WO2006134913A1 - コイルアンテナ構造および携帯電子機器 - Google Patents
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- 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
- H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core
Definitions
- the present invention relates to a coil antenna structure provided in a portable electronic device and a portable electronic device having the structure.
- Non-contact IC cards which have been spreading in recent years, communicate with reader / writers in a state where magnetic flux from the reader / writer passes through a planar coil provided in the card. It is configured.
- the planar coil is provided on one surface (near the surface) of the mobile phone casing.
- a circuit board including a ground electrode, a metal battery case, etc., and magnetic flux is difficult to pass, so there is a problem that the communication distance is shortened.
- the mobile phone is turned upside down and held over a reader / writer, communication may not be possible at all.
- the sensitivity may change depending on the direction.
- Patent Document 1 discloses a configuration in which a sheet of magnetic material having a high magnetic permeability is disposed between a coil antenna and an object.
- Patent Document 1 JP 2000-113142 A
- the information storage device disclosed in Patent Document 1 has a structure in which a sheet is attached to an adherend surface of an object, when this is applied to, for example, a mobile phone, for example, a battery of the mobile phone It can be incorporated into a mobile phone by attaching it to the case.
- an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem so that communication is possible even if a portable electronic device incorporating a non-contact IC card chip is turned upside down and held over a reader / writer.
- An object of the present invention is to provide a coil antenna device and a portable electronic device equipped with the coil antenna device that can secure the required communication distance.
- the coil antenna and the portable electronic device of the present invention are configured as follows.
- a plate-shaped housing having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and extending in the thickness direction of the housing at least in the thickness direction from the first main surface side to the second main surface side
- a coil antenna is configured by including a magnetic member serving as a magnetic path to a coil member and a coil member surrounding the magnetic member.
- the magnetic member is a first magnetic member, and the second magnetic member magnetically connected to the first magnetic member is the first main surface side of the casing.
- a coil antenna is constructed.
- a coil antenna is configured by providing a third magnetic body magnetically connected to the first magnetic body on the second main surface side of the casing.
- the first, second, and third magnetic members are formed of an integral magnetic member to form a coil antenna.
- the integral magnetic member is a sheet-like magnetic member that is curled from the first main surface to the second main surface of the casing.
- a coil antenna is configured by providing a plurality of sets of the first, second, and third magnetic members.
- At least one of the second and third magnetic members is formed separately from the first magnetic member to constitute a coil antenna.
- a coil antenna is configured by interposing a gap between the first magnetic member and the second or third magnetic member formed separately from the first magnetic member. To do.
- the cross-sectional area of the second and third magnetic members is made larger than the cross-sectional area of the first magnetic member to constitute the coil antenna.
- the coil antenna is configured by forming the second and third magnetic members into a substantially sheet shape or film shape. To do.
- the coil antenna is configured by using the first magnetic member as a substantially sheet or film.
- a coil antenna is configured by arranging a first magnetic member near the end of the casing.
- a circuit board is disposed in the housing, a first magnetic member is provided so as to penetrate the circuit board, and at least a conductor of a portion surrounding the first magnetic member of the circuit board is provided.
- First magnetic member force A cut portion extending in a direction away from the first magnetic member member is provided.
- the casing includes a conductive frame for a liquid crystal display panel, and the first magnetic member is provided outside a loop formed by the conductive frame.
- a constriction is formed outside the conductive frame, and the first magnetic member is provided in the constriction.
- a magnetic barrier member that suppresses the passage of magnetic flux through a path different from the magnetic path including the first magnetic member is disposed in the vicinity of the first magnetic member.
- a magnetic barrier member that suppresses passage of magnetic flux through a path different from the magnetic path including the first magnetic member is opposed to the second or third magnetic member. Place it on the surface or inside the surface.
- the main housing is a main housing, and the main housing is provided with a sub housing that forms a clamshell structure.
- a magnetic antenna member is provided to constitute a coil antenna.
- the main housing is the main housing, and a sub-housing that can be opened and closed with respect to the main housing is provided.
- the sub-housing extends in at least the thickness direction of the sub-housing, A magnetic path from the first main surface side to the second main surface side, and a fourth magnetically connected to the first magnetic member in a state where the sub-housing is closed with respect to the main housing.
- a coil member is configured by providing a magnetic member.
- a fifth magnetic member magnetically connected to the fourth magnetic member is provided on the first main surface side of the sub-housing, and a fourth magnetic member is provided on the second main surface side of the sub-housing.
- a coil antenna is configured by providing a sixth magnetic member magnetically connected to the magnetic member.
- the fifth and sixth magnetic members are integrally formed with the fourth magnetic member to constitute a coil antenna.
- the integral magnetic member is a sheet-like magnetic member bent from the first main surface to the second main surface of the sub-housing.
- a coil antenna is configured by providing a plurality of sets of the fourth, fifth, and sixth magnetic members.
- a coil antenna is configured by forming at least one of the fifth and sixth magnetic members separately from the fourth magnetic member.
- a coil antenna is configured by interposing a gap between the fourth magnetic member and the fifth or sixth magnetic member formed separately from the fourth magnetic member. To do.
- the coil antenna is configured by making the cross-sectional areas of the fifth and sixth magnetic members larger than the cross-sectional area of the fourth magnetic member.
- the coil antenna is configured by making the fifth and sixth magnetic members substantially sheet-like or film-like.
- the coil antenna is configured by using the fourth magnetic member as a substantially sheet or film.
- a coil antenna is configured by arranging the fourth magnetic member near the end of the sub-housing.
- a circuit board is arranged in the sub-housing, a fourth magnetic member is provided so as to penetrate the circuit board, and at least a portion of the circuit board surrounding the fourth magnetic member is guided.
- the body is provided with a notch extending in the direction away from the fourth magnetic member force.
- the sub-housing includes a conductive frame for a liquid crystal display panel, and the fourth magnetic member is provided outside a loop formed by the conductive frame.
- a constriction is formed on the outside of the conductive frame, and the fourth magnetic member is provided in the constriction.
- a magnetic barrier member that suppresses magnetic flux from passing through a path different from the magnetic path including the fourth magnetic member is disposed in the vicinity of the fourth magnetic member.
- a magnetic barrier member that suppresses the passage of magnetic flux through a path different from the magnetic path including the fourth magnetic member is opposed to the fifth or sixth magnetic member. It is placed on the surface or in the space between the surfaces.
- the casing includes a conductive frame for a liquid crystal display panel that surrounds the magnetic path, and a non-conductive portion is provided in a part of the conductive frame.
- a magnet provided to bypass or penetrate a region having a relatively low permeability so as to pass the magnetic flux.
- a coil antenna is configured by including a magnetic member and a coil member surrounding the magnetic member.
- a second magnetic member that is magnetically connected to the first magnetic member on at least one end side of the first magnetic member, wherein the magnetic member is the first magnetic member.
- the coil antenna is configured by making the cross-sectional area of the second magnetic member larger than the cross-sectional area of the first magnetic member in the direction orthogonal to the extending direction of the first magnetic member.
- the present invention comprises any one of the above coil antenna structures to constitute a portable electronic device.
- a coil antenna including a magnetic member extending in the thickness direction and serving as a magnetic path from the first main surface to the second main surface in a plate-like housing and a coil member surrounding the magnetic member. Since the magnetic member becomes a magnetic path through which the magnetic flux passes from the first main surface of the housing to the second main surface side or in the opposite direction, the coil member is provided in the magnetic path. For example, if a contactless IC card chip is connected to this coil antenna, communication is possible even if either the first main surface side or the second main surface side of the housing is facing the reader / writer.
- a magnetic path is provided by providing a second magnetic member magnetically connected to the first magnetic member extending in the thickness direction of the housing on the first main surface side of the housing.
- the magnetic reluctance is reduced, the magnetic flux focusing effect is increased, the magnetic flux density penetrating the coil member is increased, and the communication distance with the reader Z writer can be increased.
- a magnetic path can be formed in a limited space by forming an integral magnetic member with a sheet-like magnetic member bent from the first main surface to the second main surface of the housing. Therefore, a portable electronic device can be configured without increasing the size of the housing.
- Forming one of the second and third magnetic members separately from the first magnetic member facilitates incorporation in the housing.
- the first magnetic member is substantially sheet-like or film-like, the miniaturization effect is further enhanced.
- the first magnetic member is provided so as to penetrate the circuit board in the housing, and the first magnetic member is provided in the portion surrounding the first magnetic member of the circuit board.
- the back electromotive force due to the eddy current generated in the circuit board when the magnetic flux passes through the body member is suppressed, and the decrease in the effective magnetic permeability of the first magnetic body member is suppressed.
- the size of the conductive frame is reduced by forming a constricted portion outside the conductive frame for the liquid crystal display panel and providing the first magnetic member in the constricted portion.
- the first magnetic member can be arranged outside the loop of the conductive frame.
- a magnetic field that suppresses the passage of magnetic flux through a path different from the magnetic path including the first magnetic member By disposing the air barrier member in the vicinity of the first magnetic member, the magnetic flux linked to the coil member can be more focused.
- a magnetic barrier member that suppresses the passage of magnetic flux through a path different from the magnetic path including the first magnetic member is disposed on the mutually opposing surfaces of the second or third magnetic member. Alternatively, by arranging it in the space sandwiched between the surfaces, it is possible to concentrate the magnetic flux interlinking with the coil member S.
- a fourth magnet that has a structure including a main housing and a sub-housing that can be opened and closed with respect to the main housing, and serves as a magnetic path from the first main surface side to the second main surface side of the sub housing
- a magnetic path that penetrates the main housing and the sub housing can be configured. Even when the sub-case is closed with respect to the case, it functions as a coil antenna.
- the magnetic member 6 By providing the magnetic member 6, the magnetic resistance of the magnetic path in the sub-casing is reduced, and the magnetic flux focusing effect is enhanced.
- the cross-sectional area of the fifth and sixth magnetic members with respect to the surface direction of the housing is the same as that of the fourth magnetic member. By making it larger than the cross-sectional area, the volume of the fourth magnetic member provided in the sub-housing can be reduced, and the entire apparatus can be reduced in size.
- the fifth and sixth magnetic members By making the fifth and sixth magnetic members substantially sheet-like or film-like, the volume occupied by the fifth and sixth magnetic members in the housing can be reduced, and the overall size of the apparatus can be reduced. Can be achieved. (28) If the fourth magnetic member is substantially sheet-like or film-like, the effect of miniaturization is further enhanced.
- a fourth magnetic member is provided so as to penetrate the circuit board in the sub-housing, and a cut portion is provided in a portion surrounding the fourth magnetic member of the circuit board, thereby causing an eddy current. Back electromotive force is suppressed, and a decrease in effective magnetic permeability is suppressed.
- a fourth magnetic member is provided so as to penetrate the circuit board in the sub-housing, and a cut portion is provided in a portion surrounding the fourth magnetic member of the circuit board.
- a coil member is provided by disposing a magnetic barrier member in the vicinity of the fourth magnetic member that suppresses magnetic flux from passing through a path different from the magnetic path including the fourth magnetic member. It is possible to focus the magnetic flux interlinking with the.
- a magnetic barrier member for suppressing magnetic flux from passing through a path different from the magnetic path including the fourth magnetic member is provided on the surfaces of the fifth or sixth magnetic member facing each other. Alternatively, by arranging it in the space sandwiched between the surfaces, it is possible to concentrate the magnetic flux interlinking with the coil member S.
- a portable electronic device provided with the coil antenna structure by including a magnetic member and a coil member surrounding the magnetic member so as to bypass or pass through a region having a relatively low magnetic permeability. Can be communicated with the reader Z writer that communicates with a non-contact IC chip equipped with a coil antenna by holding either side up or down.
- a second magnetic member magnetically connected to the first magnetic member is provided on at least one end side of the first magnetic member, and the extending direction of the first magnetic member
- FIG. 1 is a diagram showing a coil antenna structure according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a mobile phone provided with a coil antenna structure according to a second embodiment.
- FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a mobile phone provided with a coil antenna structure according to a third embodiment.
- FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a mobile phone provided with a coil antenna structure according to a fourth embodiment.
- FIG. 5 is a diagram showing several states in which the mobile phone is held over a reader / writer.
- FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a mobile phone provided with a coil antenna structure according to a fifth embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a mobile phone provided with a coil antenna structure according to a sixth embodiment.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of the mobile phone.
- FIG. 9 is a partial plan view showing a configuration of a substrate inside the mobile phone.
- FIG. 10 is a partial perspective view showing an internal configuration of the mobile phone.
- FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a mobile phone according to a seventh embodiment.
- FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a mobile phone according to an eighth embodiment.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a mobile phone according to a ninth embodiment.
- FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a mobile phone according to a tenth embodiment.
- FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a magnetic member in the mobile phone.
- FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of a mobile phone according to an eleventh embodiment.
- FIG. 17 is a diagram showing a configuration of the mobile phone.
- FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a coil antenna according to a twelfth embodiment.
- FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a coil antenna according to a thirteenth embodiment.
- FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a mobile phone provided with a coil antenna structure according to a fourteenth embodiment.
- FIG. 21 is a plan view of a magnetic barrier member 37 provided in a coil antenna according to a fifteenth embodiment.
- a coil antenna according to a first embodiment will be described with reference to FIG.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing two types of coil antennas.
- a conductor 10 having a predetermined thickness and a spread in the surface direction and having a relatively low magnetic permeability is provided, and the first end extending in the thickness direction of the conductor 10 is provided at the end of the conductor 10.
- the magnetic member 1 is provided. Further, the second magnetic member 2 is magnetically connected to the first main surface (upper surface in the drawing) side of the conductor 10 with respect to the first magnetic member 1.
