KR101940206B1 - 알에프 아이디를 구비하는 전자 라벨 - Google Patents

Abstract

통신을 통해 수신한 정보를 전자적인 디스플레이에 표시하는 전자 라벨이 개시된다. 제안된 전자 라벨은 알에프아이디와 같은 상대적으로 파장이 짧은 대역의 무선 통신부를 포함한다. 그 안테나는 회로 기판에 도전 패턴으로 형성된다. 일 양상에 따라 안테나는 평면상에서 볼 때 배터리의 바깥쪽 둘레 한 영역에 형성되는 급전부와, 급전부를 중심으로 평면 상에서 보아 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 양쪽으로 형성된 한 쌍의 방사체를 포함한다. 한 쌍의 방사체는 각각 평면 상에서 보아 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 양쪽으로 지그재그 형태로 전개되는 굴곡부를 포함할 수 있다. 추가적으로 한 쌍의 방사체 중 적어도 하나는 급전부와 굴곡부 사이에 평면상에서 상기 배터리의 바깥쪽 둘레를 감싸는 원호 형태로 형성된 루프부를 더 포함할 수 있다.

Description

알에프 아이디를 구비하는 전자 라벨{Electronic Label attachable to Goods}

전자적으로 정보를 표시하는 전자 라벨 기술이 개시된다.

전자 라벨 기술이 알려져 있다. 전자 라벨은 게이트웨이와 근거리 통신을 연결하고 그를 통해 서버로부터 정보를 수신하여 전자적인 디스플레이에 표시한다. 이러한 전자 라벨은 예를 들면 대형 상점의 상품이 진열된 선반에 설치되어 진열된 상품의 가격이나 상품명 등 상품 정보를 표시한다.

본 출원인에 의해 출원되어 2016년 1월 12일자로 공개된 공개특허공보 2016-0003998호는 전자 라벨에 NFC 태그를 부가하여 이를 통해 전자 라벨의 상품 정보를 개별적으로 갱신하는 기술을 개시하고 있다. NFC 통신의 경우 13.56MHz 대역의 고주파 대역을 사용하므로 상대적으로 파장이 길고 대략 10cm 정도의 근거리 통신에 응용되므로, 작은 루프 코일 형태의 안테나가 이용될 수 있어 전자 라벨에 쉽게 내장될 수 있다.

전자 라벨에 더 많은 기능이 요구되면서 물류 관리나 혹은 좀 더 먼 거리의 통신을 지원하는 것이 필요해졌다. 예를 들어 사용자들은 원거리에서 전자 라벨을 통해 재고를 관리하고 싶어 한다.

제안된 발명은 원거리에서 액세스가 가능한 전자 라벨을 제공한다. 상대적으로 파장이 짧은 알에프아이디를 위해 소형의 전자 라벨에 적용할 수 있는 안테나 기술을 제시한다.

제안된 전자 라벨은 알에프아이디와 같은 상대적으로 파장이 짧은 대역의 무선 통신부를 포함한다. 그 안테나는 회로 기판에 도전 패턴으로 형성된다. 일 양상에 따라 안테나는 평면상에서 볼 때 배터리의 바깥쪽 둘레 한 영역에 형성되는 급전부와, 급전부를 중심으로 평면 상에서 보아 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 양쪽으로 형성된 한 쌍의 방사체를 포함한다.

추가적인 양상에 따르면, 한 쌍의 방사체는 각각 평면 상에서 보아 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 양쪽으로 지그재그 형태로 전개되는 굴곡부를 포함할 수 있다. 추가적인 양상에 따르면, 한 쌍의 방사체 중 적어도 하나는 급전부와 굴곡부 사이에 평면상에서 상기 배터리의 바깥쪽 둘레를 감싸는 원호 형태로 형성된 루프부를 더 포함할 수 있다.

소형의 전자 라벨은 배터리나 디스플레이를 포함한다. 제안된 발명에 따라, 내부의 배터리와 같은 도전성 부품들의 방해를 회피하면서 충분한 방사 특성을 가진 안테나가 제공된다.

