WO2022169150A1 - 무선 이어폰 - Google Patents

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WO2022169150A1
WO2022169150A1 PCT/KR2022/001186 KR2022001186W WO2022169150A1 WO 2022169150 A1 WO2022169150 A1 WO 2022169150A1 KR 2022001186 W KR2022001186 W KR 2022001186W WO 2022169150 A1 WO2022169150 A1 WO 2022169150A1
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ear module
case
wireless
antenna pattern
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장길재
나원산
유경현
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주식회사 아모센스
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    • H04R2460/07—Use of position data from wide-area or local-area positioning systems in hearing devices, e.g. program or information selection

Definitions

  • the present invention relates to a wireless (TWS) earphone, and more particularly, to a wireless earphone (TRULY WIRELESS STEREO EARPHONE) that is wirelessly connected to electronic devices such as smartphones and laptops and outputs a sound output from the electronic device. .
  • TWS wireless
  • TRULY WIRELESS STEREO EARPHONE wireless earphone
  • An earphone is a device that is connected to an electronic device such as a smart phone or a laptop computer through a wired cable, and receives and reproduces a sound source signal from the electronic device.
  • wireless earphones ie, TWS earphones
  • the wireless earphone receives and plays a sound source signal through wireless communication such as Bluetooth Classic Audio, A2DP protocol, and BLE (Bluetooth Low Energy Audio).
  • the wireless earphone is configured to include a case, a first ear module, and a second ear module.
  • the first ear module and the second ear module are mounted in the case to charge the built-in battery and operate with power supplied from the built-in battery.
  • the first ear module and the second ear module are divided into a master ear module and a sub ear module, the master ear module receives a sound source signal from an electronic device, and the sub ear module receives a sound source signal from the master ear module through wireless communication do.
  • the first ear module and the second ear module may each be configured as a master ear module to receive a sound source signal from the electronic device through wireless communication.
  • the conventional wireless ear module is miniaturized and each module is configured separately, there is a problem in that the loss rate rapidly increases. Accordingly, in the wireless ear module market, a function for easily checking the location of the wireless ear module is required in order to prevent loss.
  • the conventional wireless ear module has a limited use time because a battery of a small capacity is mounted. In order to increase the usage time of the wireless ear module, it is conceivable to apply a larger capacity battery to the wireless ear module. However, since the conventional wireless earphone has a limited mounting space, the size of a battery that can be mounted is limited. Accordingly, in the wireless ear module market, research and development are being conducted to increase the usage time through the fast charging function.
  • the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless ear module having a UWB antenna so that the case of the wireless ear module and location information of the ear module can be easily grasped.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless ear module having a wireless power receiving module to enable high-speed charging.
  • the wireless ear module according to the first embodiment of the present invention is composed of an ear module that receives and reproduces a sound source signal from an electronic device, and an upper housing and a lower housing that are rotatably coupled to accommodate the ear module. and a case, wherein at least one of the ear module and the case transmits a positioning signal, and the positioning signal is a signal capable of detecting the distance and direction from the electronic device to the ear module or case.
  • the case may include a first antenna for transmitting a positioning signal capable of detecting a distance and direction to the case, and the first antenna may be a first wireless communication chip mounted on a first main board of the case.
  • the first antenna may further include a first antenna pattern formed on the first main board and outputting a positioning signal of the UWB frequency band.
  • the case includes a first antenna for transmitting a positioning signal capable of detecting the distance and direction to the case, and the first antenna is formed with a first antenna pattern for outputting a positioning signal of the UWB frequency band on the first surface to be mounted inside the case, and may include a first antenna board spaced apart from the first main board mounted on the inside of the case, and a first connector connecting the power supply of the first main board and the first antenna pattern.
  • the first antenna is formed on the first antenna substrate and further includes a second antenna pattern for transmitting a signal in a frequency band different from that of the first antenna pattern, and a second connector for connecting the power supply of the first main board and the second antenna pattern.
  • the first antenna is formed on the first antenna substrate, and connects the third antenna pattern to the third antenna pattern and the third antenna pattern for transmitting a signal of a frequency band different from that of the first antenna pattern and the second antenna pattern and the first main board. It may further include a third connector.
  • the case may further include a first adhesive sheet interposed between the second surface of the first antenna substrate and the inner surface of the case to adhere the first antenna substrate to the case.
  • the ear module may include a second antenna that transmits a positioning signal capable of detecting the distance and direction to the ear module, and the second antenna may be a wireless communication chip mounted on a second main board embedded in the ear module.
  • the second antenna may further include a fourth antenna pattern that is formed on the second main board and outputs a positioning signal of the UWB frequency band.
  • the ear module includes a second antenna that transmits a positioning signal capable of detecting the distance and direction to the ear module, and the second antenna has a fourth antenna pattern that outputs a positioning signal of the UWB frequency band on the first surface.
  • This is formed and mounted inside the ear module, and includes a second antenna board spaced apart from the second main board mounted inside the ear module, and a fourth connector connecting the power supply of the second main board and the fourth antenna pattern. can do.
  • the second antenna is formed on the second antenna substrate, and further includes a fifth antenna pattern for transmitting a signal of a frequency band different from that of the fourth antenna pattern, and a fifth connector for connecting the power supply of the second main board and the fifth antenna pattern.
  • the second antenna is formed on the second antenna substrate, and connects the sixth antenna pattern with the power supply of the sixth antenna pattern and the second main board for transmitting a signal of a frequency band different from that of the fourth antenna pattern and the fifth antenna pattern. It may further include a sixth connector.
  • the ear module may further include a second adhesive sheet interposed between the first surface of the second antenna substrate and the inner surface of the housing of the ear module to adhere the second antenna substrate to the ear module.
  • a wireless ear module includes an ear module that receives and reproduces a sound source signal from an electronic device, and an upper housing and a lower housing that are rotatably coupled to accommodate the ear module.
  • the wireless ear module according to the second embodiment of the present invention further includes a main board disposed inside the case, a battery disposed inside the case, and a battery disposed under the main board, and the wireless power receiving module is a lower part of the battery. can be placed in
  • the wireless power receiving module may be disposed under the battery, further include a magnetic substrate having a thickness of 170 ⁇ m or less, and a receiving coil may be disposed on the first surface of the magnetic substrate.
  • the magnetic substrate is a laminate in which a plurality of magnetic sheets are laminated, and the laminate may include at least one magnetic sheet selected from an amorphous ribbon sheet, a nanocrystalline grain sheet, a ferrite sheet, and a polymer sheet.
  • the saturation magnetic flux density of the magnetic substrate may be 1 tesla or more.
  • the receiving coil may be a Litz wire in which a plurality of wires having a diameter of 0.5mm or more and 0.7mm or less are twisted, or a Litz wire in which a plurality of wires having a diameter of 0.6mm are twisted.
  • the wireless ear module has an effect that, by embedding the UWB antenna in the case and the ear module, the position of the case and the ear module can be accurately identified within a set radius (eg, about 15m to 20m).
  • the wireless ear module accurately provides the user with the location of the case and the ear module, thereby providing a departure warning service using location information, etc., thereby preventing loss of the miniaturized case and/or ear module. .
  • the wireless ear module has the effect of easily finding the case and/or the ear module through location information when the case and the ear module are lost.
  • the wireless earphone has the effect of improving the AC reactor (ACR) and charging efficiency compared to the prior art by configuring the receiving coil with a Litz wire.
  • ACR AC reactor
  • the wireless earphone has the effect of improving the charging efficiency while reducing the thickness of the wireless receiving module by about 60 ⁇ m.
  • the wireless earphone has the effect of improving the AC reactor compared to the prior art while reducing the thickness of the wireless receiving module, and satisfying the Qi certification standard.
  • the wireless earphone can prevent an increase in manufacturing cost by compensating for the manufacturing cost, which is increased as the receiving coil is formed of a Litz wire, by reducing the layer of the magnetic substrate.
  • FIG. 1 is a view for explaining a wireless ear module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a first embodiment of the case of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view for explaining a modified example of the first embodiment of the case of FIG. 1 ;
  • FIG. 4 is a view for explaining a second embodiment of the case of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a view for explaining the antenna substrate of FIG.
  • FIG. 6 is a view for explaining a modified example of the second embodiment of the case of FIG. 1 ;
  • FIG. 7 is a view for explaining the antenna substrate of FIG.
  • FIG. 8 is a view for explaining another modified example of the first embodiment of the case of FIG.
  • FIG. 9 is a view for explaining the antenna substrate of FIG.