- a third magnetic member 3 connected to the first magnetic member 1 is disposed on the second main surface (lower surface in the drawing) side of the conductor 10.
- the first magnetic member 1 is provided along the end of the conductor 10, and the second magnetic member is provided.
- the cross-sectional area of the second magnetic member 2 and the third magnetic member 3 is larger than the cross-sectional area of the first magnetic member 1.
- the specific resistance value is 10 ⁇ [ ⁇ 'cm ], Preferably 10 "[ ⁇ 'cm] or more.
- the first magnetic member 1 has a coil member 11 in which a conductor is wound so as to surround it.
- the magnetic flux ⁇ passes through the first magnetic member provided with the coil member 11 so as to bypass the conductor 10 in this way, when the applied magnetic field is modulated, it is used as a signal or power. As a result, the coil member 11 can be taken out.
- the magnetic field can be obtained by simply holding or placing the surface of the second magnetic member 2 side or the third magnetic member 3 side over the region in which the magnetic field faces in the thickness direction of the conductor 10. Acts as a coupled coil antenna. Further, when a transmission signal flows through the coil member 11 by the operation of the circuit connected to the coil member 11, communication with a circuit such as an external reader / writer becomes possible.
- the first main body of the conductor 10 is provided.
- the contactless IC chip can communicate with the reader / writer simply by holding either the surface or the second main surface over the reader / writer for the contactless IC chip.
- a conductor (conductor) 10 having a predetermined thickness and a spread in the surface direction and having a relatively low permeability is provided, and the inside of the conductor 10 is penetrated.
- the first magnetic member 1 is arranged.
- the second magnetic member 2 is disposed on the first main surface (upper surface in the drawing) side of the conductor 10
- the third magnetic surface 2 is disposed on the second main surface (lower surface in the drawing) side.
- the second and third magnetic members 2 and 3 are magnetically connected to the first magnetic member 1.
- the cross-sectional area of the second magnetic member 2 and the third magnetic member 3 is larger than the cross-sectional area of the first magnetic member 1. is doing. That is, the first magnetic member 1 is disposed so as to penetrate part of the conductor 10, and the second magnetic member 2 and the third magnetic member 3 are the first and second main members of the conductor 10. They are arranged so as to spread in the direction of the surface.
- the first magnetic member 1 is provided with a coil member 11 (pickup coil) in which a conductor is wound so as to surround it.
- a coil member 11 pickup coil
- the magnetic flux ⁇ passes upward through the path of the third magnetic member 3 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the second magnetic member 2.
- the magnetic flux focusing effect is high. For this reason, the magnetic flux density passing through the first magnetic member 1 is increased, and the positional relationship in which the reader / writer is coupled to the antenna portion is widened.
- the second magnetic member 2 and the third magnetic member 3 are each magnetically connected to the first magnetic member 1. Only one of the second and third magnetic members may be magnetically connected to the first magnetic member 1
- the first magnetic member 1 extending in the thickness direction of the conductor 10 may be provided. In either case, the magnetic flux focusing effect is reduced, but as the components are simplified, the size can be reduced and the cost can be reduced.
- FIG. 2A is a cross-sectional view of the main part of the mobile phone.
- Case 14 of mobile phone 50 is all
- the body has a plate shape, and a circuit board (hereinafter simply referred to as “substrate”) 13 constituting an electronic circuit is disposed inside the housing 14.
- a first magnetic member 1 is disposed at the end of the casing 14.
- the first magnetic member 1 is provided with a coil member 11 formed by winding a conductor coil so as to surround a magnetic flux passing through the first magnetic member.
- a second magnetic member 2 magnetically connected to the first magnetic member 1 is disposed on the first main surface (upper surface in the figure) S1 side of the casing 14.
- the third magnetic member 3 magnetically connected to the first magnetic member 1 is disposed on the second main surface (lower surface in the figure) S2 of the casing 14.
- the cross-sectional area of the second magnetic member 2 and the third magnetic member 3 is the first magnetic member 1 The cross-sectional area is larger.
- the substrate 13 extends in the housing 14 to the vicinity of the end thereof, the first magnetic member 1, the second magnetic member 2, and the third magnetic member 3
- the magnetic path is arranged so as to bypass the substrate 13.
- the magnetic flux ⁇ passes through the path of the third magnetic member 3 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the second magnetic member 2, Exit upward.
- the second magnetic member 2 and the third magnetic member 3 extend along the surface direction of the first and second main surfaces of the casing 14, that is, along the direction perpendicular to the direction of the magnetic field. Therefore, the magnetic flux focusing effect is high. For this reason, the magnetic flux density passing through the first magnetic member 1 is increased.
- an antenna 12 for a mobile phone is provided at the end of the casing 14 opposite to the end where the first magnetic member 1 is disposed.
- the coil member 11 is connected to a non-contact IC chip.
- the non-contact IC chip and the coil member 11 and the first to third magnetic members:! To 3 constitute a data carrier used in RFID (Radio Frequency Identification (non-contact data identification technology)), The
- FIGS 2 (B) and 2 (C) show the mobile phone held over the RFID reader Z writer.
- (B) is the state where the surface (key operation part surface) of the mobile phone is the top, and the back is facing the reader Z writer 100, while (C) is the reverse, the surface of the mobile phone is the reader / writer 100. It is in a state of being directed to.
- the reader / writer 100 emits magnetic flux by directing a magnetic field in the vertical direction from the surface (the surface holding the mobile phone). First to third magnetic members in the casing 14 of the mobile phone 50 Since a magnetic path consisting of! ⁇ 3 is provided, the magnetic flux ⁇ radiated from the reader / writer 100 passes upward from the upper surface of the housing 14 through the magnetic path. For example, in the example shown in (B), the magnetic flux ⁇ passes through the path of the third magnetic member 3 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the second magnetic member 2, and in the example shown in (C) The magnetic flux ⁇ passes through the path of the second magnetic member 2 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the third magnetic member 3.
- the magnetic field lines form a closed loop
- the magnetic flux that has escaped from above returns to the antenna section of the reader / writer 100 through the surroundings.
- the entire magnetic path including the first magnetic member 1 wound around the coil member 11 is formed in a U-shape, whereby the second magnetic member 2 and the third magnetic member are formed.
- Power can be supplied to the IC chip and communication can be performed by electromagnetic induction using the magnetic flux focused by the member 3. Therefore, mutual communication with the reader / writer 100 becomes possible regardless of the front and back of the mobile phone 50.
- a capacitor is connected to the coil member 11 to form a resonance circuit, and its resonance frequency is set to 13.56 MHz, for example, in accordance with the resonance frequency of the electromagnetic wave transmitted from the reader / writer 100.
- the resonance circuit of the non-contact IC chip receives the electromagnetic field from the reader / writer 100 by the resonance operation of the resonance circuit, converts the received electromagnetic field into an electric signal, and supplies it to the IC chip. After reading and writing to the internal memory, the IC chip induces voltage fluctuations on the reader / writer side of the external device by switching operation using the FET in the IC chip, thereby performing contactless communication.
- the first to third magnetic members 1 to 3 are formed by molding a mixed material of ferrite powder and resin. Alternatively, it is configured by applying and forming a ferrite resin paste on the inner wall portion of the mobile phone. By configuring the first to third magnetic members with the mixed material containing ferrite powder in this way, the impact resistance and weight reduction of the first to third magnetic members can be achieved, and the mobile phone An antenna that is less damaged by dropping can be configured.
- the first magnetic member 1 provided with the coil member 11 on which the magnetic flux is concentrated has a small cross-sectional area, so that ferrite powder with high permeability can be used, the volume mixing ratio of ferrite powder can be increased, It is desirable to increase the magnetic permeability compared to the second and third magnetic members by increasing the particle diameter of the particles. Therefore, only this first magnetic member is composed of a sintered body of magnetic material. You may make it.
- a so-called clamshell structure is formed in which a main housing 17 and a sub-housing 18 are connected by a pivot shaft 19 so as to be freely opened and closed.
- the first magnetic member 1 extending in the thickness direction of the main housing 17 is provided on the pivot shaft 19 portion of the main housing 17 to which the sub-housing 18 is connected.
- the coil member 11 is provided on the front side.
- a second magnetic member 2 that is magnetically connected to the first magnetic member 1 is disposed on the first main surface (the upper surface in FIG. 3A) of the main housing 17.
- a third magnetic member 3 that is magnetically connected to the first magnetic member 1 is disposed on the second main surface (lower surface in the drawing) side of the main housing 17.
- (A) in FIG. 3 is a state where the sub-housing 18 side is an upper surface and the main housing 17 side is a lower surface, and (B) is vice versa.
- the body 17 side is the top surface.
- the reader / writer 100 emits magnetic flux by directing a magnetic field in the vertical direction from the surface (the surface holding the mobile phone). This magnetic flux passes upward through the magnetic path composed of the first to third magnetic members 1 to 3 of the mobile phone.
- the magnetic flux ⁇ passes through the path of the third magnetic member 3 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the second magnetic member 2
- the magnetic flux ⁇ passes through the path of the second magnetic member 2 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the third magnetic member 3.
- the entire magnetic path including the first magnetic member 1 wound around the coil member 11 is formed in a U-shape, whereby the second magnetic member 2 and the third magnetic member are formed.
- Power can be supplied to IC chips and signals can be communicated by electromagnetic induction using magnetic flux focused by member 3. Therefore, mutual communication with the reader / writer 100 is possible regardless of the front and back of the mobile phone.
- This mobile phone 50 also has a so-called clam seal structure in which the sub-housing 18 is connected to the pivot shaft 19 of the main housing 17 so as to be freely opened and closed.
- the U-shaped magnetic path composed of the first to third magnetic members is formed in the pivot shaft portion.
- a magnetic path is formed at the end portion that overlaps with the sub-housing 18 closed.
- the second magnetic member is formed on the end of the main housing 17 and on the first main surface (upper surface in the drawing) of the main housing 17. 2 and the third magnetic member 3 is arranged on the second main surface (the lower surface in the figure) of the main casing 17. Then, a fourth magnetic member 4 that is magnetically connected to the first magnetic member 1 with the sub-housing 18 closed with respect to the main housing 17 is provided at the end of the sub-housing 18.
- a fifth magnetic member 5 that is arranged and magnetically connected to the fourth magnetic member 4 is arranged on the first main surface (upper surface in the figure) side of the sub-housing 18, and the fourth magnetic member A sixth magnetic member 6 that is magnetically connected to 4 is arranged on the second main surface (lower surface in the drawing) side of the sub-housing 18.
- the cross-sectional area of the second magnetic member 2 and the third magnetic member 3 is greater than the cross-sectional area of the first magnetic member 1 It is getting bigger.
- the sectional area of the fifth magnetic member 5 and the sixth magnetic member 6 is the sectional area of the fourth magnetic member 4 with respect to the surface direction of the first and second main surfaces of the sub-housing 18. It is bigger.
- the magnetic path composed of the first to third magnetic members 1 to 3 on the side of the main casing 17 has a U-shape so as to bypass the end of the substrate 15 inside the main casing 17. It is composed.
- the magnetic path composed of the fourth to sixth magnetic members 4 to 6 on the side of the secondary housing 18 has a U-shape and is configured to bypass the end portion of the substrate 16 on the side of the secondary housing 18. is doing.
- the magnetic path on the main casing 17 side and the magnetic path on the sub casing 18 side are magnetic when the sub casing 18 is closed with respect to the main casing 17.
- the magnetic flux ⁇ the magnetic flux passes through these magnetic paths in the thickness direction of the housing (17, 18), and the necessary amount of magnetic flux density through the coil member 11 is secured. To do.
- Fig. 5 shows several states in which the mobile phone is held over an RFID reader / writer.
- A shows the main housing 17 with the sub-housing 18 closed and the main housing 17 facing the reader / writer 100. In contrast, the secondary housing 18 is facing the reader / writer 100 with the secondary housing 18 closed.
- C is a state where the key operation surface and the liquid crystal display panel surface are held over the reader / writer 100 with the sub-housing 18 partially opened with respect to the main housing 17.
- D shows a state in which the back side of the liquid crystal display panel is held over the reader Z writer 100 with the sub case 18 partially opened with respect to the main case 17.
- the third magnetic member 3 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the second magnetic member 2 ⁇ the sixth magnetic member 6 ⁇ the fourth Magnetic material member 4 ⁇ 5th magnetic material member 5
- the magnetic flux ⁇ is released in the opposite direction, and in any case, the magnetic flux ⁇ passes through the coil member provided in the first magnetic member 1.
- the magnetic flux ⁇ is lost through the path of the second magnetic member 2 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the third magnetic member 3, and (D) In the example shown in Fig. 5, the magnetic flux ⁇ is extracted in the opposite direction, and in any case, the magnetic flux ⁇ passes through the coil member provided in the first magnetic member 1.
- Fig. 6 is a cross-sectional view of the main part.
- a U-shaped magnetic path that faces in the same direction in the closed state is formed in both the main housing 17 and the sub-housing 18, but in the fifth embodiment, the main housing 17 In the body 17 and the sub-housing 18, the U-shaped directions of the magnetic paths are reversed.
- the composite dielectric material antenna 22 is provided between the U-shaped magnetic paths formed by the first to third magnetic members:! To 3 of the main housing 17.
- the magnetic flux ⁇ by the reader / writer is changed from the fifth magnetic member 5 ⁇ the fourth magnetic member 4 ⁇ the sixth magnetic member 6 ⁇ the second It passes through the path of the magnetic member 2 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the third magnetic member 3. Both ends of the coil member 11 provided on the first magnetic member 1 are connected to the non-contact IC chip 21 and connected.
