 회전수가 2회 내지 4회인 영역과 대응되도록 위치하는 것을 특징으로 하는, NFC 안테나 모듈.
  6. 내부에 전자부품이 배치되고 무선 통신 단말기의 외관을 형성하는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 배치되는 자성체;
    전도성 재질의 루프 패턴이 형성되며, 상기 루프 패턴의 영역이 상기 자성체의 면적 범위내에 위치하도록 배치되는 안테나 시트; 를 포함하는, 무선 통신 단말기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안테나 시트 및 상기 자성체의 사이에는 자성 시트가 구비되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 루프 패턴의 회전수는 4회이며,
    상기 안테나 시트는,
    상기 자성체의 면적 범위와 오버랩(Over lap)되는 영역이 상기 루프 패턴의 회전수가 2회 내지 4회인 영역과 대응되도록 위치하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기.
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