  • FIG. 10 is a view for explaining a first embodiment of the ear module of FIG. 1;
  • FIG. 11 is a view for explaining a modified example of the ear module of FIG. 10;
  • FIG. 12 is a view for explaining a second embodiment of the ear module of FIG. 1;
  • FIG. 13 is a view for explaining a modified example of the ear module of FIG. 12;
  • FIG. 14 is a view for explaining another modified example of the ear module of FIG. 12;
  • 15 is a view for explaining a wireless ear module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a view for explaining the wireless power receiving module of FIG. 15;
  • FIG. 17 is a view showing a cross-section of a receiving coil taken along line A-A' of FIG. 15;
  • the wireless earphone 100 includes a case 120 , a first ear module 140 , and a second ear module 160 .
  • location information does not mean information including coordinates for the location of the transmitting side, but from the receiving side (ie, electronic device) to the transmitting side 100 , the case 120 , the first ear module 140 and It means a positioning signal for identifying the location of the second ear module 160 .
  • the location information is a positioning signal capable of detecting the distance and direction of the transmitting side based on the location of the receiving side, and is a positioning signal of the UWB frequency band as an example.
  • the case 120 is configured such that the upper housing 120a and the lower housing 120b are rotatably coupled through a hinge.
  • the case 120 is configured to open and close the upper housing 120a and the lower housing 120b through a hinge.
  • the lower housing 120b of the case 120 contains a connector for charging the first ear module 140 and the second ear module 160 , a main board, and the like.
  • the case 120 has a built-in antenna for providing location information of the case 120 .
  • the antenna may include an antenna chip mounted on a main board built into the case 120 , an antenna pattern formed on the main board built into the case 120 , an antenna board built into the case 120 , and the like.
  • the first antenna is a first wireless communication chip 122 which is a chip-type UWB antenna that is embedded in the case 120 and transmits a position information signal for providing position information of the case 120 .
  • a first wireless communication chip 122 which is a chip-type UWB antenna that is embedded in the case 120 and transmits a position information signal for providing position information of the case 120 .
  • the first wireless communication chip 122 is mounted on the first main board 121 embedded in the case 120 . At this time, structures such as chips and connectors for controlling charging of the ear modules 140 and 160 are mounted on the first main board 121 , and wirings connecting them are formed.
  • Wires for power feeding and signal transmission of the first wireless communication chip 122 are additionally formed on the first main board 121 , and the first wireless communication chip 122 is powered and operated through the corresponding wiring, and the case ( 120) and transmits a signal corresponding to the location information.
  • the first wireless communication chip 122 may transmit a UWB signal.
  • a first antenna pattern 123 connected to the first wireless communication chip 122 may be formed on the first main board 121 .
  • the first antenna pattern 123 is fed from the first wireless communication chip 122 and operates to transmit a signal corresponding to the location information of the case 120 .
  • the first antenna pattern 123 may transmit a UWB signal.
  • the first antenna may be configured as a first antenna substrate 124 separate from the first main substrate 121 of the case 120 .
  • the first antenna substrate 124 is embedded in the lower housing 120b of the case 120 .
  • the first antenna substrate 124 is mounted on the inner bottom surface of the lower housing 120b.
  • the first antenna substrate 124 is formed in a plate shape having a first surface and a second surface opposite to the first surface.
  • a first adhesive sheet 125 is interposed between the second surface of the first antenna substrate 124 and the inner bottom surface of the lower housing 120b, and the first antenna substrate 124 is attached to the first adhesive sheet 125 . It is adhered to and fixed to the inner bottom surface of the lower housing 120b.
  • a first antenna pattern 123 is formed on the first surface of the first antenna substrate 124 .
  • the first antenna pattern 123 may be a radiation pattern for transmitting a UWB band signal.
  • FIG. 5 shows the shape of a radiation pattern for transmitting a signal of a general UWB band
  • the shape is not limited thereto, and may be modified into various shapes depending on required frequency characteristics and the internal structure of the case 120 .
  • the first antenna board 124 may be connected to the first main board 121 through the first connector 126a.
  • the first connector 126a connects the first antenna pattern 123 formed on the first antenna board 124 and the power supply of the first main board 121 .
  • FIG. 4 shows that the first connector 126a is formed of a C clip, the present invention is not limited thereto, and the first antenna pattern 123 is electrically connected to the first main board 121 and the first antenna pattern 123 . ), it can be substituted if it is a substrate capable of stable power supply.
  • a second antenna pattern 127 for low-power short-range communication may be further formed on the first antenna substrate 124 .
  • the second antenna pattern 127 is BLE (Bluetooth Low Energy), which is a low power model of Bluetooth communication.
  • the second antenna pattern 127 is formed on the first surface of the first antenna substrate 124 and disposed to be spaced apart from the first antenna pattern 123 by a predetermined distance to prevent interference with the first antenna pattern 123 . do. In this case, a portion of the second antenna pattern 127 may be formed on the first surface of the first antenna substrate 124 , and another portion may be formed on the second surface of the first antenna substrate 124 .
  • the second antenna pattern 127 may further include a wiring and a pattern for power feeding together with a pattern for radiating the BLE signal. At this time, it is assumed that the second antenna pattern 127 is operated by being powered through the second connector 126b, and the second connector 126b is a different C clip from the first connector 126a.
  • a third antenna pattern 128 may be further formed on the first antenna substrate 124 .
  • the third antenna pattern 128 is an antenna for transmitting a Wi-Fi frequency signal.
  • the third antenna pattern 128 is formed on the first surface of the first antenna substrate 124 , and is disposed to be spaced apart from the first antenna pattern 123 and the second antenna pattern 127 by a predetermined distance.
  • the third antenna pattern 128 may further include a wiring and a pattern for power feeding together with a pattern for radiation of the Wi-Fi signal.
  • the third antenna operates by being powered through the third connector 126c, and the third connector 126c is a different C clip from the first connector 126a and the second connector 126b.
  • the main board mounted on the case 120 must also be miniaturized, and thus there is insufficient space for mounting a chip or forming a radiation pattern.
  • the antenna performance is inevitably lowered relatively, and the wireless earphone 100 according to the first embodiment of the present invention. ) improves antenna performance by forming a radiation pattern for position information on the first antenna substrate 124 independent of the first main substrate 121 .
  • the first ear module 140 and the second ear module 160 are connected to the electronic device 10 through short-range communication such as Bluetooth communication, and receive and reproduce a sound source signal from the electronic device 10 .
  • the first ear module 140 and the second ear module 160 operate through a built-in battery, and the built-in battery includes the first ear module 140 and/or the second ear module 160 mounted in the case 120 .
  • the first ear module 140 and the second ear module 160 are composed of the master ear module 140 , 160 and the sub ear module 140 , 160 , or both are composed of the master ear module 140 , 160 . can be
  • the first ear module 140 and the second ear module 160 have built-in antennas for providing location information of the ear modules 140 and 160 .
  • the antenna may be composed of an antenna chip mounted on the main board of the ear module 140 , 160 , an antenna pattern formed on the main board of the ear module 140 , 160 , an antenna board built into the ear module 140 , 160 , etc. can
  • the second antenna is built into the ear module (ie, the first ear module 140 and/or the second ear module 160 ) to provide location information of the ear modules 140 and 160 . It may be composed of the second wireless communication chips 142 and 162 which are UWB antennas in the form of chips that transmit location information signals.
  • the second wireless communication chips 142 and 162 are mounted on the second main boards 141 and 161 embedded in the ear modules 140 and 160 .
  • structures such as communication chips and connectors for communication between the ear modules 140 and 160 and/or communication between the ear modules 140 and 160 and the electronic device 10 are mounted on the second main boards 141 and 161 . and a wiring connecting them is formed.
  • Wires for feeding and signal transmission of the second wireless communication chips 142 and 162 are additionally formed on the second main boards 141 and 161 , and the second wireless communication chips 142 and 162 are fed through the corresponding wirings. and operates, and then transmits a signal corresponding to the location information of the modules 140 and 160 .
  • the second wireless communication chips 142 and 162 may transmit a UWB signal.
  • fourth antenna patterns 143 and 163 connected to the second wireless communication chips 142 and 162 may be formed on the second main boards 141 and 161 .
  • the fourth antenna patterns 143 and 163 are powered from the second wireless communication chips 142 and 162 to operate, and transmit signals corresponding to the location information of the ear modules 140 and 160 .
  • the fourth antenna patterns 143 and 163 may transmit a UWB signal.
  • the second antenna may be configured of the second main boards 141 and 161 of the ear modules 140 and 160 and the independent second antenna boards 144 and 164 .