- the mobile phone receives the strong electromagnetic field of the reader / writer during RFID communication, but the main antenna for the mobile phone is magnetically shielded from the strong electromagnetic field of the U-shaped magnetic path force S reader / writer. Therefore, the electromagnetic field can be prevented from entering the main antenna for the mobile phone.
- the magnetic members 1 to 3 are transparent near the frequency of RFID use. In the communication frequency band of mobile phones with a high magnetic permeability, the magnetic permeability is small (the relative magnetic permeability is almost
- This mobile phone has a so-called clamshell structure in which the sub-housing 18 is connected to the pivot shaft of the main housing 17 so as to be freely opened and closed.
- FIG. 7 is an external view of the mobile phone with the main casing force and the sub casing opened.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of the main casing 17 with the sub casing 18 closed. However, the pivot axis is not shown in FIG.
- the example in which the coil member 11 is wound in the very vicinity of the first magnetic member 1 has been shown, but in the sixth embodiment, as shown in FIG.
- a coil member 11 constituting a loop surface extending in the direction of the main surface of the main housing 17 is disposed.
- the battery pack 31 inside the main casing 17 is inside the loop surface formed by the coil member 11.
- the sub-housing 18 is provided with a liquid crystal display panel 32.
- the coil member 11 is formed, for example, by forming a coil pattern of about 3 turns on a polyimide film.
- the sixth embodiment Then, as shown in FIG. 8, the first magnetic member 1 penetrates through a predetermined position of the substrate 15.
- the second and third magnetic members 2 and 3 are made of a magnetic sheet that spreads in the direction of the main surface of the main housing 17, and the lower surface and the upper surface of the main housing 17 sandwich the first magnetic member 1. Each is located nearby.
- the sub-housing 18 includes a substrate 16 and liquid crystal display panels 32 and 33, and a fourth magnetic member 4 made of a ferrite composite material is disposed near the edge of the substrate 16 so as not to penetrate the substrate 16. Yes.
- the magnetic members 5 and 6 made of the fifth and sixth magnetic sheets are disposed so as to sandwich the fourth magnetic member 4.
- the relative permeability of the ferrite composite material is about 10
- the relative permeability of the sintered ferrite is about 70.
- the substrate 15 on the main housing 17 side tends to be larger than the substrate 16 on the sub-housing 18 side, and inevitably penetrates the first magnetic member 1 through the substrate 15. If so arranged, such a structure causes the following problems.
- an electrode pattern (especially a ground electrode) is formed on the substrate 15, when a magnetic flux passes through the substrate 15, an induced current (eddy current) is generated in the electrode pattern.
- eddy current induced current
- FIG. 9 shows this.
- the ground electrode is formed on the substrate 15, when the alternating magnetic flux ⁇ passes through the first magnetic member 1, an eddy current Is flows due to electromagnetic induction. Due to the counter electromotive force due to the eddy current, the effective magnetic permeability of the first magnetic member 1 made of ferrite is lowered.
- the electrode pattern (ground electrode) surrounding the first magnetic member 1 of the substrate 15 is moved away from the first magnetic member 1.
- a notch S is provided that extends in the direction.
- FIG. 10 is a partial plan view of the substrate 15 provided with the cut portions S.
- the eddy current Is generated by the magnetic flux passing through 1 is a force that tries to flow around the first magnetic member 1.By providing the notch S in this way, the eddy current in the vicinity of the first magnetic member Since the path through which Is flows is cut, as a result, generation of counter electromotive force due to eddy current Is is suppressed, and a decrease in effective magnetic permeability of first magnetic member 1 is suppressed.
- the cut portion S may be provided only in the electrode pattern, but the cut portion may be provided in the entire substrate 15.
- the first magnetic member 1 is formed by, for example, integrally providing a composite material (ferrite composite material) of ferrite powder and resin around the cylindrical sintered ferrite (side portion). is there.
- a composite material ferrite composite material
- resin around the cylindrical sintered ferrite (side portion).
- the first magnetic member 1 is the substrate on the main casing 17 side.
- the force shown in the example of penetrating 15 is applicable to the case where the fourth magnetic member 4 is arranged so as to penetrate the base plate 16 on the side of the sub-housing 18. That is, in that case, the substrate 16 may be provided with a cut portion for suppressing eddy current.
- FIG. 11 the internal configurations of the main housing 17 and the sub-housing 18 are substantially the same as those shown in FIG. 8 in the sixth embodiment.
- the main casing 17 is provided with a coil member 11 similar to that of the mobile phone shown in the sixth embodiment.
- a liquid crystal display panel 32 is provided in the sub-housing 18. This liquid crystal display panel 32 is provided to suppress unnecessary radiation of harmonic noise that occurs when a large-size / high-resolution liquid crystal display panel is driven dynamically.
- a conductive frame 34 made of magnesium malgam or the like is provided.
- Such a conductive frame constitutes a loop made of a conductive member. Therefore, when the sub-housing 18 is closed to the main housing 17, the magnetic flux penetrating the coil member 11 also passes through the loop of the conductive frame 34, and an induced current is caused to the conductive frame 34 by the magnetic flux. And back electromotive force is generated. As a result, the effective magnetic permeability of the magnetic path composed of the magnetic members 1, 2, 3 provided on the main housing 17 side and the magnetic members 4, 5, 6 provided on the sub housing 18 side is lowered.
- a non-conductive portion 35 is provided in the middle so that the conductive frame 34 does not form a loop. As a result, it is possible to prevent a decrease in the effective magnetic permeability of the magnetic path without the force S that the induced current flows through the conductive frame 34.
- FIG. 11 shows an example in which, when the fourth magnetic member is disposed in the sub-housing 18, the non-conductive portion 35 is provided in the conductive frame 34 and the fourth magnetic member is disposed inside the non-conductive portion 35.
- the eighth embodiment an example in which the fourth magnetic member 4 is disposed outside the loop formed by the conductive frame 34 is shown.
- the magnetic member 4 is disposed near the end of the sub-housing 18.
- the magnetic member 4 is provided in the vicinity of the conductive frame 34, and the conductive frame 34 provided in the sub-housing 18 is guided so that it can be taken as wide as possible.
- a constriction C is formed in a part of the electric frame 34 to prevent structural interference with the fourth magnetic member 4.
- the conductive frame 34 maintains an electrical loop, so that the effect of suppressing unnecessary radiation of harmonic noise generated when the liquid crystal panel is dynamically driven can also be maintained. You can.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of a surface passing through both housings in a state where the sub housing 18 is closed with respect to the main housing 17.
- a substrate 15 Inside the main housing 17, a substrate 15, a battery pack 31 and a coil member 11 are provided, and a magnetic sheet 123 is provided inside a loop formed by the coil member 11.
- This magnetic sheet 123 is constituted by an integral magnetic sheet that continuously extends from the bottom surface of the main housing 17 to the upper surface of the substrate 15 via the battery pack 31 and the end surface of the substrate 15.
- a liquid crystal display panel 32 and a conductive frame 34 are provided inside the sub-housing 18 and a magnetic sheet 456 is provided on the liquid crystal display panel 32 so as to form a magnetic path outside the conductive frame 34. It arrange
- This magnetic sheet 456 is an integral magnetic material that continuously extends from one surface of the sub-housing 18 to the other surface of the sub-housing 18 through the conductive frame 34 and the end face of the liquid crystal display panel 32. It is composed of body sheets.
- the two magnetic sheets 123 and 456 allow the magnetic flux to pass through the loop of the coil member 11, and the conductive frame. Configure a magnetic path in the path that does not pass through the loop by 34.
- FIG. 14A and 14B show the relationship between the magnetic path composed of the first to third magnetic members:! To 3 and the reader / writer antenna 41.
- FIG. 14A When the magnetic permeability of the first magnetic member 1 made of columnar light is not sufficiently high, as shown in FIG. 14A, the first magnetic member 1 is guided from the reader Z writer 41 to the first magnetic member 1. A magnetic path is formed in which the magnetic flux ⁇ returned returns to the reader Z writer antenna 41 before passing through the coil member 11. In addition, even when the magnetic permeability of the first magnetic member 1 is sufficiently high, the magnetic resistance of the path through which the magnetic flux that has passed through the first magnetic member 1 passes through the air and returns to the reader Z writer antenna 41. Depending on the situation, the same phenomenon occurs. Therefore, as shown in FIG.
- the magnetic barrier member 36 that suppresses the passage of the magnetic flux through the path of the magnetic flux that attempts to return to the reader / writer antenna 41 without passing through the coil member 11.
- a conductor may be used as the magnetic barrier member 36.
- a metal foil such as a copper foil tape, a thin metal plate such as a copper piece, a metal mesh such as a copper mesh, or the like can be used.
- FIG. 14C is a plan view showing the positional relationship between the first magnetic member 1 and the magnetic barrier member 36.
- the position away from the first magnetic member 1 by a predetermined distance in the direction opposite to the direction in which the second and third magnetic members 2, 3 spread from the first magnetic member 1 (the inner surface of the housing). ) Is a magnetic barrier member 36.
- the magnetic barrier member 36 may be attached to the first magnetic member 1.
- FIG. 15 is a diagram showing another configuration example of the magnetic barrier.
- a composite material lb of ferrite powder and resin is provided around the sintered ferrite la, and a magnetic barrier member 36 'made of an electroless copper plating film is provided on the side surface of the composite material lb.
- the copper plating film formed on the side surface of the first magnetic member 1 acts as a magnetic barrier member. If the magnetic barrier member 36 'is formed over the entire circumference of the side surface of the first magnetic member 1 having a cylindrical shape, the above-described problem of induced current occurs, so the magnetic barrier member 36' does not form a loop. Thus, the magnetic barrier member 36 'is formed at a position excluding the portion indicated by the slit line SL.
- a film-like magnetic material is formed by directly plating copper on the side surface of a cylindrical sintered ferrite with a composite material lb or by baking a copper paste in which copper powder is dispersed in a vehicle.
- Barrier member 36 ' may be formed.
- the copper barrier film or copper paste baking film for the magnetic barrier does not necessarily have to be formed in a continuous film shape on the entire surface. For example, it is formed in a predetermined pattern such as a mesh pattern. May be.
- FIG. 16 show the magnetic path and reader / writer union with the first to third magnetic members 1-3. The relationship with Tena 41 is shown.
- the second / second antenna having a certain area is used. Force required to use 3 magnetic members 2 and 3 If the area of the second and third magnetic members 2 and 3 made of a magnetic sheet or the like is too large, as shown in FIG. Second, let ’s try
- the magnetic flux captured by the magnetic material member 3 of 3 does not pass through the coil member 11 and a magnetic path is returned to the reader Z writer antenna 41 as it is.
- the second magnetic member 2 is
- the magnetic flux captured by the second magnetic member 2 returns directly to the reader / writer antenna 41 without passing through the coil member 11.
- the coil member 1 has a low magnetic flux focusing effect 1
- the magnetic flux passes through the coil member 11 as shown in FIG. it can.
- the magnetic member is divided in order to ensure communication sensitivity and suppress variations in communication sensitivity due to the positional relationship of the housing with respect to the reader / writer antenna 41.
- FIG. 17 is a specific example thereof, and four magnetic paths are formed in the loop of the coil member 11 as shown in (A).
- Each magnetic path is composed of a first magnetic member made of cylindrical sintered ferrite and second and third magnetic members made of a magnetic sheet.
- a second magnetic member made of rectangular magnetic sheets 123a, 123b, 123c, 123d appears.
- the third magnetic member is also composed of a magnetic sheet having the same shape as the second magnetic member.
- the first magnetic member made of cylindrical sintered ferrite appears as a broken-line circle.
- each magnetic sheet that is the second and third magnetic members (the area when viewed in plan view) is such that the magnetic flux from the reader / writer antenna 41 effectively passes through the coil member 11. Large Then, a plurality of magnetic body members are arranged so as to fill the inside of the loop formed by the coil member 11 with that size. With this structure, communication sensitivity can be secured, and sensitivity change due to position change of the mobile phone with respect to the reader / writer antenna 41 can be suppressed to a low level.
- the first magnetic member is configured separately from the second and third magnetic members, but the first to third magnetic members are integrated into a single magnetic body. You may comprise with a sheet
- Each magnetic sheet is bent at the end of the substrate 15 to form a U shape.
- FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the first to third magnetic members and the magnetic barrier member.
- Fig. 18A is a perspective view showing the configuration of the first to third magnetic members
- Fig. 18B is a front view thereof.
- the first magnetic member 1 is composed of a U-shaped and a core having a relative permeability of 70
- the second and third magnetic members 2 and 3 are made of ferrite powder and resin material. It is a composite material composed of a ferrite sheet with a size of 36 x 36 mm, a thickness of 0.6 mm, and a relative permeability of 20-50.
- a coin 11 is wound around the first magnetic member 1.
- FIG. 18C shows a state in which the magnetic barrier member 37 is provided for the magnetic path consisting of the first to third magnetic members:! To 3 shown in (A) and (B).
- FIG. FIG. 4D is a plan view of a third magnetic member provided with a magnetic barrier member 37.
- the magnetic barrier member 37 is made of a copper (Cu) tape and is adhered to the second and third magnetic members 2 and 3.
- the magnetic barrier member 37 has an opening H at the center of one side thereof, and avoids a position where the first magnetic member 1 contacts the second and third magnetic members 2, 3, The first magnetic member 1 is placed so as not to surround the periphery.
- a magnetic barrier member 37 is provided for the second magnetic member 2.
- the third magnetic member 3 ⁇ the first magnetic member 1 ⁇ the second magnetic member 2
- the second and third magnetic members 2 and 3 are magnetically coupled to the mutually opposing surfaces of the second and third magnetic members.