도 1은 의류 등에 부착하기에 적합한 예시적인 전자 라벨의 외관을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 전자 라벨의 단면도이다.
도 3은 도난방지 태그를 사용하여 셔츠에 전자 라벨을 부착한 예를 도시한다.
도 4는 또다른 실시예에 따른 전자 라벨의 외관을 도시한다.
도 5는 도 5에 도시된 전자 라벨의 단면도이다.
도 6는 일 실시예에 따른 전자 라벨의 회로기판의 외관을 도시한다.
도 7는 또 다른 실시예에 따른 전자 라벨의 회로기판의 전면 외관을 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 예시적인 회로기판의 후면 외관을 도시한다.
도 9은 도 7,8에 도시된 실시예의 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시예들을 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 이러한 양상들을 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

물류와 같은 응용 분야를 지원하기 위해 860-960MHz의 극초단파 대역을 사용하는 알에프아이디(RFID)를 전자 라벨에 내장하는 것이 검토되고 있다. 예를 들면 도 1은 의류 등에 부착하기에 적합한 전자 라벨의 외관을 도시한다. 도 2는 이 전자 라벨의 단면도이다. 도시된 전자 라벨은 그래픽 타입 전자 라벨이다. 그래픽 타입 전자 라벨은 그래픽 타입 디스플레이를 채용하며, 정보를 자유롭게 표시할 수 있다.

도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 전자 라벨은 하우징(20)과, 체결편(21)을 포함한다. 하우징은 디스플레이(31)가 전면에 노출되는 표시면(27')을 전면에 포함하고, 내부에 디스플레이(31) 및 회로기판(33)을 수용한다. 도시된 전자 라벨에서 배터리(35)는 하우징의 후면에 돌출된 수용 공간에 수납된다. 또 다른 예로, 회로기판(33)에서 디스플레이(31)가 얹혀진 타측에 중공부가 형성되고, 배터리가 그 중공부를 관통하여 수용될 수 있다.

전자 라벨은 통상 3년 정도의 기간 동안 배터리 교체 없이 작동해야 하므로, 큰 배터리가 사용되고 이에 따라 타 부품에 비해 상대적으로 많은 공간을 차지한다.

하우징(20)은 상부 하우징(23)과 하부 커버(25)로 구성되며, 상부 하우징은 일측에 전자 종이 디스플레이가 노출되며, 불투명한 베젤로 둘러싸인 투명한 표시면(27')을 구비한다. 상부 하우징(23)과 하부 커버(25)는 하부 커버(25)의 상부에 형성되는 체결부의 끝에 형성된 체결돌기가 상부 하우징(23)의 체결홈에 체결되면서 단단히 결합된다. 하부 커버(25)가 상부 커버의 배면을 밀폐하면서 습기가 침투하는 것을 막는다. 상부 하우징(23)의 타측에는 로고가 인쇄된 로고 태그(24)가 부착된다.

회로기판(33)에는 무선 통신을 위한 시스템온칩(RF-SoC)을 포함한 회로가 실장된다. 그래픽 전자종이 디스플레이는 알에프 시스템온칩과 연결된 전자 종이 디스플레이 구동칩을 이용하여 구동된다. 일 양상에 따라, 회로기판(33)에는 알에프아이디 칩이 추가로 실장된다. 부가적인 양상에 따라, 회로기판(33)에는 NFC 칩이 추가로 실장될 수 있다. 체결편(21)은 하우징에 체결되고, 적어도 하우징 일면으로 길게 연장되는 연장면을 가지며, 상품에 체결시키는 체결구가 관통하는 체결공(22)이 그 연장면에 형성된다. 체결공(22)은 체결구의 형태에 따라 원형 혹은 다각형일 수 있고, 크기도 그에 맞추어 결정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 체결편은 연질 재질, 예를 들면 실리콘으로 형성될 수 있다.