  • the second antenna substrates 144 and 164 are embedded in the housings of the ear modules 140 and 160 .
  • the housing of the ear modules 140 and 160 may be composed of upper housings 140a and 160a and lower housings 140b and 160b, and the second antenna substrates 144 and 164 are disposed above the ear modules 140 and 160 . It is mounted on the inner bottom surface of the housings 140a and 160a.
  • the second antenna substrates 144 and 164 are formed in a plate shape having a first surface and a second surface opposite to the first surface.
  • the second adhesive sheets 145 and 165 are interposed between the first surfaces of the second antenna substrates 144 and 164 and the inner bottom surfaces of the upper housings 140a and 160a, and the second antenna substrates 144 and 164 are The second adhesive sheets 145 and 165 are attached to and fixed to the inner bottom surfaces of the upper housings 140a and 160a.
  • Fourth antenna patterns 143 and 163 are formed on the second surfaces of the second antenna substrates 144 and 164 .
  • the fourth antenna patterns 143 and 163 may be radiation patterns for transmitting signals of the UWB band.
  • the shapes of the fourth antenna patterns 143 and 163 may be deformed into various shapes according to frequency characteristics and the internal structure of the case 120 .
  • the second antenna boards 144 and 164 may be connected to the second main boards 141 and 161 through the fourth connectors 146a and 166a.
  • the fourth connectors 146a and 166a connect the fourth antenna patterns 143 and 163 formed on the second antenna boards 144 and 164 and the power supply of the second main boards 141 and 161 .
  • the fourth connectors 146a and 166a are illustrated as being formed of a C clip, but the present invention is not limited thereto, and the second main boards 141 and 161 and the fourth antenna patterns 143 and 163 are electrically connected to each other. Substitution is possible as long as it is a substrate capable of stably feeding power to the fourth antenna patterns 143 and 163 .
  • a fifth antenna pattern (not shown) for low-power short-range communication may be further formed on the second antenna substrates 144 and 164 .
  • the fifth antenna pattern is BLE (Bluetooth Low Energy), which is a low-power model of Bluetooth communication.
  • the fifth antenna pattern is formed on the second surface of the second antenna substrates 144 and 164 , and is spaced apart from the fourth antenna patterns 143 and 163 to prevent interference with the fourth antenna patterns 143 and 163 . arranged to be spaced apart. In this case, a portion of the fifth antenna pattern may be formed on the second surface of the second antenna substrates 144 and 164 , and another portion may be formed on the first surface of the second antenna substrate 144 and 164 .
  • the fifth antenna pattern may further include a wiring and a pattern for feeding together with a pattern for radiating the BLE signal. At this time, it is assumed that the fifth antenna pattern is operated by being powered through the fifth connectors 146b and 166b, and the fifth connectors 146b and 166b are C clips different from those of the fourth connectors 146a and 166a.
  • a sixth antenna pattern may be further formed on the second antenna substrates 144 and 164 .
  • the sixth antenna pattern is an antenna for transmitting a Wi-Fi frequency signal.
  • the sixth antenna pattern is formed on the second surface of the second antenna substrates 144 and 164 and is disposed to be spaced apart from the fourth antenna patterns 143 and 163 and the fifth antenna pattern by a predetermined distance.
  • the sixth antenna pattern may further include a wiring and a pattern for power feeding together with a pattern for radiation of the Wi-Fi signal.
  • the sixth antenna pattern operates by being fed through the sixth connectors 146c and 166c, and the sixth connectors 146c and 166c are different from the fourth connectors 146a and 166a and the fifth connectors 146b and 166b. Let it be a C clip as an example.
  • the ear modules 140 and 160 of the wireless earphone 100 are worn on the user's ear, they are inevitably downsized, and thus there is insufficient space for mounting a chip or forming a radiation pattern. For this reason, when the second antenna is configured in the form of a chip or in the form of a pattern on the second main boards 141 and 161, the antenna performance is inevitably lowered relatively, and the wireless earphone according to the first embodiment of the present invention.
  • Reference numeral 100 improves the antenna performance of the ear modules 140 and 160 by forming a radiation pattern for position information on the second antenna substrates 144 and 164 independent of the second main substrates 141 and 161 .
  • the wireless earphone according to the second embodiment of the present invention has a thickness of about 170 ⁇ m or less, and wireless power reception including a magnetic substrate having a saturation magnetic flux density of about 1 Tesla or more, and a receiving coil composed of a litz wire.
  • the module is built into the case. Through this, the wireless earphone minimizes the nutrition of the magnetic field and increases the surface area of the receiving coil compared to the conventional one consisting of a single wire, thereby lowering the resistance.
  • the case 220 contains a main board 221 , a battery 222 , and a wireless power receiving module 223 .
  • the case 220 includes an upper housing 220a and a lower housing 220b , and the main board 221 , the battery 222 , and the wireless power receiving module 223 are the lower housing 220b of the case 220 .
  • ) is built in as an example.
  • the main board 221 is embedded in the case 220 .
  • a first circuit for controlling charging of the first ear module and the second ear module is formed on the main board 221 .
  • the main board 221 is formed with a second circuit for controlling the charging and discharging of the battery 222 and the operation of the wireless earphone.
  • the first circuit and the second circuit may be configured as one circuit.
  • the battery 222 is disposed under the main board 221 .
  • the battery 222 is charged with wireless power received from the wireless power receiving module 223 .
  • the battery 222 supplies power to charge the first ear module and the second ear module accommodated in the case 220 .
  • the wireless power receiving module 223 is disposed under the main board 221 .
  • the wireless power receiving module 223 is disposed between the main board 221 and/or the battery 222 and the lower cover of the case 220 .
  • the wireless power receiving module 223 is configured to receive wireless power wirelessly transmitted from an external charger to charge the battery 222 .
  • the wireless power receiving module 223 includes a receiving coil 224 and a magnetic substrate 225 .
  • the receiving coil 224 is disposed on one surface of the magnetic substrate 225 .
  • the receiving coil 224 is disposed on the lower surface of the magnetic base 225
  • the lower surface of the magnetic base 225 is one surface of the magnetic base 225 disposed in the lower cover direction of the case 220 .
  • the receiving coil 224 is formed of a litz wire, which is a wire in which a plurality of wires are twisted to lower resistance.
  • the receiving coil 224 is composed of a conductor wire twisted with a plurality of wires having a diameter within a set range. At this time, as an example, the diameter setting range of the receiving coil 224 is about 0.05 mm or more and 0.07 mm or less.
  • the receiving coil 224 is a conducting wire in which 34 wires 224a having a diameter of approximately 0.06 mm are twisted. Through this, the receiving coil 224 can lower the resistance of the receiving coil 224 by increasing the surface area of the receiving coil 224 compared to the conventional one made of a single wire having a diameter of about 0.3 mm.
  • the AC reactor is improved by about 100 m ⁇ compared to the prior art consisting of a single wire having a diameter of about 0.3 mm by configuring the receiving coil 224 with a Litz wire, There is an effect that the charging efficiency is improved by about 2%.
  • the magnetic substrate 225 is a shielding substrate that shields a magnetic field generated during wireless power transmission/reception or wireless charging.
  • the magnetic substrate 225 is made of a magnetic material and may be a plate-shaped sheet having a predetermined area.
  • the magnetic substrate 225 may be a magnetic material formed of an amorphous ribbon sheet.
  • the amorphous sheet may be a ribbon sheet including Fe, Si and B or a ribbon sheet including Fe, Si and Nb.
  • the amorphous sheet may be a ribbon sheet including Fe, Si, B, Cu and Nb.
  • the magnetic substrate 225 may be a magnetic material composed of a nanocrystalline grain sheet including a nanocrystalline alloy.
  • the magnetic substrate 225 may be formed of a magnetic laminate in which a plurality of amorphous ribbon sheets and/or nanocrystalline grain sheets are stacked.
  • the magnetic substrate 225 may be composed of a magnetic laminate stacked only with an amorphous ribbon sheet, a magnetic laminate stacked only with a nanocrystalline grain sheet, and a magnetic laminate in which an amorphous ribbon sheet and a nanocrystalline grain sheet are mixed and stacked.
  • the magnetic substrate 225 may be formed of a magnetic sheet such as a ferrite sheet or a polymer sheet.
  • the magnetic substrate 225 may be formed of a magnetic laminate in which a plurality of magnetic sheets are stacked.
  • the magnetic substrate 225 may be formed of a magnetic laminate in which magnetic sheets of the same or different types are stacked.