- the barrier member 37 By providing the barrier member 37, there is almost no path for the magnetic flux ⁇ ⁇ to be returned from the third magnetic member 3 to the reader / writer antenna 41 via the second magnetic member 2, and the magnetic member The magnetic flux density of the original path that returns to the reader / writer antenna 41 via 3 ⁇ magnetic member 1 ⁇ magnetic member 2 increases.
- the inductance value is adjusted so that the resonance frequency of the antenna becomes the use frequency of 13.56 MHz, and the reader / writer is adjusted.
- the communicable distance with the antenna antenna was measured, the communicable distance was 131 mm in the configuration shown in FIG. 18B without the magnetic barrier member 37, whereas the magnetic barrier member 37 was provided. In the configuration shown in (C), it was 149 mm. By sticking the magnetic barrier member 37 to the second and third magnetic members 2 and 3 in this way, the communication distance can be extended.
- FIG. 19A is a front view of a coil antenna
- FIG. 19B is a plan view of a substrate provided in the cellular phone together with the coil antenna.
- the coil antenna includes first to third magnetic members 1 to 3 and inner surfaces of the second and third magnetic members 2 and 3.
- a magnetic barrier member 37 attached to the substrate. Further, the substrate 15 is inserted at a position sandwiched between the second and third magnetic members 2 and 3 together with the magnetic barrier member 37.
- the substrate 15 has a notch N formed at the center of one side thereof, and the first magnetic member 1 is fitted into the notch N. ing.
- Magnetic barrier members 38 made of a copper (Cu) plating film are provided on both surfaces of the substrate 15.
- the magnetic barrier member 38 is formed only in a range not surrounding the first magnetic member 1 with the magnetic barrier member 38.
- the substrate 15 has a size of 50 ⁇ 80 mm and a thickness of 1.6 mm.
- the communication distance By inserting the substrate 15 provided with the magnetic barrier member 38 in this way, the communication distance further increased from 149 mm to 161 mm. This value is also the value when the resonance frequency is shifted by inserting the substrate 15, and if the inductance is adjusted so that the resonance frequency approaches the operating frequency of 13.56 MHz, the communication distance can be further increased. With extension is expected.
- the magnetic barrier member is also effective even if it is disposed at a position separated from the magnetic member serving as the magnetic collecting surface. Accordingly, a configuration in which the magnetic barrier member 37 is not provided in FIG.
- the magnetic barrier members 38 provided on both surfaces of the substrate 15 may be formed by attaching a metal tape or metal foil, printing and applying a conductive paste, etc. in addition to the plating.
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a mobile phone.
- the first magnetic member 1 and the third magnetic member 3 are provided inside the main housing 17.
- the second magnetic member does not exist in this example.
- a magnetic barrier member 37 similar to that shown in FIG. 18 is provided on the inner surface (sub housing 18 side) of the third magnetic member 3. .
- the magnetic barrier members 37 provided on the magnetic members 3, 5, and 6 are each made of copper (Cu) tape.
- the third magnetic member 3 is the main magnetic member 3. This is the magnetism collecting surface on the case 17 side.
- FIG. 21 is a plan view of the magnetic barrier member.
- This magnetic barrier member 37 is, for example, the magnetic barrier member 37 shown in FIG. 18C, FIG. 19A, or FIG. 20, and in the example shown in FIG.
- the magnetic barrier member 37 is provided over almost the entire surface of the magnetic barrier member 37, but the effect as a magnetic barrier is that the magnetic barrier of the reader Z writer antenna is in the vicinity of the region through which the magnetic flux should pass (for example, the first magnetic member 1).
- the effect of the magnetic barrier decreases as the distance from the member increases. Therefore, in the example shown in FIG. 21, the first magnetic member 1 is the center.
- the semi-circular part of the specified radius can be treated as the effective area Av, and the area outside it (hatched part) can be treated as the invalid area Ai. For this reason, these regions may be used for other purposes without providing the magnetic barrier member 37 in the regions Wl and W2 that are mostly in the ineffective region Ai.
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Abstract
板状の主筐体(17)の厚み方向に延びる第1の磁性体部材(1)と、それに磁気的に接続された第2の磁性体部材(2)および第3の磁性体部材(3)を第1主面側および第2主面側にそれぞれ設ける。第1の磁性体部材(1)には、それを取り巻くコイル部材(11)を設ける。これにより内部の導電体である基板(15)を迂回するように主筐体(17)の端部にコ字型の磁路を構成する。同様に主筐体(17)と共にクラムシェル型の筐体を構成する副筐体(18)に、内部の導電体である基板(16)を迂回するように、第4~第6の磁性体部材(4~6)からなるコ字型の磁路を構成する。
Description
明 細 書
コイルアンテナ構造および携帯電子機器
技術分野
[0001] この発明は携帯電子機器内に備えるコイルアンテナ構造およびその構造を備えた 携帯電子機器に関するものである。
背景技術
[0002] 近年普及が広がっている非接触 ICカードは、そのカード内に設けられた平面コイル にリーダ/ライタからの磁束が通るような状態で、リーダ/ライタとの間で通信を行うよ うに構成されている。
[0003] このような非接触 ICカードのチップを内蔵した携帯電話機等では、上記平面コイル を携帯電話機の筐体のいずれか一方の面 (表面付近)に設けることになるが、携帯電 話機の内部はアース電極を含む回路基板や金属製のバッテリケース等があり、磁束 が通りにくいため、通信距離が短くなるという問題があった。また、例えば携帯電話機 の向きを表裏逆にしてリーダ/ライタにかざすと通信が全くできない場合が生じるな ど、方向によって感度が変化するという問題もあった。
[0004] そこで、特許文献 1には、コイルアンテナと対象物との間に高透磁率の磁性体材料 のシートを配置する構成が開示されている。
特許文献 1 :特開 2000— 113142号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 前記特許文献 1に開示されている情報記憶装置は、対象物の被着面にシートを貼 り付けた構造であるので、これをたとえば携帯電話機に適用する場合、例えば携帯 電話機のバッテリケースに貼りつけることによって携帯電話機に組み込むことができ る。
[0006] ところ力 上記構造では、筐体の一方面側からの磁束に関しては有効であるが、そ の反対の他方面側からの磁束に関しては役立たない。そのため、携帯電話機の表裏 を逆にしてリーダ/ライタにかざすと通信できないという問題は未解決であった。
[0007] そこで、この発明の目的は上述の問題を解消して、非接触 ICカードチップを内蔵す る携帯電子機器の表裏を逆にしてリーダ/ライタにかざしても通信可能なように、また はその通信距離を必要量確保できるようにしたコイルアンテナ装置およびそれを備え た携帯用電子機器を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 上記課題を解決するために、この発明のコイルアンテナおよび携帯電子機器は次 のように構成する。
(1)第 1主面およびそれに対向する第 2主面を有する板状の筐体を備え、該筐体内 に当該筐体の少なくとも厚み方向に延びて第 1主面側から第 2主面側への磁路とな る磁性体部材と、該磁性体部材を取り巻くコイル部材を備えてコイルアンテナを構成 する。
[0009] (2)前記磁性体部材は、第 1の磁性体部材とし、この第 1の磁性体部材に磁気的に 接続された第 2の磁性体部材を前記筐体の第 1主面側に設けてコイルアンテナを構 成する。
[0010] (3)第 1の磁性体に磁気的に接続された第 3の磁性体を前記筐体の第 2主面側に設 けてコイルアンテナを構成する。
[0011] (4)第 1 ·第 2 ·第 3の磁性体部材を一体の磁性体部材で構成してコイルアンテナを構 成する。
[0012] (5)前記一体の磁性体部材は、前記筐体の第 1主面から第 2主面にかけて橈ませた シート状の磁性体部材とする。
[0013] (6)前記第 1 ·第 2 ·第 3の磁性体部材を複数組設けてコイルアンテナを構成する。
[0014] (7)第 2および第 3の磁性体部材の少なくとも一方を第 1の磁性体部材とは別体に形 成してコイルアンテナを構成する。
[0015] (8)第 1の磁性体部材と、該第 1の磁性体部材とは別体に形成した第 2または第 3の 磁性体部材との間に空隙を介在させてコイルアンテナを構成する。
[0016] (9)前記筐体の面方向に関して、第 2および第 3の磁性体部材の断面積を第 1の磁 性体部材の断面積より大きくしてコイルアンテナを構成する。
[0017] (10)第 2および第 3の磁性体部材を略シート状または膜状としてコイルアンテナを構