일 양상에 따라, 체결편은 내부에 중공부를 포함하고, 이 중공부의 내부 테두리가 하우징 측면에 형성된 환형 체결홈에 끼워져서 체결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 체결편(21)은 상부 하우징(23)의 테두리를 따라 형성된 환형 체결홈(72)에 압착되면서 체결된다. 체결력을 보강하기 위하여, 체결홈(72)에 접착제가 부가될 수 있다. 전자 라벨은 상품에 체결시키는 보안용 체결구가 관통하는 체결공을 포함할 수 있다. 체결공을 관통하는 체결구는 상품의 도난방지 태그일 수 있다. 체결구는, 예를 들면 전자 물품 감시기(Electronic Article Surveillance : EAS)일 수 있다. EAS는 흔히 알에프 태그가 내장된 본체와, 상품을 관통하여 이 본체에 체결되는 체결핀의 형태를 갖고 있다. 체결핀이 전자 라벨의 체결공(22)을 관통한다. 전자 라벨은 기존에 매장에서 활용되는 EAS를 활용하여 상품에 간편하게 체결될 수 있다. 도 3은 체결편(21)의 체결공(22)에 도난방지 태그를 꽂아서 셔츠에 전자 라벨을 부착한 예를 도시한다.

도 4는 또다른 실시예에 따른 전자 라벨의 외관을 도시한다. 도 5는 도 4에 도시된 전자 라벨의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 이 전자 라벨은 디스플레이가 위치하는 반대측 공간에 체결핀이 돌출되어 있다. 내부에는 도난방지 태그가 포함되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 체결핀에 체결구가 체결되어 상품을 관통하여 설치될 수 있다.

도 4,5에 도시된 실시예들에서 전자 라벨에 체결핀이 형성되어 있지만, 전자 라벨에는 체결공이 형성되고, 별도의 체결구에 체결핀이 형성되고 도난방지태그도 내장될 수 있다. 전자 라벨 본체에 체결공이 형성되면, 두께가 얇아서 보관의 편의성이 있다. 체결구는 별도로 모아서 보관할 수 있다.

도 4,5에 도시된 실시예에 있어서, 전자 라벨은 자체에 도난방지태그 회로를 더 포함하고, 회로 기판의 일측에 도전 패턴으로 형성된 도난방지태그용 안테나를 더 포함할 수 있다. 도난방지태그는 알에프아이디의 일종이다. 도난방지태그 회로는 동일한 회로 기판에 형성될 수도 있고, 별도의 서브 회로 기판에 형성될 수도 있다.

일 양상에 따르면, 이러한 전자 라벨은 알에프아이디를 내장할 수 있다. 예를 들어 알에프아이디는 전술한 바와 같은 도난방지태그일 수 있다. 또다른 예로, 알에프아이디는 900MHz 대역의 단말기를 사용하여 이 알에프아이디를 읽음으로써 진열된 상품의 정보를 읽어서 판매 현황을 관리하는 판매관리용알에프아이디일 수 있다.

도 6는 일 실시예에 따른 전자 라벨에 내장된 회로 기판(33)의 외관을 도시한다. 회로 기판(33)의 일측에는 도전 패턴으로 형성된 안테나가 있다. 평면상에서 볼 때 배터리의 바깥쪽 둘레 한 영역에 급전부(130)가 형성된다. 급전부(130)는 무선 통신부, 도시된 실시예에서는 알에프아이디 칩(110)과 연결된다. 안테나는 급전부(130)를 중심으로 평면 상에서 보아 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 양쪽으로 형성된 한 쌍의 방사체(171, 173)를 포함한다.

도시된 실시예에서, 회로기판의 일측에 도전 패턴으로 형성된 NFC 용 루프 코일 안테나(230)를 더 포함한다.

알에프아이디는 135KHz 이하의 저주파 대역을 사용하는 것과, 13.56MHz의 고주파대역을 사용하는 것, 그리고 860-960MHz의 극초단파 대역을 사용하는 것과, 2.45GHz의 마이크로파 대역을 사용하는 것이 있다. NFC는 13.56MHz의 대역을 사용하며, 상대적으로 파장이 길어서 적은 면적을 차지하는 루프 코일 안테나로 형성할 수 있다. 더구나 NFC 용 안테나는 사양에 규정된 인식 거리가 10cm 정도로 짧아서 평면상에서 보아 인쇄회로기판의 상대적으로 넓은 면적을 커버하는 디스플레이 배면에 배치하여도 알에프 송수신에 문제가 없다.