  • the magnetic substrate 225 may include a magnetic laminate in which only ferrite sheets are laminated, a magnetic laminate in which only polymer sheets are laminated, and a magnetic laminate in which ferrite sheets and polymer sheets are mixed and laminated.
  • the magnetic substrate 225 may include a magnetic sheet made of a material other than ferrite and polymer.
  • the thickness of the receiving coil 224 increases, the thickness of the magnetic substrate 225 needs to be reduced.
  • the magnetic substrate 225 may be composed of a magnetic laminate of approximately 5 layers in which 2 layers are reduced compared to the conventional structure composed of approximately 7 layers.
  • the magnetic substrate 225 has a thickness of about 170 ⁇ m or less in order to minimize the influence of a magnetic field during high-speed wireless charging, and is made of a magnetic material having a saturation magnetic flux density of about 1 Tesla or more.
  • the wireless earphone according to the second embodiment of the present invention can improve the charging efficiency by about 1% while reducing the thickness of the wireless receiving module by about 60 ⁇ m.
  • the wireless earphone according to the second embodiment of the present invention can improve the AC reactor (ACR) by about 100m ⁇ compared to the prior art while reducing the thickness of the wireless receiving module by about 60 ⁇ m.
  • ACR AC reactor
  • the wireless earphone according to the second embodiment of the present invention satisfies the Qi authentication standard while reducing the thickness of the wireless receiving module.
  • the wireless earphone according to the embodiment of the present invention can prevent an increase in manufacturing cost by compensating for the manufacturing cost, which is increased as the receiving coil 224 is formed of a Litz wire, by reducing the layer of the magnetic substrate.

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Abstract

UWB 안테나를 구비하여 무선 이어 모듈의 케이스 및 이어 모듈의 위치 정보를 쉽게 파악할 수 있도록 한 무선 이어 모듈을 제시한다. 제시된 무선 이어 모듈은 전자 기기로부터 음원 신호를 수신하여 재생하는 이어 모듈 및 회동 가능하게 결합된 상부 하우징 및 하부 하우징으로 구성되어 이어 모듈을 수납하는 케이스를 포함하고, 이어 모듈 및 케이스 중에서 적어도 하나는 위치 측위 신호를 송출하고, 위치 측위 신호는 전자 기기에서 이어 모듈 또는 케이스까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 신호이다

Description

무선 이어폰
본 발명은 무선(TWS) 이어폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트폰, 노트북 등의 전자 기기들과 무선으로 연결되어 전자 기기에서 출력되는 소리를 출력하는 무선 이어폰(TRULY WIRELESS STEREO EARPHONE)에 관한 것이다.
이어폰은 유선 케이블로 스마트폰, 노트북 등의 전자 기기와 연결되며, 전자기기로부터 음원 신호를 수신하여 재생하는 장치이다.
최근 무선 통신 기술의 발전과 함께, 유선 케이블이 아닌 무선 통신으로 전자 기기와 연결되어 음원 신호를 수신하는 무선 이어폰(즉, TWS 이어폰)의 보급이 급증하고 있다. 무선 이어폰은 Bluetooth Classic Audio, A2DP 프로토콜, BLE(Bluetooth Low Energy Audio) 등의 무선 통신을 통해 음원 신호를 수신하여 재생한다.
초기의 무선 이어폰은 배터리, 무선 통신 모듈 및 스피커가 일체로 구성되거나, 좌측 및 우측 이어 모듈을 유선 케이블로 연결한 구조로 개발되었다. 하지만, 초기의 무선 이어폰은 사이즈가 커서 보관이 불편하고, 유선 케이블로 인해 착용이 불편하고, 소형화를 추구하는 시장 요구에 따라 소형화된 무선 이어폰이 개발되고 있다.
이러한 추세로 인해, 무선 이어폰은 케이스, 제1 이어 모듈 및 제2 이어 모듈을 포함하여 구성된다.
제1 이어 모듈 및 제2 이어 모듈은 케이스에 실장되어 내장된 배터리를 충전하고, 내장된 배터리로부터 공급되는 전력으로 동작한다. 제1 이어 모듈 및 제2 이어 모듈은 마스터 이어 모듈과 서브 이어 모듈로 구분되고, 마스터 이어 모듈이 전자기기로부터 음원 신호를 수신하고, 서브 이어 모듈이 무선 통신을 통해 마스터 이어 모듈로부터 음원 신호를 수신한다. 제1 이어 모듈 및 제2 이어 모듈은 각각 마스터 이어 모듈로 구성되어 무선 통신을 통해 전자 기기로부터 음원 신호를 수신할 수도 있다.
하지만, 종래의 무선 이어 모듈은 소형화되고 각 모듈이 분리되어 구성되기 때문에, 분실율이 급격히 증가하는 문제점이 있다. 이에, 무선 이어 모듈 시장에서는 분실을 방지하기 위해서 무선 이어 모듈의 위치를 쉽게 확인할 수 있도록 하는 기능이 요구되고 있다.
또한, 종래의 무선 이어 모듈은 작은 용량의 배터리가 실장되기 때문에 사용 시간이 한정적인 문제점이 있다. 무선 이어 모듈의 사용 시간을 증가시키기 위해서는 더 큰 용량의 배터리를 무선 이어 모듈에 적용하는 것을 생각할 수 있다. 하지만, 종래의 무선 이어폰은 실장 공간이 한정적이기 때문에 실장할 수 있는 배터리의 크기가 한정된다. 이에, 무선 이어 모듈 시장에서는 고속 충전 기능을 통해 사용 시간을 증가시키는 것이 연구 및 개발되고 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로 UWB 안테나를 구비하여 무선 이어 모듈의 케이스 및 이어 모듈의 위치 정보를 쉽게 파악할 수 있도록 한 무선 이어 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 수신 모듈을 구비하여 고속 충전이 가능하도록 한 무선 이어 모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 이어 모듈은 전자 기기로부터 음원 신호를 수신하여 재생하는 이어 모듈 및 회동 가능하게 결합된 상부 하우징 및 하부 하우징으로 구성되어 이어 모듈을 수납하는 케이스를 포함하고, 이어 모듈 및 케이스 중에서 적어도 하나는 위치 측위 신호를 송출하고, 위치 측위 신호는 전자 기기에서 이어 모듈 또는 케이스까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 신호이다.
케이스는 케이스까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 위치 측위 신호를 송출하는 제1 안테나를 포함하고, 제1 안테나는 케이스의 제1 메인 기판 상에 실장되는 제1 무선 통신 칩일 수 있다. 이때, 제1 안테나는 제1 메인 기판에 형성되고, UWB 주파수 대역의 위치 측위 신호를 출력하는 제1 안테나 패턴을 더 포함할 수 있다.
케이스는 케이스까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 위치 측위 신호를 송출하는 제1 안테나를 포함하고, 제1 안테나는 제1 면에 UWB 주파수 대역의 위치 측위 신호를 출력하는 제1 안테나 패턴이 형성되어 케이스의 내부에 실장되고, 케이스의 내부에 실장된 제1 메인 기판과 이격된 제1 안테나 기판 및 제1 메인 기판의 급전원과 제1 안테나 패턴을 연결하는 제1 커넥터를 포함할 수 있다. 제1 안테나는 제1 안테나 기판에 형성되고, 제1 안테나 패턴과 다른 주파수 대역의 신호를 송출하는 제2 안테나 패턴 및 제1 메인 기판의 급전원과 제2 안테나 패턴을 연결하는 제2 커넥터를 더 포함할 수도 있다. 제1 안테나는 제1 안테나 기판에 형성되고, 제1 안테나 패턴 및 제2 안테나 패턴과 다른 주파수 대역의 신호를 송출하는 제3 안테나 패턴 및 제1 메인 기판의 급전원과 제3 안테나 패턴을 연결하는 제3 커넥터를 더 포함할 수도 있다.
케이스는 제1 안테나 기판의 제2 면과 케이스의 내면 사이에 개재되어, 제1 안테나 기판을 케이스에 접착하는 제1 접착 시트를 더 포함할 수 있다.
이어 모듈은 이어 모듈까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 위치 측위 신호를 송출하는 제2 안테나를 포함하고, 제2 안테나는 이어 모듈에 내장된 제2 메인 기판에 실장된 무선 통신 칩일 수 있다. 제2 안테나는 제2 메인 기판에 형성되고, UWB 주파수 대역의 위치 측위 신호를 출력하는 제4 안테나 패턴을 더 포함할 수 있다.