成する。
[0018] (11)第 1の磁性体部材を略シート状または膜状としてコイルアンテナを構成する。
[0019] (12)第 1の磁性体部材を前記筐体の端部付近に配置してコイルアンテナを構成す る。
[0020] (13)前記筐体内に回路基板を配するとともに、該回路基板を貫通するように第 1の 磁性体部材を設け、回路基板の第 1の磁性体部材を取り囲む部分の少なくとも導体 に第 1の磁性体部材力 遠ざかる方向へ延びる切り込み部を設ける。
[0021] (14)前記筐体は、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、当該導電性フレー ムによるループの外側に前記第 1の磁性体部材を設ける。
[0022] (15)前記導電性フレームの外側にくびれ部を形成するとともに、当該くびれ部に前 記第 1の磁性体部材を設ける。
[0023] (16)前記第 1の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑 制する磁気障壁部材を前記第 1の磁性体部材の近傍に配置する。
[0024] (17)前記第 1の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑 制する磁気障壁部材を前記第 2または第 3の磁性体部材の互いに対向する面に、ま たは当該面より内側に配置する。
[0025] (18)前記筐体を主筐体とし、該主筐体とともにクラムシェル構造を構成する副筐体を 備え、副筐体を接続する主筐体の枢結軸部分に第 1の磁性体部材を設けてコイルァ ンテナを構成する。
[0026] (19)前記筐体を主筐体とし、該主筐体に対して開閉自在の副筐体を備え、副筐体 内に該副筐体の少なくとも厚み方向に延び、副筐体の第 1主面側から第 2主面側へ の磁路となり、且つ主筐体に対して副筐体を閉じた状態で、第 1の磁性体部材と磁気 的に接続される第 4の磁性体部材を設けてコイルアンテナを構成する。
[0027] (20)副筐体の第 1主面側に第 4の磁性体部材に磁気的に接続された第 5の磁性体 部材を設け、副筐体の第 2主面側に第 4の磁性体部材に磁気的に接続された第 6の 磁性体部材を設けてコイルアンテナを構成する。
[0028] (21)第 5および第 6の磁性体部材を第 4の磁性体部材とともに一体形成してコイルァ ンテナを構成する。
[0029] (22)前記一体の磁性体部材は、前記副筐体の第 1主面から第 2主面にかけて撓ま せたシート状の磁性体部材とする。
[0030] (23)前記第 4·第 5 ·第 6の磁性体部材を複数組設けてコイルアンテナを構成する。
[0031] (24)第 5および第 6の磁性体部材の少なくとも一方を第 4の磁性体部材とは別体に 形成してコイルアンテナを構成する。
[0032] (25)第 4の磁性体部材と、該第 4の磁性体部材とは別体に形成した第 5または第 6の 磁性体部材との間に空隙を介在させてコイルアンテナを構成する。
[0033] (26)副筐体の面方向に関して、第 5および第 6の磁性体部材の断面積を第 4の磁性 体部材の断面積より大きくしてコイルアンテナを構成する。
[0034] (27)第 5および第 6の磁性体部材を略シート状または膜状としてコイルアンテナを構 成する。
[0035] (28)第 4の磁性体部材を略シート状または膜状としてコイルアンテナを構成する。
[0036] (29)第 4の磁性体部材を副筐体の端部付近に配置してコイルアンテナを構成する。
[0037] (30)前記副筐体内に回路基板を配するとともに、該回路基板を貫通するように第 4 の磁性体部材を設け、回路基板の第 4の磁性体部材を取り囲む部分の少なくとも導 体に第 4の磁性体部材力 遠ざかる方向へ延びる切り込み部を設ける。
[0038] (31)前記副筐体は、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、当該導電性フレ ームによるループの外側に前記第 4の磁性体部材を設ける。
[0039] (32)前記導電性フレームの外側にくびれ部を形成するとともに、当該くびれ部に前 記第 4の磁性体部材を設ける。
[0040] (33)前記第 4の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑 制する磁気障壁部材を第 4の磁性体部材の近傍に配置する。
[0041] (34)前記第 4の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑 制する磁気障壁部材を前記第 5または第 6の磁性体部材の互いに対向する面に、ま たは当該面で挟まれる空間内に配置する。
[0042] (35)前記筐体は、前記磁路を囲む、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、 当該導電性フレームの一部に非導電部を設ける。
[0043] (36)相対的に透磁率の低い領域を迂回もしくは貫通して磁束を通すように設けた磁
性体部材と、該磁性体部材を取り巻くコイル部材とを備えてコイルアンテナを構成す る。
[0044] (37)前記磁性体部材を第 1の磁性体部材とし、第 1の磁性体部材の少なくとも一方 端側に第 1の磁性体部材と磁気的に接続された第 2の磁性体部材を備え、第 1の磁 性体部材の延長方向に対する直交方向に関して、第 2の磁性体部材の断面積を第 1の磁性体部材の断面積より大きくしてコイルアンテナを構成する。
[0045] (38)また、この発明は、上記のいずれかのコイルアンテナ構造を備えて携帯電子機 器を構成する。
発明の効果
[0046] (1)板状の筐体内に、その厚み方向に延びて第 1主面から第 2主面への磁路となる 磁性体部材とその磁性体部材を取り巻くコイル部材とによってコイルアンテナを構成 したことにより、磁性体部材が、筐体の第 1主面から第 2主面側へ、またはその逆方向 へ磁束が通る磁路となり、その磁路にコイル部材を設けているので、たとえばこのコィ ルアンテナに非接触 ICカードのチップを接続すれば、筐体の第 1主面側または第 2 主面側のいずれの面がリーダ/ライタに向くようにかざしても通信可能となる。
[0047] (2)筐体の厚み方向に延びる第 1の磁性体部材に対して磁気的に接続された第 2の 磁性体部材を筐体の第 1主面側に設けることにより、磁路の磁気抵抗が小さくなり、 磁束集束効果が高まり、コイル部材を貫く磁束密度が高まって、リーダ Zライタとの通 信距離を長くできる。
[0048] (3)第 1の磁性体部材に第 3の磁性体部材を磁気的に接続することによって、第 1の 磁性体部材に対する磁束の集束効果が更に高まる。
[0049] (4)第 2および第 3の磁性体部材はたとえば第 1の磁性体部材と共に一体形成するこ とにより、磁束の漏洩を防止でき、第 1磁性体部材に対する磁束の集束効果が高まる
[0050] (5)筐体の第 1主面から第 2主面にかけて撓ませたシート状の磁性体部材で一体の 磁性体部材を構成することによって、限られたスペースに磁路が構成でき、筐体を大 型化することなく携帯電子機器を構成できる。
[0051] (6)第 1 ·第 2 ·第 3の磁性体部材を複数組設けることによって、通信感度とその安定
十生が高まる。
[0052] (7)第 2 ·第 3の磁性体部材のうち一方を第 1の磁性体部材とは別体に形成すること によって、筐体内での組み込みが容易となる。
[0053] (8)第 1の磁性体部材と、それとは別体に形成した第 2または第 3の磁性体部材との 間に空隙を介在させても同様の効果を奏する。
[0054] (9)第 2 ·第 3の磁性体部材の筐体の面方向に対する断面積を第 2の磁性体部材の 断面積より大きくすることによって、コイル部材が取り巻く第 1の磁性体部材の筐体内 における容積を小さくしたまま、その第 1の磁性体部材に対する磁束の集束効果を効 果的に高めることができる。
[0055] (10)第 2 ·第 3の磁性体部材を略シート状または膜状とすることによって、筐体内の 第 2 ·第 3の磁性体部材の占める容積を削減でき、装置全体の小型化が図れる。
(11)第 1の磁性体部材をほぼシート状または膜状とすれば小型化効果がさらに高ま る。
[0056] (12)第 1の磁性体部材を筐体の端部付近に配置することによって、筐体内の基板配 置の干渉を防止でき、スペースの有効化を図ることができる。
[0057] (13)筐体内の回路基板を貫通するように第 1の磁性体部材を設け、回路基板の第 1 の磁性体部材を取り囲む部分に切り込み部を設けたことによって、第 1の磁性体部材 に磁束が通る際に回路基板に発生する渦電流による逆起電力が抑制され、第 1の磁 性体部材の実効透磁率の低下が抑えられる。
[0058] (14)前記筐体に備えられている液晶表示パネル用の導電性フレームによるループ の外側に前記第 1の磁性体部材を設けることによって、第 1の磁性体部材に磁束が 通る際に導電性フレームに渦電流が流れないため、渦電流による逆起電力が発生 せず、第 1の磁性体部材の実効透磁率の低下を回避できる。
[0059] (15)液晶表示パネル用の導電性フレームの外側にくびれ部を形成するとともに、そ のくびれ部に第 1の磁性体部材を設けることによって、導電性フレームのサイズを縮 小することなぐ第 1の磁性体部材を導電性フレームによるループの外側に配置でき る。
[0060] (16)第 1の磁性体部材を含む磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制する磁
気障壁部材を第 1の磁性体部材の近傍に配置することによって、コイル部材に鎖交 する磁束をより集束させることができる。
[0061] (17)第 1の磁性体部材を含む磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制する磁 気障壁部材を第 2または第 3の磁性体部材の互いに対向する面に、または当該面で 挟まれる空間内に配置することによって、コイル部材に鎖交する磁束をより集束させ ること力 Sできる。
[0062] (18)磁性体部材およびコイル部材を備えた主筐体に対して副筐体を接続する枢結 軸部分に第 1の磁性体部材を備えることによって、副筐体による干渉が防止できる。
[0063] (19)主筐体とそれに対して開閉自在の副筐体を備えた構造で、副筐体の第 1主面 側から第 2主面側への磁路となる第 4の磁性体部材を設け、この第 4の磁性体部材を 主筐体側の第 1の磁性体部材に磁気的に接続されることによって、主筐体と副筐体 とを貫く磁路が構成でき、主筐体に対して副筐体を閉じた状態でもコイルアンテナと して作用する。
[0064] (20)前記副筐体の第 1 ·第 2主面に第 4の磁性体部材と磁気的に接続される第 5 ·第
6の磁性体部材を設けることによって、副筐体における磁路の磁気抵抗が小さくなり、 磁束集束効果が高まる。
[0065] (21)第 5 ·第 6の磁性体部材を第 4の磁性体部材とともに一体形成すれば部品点数 が削減でき、磁束の漏洩もより小さくできる。
[0066] (22)副筐体の第 1主面から第 2主面にかけて撓ませたシート状の磁性体部材でー 体の磁性体部材を構成することによって、限られたスペースに磁路が構成でき、筐体 を大型化することなく携帯電子機器を構成できる。
[0067] (23)第 4·第 5 ·第 6の磁性体部材を複数組設けることによって、通信感度とその安定 十生が高まる。
[0068] (24)第 5 ·第 6の磁性体部材の少なくとも一方を第 4の磁性体部材とは別体に形成す ることによって、副筐体へのこれらの磁性体部材の配置自由度が高まる。
[0069] (25)第 4の磁性体部材と、それとは別体に形成した第 5または第 6の磁性体部材との 間に空隙を介在させても同様の効果を奏する。
[0070] (26)第 5 ·第 6の磁性体部材の筐体の面方向に対する断面積を第 4の磁性体部材の
断面積より大きくすることによって、副筐体内部に備える第 4の磁性体部材の容積を 小さくでき、装置全体の小型化が図れる。
[0071] (27)第 5 ·第 6の磁性体部材を略シート状または膜状とすることによって、筐体内の 第 5 ·第 6の磁性体部材の占める容積を削減でき、装置全体の小型化が図れる。 (28)第 4の磁性体部材をほぼシート状または膜状とすれば小型化効果がさらに高ま る。
[0072] (29)第 4の磁性体部材を筐体の端部付近に配置することによって、筐体内の基板配 置の干渉を防止でき、スペースの有効化を図ることができる。
[0073] (30)副筐体内の回路基板を貫通するように第 4の磁性体部材を設け、回路基板の 第 4の磁性体部材を取り囲む部分に切り込み部を設けたことによって、渦電流による 逆起電力が抑制され、実効透磁率の低下が抑えられる。
[0074] (31)副筐体内の回路基板を貫通するように第 4の磁性体部材を設け、回路基板の 第 4の磁性体部材を取り囲む部分に切り込み部を設けたことによって、第 4の磁性体 部材に磁束が通る際に回路基板に発生する渦電流による逆起電力が抑制され、第 4 の磁性体部材の実効透磁率の低下が抑えられる。
[0075] (32)液晶表示パネル用の導電性フレームの外側にくびれ部を形成するとともに、そ のくびれ部に第 4の磁性体部材を設けることによって、導電性フレームのサイズを縮 小することなぐ第 4の磁性体部材を導電性フレームによるループの外側に配置でき る。
[0076] (33)第 4の磁性体部材を含む磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制する磁 気障壁部材を第 4の磁性体部材の近傍に配置することによって、コイル部材に鎖交 する磁束をより集束させることができる。
[0077] (34)第 4の磁性体部材を含む磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制する磁 気障壁部材を第 5または第 6の磁性体部材の互いに対向する面に、または当該面で 挟まれる空間内に配置することによって、コイル部材に鎖交する磁束をより集束させ ること力 Sできる。
[0078] (35)磁路を囲む液晶表示パネル用の導電性フレームの一部に非導電部を設けるこ とによって、導電性フレームに渦電流が流れないようにすることができるため、渦電流
による逆起電力が発生せず、第 1および/または第 4の磁性体部材の実効透磁率の 低下を回避できる。
[0079] (36)相対的に透磁率の低い領域を迂回もしくは貫通して磁束を通すように磁性体 部材とそれを取り巻くコイル部材を備えることによって、このコイルアンテナ構造を備 えた携帯用電子機器を、コイルアンテナを備えた非接触 ICチップと通信するリーダ Z ライタに対してその表裏いずれの面をかざしても通信可能となる。
[0080] (37)第 1の磁性体部材の少なくとも一方端側に第 1の磁性体部材と磁気的に接続さ れた第 2の磁性体部材を備え、第 1の磁性体部材の延長方向に対する直交方向に 関して、第 2の磁性体部材の断面積を第 1の磁性体部材の断面積より大きくすること によって、コイル部材が取り巻く第 1の磁性体部材の筐体内における容積を小さくし たまま、その第 1の磁性体部材に対する磁束の集束効果を効果的に高めることがで きる。そのため、装置全体の小型化が図れる。