그러나 물류 등 분야에서 널리 사용되는 860-960MHz의 극초단파 대역의 경우 파장이 짧고 사양에 규정된 인식거리가 수 m로 길어서 디스플레이 배면에 배치할 경우 알에프 송수신에 문제가 발생하였다. 전자 라벨은 매우 소형이므로 디스플레이가 배치되지 않은 나머지 공간의 대부분을 배터리가 차지하고 있다. 배터리는 표면이 도체라서 알에프 방사 특성을 방해한다. 전술한 바와 같이, 전자 라벨은 통상 3년 정도의 기간 동안 배터리 교체 없이 작동해야 하므로, 큰 배터리가 사용되고 이에 따라 타 부품에 비해 상대적으로 많은 공간을 차지한다. 배터리와 디스플레이가 배치된 공간으로 인해 알에프아이디용 안테나를 위해 회로기판의 싸이즈를 늘여서 별도의 공간을 확보하는 방안이 생각될 수 있다. 그러나 이 경우 전자 라벨의 싸이즈가 커지는 문제가 발생된다.

인쇄회로기판에서 도체인 배터리를 피하여 평면 상에서 보아 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 급전선 양쪽으로 한 쌍의 방사체를 형성함으로써 전자 라벨의 싸이즈를 키우지 않으면서도 목표로 하는 방사 특성을 달성할 수 있다.

도시된 실시예에서 회로기판은 디스플레이가 배치된 측의 타측에 배터리가 수용되는 중공부(500)를 포함한다. 배터리(35)는 이 중공부(500)를 관통하여 하우징 내에 수용된다. 이에 따라 전자 라벨의 두께를 더 줄일 수 있다. 그러나 제안된 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 회로기판의 배면이나 전면에 배터리가 겹쳐서 배치되어 하우징 내에 수용될 수도 있다.

추가적인 양상에 따라, 한 쌍의 방사체는 각각 평면 상에서 보아 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 양쪽으로 지그재그 형태로 전개되는 굴곡부를 포함할 수 있다. 루프 코일로 형성하지 않더라도 극초단파 대역의 알에프 아이디는 지그재그 형태로 방사체를 형성하는 것으로 극초단파에서 요구되는 길이의 안테나를 형성할 수 있다. 일반적으로 다이폴 안테나에서는 선로와 임피던스 정합 측면에서 유리한 반파장 다이폴이 널리 사용된다. 이 경우 대략 16cm 길이의 안테나가 요구되고 각 방사체는 대략 8cm 길이가 되어야 한다.

도시된 실시예에서 회로기판의 일측에는 도전 패턴으로 형성된 NFC 용 루프 코일 안테나(230)를 더 포함할 수 있다. 이 루프코일 안테나(230)는 NFC 칩(210)에 급전선을 통해 연결된다.

도 7는 또다른 실시예에 따른 전자 라벨의 회로기판의 전면 외관을 도시한다. 도 8은 이 예시적인 실시예에 따른 회로기판의 후면 외관을 도시한다. 추가적인 양상에 따라, 안테나에서 한 쌍의 방사체 중 적어도 하나는 급전부(130)와 굴곡부(171) 사이에 평면상에서 배터리의 바깥쪽 둘레를 감싸는 원호 형태로 형성된 루프부(150)를 더 포함할 수 있다. 루프부(150)는 한 쌍의 방사체 중 일측에만 형성될 수도 있고, 양측에 형성될 수도 있다.

도시된 실시예에서 루프부(150)는 다층 기판의 상이한 층에 형성된 원호 패턴(150', 150")을 쓰루홀(151,153)로 연결한 루프로 구현된다. 급전선(130-1)은 회로기판 전면의 루프 구간(150')에 연결되고, 급전선(130-2)은 회로기판 후면의 루프 구간(150")에 연결되며, 회로기판 전면의 루프 구간(150')과 회로기판 후면의 루프 구간(150")은 쓰루홀(151,153)으로 연결되어 단면상에서 볼 때 루프를 형성한다. 회로기판 전면에는 이 루프부(150)에 굴곡부(171)가 연결되어 추가적인 방사체를 형성한다. 회로기판 후면에는 굴곡부가 연결되어 있지 않다.