이어 모듈은 이어 모듈까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 위치 측위 신호를 송출하는 제2 안테나를 포함하고, 제2 안테나는 제1 면에 UWB 주파수 대역의 위치 측위 신호를 출력하는 제4 안테나 패턴이 형성되어 이어 모듈의 내부에 실장되고, 이어 모듈의 내부에 실장된 제2 메인 기판과 이격된 제2 안테나 기판 및 제2 메인 기판의 급전원과 제4 안테나 패턴을 연결하는 제4 커넥터를 포함할 수 있다.
제2 안테나는 제2 안테나 기판에 형성되고, 제4 안테나 패턴과 다른 주파수 대역의 신호를 송출하는 제5 안테나 패턴 및 제2 메인 기판의 급전원과 제5 안테나 패턴을 연결하는 제5 커넥터를 더 포함할 수도 있다. 제2 안테나는 제2 안테나 기판에 형성되고, 제4 안테나 패턴 및 제5 안테나 패턴과 다른 주파수 대역의 신호를 송출하는 제6 안테나 패턴 및 제2 메인 기판의 급전원과 제6 안테나 패턴을 연결하는 제6 커넥터를 더 포함할 수도 있다.
이어 모듈은 제2 안테나 기판의 제1 면과 이어 모듈의 하우징 내면 사이에 개재되어, 제2 안테나 기판을 이어 모듈에 접착하는 제2 접착 시트를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 이어 모듈은 전자 기기로부터 음원 신호를 수신하여 재생하는 이어 모듈, 회동 가능하게 결합된 상부 하우징 및 하부 하우징으로 구성되어 이어 모듈을 수납하는 케이스 및 케이스의 내부에 배치된 무선 전력 수신 모듈을 포함하고, 무선 전력 수신 모듈은 루프 형상으로 형성된 수신 코일을 포함하고, 수신 코일은 복수의 와이어가 꼬아진 리츠 선이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 이어 모듈은 케이스의 내부에 배치된 메인 기판 및 케이스의 내부에 배치되고, 메인 기판의 하부에 배치된 배터리를 더 포함하고, 무선 전력 수신 모듈은 배터리의 하부에 배치될 수 있다.
무선 전력 수신 모듈은 배터리의 하부에 배치되고, 170㎛ 이하의 두께를 갖는 자성 기재를 더 포함하고, 수신 코일을 자성 기재의 제1 면에 배치될 수 있다.
자성 기재는 복수의 자성 시트가 적층된 적층체이고, 적층체는 비정질 리본 시트, 나노 결정립 시트, 페라이트 시트, 폴리머 시트 중에서 적어도 하나의 자성 시트를 포함할 수 있다.
자성 기재의 포화 자속 밀도는 1 테슬라 이상일 수 있다.
수신 코일은 0.5mm 이상 0.7mm 이하의 직경을 갖는 복수의 와이어를 꼬아 놓은 리츠 선이고, 0.6mm인 복수의 와이어를 꼬아 놓은 리츠 선일 수 있다.
본 발명에 의하면, 무선 이어 모듈은 케이스 및 이어 모듈에 UWB 안테나를 내장함으로써, 설정 반경(예를 들면, 15m~20m 정도) 내에서 케이스 및 이어 모듈의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 이어 모듈은 케이스 및 이어 모듈의 위치를 정확하게 사용자에게 제공함으로써, 위치 정보를 이용한 이탈 경보 서비스 등을 제공할 수 있어 소형화된 케이스 및/또는 이어 모듈의 분실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 이어 모듈은 케이스 및 이어 모듈을 분실한 경우 위치 정보를 통해 손쉽게 케이스 및/또는 이어 모듈을 찾을 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 이어폰은 수신 코일을 리츠 선으로 구성함에 따라 종래에 비해 교류 리액터(ACR) 및 충전효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 이어폰은 무선 수신 모듈의 두께를 대략 60㎛ 정도 감소시키면서 충전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 이어폰은 무선 수신 모듈의 두께를 감소시키면서 종래에 비해 교류 리액터를 향상시키고, Qi 인증 기준을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 이어폰은 수신 코일을 리츠 선으로 구성함에 따라 증가되는 제조 단가를 자성 기재의 층 감소를 통해 보상함으로써, 제조 비용의 증가를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 이어 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 케이스의 제1 실시 예를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 1의 케이스의 제1 실시 예의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1의 케이스의 제2 실시 예를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 4의 안테나 기판을 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 1의 케이스의 제2 실시 예의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 6의 안테나 기판을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 1의 케이스의 제1 실시 예의 다른 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 9은 도 7의 안테나 기판을 설명하기 위한 도면.
도 10은 도 1의 이어 모듈의 제1 실시 예를 설명하기 위한 도면.
도 11은 도 10의 이어 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 12은 도 1의 이어 모듈의 제2 실시 예를 설명하기 위한 도면.
도 13은 도 12의 이어 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 14는 도 12의 이어 모듈의 다른 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 이어 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 16은 도 15의 무선 전력 수신 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 17은 도 15의 A-A'를 기준으로 한 수신 코일의 단면을 도시한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 이어폰(100)은 케이스(120), 제1 이어 모듈(140) 및 제2 이어 모듈(160)을 포함하여 구성된다. 이하에서, 위치 정보는 송신 측의 위치에 대한 좌표를 포함하는 정보를 의미하는 것이 아니라, 수신 측(즉, 전자 기기)에서 송신 측(100, 케이스(120), 제1 이어 모듈(140) 및 제2 이어 모듈(160))의 위치를 식별하기 위한 측위 신호를 의미한다. 이때, 위치 정보는 수신 측의 위치를 기준으로 송신 측의 거리와 방향을 검출할 수 있는 측위 신호이며, UWB 주파수 대역의 측위 신호인 것을 일례로 한다.
케이스(120)는 상부 하우징(120a) 및 하부 하우징(120b)이 힌지(hinge)를 통해 회동 가능하도록 결합되어 구성된다. 케이스(120)는 힌지를 통해 상부 하우징(120a) 및 하부 하우징(120b)을 여닫을 수 있도록 구성된다.
케이스(120)의 하부 하우징(120b)은 제1 이어 모듈(140) 및 제2 이어 모듈(160)을 충전하는 커넥터, 메인 기판 등을 내장한다.
케이스(120)는 케이스(120)의 위치 정보를 제공하기 위한 안테나를 내장한다. 안테나는 케이스(120)에 내장된 메인 기판에 실장되는 안테나 칩, 케이스(120)에 내장된 메인 기판에 형성되는 안테나 패턴, 케이스(120) 내에 내장된 안테나 기판 등으로 구성될 수 있다.
일례로, 도 2를 참조하면, 제1 안테나는 케이스(120)에 내장되어 케이스(120)의 위치 정보를 제공하기 위한 위치 정보 신호를 송출하는 칩 형태의 UWB 안테나인 제1 무선 통신 칩(122)으로 구성될 수 있다.
제1 무선 통신 칩(122)은 케이스(120)에 내장된 제1 메인 기판(121)에 실장된다. 이때, 제1 메인 기판(121)에는 이어 모듈(140, 160)의 충전 등을 제어하기 위한 칩, 커넥터 등의 구조물이 실장되고 이들을 연결하는 배선이 형성된다.
제1 메인 기판(121)에는 제1 무선 통신 칩(122)의 급전 및 신호 전송을 위한 배선이 추가로 형성되며, 제1 무선 통신 칩(122)은 해당 배선을 통해 급전되어 동작하며, 케이스(120)의 위치 정보에 해당하는 신호를 송출한다. 여기서, 제1 무선 통신 칩(122)은 UWB 신호를 송출할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 메인 기판(121)에는 제1 무선 통신 칩(122)과 연결된 제1 안테나 패턴(123)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 안테나 패턴(123)은 제1 무선 통신 칩(122)으로부터 급전되어 동작하여, 케이스(120)의 위치 정보에 해당하는 신호를 송출한다. 여기서, 제1 안테나 패턴(123)은 UWB 신호를 송출할 수 있다.
다른 일례로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 안테나는 케이스(120)의 제1 메인 기판(121)과 분리 독립된 제1 안테나 기판(124)으로 구성될 수도 있다.
제1 안테나 기판(124)은 케이스(120)의 하부 하우징(120b)에 내장된다. 제1 안테나 기판(124)은 하부 하우징(120b)의 내부 바닥면에 실장된다. 제1 안테나 기판(124)은 제1 면, 제1 면에 대향되는 제2 면을 갖는 판상으로 형성된다.
제1 안테나 기판(124)의 제2 면과 하부 하우징(120b)의 내부 바닥면 사이에는 제1 접착 시트(125)가 개재되고, 제1 안테나 기판(124)은 제1 접착 시트(125)에 의해 하부 하우징(120b)의 내부 바닥면에 접착되어 고정된다.