[0081] (38)この発明の携帯電子機器によれば、その板状筐体のいずれの面をリーダ/ライ タに向けてかざしても、そのリーダ/ライタとの通信が可能となる。
図面の簡単な説明
[0082] [図 1]第 1の実施形態に係るコイルアンテナ構造を示す図である。
[図 2]第 2の実施形態に係るコイルアンテナ構造を備えた携帯電話機の構成を示す 図である。
[図 3]第 3の実施形態に係るコイルアンテナ構造を備えた携帯電話機の構成を示す 図である。
[図 4]第 4の実施形態に係るコイルアンテナ構造を備えた携帯電話機の構成を示す 図である。
[図 5]同携帯電話機をリーダ/ライタへかざしている幾つかの状態を示す図である。
[図 6]第 5の実施形態に係るコイルアンテナ構造を備えた携帯電話機の構成を示す 図である。
[図 7]第 6の実施形態に係るコイルアンテナ構造を備えた携帯電話機の構成を示す 図である。
[図 8]同携帯電話機の構成を示す断面図である。
[図 9]同携帯電話機内部の基板の構成を示す部分平面図である。
[図 10]同携帯電話機内部の構成を示す部分斜視図である。
[図 11]第 7の実施形態に係る携帯電話機の構成を示す図である。
[図 12]第 8の実施形態に係る携帯電話機の構成を示す図である。
[図 13]第 9の実施形態に係る携帯電話機の構成を示す断面図である。
[図 14]第 10の実施形態に係る携帯電話機の構成を示す図である。
[図 15]同携帯電話機内の磁性体部材の構成を示す斜視図である。
[図 16]第 11の実施形態に係る携帯電話機の構成を示す断面図である。
[図 17]同携帯電話機の構成を示す図である。
[図 18]第 12の実施形態に係るコイルアンテナの構成を示す図である。
[図 19]第 13の実施形態に係るコイルアンテナの構成を示す図である。
[図 20]第 14の実施形態に係るコイルアンテナ構造を備えた携帯電話機の構成を示 す図である。
[図 21]第 15の実施形態に係るコイルアンテナに備える磁気障壁部材 37の平面図で ある。
符号の説明
1一第 1の磁性体部材 (磁性体部材)
2—第 2の磁性体部材
3—第 3の磁性体部材
4一第 4の磁性体部材
5—第 5の磁性体部材
6—第 6の磁性体部材
10—導電体
11—コイノレ咅附
12—アンテナ
13 基板
14 筐体
15, 16 基板
17 主筐体
18 副筐体
19 枢結軸
20—コネクタ
21—非接触 ICチップ
22—複合磁性材料アンテナ
31 _電池パック
32, 33 液晶パネル
34 _導電性フレーム
35—非導電部
36 磁気障壁部材
37—磁気障壁部材 (Cuテープ)
38 磁気障壁部材 (Cuメツキ膜)
41 リーダ Zライタアンテナ
50 携帯電話機
100—リーダ/ライタ
123, 456—磁性体シート
S—切り込み部
C一くびれ部
H 開口部
N 切欠部
Av 有効領域
Ai 無効領域
発明を実施するための最良の形態
第 1の実施形態に係るコイルアンテナについて図 1を参照して説明する。
図 1は 2つのタイプのコイルアンテナについて示す断面図である。 (A)の例では、所 定の厚みと面方向の広がりを持つ、比較的透磁率の低い導電体 10を備え、この導 電体 10の端部に導電体 10の厚み方向に延びる第 1の磁性体部材 1を備えている。
また、この第 1の磁性体部材 1に対し、導電体 10の第 1主面(図における上面)側に 第 2の磁性体部材 2を磁気的に接続している。また、導電体 10の第 2主面(図におけ る下面)側に第 1の磁性体部材 1に接続された第 3の磁性体部材 3を配置している。
[0085] このように第 1の磁性体部材 1は導電体 10の端部に沿って設け、第 2の磁性体部材
2と第 3の磁性体部材 3を導電体 10の第 1 ·第 2主面の面方向に沿ってそれぞれ設け ることによって、導電体 10の第 1 ·第 2主面の面方向に関して、第 2の磁性体部材 2と 第 3の磁性体部材 3の断面積を第 1の磁性体部材 1の断面積より大きくしている。
[0086] 第 1の磁性体部材 1、第 2の磁性体部材 2、第 3の磁性体部材 3としては、それぞれ 比透磁率 15程度のフェライトを用いる。なお、比透磁率は高い程良ぐ 10以上が良 好であり、望ましくは 30以上とする。また、携帯電話のレセプタクル近傍に配置される 場合には、充電時の電流によって磁性体部材に渦電流が流れてロスが発生する可 能性があるので、比抵抗値が 10ια[ Ω ' cm]以上、できれば 10" [ Ω ' cm]以上の材料 であることが望ましい。
[0087] また、第 1の磁性体部材 1には、それを取り巻くように導体を卷回したコイル部材 11
(ピックアップコイル)を設けている。図中で磁界が下から上向きに印加されているとき 、磁束 φは、第 3の磁性体部材 3→第 1の磁性体部材 1→第 2の磁性体部材 2の経路 を通り、上方へ抜ける。その際、第 2の磁性体部材 2と第 3の磁性体部材 3は導電体 1 0の第 1 ·第 2主面の面方向に沿って広がっているので、磁束集束効果が高い。その ため、第 1の磁性体部材 1を通る磁束密度が高まる。
[0088] このように導電体 10を迂回するように、コイル部材 11を設けた第 1の磁性体部材を 磁束 Φが通るので、印加される磁界が変調されているとき、それを信号または電力と してコイル部材 11から取り出せる。
[0089] このような構造であれば、第 2の磁性体部材 2側または第 3の磁性体部材 3側の面 を導電体 10の厚み方向に磁界が向く領域にかざす、または置くだけで磁界結合す るコイルアンテナとして作用する。また、コイル部材 11に接続した回路の動作によつ て送信信号がコイル部材 11に流れることによって、外部のリーダ/ライタ等の回路と の通信が可能となる。
[0090] たとえばコイル部材 11に接続する非接触 ICチップを備えれば、導電体 10の第 1主
面または第 2主面のいずれかを非接触 ICチップ用のリーダ/ライタにかざすだけで、 非接触 ICチップはリーダ/ライタと通信可能となる。
[0091] 図 1の(B)に示した例では、所定の厚みと面方向の広がりを持つ、比較的透磁率の 低い導電体(導電体) 10を備え、この導電体 10の内部を貫通するように第 1の磁性 体部材 1を配置している。また、この第 1の磁性体部材 1に対し、導電体 10の第 1主 面(図における上面)側に第 2の磁性体部材 2を、第 2主面(図における下面)側に第 3の磁性体部材 3をそれぞれ配置し、この第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3を第 1の磁性 体部材 1に磁気的に接続している。
[0092] 導電体 10の第 1 ·第 2主面の面方向に関して、第 2の磁性体部材 2と第 3の磁性体 部材 3の断面積は第 1の磁性体部材 1の断面積より大きくしている。すなわち、第 1の 磁性体部材 1は導電体 10の一部を貫通するように配置し、第 2の磁性体部材 2と第 3 の磁性体部材 3は導電体 10の第 1 ·第 2主面の面方向に広がるようにそれぞれ配置 している。
[0093] 第 1の磁性体部材 1には、それを取り巻くように導体を卷回したコイル部材 11 (ピッ クアップコイル)を設けている。図中で磁界が下から上向きに印加されているとき、磁 束 φは、第 3の磁性体部材 3→第 1の磁性体部材 1→第 2の磁性体部材 2の経路を 通り、上方へ抜ける。その際、第 2の磁性体部材 2と第 3の磁性体部材 3は導電体 10 の第 1 ·第 2主面の面方向に沿って広がっているので、磁束集束効果が高い。そのた め、第 1の磁性体部材 1を通る磁束密度が高まるとともに、前記リーダ/ライタのアン テナ部と結合状態になる位置関係も広くなる。
[0094] なお、図 1に示した例では、第 1の磁性体部材 1に対して第 2の磁性体部材 2および 第 3の磁性体部材 3をそれぞれ磁気的に接続したが、このうち第 2または第 3の磁性 体部材のいずれか一方のみを第 1の磁性体部材 1に対して磁気的に接続してもよい
。また、導電体 10の厚み方向に延びる第 1の磁性体部材 1のみを備えてもよい。いず れの場合も磁束集束効果が低下するが、構成要素の簡素化にともなって小型化-低 コスト化が図れる。
[0095] 次に、第 2の実施形態に係る携帯電話機について図 2を参照して説明する。
図 2の (A)は携帯電話機の主要部の断面図である。携帯電話機 50の筐体 14は全
体に板状を成していて、筐体 14の内部には電子回路を構成する回路基板(以下、単 に「基板」という。) 13を配置している。筐体 14の端部には第 1の磁性体部材 1を配置 している。この第 1の磁性体部材 1にはその第 1の磁性体部材を通る磁束を取り巻くよ うに導体コイルを卷回してなるコイル部材 11を備えている。筐体 14の第 1主面(図に おける上面) S1側には、第 1の磁性体部材 1と磁気的に接続した第 2の磁性体部材 2 を配置している。また、筐体 14の第 2主面(図における下面) S2には、第 1の磁性体 部材 1と磁気的に接続した第 3の磁性体部材 3を配置している。筐体 14の面方向(基 板 13の第 1 ·第 2主面の面方向)に関して、第 2の磁性体部材 2と第 3の磁性体部材 3 の断面積は第 1の磁性体部材 1の断面積より大きくしている。
[0096] 上記基板 13は、筐体 14の内部でその端部付近にまで延びているので、第 1の磁 性体部材 1、第 2の磁性体部材 2および第 3の磁性体部材 3からなる磁路は基板 13を 迂回するように配置されることになる。
[0097] 図中で磁界が下から上向きに印加されているとき、磁束 φは、第 3の磁性体部材 3 →第 1の磁性体部材 1→第 2の磁性体部材 2の経路を通り、上方へ抜ける。その際、 第 2の磁性体部材 2と第 3の磁性体部材 3は、筐体 14の第 1 ·第 2主面の面方向すな わち磁界の向きに垂直方向に沿って広がっているので、磁束集束効果が高い。その ため、第 1の磁性体部材 1を通る磁束密度が高まる。
[0098] なお、筐体 14の第 1の磁性体部材 1を配置した端部とは反対側の端部に携帯電話 機のためのアンテナ 12を設けている。
[0099] 上記コイル部材 11には、非接触 ICチップを接続してレ、る。この非接触 ICチップとコ ィル部材 11および第 1〜第 3の磁性体部材:!〜 3によって RFID (Radio Frequency Id entification (非接触データ識別技術) )で用いるデータキャリアを構成してレ、る。
[0100] 図 2の(B), (C)は、この携帯電話機を RFIDのリーダ Zライタにかざしている状態 を示している。 (B)は携帯電話機の表面 (キー操作部面)を上面にして、背面をリー ダ Zライタ 100に向けている状態、(C)はその逆に、携帯電話機の表面をリーダ/ラ イタ 100に向けている状態である。
[0101] リーダ/ライタ 100は、その表面 (携帯電話機をかざす面)から垂直方向に磁界が 向いて磁束を放射する。携帯電話機 50の筐体 14の内部に第 1〜第 3の磁性体部材
:!〜 3からなる磁路を設けているので、リーダ/ライタ 100から放射された磁束 φは、 その磁路を通って筐体 14の上面から上方へ抜ける。例えば (B)に示した例では、第 3の磁性体部材 3→第 1の磁性体部材 1→第 2の磁性体部材 2の経路で磁束 φが通 り、(C)に示した例では、第 2の磁性体部材 2→第 1の磁性体部材 1→第 3の磁性体 部材 3の経路で磁束 φが通る。
[0102] 勿論、磁力線は閉ループを構成するので、この上方から抜けた磁束は周囲を通つ てリーダ/ライタ 100のアンテナ部へ戻る。
[0103] このようにして、コイル部材 11を卷回した第 1の磁性体部材 1を含む磁路全体をコ 字型に構成したことにより、第 2の磁性体部材 2および第 3の磁性体部材 3で集束した 磁束による電磁誘導で ICチップに対して電力供給を行うとともに通信ができる。その ため、携帯電話機 50の表裏に関係なくリーダ/ライタ 100との相互通信が可能となる
[0104] 上記コイル部材 11にはコンデンサを接続して共振回路を構成し、その共振周波数 をリーダ/ライタ 100から送信される電磁波の共振周波数に合わせ、例えば 13. 56 MHz等に設定する。非接触 ICチップの共振回路はリーダ/ライタ 100からの電磁界 を上記共振回路の共振動作で受信し、受信した電磁界を電気信号に変換して ICチ ップに供給する。 ICチップは、内部のメモリに対して読み書きをした後、 ICチップ内 の FETによるスイッチング動作で外部機器のリーダ/ライタ側に電圧変動を誘起し、 そのことで非接触通信を行う。
[0105] 上記第 1〜第 3の磁性体部材 1〜3は、フェライト粉と樹脂との混合材料の成型によ つて構成する。または、フェライト樹脂ペーストを携帯電話機内壁部分に塗布形成す ることによって構成する。このようにフェライト粉を含む混合材料によって第 1〜第 3の 磁性体部材を構成することによって、第 1〜第 3の磁性体部材の耐衝撃性および軽 量化を図ることができ、携帯電話機の落下による破損が少ないアンテナが構成できる 。また、磁束が集中するコイル部材 11を設けた第 1の磁性体部材 1は断面積が小さ いので、高透磁率のフェライト粉を用いたり、フェライト粉の体積混合率を上げたり、フ ヱライト粉の粒子径を大きくしたりして、第 2 ·第 3の磁性体部材に比べて透磁率を高 める方が望ましい。そのため、この第 1の磁性体部材のみを磁性材料の焼結体で構
成してもよい。
[0106] 次に、第 3の実施形態に係る携帯電話機について図 3を参照して説明する。
この例では、主筐体 17と副筐体 18を枢結軸 19で開閉自在に連結した、いわゆるク ラムシェル構造をなしている。そして、この例では副筐体 18を接続する主筐体 17の 枢結軸 19部分に、主筐体 17の厚み方向に延びる第 1の磁性体部材 1を設け、第 1 の磁性体部材 1にコイル部材 11を設けている。また、主筐体 17の第 1主面(図 3の( A)における上面)側に、第 1の磁性体部材 1に磁気的に接続する第 2の磁性体部材 2を配置している。さらに、主筐体 17の第 2主面(図における下面)側に、第 1の磁性 体部材 1に磁気的に接続する第 3の磁性体部材 3を配置してレ、る。
[0107] 図 3の (A)は副筐体 18側を上面にし、主筐体 17側を下面にしている状態、(B)は その逆に、副筐体 18側を下面にし、主筐体 17側を上面にしている状態である。
[0108] リーダ/ライタ 100は、その表面 (携帯電話機をかざす面)から垂直方向に磁界が 向いて磁束を放射する。この磁束は携帯電話機の第 1〜第 3の磁性体部材 1〜3から なる磁路を通って、上方へ抜ける。例えば (A)に示した例では、第 3の磁性体部材 3 →第 1の磁性体部材 1→第 2の磁性体部材 2の経路で磁束 φが通り、 (B)に示した例 では、第 2の磁性体部材 2→第 1の磁性体部材 1→第 3の磁性体部材 3の経路で磁 束 Φが通る。