안테나를 루프 방식으로만 구현한 경우 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 형성하는 것으로 UHF대역의 주파수 특성을 구현하는 것이 어려웠다. 도 7에 도시된 실시예에 있어서, 방사 특성은 UHF대역의 주파수 특성을 만족시키는 것이 가능하였다. 그러나 귀환 손실(return loss : S11) 특성이 양호하지 못하였다.

도 9는 도 7에 도시된 실시예의 주파수 응답 특성을 도시한 그래프이다. 도시된 바와 같이, UHF대역의 주파수에서 날카로운 밴드 제한 특성을 보이며, 귀환 손실도 양호하다.

이상에서 도시된 실시예들을 중심으로 발명을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 발명의 범주는 이들 실시예에 개시된 구성들이 기술적으로 모순되지 않는 한 다양하게 조합되는 실시예들을 포괄할 뿐 아니라, 이러한 실시예들로부터 당업자가 자명하게 도출할 수 있는 자명한 변형예들을 포괄하도록 청구범위를 통해 의도되었다.

20 : 하우징 21 : 체결편
22 : 체결공 23 : 상부 하우징
24 : 로고 태그 25 : 하부 하우징
26 : 덮개 27 : 표시공
27' : 표시면
31 : 디스플레이 32 : 체결홈
33 : 회로기판 37 : 중공부
51 : 체결핀
110 : 알에프아이디 칩 130 : 급전선
150 : 루프부 171, 173 : 굴곡부
230 : 루프코일 안테나 210 : NFC 칩

Claims (10)

1. 상품 정보를 전자적인 디스플레이에 표시하는 전자 라벨에 있어서,
   하우징;
   하우징의 일측에 수용되는 디스플레이;
   하우징의 타측에 수용되는 배터리;
   디스플레이 및 배터리와 적어도 일부분이 겹치도록 적층되며 하우징 내에 수용되는 회로기판;
   무선 통신부; 및
   상기 회로 기판에 도전 패턴으로 형성되며, 평면상에서 볼 때 상기 배터리의 바깥쪽 둘레 한 영역에 형성되고 상기 무선 통신부와 연결된 급전부와, 급전부를 중심으로 평면 상에서 보아 상기 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 양쪽으로 형성된 한 쌍의 방사체를 포함하는 다이폴 안테나;
   를 포함하되,
   상기 회로기판은 상기 배터리가 수용되는 중공부를 포함하고,
   상기 한 쌍의 방사체 중 적어도 하나는 급전부와 굴곡부 사이에 평면상에서 상기 배터리의 바깥쪽 둘레를 감싸는 원호 형태로 형성된 루프부를 포함하고,
   상기 루프부는 다층 기판의 상이한 층에 형성된 원호 패턴을 쓰루홀로 연결한 루프로 구현되고,
   상기 한 쌍의 방사체는 회로기판의 전면에 각각 상기 배터리의 바깥쪽 둘레를 따라 양쪽으로 지그재그 형태로 전개되는 굴곡부를 더 포함하는 전자 라벨.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 무선 통신부는 극초단파 대역의 알에프아이디(RFID) 회로인 전자 라벨.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 전자 라벨은 상기 회로기판의 일측에 도전 패턴으로 형성된 NFC 용 루프 코일 안테나를 더 포함하는 전자 라벨.
9. 제 1 항에 있어서, 전자 라벨은 상품에 체결시키는 보안용 체결구가 관통하는 체결공을 더 포함하는 전자 라벨.
10. 제 9 항에 있어서, 전자 라벨은 도난방지태그 회로를 더 포함하고, 상기 회로 기판의 일측에는 도전 패턴으로 형성된 도난방지태그용 안테나를 더 포함하는 전자 라벨.

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