제1 안테나 기판(124)의 제1 면에는 제1 안테나 패턴(123)이 형성된다. 제1 안테나 패턴(123)은 UWB 대역의 신호를 송출하는 방사 패턴일 수 있다.
여기서, 도 5에서는 일반적인 UWB 대역의 신호를 송출하는 방사 패턴의 형상을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 요구되는 주파수 특성, 케이스(120)의 내부 구조 등에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
제1 안테나 기판(124)은 제1 커넥터(126a)를 통해 제1 메인 기판(121)과 연결될 수 있다. 제1 커넥터(126a)는 제1 안테나 기판(124)에 형성된 제1 안테나 패턴(123)과 제1 메인 기판(121)의 급전원을 연결한다.
여기서, 도 4에서는 제1 커넥터(126a)가 C 클립으로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 제1 메인 기판(121)과 제1 안테나 패턴(123)을 전기적으로 연결하여 제1 안테나 패턴(123)으로의 안정적인 급전이 가능한 기재라면 대체가 가능하다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 안테나 기판(124)에는 저전력 근거리 통신을 위한 제2 안테나 패턴(127)이 더 형성될 수 있다. 제2 안테나 패턴(127)은 블루투스 통신의 저전력 모델인 BLE(Bluetooth Low Energy)인 것을 일례로 한다.
제2 안테나 패턴(127)은 제1 안테나 기판(124)의 제1 면에 형성되며, 제1 안테나 패턴(123)과의 간섭을 방지하기 위해 제1 안테나 패턴(123)과 소정 간격 이격되도록 배치된다. 이때, 제2 안테나 패턴(127)은 제1 안테나 기판(124)의 제1 면에 일부가 형성되고, 제1 안테나 기판(124)의 제2 면에 다른 일부가 형성될 수 있다.
제2 안테나 패턴(127)은 BLE 신호의 방사를 위한 패턴과 함께 급전을 위한 배선 및 패턴을 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 안테나 패턴(127)은 제2 커넥터(126b)를 통해 급전되어 동작하며, 제2 커넥터(126b)는 제1 커넥터(126a)와 다른 C 클립인 것을 일례로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 안테나 기판(124)에는 제3 안테나 패턴(128)이 더 형성될 수 있다. 제3 안테나 패턴(128)은 와이파이 주파수 신호를 송출하는 안테나인 것을 일례로 한다.
제3 안테나 패턴(128)은 제1 안테나 기판(124)의 제1 면에 형성되며, 제1 안테나 패턴(123) 및 제2 안테나 패턴(127)과 소정 간격 이격되도록 배치된다. 이때, 제3 안테나 패턴(128)은 와이파이 신호의 방사를 위한 패턴과 함께 급전을 위한 배선 및 패턴을 더 포함할 수 있다. 이때, 제3 안테나는 제3 커넥터(126c)를 통해 급전되어 동작하며, 제3 커넥터(126c)는 제1 커넥터(126a) 및 제2 커넥터(126b)와 다른 C 클립인 것을 일례로 한다.
한편, 무선 이어폰(100)의 소형화로 인해 케이스(120)에 실장되는 메인 기판도 역시 소형화될 수밖에 없으며, 이로 인해 칩을 실장하거나 방사 패턴을 형성하기 위한 공간이 부족하다. 이로 인해, 제1 안테나가 칩 형태로 구성되거나, 제1 메인 기판(121)에 패턴 형태로 구성되는 경우 상대적으로 안테나 성능이 저하될 수밖에 없으며, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 이어폰(100)은 제1 메인 기판(121)과 독립된 제1 안테나 기판(124)에 위치 정보용 방사 패턴을 형성함으로써 안테나 성능을 향상시킨다.
제1 이어 모듈(140) 및 제2 이어 모듈(160)은 블루투스 통신 등의 근거리 통신을 통해 전자 기기(10)와 연결되며, 전자 기기(10)로부터 음원 신호를 수신하여 재생한다. 제1 이어 모듈(140) 및 제2 이어 모듈(160)은 내장 배터리를 통해 동작하며, 내장 배터리는 제1 이어 모듈(140) 및/또는 제2 이어 모듈(160)이 케이스(120)에 실장된 상태에서 충전된다. 여기서, 제1 이어 모듈(140) 및 제2 이어 모듈(160)은 마스터 이어 모듈(140, 160)과 서브 이어 모듈(140, 160)로 구성되거나, 모두 마스터 이어 모듈(140, 160)로 구성될 수 있다.
제1 이어 모듈(140) 및 제2 이어 모듈(160)은 이어 모듈(140, 160)의 위치 정보를 제공하기 위한 안테나를 내장한다. 안테나는 이어 모듈(140, 160)의 메인 기판에 실장되는 안테나 칩, 이어 모듈(140, 160)의 메인 기판에 형성되는 안테나 패턴, 이어 모듈(140, 160)에 내장된 안테나 기판 등으로 구성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제2 안테나는 이어 모듈(즉, 제1 이어 모듈(140) 및/또는 제2 이어 모듈(160))에 내장되어 이어 모듈(140, 160)의 위치 정보를 제공하기 위한 위치 정보 신호를 송출하는 칩 형태의 UWB 안테나인 제2 무선 통신 칩(142, 162)으로 구성될 수 있다.
제2 무선 통신 칩(142, 162)은 이어 모듈(140, 160)에 내장된 제2 메인 기판(141, 161)에 실장된다. 이때, 제2 메인 기판(141, 161)에는 이어 모듈(140, 160) 간의 통신 및/또는 이어 모듈(140, 160)과 전자 기기(10) 간의 통신을 위한 통신 칩, 커넥터 등의 구조물이 실장되고 이들을 연결하는 배선이 형성된다.
제2 메인 기판(141, 161)에는 제2 무선 통신 칩(142, 162)의 급전 및 신호 전송을 위한 배선이 추가로 형성되며, 제2 무선 통신 칩(142, 162)은 해당 배선을 통해 급전되어 동작하며, 이어 모듈(140, 160)의 위치 정보에 해당하는 신호를 송출한다. 여기서, 제2 무선 통신 칩(142, 162)은 UWB 신호를 송출할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제2 메인 기판(141, 161)에는 제2 무선 통신 칩(142, 162)과 연결된 제4 안테나 패턴(143, 163)이 형성될 수 있다. 이때, 제4 안테나 패턴(143, 163)은 제2 무선 통신 칩(142, 162)으로부터 급전되어 동작하여, 이어 모듈(140, 160)의 위치 정보에 해당하는 신호를 송출한다. 여기서, 제4 안테나 패턴(143, 163)은 UWB 신호를 송출할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제2 안테나는 이어 모듈(140, 160)의 제2 메인 기판(141, 161)과 분리 독립된 제2 안테나 기판(144, 164)으로 구성될 수도 있다.
제2 안테나 기판(144, 164)은 이어 모듈(140, 160)의 하우징에 내장된다. 이어 모듈(140, 160)의 하우징은 상부 하우징(140a, 160a) 및 하부 하우징(140b, 160b)으로 구성될 수 있으며, 제2 안테나 기판(144, 164)은 이어 모듈(140, 160)의 상부 하우징(140a, 160a)의 내부 바닥면에 실장된다. 제2 안테나 기판(144, 164)은 제1 면, 제1 면에 대향되는 제2 면을 갖는 판상으로 형성된다.
제2 안테나 기판(144, 164)의 제1 면과 상부 하우징(140a, 160a)의 내부 바닥면 사이에는 제2 접착 시트(145, 165)가 개재되고, 제2 안테나 기판(144, 164)은 제2 접착 시트(145, 165)에 의해 상부 하우징(140a, 160a)의 내부 바닥면에 접착되어 고정된다.
제2 안테나 기판(144, 164)의 제2 면에는 제4 안테나 패턴(143, 163)이 형성된다. 제4 안테나 패턴(143, 163)은 UWB 대역의 신호를 송출하는 방사 패턴일 수 있다. 여기서, 제4 안테나 패턴(143, 163)의 형상은 주파수 특성, 케이스(120)의 내부 구조 등에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
제2 안테나 기판(144, 164)은 제4 커넥터(146a, 166a)를 통해 제2 메인 기판(141, 161)과 연결될 수 있다. 제4 커넥터(146a, 166a)는 제2 안테나 기판(144, 164)에 형성된 제4 안테나 패턴(143, 163)과 제2 메인 기판(141, 161)의 급전원을 연결한다.