[0109] このようにして、コイル部材 11を卷回した第 1の磁性体部材 1を含む磁路全体をコ 字型に構成したことにより、第 2の磁性体部材 2および第 3の磁性体部材 3で集束した 磁束による電磁誘導で ICチップに電力供給および信号の通信ができる。そのため、 携帯電話機の表裏に関係なくリーダ/ライタ 100との相互通信が可能となる。
[0110] 次に、第 4の実施形態に係る携帯電話機について図 4を参照して説明する。
この携帯電話機 50も、主筐体 17の枢結軸 19に副筐体 18を開閉自在に結合させ た、いわゆるクラムシヱル構造をなしている。第 3の実施形態ではその枢結軸部分に 第 1〜第 3の磁性体部材からなるコ字型の磁路を構成したが、この第 4の実施形態で は、主筐体 17に対して副筐体 18を閉じた状態で互いに重なる端部に磁路が構成さ れるようにしている。
[0111] 主筐体 17の端部に、主筐体 17の第 1主面(図における上面)に第 2の磁性体部材
2を配置し、主筐体 17の第 2主面(図における下面)に第 3の磁性体部材 3を配置し ている。そして、副筐体 18の端部に、主筐体 17に対して副筐体 18を閉じた状態で 上記第 1の磁性体部材 1と磁気的に接続される第 4の磁性体部材 4を配置し、この第 4の磁性体部材 4に磁気的に接続する第 5の磁性体部材 5を副筐体 18の第 1主面( 図における上面)側に配置し、第 4の磁性体部材 4に磁気的に接続する第 6の磁性 体部材 6を副筐体 18の第 2主面(図における下面)側に配置している。
[0112] 主筐体 17の第 1 ·第 2主面の面方向に関して、第 2の磁性体部材 2と第 3の磁性体 部材 3の断面積は第 1の磁性体部材 1の断面積より大きくしている。同様に、副筐体 1 8の第 1 ·第 2主面の面方向に関して、第 5の磁性体部材 5と第 6の磁性体部材 6の断 面積は第 4の磁性体部材 4の断面積より大きくしている。
[0113] 主筐体 17側の第 1〜第 3の磁性体部材 1〜3からなる磁路はコ字型をなしていて、 主筐体 17内部の基板 15の端部を迂回するように構成している。同様に、副筐体 18 側の第 4〜第 6の磁性体部材 4〜6からなる磁路はコ字型をなしていて副筐体 18側 の基板 16の端部を迂回するように構成している。
[0114] 図 4に示したように、主筐体 17に対して副筐体 18を閉じた状態で、主筐体 17側の 上記磁路と副筐体 18側の上記磁路が磁気的に接続されることになり、磁束 φで示す ように、これらの磁路を通って筐体(17, 18)の厚み方向に磁束が通り、コイル部材 1 1部分を通る磁束密度を必要量確保する。
[0115] 図 5はこの携帯電話機を RFIDのリーダ/ライタにかざしている幾つかの状態を示し ている。 (A)は主筐体 17に対して副筐体 18を閉じた状態で、主筐体 17側をリーダ/ ライタ 100に向けている状態、(B)はその逆に、主筐体 17に対して副筐体 18を閉じ た状態で、副筐体 18側をリーダ/ライタ 100に向けている状態である。 (C)は主筐体 17に対して副筐体 18を途中まで開いた状態で、キー操作面と液晶表示パネル面を リーダ/ライタ 100にかざしている状態である。 (D)は主筐体 17に対して副筐体 18を 途中まで開いた状態で、液晶表示パネルの裏面側をリーダ Zライタ 100にかざして いる状態である。
[0116] 図 5の (A)に示した例では、第 3の磁性体部材 3→第 1の磁性体部材 1→第 2の磁 性体部材 2→第 6の磁性体部材 6→第 4の磁性体部材 4→第 5の磁性体部材 5の経
路で磁束 φが抜け、(Β)に示した例では、その逆方向に磁束 φが抜け、いずれの場 合も第 1の磁性体部材 1に設けたコイル部材に磁束 φが通る。
[0117] 図 5の(C)に示した例では、第 2の磁性体部材 2→第 1の磁性体部材 1→第 3の磁 性体部材 3の経路で磁束 φが抜け、 (D)に示した例では、その逆方向に磁束 φが抜 け、いずれの場合も第 1の磁性体部材 1に設けたコイル部材に磁束 φが通る。
[0118] このようにして、携帯電話機の各種態様でリーダ Ζライタ 100にかざしても、リーダ /ライタ 100との通信が可能となる。
[0119] 次に、第 5の実施形態に係る携帯電話機の構成について図 6を参照して説明する。
図 6はその主要部の断面図である。第 4の実施形態では、主筐体 17と副筐体 18の いずれにも、閉じた状態で同方向を向くコ字型の磁路を構成したが、この第 5の実施 形態では、主筐体 17と副筐体 18とで、それぞれの磁路のコ字型の向きを逆向きとし ている。そして、主筐体 17の第 1〜第 3の磁性体部材:!〜 3で構成するコ字型磁路の 間に複合誘電体性材料アンテナ 22を設けている。主筐体 17と副筐体 18とを閉じた 状態で、リーダ/ライタによる磁束 Φは、第 5の磁性体部材 5→第 4の磁性体部材 4 →第 6の磁性体部材 6→第 2の磁性体部材 2→第 1の磁性体部材 1→第 3の磁性体 部材 3の経路で透過する。第 1の磁性体部材 1に設けたコイル部材 11の両端は非接 触 ICチップ 21に接続してレ、る。
[0120] 通常は、 RFIDと携帯電話とでは使用周波数が全く異なっており、互いの信号に対 してほとんど感度を持たないが、リーダ/ライタの至近距離で通信をする状態では携 帯電話機の通信力 Sリーダ/ライタによって悪影響を受ける場合がある。しかし、このよ うに周波数が高くて磁性体の使用が難しい携帯電話機用のメインアンテナとして例え ば誘電体材料の粉と樹脂とからなる複合誘電体材料アンテナを用い、それを磁性体 部材 1〜3で構成するコ字型磁路で囲むように配置したことにより、携帯電話機の通 信がリーダ Ζライタによって悪影響を受けることを防止できる。すなわち RFID通信時 に携帯電話機はリーダ Ζライタの強い電磁界を受けることになるが、上記コ字型磁路 力 Sリーダ ζライタの強い電磁界から携帯電話機用のメインアンテナを磁気シールドす ることになるので、その電磁界が携帯電話機用のメインアンテナに入射することを防 止できる。この効果のためには、磁性体部材 1〜3は RFIDの使用周波数付近では透
磁率が大きぐ携帯電話機の通信周波数帯域では透磁率が小さい (比透磁率がほぼ
1の)材料とすることが好ましレ、。
[0121] 次に、第 6の実施形態に係る携帯電話機の構成について図 7〜図 10を参照して説 明する。
この携帯電話機は主筐体 17の枢結軸に副筐体 18を開閉自在に結合させた所謂ク ラムシェル構造を成している。図 7は主筐体力 副筐体を開いた状態での携帯電話 機の外観図、図 8は主筐体 17に対して副筐体 18を閉じた状態での断面図である。 但し図 8においては枢結軸の図示を省略している。
[0122] 第 1〜第 5の実施形態では第 1の磁性体部材 1のごく近傍にコイル部材 11を卷回し た例を示したが、この第 6の実施形態では、図 7に示すように、主筐体 17の主面方向 に広がるループ面を構成するコイル部材 11を配置している。この例では主筐体 17内 部の電池パック 31は上記コイル部材 11が形成するループ面の内部に入っている。 副筐体 18には液晶表示パネル 32を設けてレ、る。コイル部材 11は、例えばポリイミド フィルムに約 3ターンのコイルパターンを形成したものである。
[0123] また、第 1〜第 5の実施形態では筐体内の基板の占有部分より外側に焼結フェライ トからなる第 1の磁性体部材を配置した例を示した力 この第 6の実施形態では、図 8 に示すように、第 1の磁性体部材 1は基板 15の所定位置を貫通させている。第 2 '第 3の磁性体部材 2, 3は、主筐体 17の主面方向に広がる磁性体シートからなり、第 1 の磁性体部材 1を挟むように主筐体 17の下面付近と上面付近にそれぞれ配置して いる。副筐体 18には、基板 16、液晶表示パネル 32, 33を備えるとともに、基板 16の 端部付近で基板 16を貫通しない位置にフェライトコンポジット材からなる第 4の磁性 体部材 4を配置している。
[0124] さらに、この第 4の磁性体部材 4を挟むように第 5 ·第 6の磁性体シートからなる磁性 体部材 5, 6を配置している。
[0125] RFIDの使用周波数として用いられる 13. 56MHzにおいて、上記フェライトコンポ ジット材の比透磁率は約 10、上記焼結フェライトの比透磁率は約 70である。
[0126] このように、主筐体 17側の基板 15は副筐体 18側の基板 16に比べて大型になる傾 向があり、やむを得ず第 1の磁性体部材 1を、基板 15を貫通するように配置する場合
もあるが、このような構造では次のような問題が生じる。
[0127] 基板 15には電極パターン (特にグランド電極)が形成されているので、そこを貫通 するように磁束が通ると電極パターンに誘導電流(渦電流)が生じてしまう。図 9の (A )はその様子を示している。基板 15にグランド電極が形成されているとき、第 1の磁性 体部材 1に交番磁束 Φが通ると、電磁誘導により渦電流 Isが流れる。この渦電流によ る逆起電力によって、フェライトからなる第 1の磁性体部材 1の実効透磁率が低下して しまう。
[0128] そこで図 9の(B)に示すように、基板 15の第 1の磁性体部材 1を取り囲む部分の電 極パターン (グランド電極)に、その第 1の磁性体部材 1から遠ざ力、る方向へ延びる切 り込み部 Sを設ける。
[0129] 図 10はこの切り込み部 Sを設けた基板 15の部分平面図である。第 1の磁性体部材
1を通る磁束によって生じる渦電流 Isは、第 1の磁性体部材 1を周回するように流れよ うとする力 このように切り込み部 Sを設けたことによって、第 1の磁性体部材近傍の渦 電流 Isが流れる経路が切断されるため、結果的に渦電流 Isによる逆起電力の発生が 抑制され、第 1の磁性体部材 1の実効透磁率の低下が抑えられる。
なお、上記切り込み部 Sは電極パターンにのみ設ければよいが、基板 15全体に切 り込み部を設けてもよい。
[0130] 上記第 1の磁性体部材 1は、例えば円柱形状の焼結フェライトの周囲(側部)に、フ エライト粉末と樹脂とのコンポジット材 (フェライトコンポジット材)を一体的に設けたも のである。このように焼結体の周囲にコンポジット材を設けたことによって、磁路の磁 気抵抗を低くしつつ高い耐衝撃特性が得られる。したがって、携帯電話機を落下さ せるなどして強い衝撃をカ卩えても、第 1の磁性体部材の破損を防止できる。このことは 第 4の磁性体部材につレ、ても同様である。
[0131] なお、図 8 ·図 9に示した例では、主筐体 17側において第 1の磁性体部材 1が基板
15を貫通する例について示した力 副筐体 18側において第 4の磁性体部材 4が基 板 16を貫通するように配置する場合にっレ、ても同様に適用できる。すなわちその場 合には基板 16に渦電流抑制用の切り込み部を設ければよい。
[0132] 次に、第 7の実施形態に係る携帯電話機について図 11を参照して説明する。
図 11において主筐体 17と副筐体 18の内部の構成は第 6の実施形態で図 8に示し たものとほぼ同様である。図 11において、主筐体 17には第 6の実施形態で示した携 帯電話機の場合と同様のコイル部材 11を設けている。副筐体 18には液晶表示パネ ル 32を設けている。大型 ·高解像度の液晶表示パネルをダイナミック駆動する際に 生じる高調波ノイズの不要輻射を抑制するために、この液晶表示パネル 32を設ける 副筐体 18には、液晶表示パネル 32の周囲にアルミニウム合金またはマグネシウムァ マルガム等製の導電性フレーム 34を設けてレ、る。
[0133] このような導電性フレームは導電性部材からなるループを構成する。そのため、主 筐体 17に副筐体 18を閉じた状態では、コイル部材 11を貫通する磁束が上記導電性 フレーム 34のループ内も通ることになり、その磁束によって導電性フレーム 34に誘導 電流が生じて逆起電力が生じる。その結果、主筐体 17側に設けた磁性体部材 1, 2, 3および副筐体 18側に設けた磁性体部材 4, 5, 6からなる磁路の実効透磁率が低下 してしまう。
[0134] そこで、図 11に示すように、導電性フレーム 34がループを構成しないように、その 途中に非導電部 35を設ける。これにより導電性フレーム 34に上記誘導電流が流れ ること力 S無く、上記磁路の実効透磁率の低下が防止できる。
[0135] 次に、第 8の実施形態に係る携帯電話機について図 12を参照して説明する。
図 11では、副筐体 18に第 4の磁性体部材を配置する際に、導電性フレーム 34に 非導電部 35を設けた上でその内側に第 4の磁性体部材を配置する例を示した力 こ の第 8の実施形態では、導電性フレーム 34によるループの外側に第 4の磁性体部材 4を配置した例を示してレ、る。
[0136] 図 12の (A)に示す例では、副筐体 18の端部付近に磁性体部材 4を配置している。
また、図 12の(B)に示す例では、導電性フレーム 34の近傍に磁性体部材 4を設ける とともに、副筐体 18の内部に設ける導電性フレーム 34をなるベく広くとれるように、導 電性フレーム 34の一部にくびれ部 Cを形成して、第 4の磁性体部材 4との構造上の 干渉を防止している。
[0137] このような構造であれば導電性フレーム 34は電気的なループを保つので、液晶パ ネルをダイナミック駆動した際に生じる高調波ノイズの不要輻射の抑制効果も保つこ
とができる。
[0138] 次に、第 9の実施形態に係る携帯電話機について図 13を参照して説明する。
図 13は、主筐体 17に対して副筐体 18を閉じた状態の、両筐体を通る面での断面図 である。主筐体 17の内部には、基板 15、電池パック 31、コイル部材 11を設けるととも に、そのコイル部材 11が成すループの内側に磁性体シート 123を設けている。この 磁性体シート 123は主筐体 17の底面から電池パック 31および基板 15の端面を経由 して基板 15の上面にまで連続的に延びる一体の磁性体シートにより構成している。
[0139] 副筐体 18の内部には液晶表示パネル 32と導電性フレーム 34を備えるとともに、導 電性フレーム 34の外側に磁路を形成するように、磁性体シート 456を液晶表示パネ ル 32の一方の面から端面を経由して他方の面にまで連続して配置している。この磁 性体シート 456は、副筐体 18の一方の面から導電性フレーム 34および液晶表示パ ネル 32の端面を経由して副筐体 18の他方の面にまで連続的に延びる一体の磁性 体シートにより構成している。
[0140] このような構造により、主筐体 17に副筐体 18を閉じた状態で、 2つの磁性体シート 123と 456とで、コイル部材 11によるループ内を磁束が通り、且つ導電性フレーム 34 によるループを通らなレ、経路での磁路を構成する。
[0141] このような磁性体シート 123, 456を折り曲げて用いることによって、筐体内の限ら れた空間内に磁路を形成することができ、装置を大型化することなくコイル部材 11を 通る磁束密度を必要量確保できる。
[0142] 次に、第 10の実施形態に係る携帯電話機について図 14 ·図 15を参照して説明す る。