여기서, 도 12에서는 제4 커넥터(146a, 166a)가 C 클립으로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 제2 메인 기판(141, 161)과 제4 안테나 패턴(143, 163)을 전기적으로 연결하여 제4 안테나 패턴(143, 163)으로의 안정적인 급전이 가능한 기재라면 대체가 가능하다.
도 13을 참조하면, 제2 안테나 기판(144, 164)에는 저전력 근거리 통신을 위한 제5 안테나 패턴(미도시)이 더 형성될 수 있다. 제5 안테나 패턴은 블루투스 통신의 저전력 모델인 BLE(Bluetooth Low Energy)인 것을 일례로 한다.
제5 안테나 패턴은 제2 안테나 기판(144, 164)의 제2 면에 형성되며, 제4 안테나 패턴(143, 163)과의 간섭을 방지하기 위해 제4 안테나 패턴(143, 163)과 소정 간격 이격되도록 배치된다. 이때, 제5 안테나 패턴은 제2 안테나 기판(144, 164)의 제2 면에 일부가 형성되고, 제2 안테나 기판(144, 164)의 제1 면에 다른 일부가 형성될 수 있다.
제5 안테나 패턴은 BLE 신호의 방사를 위한 패턴과 함께 급전을 위한 배선 및 패턴을 더 포함할 수 있다. 이때, 제5 안테나 패턴은 제5 커넥터(146b, 166b)를 통해 급전되어 동작하며, 제5 커넥터(146b, 166b)는 제4 커넥터(146a, 166a)와 다른 C 클립인 것을 일례로 한다.
도 14를 참조하면, 제2 안테나 기판(144, 164)에는 제6 안테나 패턴(미도시)이 더 형성될 수 있다. 제6 안테나 패턴은 와이파이 주파수 신호를 송출하는 안테나인 것을 일례로 한다.
제6 안테나 패턴은 제2 안테나 기판(144, 164)의 제2 면에 형성되며, 제4 안테나 패턴(143, 163) 및 제5 안테나 패턴과 소정 간격 이격되도록 배치된다. 이때, 제6 안테나 패턴은 와이파이 신호의 방사를 위한 패턴과 함께 급전을 위한 배선 및 패턴을 더 포함할 수 있다. 이때, 제6 안테나 패턴은 제6 커넥터(146c, 166c)를 통해 급전되어 동작하며, 제6 커넥터(146c, 166c)는 제4 커넥터(146a, 166a) 및 제5 커넥터(146b, 166b)와 다른 C 클립인 것을 일례로 한다.
한편, 무선 이어폰(100)의 이어 모듈(140, 160)은 사용자의 귀에 착용되기 때문에 소형화될 수밖에 없으며, 이로 인해 칩을 실장하거나 방사 패턴을 형성하기 위한 공간이 부족하다. 이로 인해, 제2 안테나가 칩 형태로 구성되거나, 제2 메인 기판(141, 161)에 패턴 형태로 구성되는 경우 상대적으로 안테나 성능이 저하될 수밖에 없으며, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 이어폰(100)은 제2 메인 기판(141, 161)과 독립된 제2 안테나 기판(144, 164)에 위치 정보용 방사 패턴을 형성함으로써 이어 모듈(140, 160)의 안테나 성능을 향상시킨다.
상술한 설명에서는 케이스(120), 제1 이어 모듈(140) 및 제2 이어 모듈(160)의 위치 정보를 송출하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 기기명, 기기 고유번호 등을 포함한 위치 정보 신호를 송출할 수도 있다.
한편, 최근에는 시장 및 소비자로부터 무선 이어폰의 고속 무선 충전 기능이 요구되고 있다. 고속 무선 충전을 지원하기 위해서는 차폐 시트의 작 포화 밀도를 높여 무선 전력 송수신시 발생하는 자기장의 영향을 최소화하며, 무선 전력 송수신용 코일의 저항을 낮추는 것이 요구된다.
이에, 본 발명의 제2 실시 에에 따른 무선 이어폰은 대략 170㎛ 이하의 두께를 갖고, 대략 1 테슬라 이상의 포화 자속 밀도를 갖는 자성 기재와, 리츠 선(litz wire)으로 구성된 수신 코일을 포함한 무선 전력 수신 모듈을 케이스에 내장한다. 이를 통해, 무선 이어폰은 자기장의 영양을 최소화하면서 단선으로 구성된 종래에 비해 수신 코일의 표면적이 넓어져 저항을 낮출 수 있다.
도 15를 참조하면, 케이스(220)는 메인 기판(221), 배터리(222) 및 무선 전력 수신 모듈(223)을 내장한다. 이때, 케이스(220)는 상부 하우징(220a) 및 하부 하우징(220b)으로 구성되고, 메인 기판(221), 배터리(222) 및 무선 전력 수신 모듈(223)은 케이스(220)의 하부 하우징(220b)에 내장되는 것을 일례로 한다.
메인 기판(221)은 케이스(220)에 내장된다. 메인 기판(221)에는 제1 이어 모듈 및 제2 이어 모듈의 충전을 제어하는 제1 회로가 형성된다. 메인 기판(221)은 배터리(222)의 충방전 및 무선 이어폰의 동작을 제어하는 제2 회로가 형성된다. 이때, 제1 회로 및 제2 회로는 하나의 회로로 구성될 수도 있다.
배터리(222)는 메인 기판(221)의 하부에 배치된다. 배터리(222)는 무선 전력 수신 모듈(223)에서 수신한 무선 전력으로 충전된다. 배터리(222)는 케이스(220)에 수납된 제1 이어 모듈 및 제2 이어 모듈을 충전하는 전력을 공급한다.
무선 전력 수신 모듈(223)은 메인 기판(221)의 하부에 배치된다. 무선 전력 수신 모듈(223)은 메인 기판(221) 및/또는 배터리(222)와 케이스(220)의 하부 커버 사이에 배치된다. 무선 전력 수신 모듈(223)은 외부 충전기로부터 무선 전송되는 무선 전력을 수신하여 배터리(222)를 충전하도록 구성된다.
도 16을 참조하면, 무선 전력 수신 모듈(223)은 수신 코일(224) 및 자성 기재(225)를 포함하여 구성된다.
수신 코일(224)은 자성 기재(225)의 일면에 배치된다. 수신 코일(224)은 자성 기재(225)의 하면에 배치되며, 자성 기재(225)의 하면은 케이스(220)의 하부 커버 방향에 배치된 자성 기재(225)의 일면인 것을 일례로 한다.
수신 코일(224)은 저항을 낮추기 위해서 복수의 와이어를 꼬아 놓은 도선인 리츠 선(litz wire)으로 구성된다. 수신 코일(224)은 설정 범위의 직경을 갖는 복수의 와이어를 꼬아 놓은 도선으로 구성된다. 이때, 수신 코일(224)의 직경 설정 범위는 대략 0.05mm 이상 0.07mm 이하인 것을 일례로 한다.
도 17을 참조하면, 수신 코일(224)은 대략 0.06mm의 직경을 갖는 34개의 와이어(224a)를 꼬아 놓은 도선인 것을 일례로 한다. 이를 통해, 수신 코일(224)은 대략 0.3mm의 직경을 갖는 단선 와이어로 구성된 종래에 비해 표면적이 넓어져 수신 코일(224)의 저항을 낮출 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 이어폰은 수신 코일(224)을 리츠 선으로 구성함에 따라 대략 0.3mm의 직경을 갖는 단선 와이어로 구성된 종래에 비해 교류 리액터(ACR)가 대략 100mΩ 정도 향상되고, 충전효율이 대략 2% 정도 향상되는 효과가 있다.
자성 기재(225)는 무선 전력 송수신 또는 무선 충전 시 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐 기재이다. 자성 기재(225)는 자성체로 구성되며, 소정의 면적을 갖는 판상의 시트일 수 있다.
자성 기재(225)는 비정질 리본 시트로 구성된 자성체일 수 있다. 비정질 시트는 Fe, Si 및 B를 포함하는 리본 시트이거나 Fe, Si 및 Nb를 포함하는 리본 시트인 것을 일례로 한다. 비정질 시트는 Fe, Si, B, Cu 및 Nb를 포함하는 리본 시트일 수도 있다. 자성 기재(225)는 나노 결정립 합금을 포함하는 나노 결정립 시트로 구성된 자성체 일 수도 있다.
자성 기재(225)는 복수의 비정질 리본 시트 및/또는 나노 결정립 시트가 적층된 자성 적층체로 구성될 수도 있다. 이때, 자성 기재(225)는 비정질 리본 시트 만으로 적층된 자성 적층체, 나노 결정립 시트 만으로 적층된 자성 적층체, 비정질 리본 시트 및 나노 결정립 시트가 혼합 적층된 자성 적층체로 구성될 수 있다.
자성 기재(225)는 페라이트 시트, 폴리머 시트 등의 자성 시트로 구성될 수도 있다. 자성 기재(225)는 복수의 자성 시트가 적층된 자성 적층체로 구성될 수도 있다. 이때, 자성 기재(225)는 동종 또는 이종의 자성 시트들이 적층된 자성 적층체로 구성될 수 있다. 여기서, 자성 기재(225)는 페라이트 시트 만으로 적층된 자성 적층체, 폴리머 시트 만으로 적층된 자성 적층체, 페라이트 시트 및 폴리머 시트가 혼합 적층된 자성 적층체로 구성될 수 있다. 물론, 자성 기재(225)는 페라이트, 폴리머 이외의 재질로 구성된 자성 시트를 포함하여 구성될 수도 있다.
케이스(220)는 한정된 수용 공간을 갖기 때문에 수신 코일(224)의 두께가 증가하면 자성 기재(225)의 두께를 감소시켜야 한다.
이에, 자성 기재(225)는 대략 7층(layer)로 구성된 종래에 비해 2층이 감소된 대략 5층(layer)의 자성 적층체로 구성될 수 있다. 이때, 자성 기재(225)는 고속 무선 충전시 자기장의 영향을 최소화하기 위해서 대략 170㎛ 이하의 두께를 갖고, 대략 1 테슬라 이상의 포화 자속 밀도를 갖는 자성체로 구성된다.
이를 통해, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 이어폰은 무선 수신 모듈의 두께를 대략 60㎛ 정도 감소시키면서 충전 효율을 1% 정도 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 이어폰은 무선 수신 모듈의 두께를 대략 60㎛ 정도 감소시키면서 교류 리액터(ACR)를 종래에 비해 대략 100mΩ 정도 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 이어폰은 무선 수신 모듈의 두께를 감소시키면서 Qi 인증 기준을 만족시킨다.
또한, 본 발명의 실시 에에 따른 무선 이어폰은 수신 코일(224)을 리츠 선으로 구성함에 따라 증가되는 제조 단가를 자성 기재의 층 감소를 통해 보상함으로써, 제조 비용의 증가를 방지할 수 있다.이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (20)

  1. 전자 기기로부터 음원 신호를 수신하여 재생하는 이어 모듈; 및
    회동 가능하게 결합된 상부 하우징 및 하부 하우징으로 구성되어 상기 이어 모듈을 수납하는 케이스를 포함하고,
    상기 이어 모듈 및 상기 케이스 중에서 적어도 하나는 위치 측위 신호를 송출하고, 상기 위치 측위 신호는 상기 전자 기기에서 상기 이어 모듈 또는 상기 케이스까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 신호인 무선 이어 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 전자 기기에서 상기 케이스까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 위치 측위 신호를 송출하는 제1 안테나를 포함하고,
    상기 제1 안테나는 상기 케이스의 제1 메인 기판 상에 실장되는 제1 무선 통신 칩인 무선 이어 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 제1 메인 기판에 형성되고, UWB 주파수 대역의 위치 측위 신호를 출력하는 제1 안테나 패턴을 더 포함하는 무선 이어 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 전자 기기에서 상기 케이스까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 위치 측위 신호를 송출하는 제1 안테나를 포함하고,
    상기 제1 안테나는,
    제1 면에 UWB 주파수 대역의 위치 측위 신호를 출력하는 제1 안테나 패턴이 형성되어 상기 케이스의 내부에 실장되고, 상기 케이스의 내부에 실장된 제1 메인 기판과 이격된 제1 안테나 기판; 및
    상기 제1 메인 기판의 급전원과 상기 제1 안테나 패턴을 연결하는 제1 커넥터를 포함하는 무선 이어 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    상기 제1 안테나 기판에 형성되고, 상기 제1 안테나 패턴과 다른 주파수 대역의 신호를 송출하는 제2 안테나 패턴; 및
    상기 제1 메인 기판의 급전원과 상기 제2 안테나 패턴을 연결하는 제2 커넥터를 더 포함하는 무선 이어 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    상기 제1 안테나 기판에 형성되고, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴과 다른 주파수 대역의 신호를 송출하는 제3 안테나 패턴; 및
    상기 제1 메인 기판의 급전원과 상기 제3 안테나 패턴을 연결하는 제3 커넥터를 더 포함하는 무선 이어 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제1 안테나 기판의 제2 면과 상기 케이스의 내면 사이에 개재되어, 상기 제1 안테나 기판을 상기 케이스에 접착하는 제1 접착 시트를 더 포함하는 무선 이어 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이어 모듈은 상기 전자 기기에서 상기 이어 모듈까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 위치 측위 신호를 송출하는 제2 안테나를 포함하고,
    상기 제2 안테나는 상기 이어 모듈에 내장된 제2 메인 기판에 실장된 무선 통신 칩인 무선 이어 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 안테나는 상기 제2 메인 기판에 형성되고, UWB 주파수 대역의 위치 측위 신호를 출력하는 제4 안테나 패턴을 더 포함하는 무선 이어 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이어 모듈은 상기 전자 기기에서 상기 이어 모듈까지의 거리 및 방향을 검출할 수 있는 위치 측위 신호를 송출하는 제2 안테나를 포함하고,
    상기 제2 안테나는,
    제1 면에 UWB 주파수 대역의 위치 측위 신호를 출력하는 제4 안테나 패턴이 형성되어 상기 이어 모듈의 내부에 실장되고, 상기 이어 모듈의 내부에 실장된 제2 메인 기판과 이격된 제2 안테나 기판; 및
    상기 제2 메인 기판의 급전원과 상기 제4 안테나 패턴을 연결하는 제4 커넥터를 포함하는 무선 이어 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 안테나는,
    상기 제2 안테나 기판에 형성되고, 상기 제4 안테나 패턴과 다른 주파수 대역의 신호를 송출하는 제5 안테나 패턴; 및
    상기 제2 메인 기판의 급전원과 상기 제5 안테나 패턴을 연결하는 제5 커넥터를 더 포함하는 무선 이어 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 안테나는,
    상기 제2 안테나 기판에 형성되고, 상기 제4 안테나 패턴 및 상기 제5 안테나 패턴과 다른 주파수 대역의 신호를 송출하는 제6 안테나 패턴; 및
    상기 제2 메인 기판의 급전원과 상기 제6 안테나 패턴을 연결하는 제6 커넥터를 더 포함하는 무선 이어 모듈.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 이어 모듈은 상기 제2 안테나 기판의 제1 면과 상기 이어 모듈의 하우징 내면 사이에 개재되어, 상기 제2 안테나 기판을 상기 이어 모듈에 접착하는 제2 접착 시트를 더 포함하는 무선 이어 모듈.
  14. 전자 기기로부터 음원 신호를 수신하여 재생하는 이어 모듈;
    회동 가능하게 결합된 상부 하우징 및 하부 하우징으로 구성되어 상기 이어 모듈을 수납하는 케이스; 및
    상기 케이스의 내부에 배치된 무선 전력 수신 모듈을 포함하고,
    상기 무선 전력 수신 모듈은 루프 형상으로 형성된 수신 코일을 포함하고,
    상기 수신 코일은 복수의 와이어가 꼬아진 리츠 선인 무선 이어 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 케이스의 내부에 배치된 메인 기판; 및
    상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 메인 기판의 하부에 배치된 배터리를 더 포함하고,
    상기 무선 전력 수신 모듈은 상기 배터리의 하부에 배치된 무선 이어 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 모듈은,
    상기 배터리의 하부에 배치되고, 170㎛ 이하의 두께를 갖는 자성 기재를 더 포함하고,
    상기 수신 코일을 상기 자성 기재의 제1 면에 배치된 무선 이어 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 자성 기재는 복수의 자성 시트가 적층된 적층체이고,
    상기 적층체는 비정질 리본 시트, 나노 결정립 시트, 페라이트 시트, 폴리머 시트 중에서 적어도 하나의 자성 시트를 포함한 무선 이어 모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 자성 기재의 포화 자속 밀도는 1 테슬라 이상인 무선 이어 모듈.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 수신 코일은 0.5mm 이상 0.7mm 이하의 직경을 갖는 복수의 와이어를 꼬아 놓은 리츠 선인 무선 이어 모듈.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 수신 코일은 직경이 0.6mm인 복수의 와이어를 꼬아 놓은 리츠 선인 무선 이어 모듈.
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