図 14の (A) , (B)は、第 1〜第 3の磁性体部材:!〜 3からなる磁路とリーダ/ライタァ ンテナ 41との関係を示している。円柱形状のフヱライトからなる第 1の磁性体部材 1の 透磁率が充分に高くない場合には、図 14の (A)に示すように、リーダ Zライタ 41から 第 1の磁性体部材 1に導かれた磁束 φがコイル部材 11を通過する前にリーダ Zライ タアンテナ 41に帰還する磁路ができてしまう。また、第 1の磁性体部材 1の透磁率が 充分に高い場合でも、この第 1の磁性体部材 1を通過した磁束が空気を通過してリー ダ Zライタアンテナ 41に帰還する経路の磁気抵抗によっては同様の現象が生じる。
[0143] そこで、図 14の(B)に示すように、コイル部材 11を通過せずにリーダ/ライタアンテ ナ 41へ帰還しょうとする磁束の経路に、磁束が通るのを抑制する磁気障壁部材 36を 配置する。この磁気障壁部材 36としては導体を使用すればよぐ例えば銅箔テープ のような金属箔、銅片のような金属薄板、銅メッシュのような金属メッシュ等を用いるこ とができる。
[0144] 図 14の(C)は第 1の磁性体部材 1と磁気障壁部材 36との位置関係を示す平面図 である。このように第 1の磁性体部材 1から第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3が広がる方向 とは逆方向に、第 1の磁性体部材 1から所定距離隔てた位置 (筐体の内面)に磁気障 壁部材 36を配置している。この構造によって、コイル部材 11を通過せずに近回りしよ うとする磁束の経路を遮断することができ、磁束漏洩が防止できる。なお、上記磁気 障壁部材 36を第 1の磁性体部材 1に貼付してもよい。
[0145] 図 15は磁気障壁の他の構成例を示す図である。この例では、焼結フェライト laの 周囲にフェライト粉末と樹脂とのコンポジット材 lbを設け、このコンポジット材 lbの側 面に無電解銅メツキのメツキ膜による磁気障壁部材 36' を設けている。このように第 1の磁性体部材 1の側面に形成した銅メツキ膜が磁気障壁部材として作用する。なお 、円柱形状を成す第 1の磁性体部材 1の側面の全周に亘つて磁気障壁部材 36' を 形成すると前述の誘導電流の問題が生じるので、磁気障壁部材 36' がループを形 成しないようにスリットライン SLで示す部分を除く位置に磁気障壁部材 36' を形成 する。
[0146] この例では、コンポジット材 lbを設けた力 円柱形状の焼結フェライトの側面に直接 銅メツキすることにより、または銅粉をビヒクル中に分散させた銅ペーストの焼き付け により、膜状の磁気障壁部材 36' を形成してもよい。
[0147] なお、磁気障壁用の銅メツキ膜または銅ペーストの焼き付け膜は、必ずしも全面に 連続した膜状に形成されていなくてもよぐ例えば網目状のパターンなど所定のバタ ーンに形成してもよい。
[0148] 次に、第 11の実施形態に係る携帯電話機について図 16 ·図 17を参照して説明す る。
図 16の (A) , (B)は第 1〜第 3の磁性体部材 1〜3による磁路とリーダ/ライタアン
テナ 41との関係を示している。
[0149] リーダ/ライタアンテナ 41の磁束 φを集めて感度を向上させ、また携帯電話機の 筐体の様々な姿勢や位置で通信を可能とするためには、ある程度の面積を有する第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3を用いることが必要になる力 磁性体シート等からなる第 2 · 第 3の磁性体部材 2, 3の面積が大きすぎると、図 16の (A)に示すように、せつ力べ第
3の磁性体部材 3に捉えられた磁束がコイル部材 11を通過せずにリーダ Zライタアン テナ 41にそのまま帰還する磁路ができてしまう。同様に第 2の磁性体部材 2をリーダ
/ライタアンテナ 41に向けた場合には、第 2の磁性体部材 2に捉えられた磁束がや はりコイル部材 11を通過せずにリーダ/ライタアンテナ 41にそのまま帰還してしまう。
[0150] 逆に磁性体部材 2, 3の面積が小さすぎると、磁束の集束効果が低ぐコイル部材 1
1を通過する磁束が小さくなつたり、リーダ/ライタアンテナ 41と筐体との位置関係に よって感度が極端に変動したりするという問題が生じる。
第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3の大きさが適切であれば、図 16の(B)に示すように、コ ィル部材 11を磁束が通過するので、充分な通信感度が確保できる。
[0151] このように第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3の面積と通信感度およびその安定性との間 にはトレードオフの関係がある。
そこで、この第 11の実施形態では、通信感度を確保するとともにリーダ/ライタアン テナ 41に対する筐体の位置関係による通信感度のばらつきを抑えるために磁性体 部材を分割する。
[0152] 図 17はその具体例であり、(A)に示すようにコイル部材 11のループ内に 4つの磁 路を構成している。各磁路は、円柱状の焼結フェライトからなる第 1の磁性体部材と、 磁性体シートからなる第 2 ·第 3の磁性体部材とで構成している。図 17の (A)では、矩 形の磁性体シート 123a, 123b, 123c, 123dからなる第 2の磁性体部材が現れてい る。第 3の磁性体部材も第 2の磁性体部材と同形状の磁性体シートで構成してレ、る。 この図 17の (A)には円柱状の焼結フェライトからなる第 1の磁性体部材が破線の円と して現れている。
[0153] 第 2 ·第 3の磁性体部材である各磁性体シートの面積(平面図で見たときの面積)は 、リーダ/ライタアンテナ 41からの磁束がコイル部材 11を有効に通過するような大き
さとし、その大きさでコイル部材 11が成すループ内を満たすだけの複数の磁性体部 材を配置する。この構造によって通信感度を確保するとともに、リーダ/ライタアンテ ナ 41に対する携帯電話機の位置変化による感度変化を低く抑えることができる。
[0154] 図 17に示した例では、第 1の磁性体部材を第 2 ·第 3の磁性体部材とは別体に構成 したが、第 1〜第 3の磁性体部材を一体の磁性体シートで構成してもよい。その場合 には、
各磁性体シートを基板 15の端部で折り曲げてコ字型とする。
[0155] 次に、第 12の実施形態に係るコイルアンテナについて図 18〜図 21を参照して説 明する。
図 18は第 1〜第 3の磁性体部材と磁気障壁部材の構成を示す図である。
[0156] 図 18の (A)は第 1〜第 3の磁性体部材の構成を示す斜視図、(B)はその正面図で ある。この例では、第 1の磁性体部材 1は、コ字型で比透磁率 70のフヱライトコアで構 成していて、第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3はフェライト粉と樹脂材料とのコンポジット材 であり、大きさ 36 X 36mm、厚み 0· 6mm、比透磁率 20〜50のフェライトシートから 構成してレ、る。第 1の磁性体部材 1にはコィノレ 11を卷回してレ、る。
[0157] 図 18の(C)は、(A) , (B)に示した第 1〜第 3の磁性体部材:!〜 3からなる磁路に対 して磁気障壁部材 37を設けた状態の正面図である。また同図の(D)は磁気障壁部 材 37を設けた第 3の磁性体部材の平面図である。この磁気障壁部材 37は、銅(Cu) テープからなり、第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3に貼着している。この磁気障壁部材 37 は、その一辺の中央部に開口部 Hを形成していて、第 1の磁性体部材 1が第 2および 第 3の磁性体部材 2, 3に当接する位置を避けるとともに、第 1の磁性体部材 1の周囲 を囲まなレ、ように配置してレ、る。
第 2の磁性体部材 2に対しても同様にして磁気障壁部材 37を設けている。
[0158] 上記磁気障壁部材 37を設けていない場合には、図 18の(B)に示すように、第 3の 磁性体部材 3→第 1の磁性体部材 1→第 2の磁性体部材 2を経由してリーダ Zライタ アンテナ 41に帰還する磁束 φ以外に、第 3の磁性体部材 3→第 2の磁性体部材 2を 経由してリーダ/ライタアンテナ 41に帰還する(すなわち第 1の磁性体部材 1を通ら なレ、)磁束 φ νが生じる。
[0159] これに対し、図 18の(C)に示すように、第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3に対してこの第 2 ·第 3の磁性体部材の互いに対向する面に磁気障壁部材 37を設けることにより、第 3の磁性体部材 3から第 2の磁性体部材 2を経由してリーダ/ライタアンテナ 41へ帰 還しょうとする磁束 φ νの経路が殆ど無くなり、磁性体部材 3→磁性体部材 1→磁性 体部材 2を経由してリーダ Ζライタアンテナ 41に帰還する本来の経路の磁束密度が 増大する。
[0160] 図 18の(Β)に示した構成と(C)に示した構成とについて、アンテナの共振周波数を 使用周波数である 13. 56MHzになるようにインダクタンスの値を調整してリーダ/ラ イタアンテナとの通信可能距離を測定したところ、磁気障壁部材 37を設けない図 18 の(B)に示した構成の場合に通信可能距離が 131mmであるのに対し、磁気障壁部 材 37を設けた(C)に示した構成では 149mmとなった。このように磁気障壁部材 37 を第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3に貼着することによって通信距離を延ばすことができる
[0161] 次に、第 13の実施形態に係るコイルアンテナについて図 19を参照して説明する。
図 19の(A)はコイルアンテナの正面図、(B)はそのコイルアンテナと共に携帯電話 機内に設けられる基板の平面図である。このコイルアンテナは、図 18に示した第 12 の実施形態の場合と同様に、第 1〜第 3の磁性体部材 1〜3と、第 2 ·第 3の磁性体部 材 2, 3の内面に貼着した磁気障壁部材 37とを備えている。更に磁気障壁部材 37と 共に第 2 ·第 3の磁性体部材 2, 3で挟まれる位置に基板 15を挿入している。
[0162] 図 19の(B)に示すように、基板 15には、その一辺の中央部に切欠部 Nを形成して いて、この切欠部 Nに第 1の磁性体部材 1がはまるようにしている。この基板 15の両 面には銅(Cu)メツキ膜による磁気障壁部材 38を設けている。但し、第 1の磁性体部 材 1の周囲を磁気障壁部材 38で取り囲まない範囲にのみ磁気障壁部材 38を形成し ている。ここで、基板 15の大きさは 50 X 80mm、厚みは 1. 6mmである。
[0163] このように磁気障壁部材 38を設けた基板 15を揷入することによって、通信距離は 前記 149mmから 161mmへと更に延びた。し力も、この値は基板 15を揷入すること によって共振周波数がずれた状態での値であり、共振周波数を使用周波数である 1 3. 56MHzに近づくようにインダクタンスを調整すれば通信距離は更に延びるものと
予想される。
[0164] このように磁気障壁部材は集磁面となる磁性体部材から分離した位置に配置しても 効果がある。したがって図 19において磁気障壁部材 37を設けない構成も採り得る。
[0165] なお、基板 15の両面に設ける磁気障壁部材 38は、メツキ以外に金属テープや金 属箔の貼付、導電性ペーストの印刷塗布等によって形成してもよい。
[0166] 次に、第 14の実施形態に係るコイルアンテナを収めた携帯電話機について図 20 を参照して説明する。
図 20は携帯電話機の断面図である。この例では、主筐体 17の内部に第 1の磁性 体部材 1と第 3の磁性体部材 3を設けている。 (第 2の磁性体部材はこの例では存在 しない。)第 3の磁性体部材 3の内面(副筐体 18側)には図 18に示したものと同様の 磁気障壁部材 37を設けている。
[0167] 副筐体 18の内部には第 4〜第 6の磁性体部材 4〜6を設けている。第 5 ·第 6の磁 性体部材 5, 6の互いに対向する内面には磁気障壁部材 37を設けている。そして、 第 4の磁性体部材 4にはコイル部材 11を卷回してレ、る。
磁性体部材 3, 5, 6に設ける磁気障壁部材 37はそれぞれ銅(Cu)テープからなる。
[0168] このようにクラムシェル構造の携帯電話機の場合に、主筐体 17と副筐体 18を閉じ た状態でリーダ/ライタのアンテナに近接させた際、第 3の磁性体部材 3が主筐体 17 側の集磁面となる。この第 3の磁性体部材 3に磁気障壁部材 37を設けることによって 、コイル部材 11を設けた第 4の磁性体部材 4を通過せずにリーダ/ライタアンテナ 41 へ戻る磁束の経路が遮断されて、コイル部材 11を通る磁束密度がその分高まる。
[0169] 次に、第 15の実施形態に係るコイルアンテナ構造について図 21を参照して説明 する。
図 21は磁気障壁部材の平面図である。この磁気障壁部材 37はたとえば図 18の( C)、図 19の(A)、または図 20に示した磁気障壁部材 37であり、図 18の(D)等に示 した例では磁性体部材 2, 3のほぼ全面に磁気障壁部材 37を設けたが、磁気障壁と しての効果はリーダ Zライタアンテナの磁束が通るべき領域 (たとえば第 1の磁性体 部材 1)の近傍に存在する磁気障壁部材であり、そこから遠ざかるほど磁気障壁とし ての効果は低下する。したがって、図 21に示した例で、第 1の磁性体部材 1を中心と
する所定半径のほぼ半円形部分を有効領域 Av、それより外側(ハッチングで示した 部分)を無効領域 Aiとして扱うことができる。そのため、大部分が無効領域 Aiにかか るような領域 Wl, W2には磁気障壁部材 37を設けずに、他の目的にこれらの領域を 用いてもよい。
Claims
請求の範囲
[I] 第 1主面およびそれに対向する第 2主面を有する板状の筐体を備え、該筐体内に 当該筐体の少なくとも厚み方向に延びて第 1主面側から第 2主面側への磁路となる 磁性体部材と、該磁性体部材を取り巻くコイル部材とを備えたことを特徴とするコイル アンテナ構造。
[2] 前記磁性体部材を第 1の磁性体部材とし、該第 1の磁性体部材に磁気的に接続さ れた第 2の磁性体部材を前記筐体の第 1主面側に設けた、請求項 1に記載のコィノレ アンテナ構造。
[3] 第 1の磁性体部材に磁気的に接続された第 3の磁性体部材を前記筐体の第 2主面 側に設けた、請求項 2に記載のコイルアンテナ構造。
[4] 第 1 ·第 2 ·第 3の磁性体部材を一体の磁性体部材で構成した請求項 3に記載のコ ィルアンテナ構造。
[5] 前記一体の磁性体部材は、前記筐体の第 1主面から第 2主面にかけて撓ませたシ ート状の磁性体部材である請求項 4に記載のコイルアンテナ構造。
[6] 前記第 1 ·第 2 ·第 3の磁性体部材を複数組設けた請求項 3、 4または 5に記載のコィ ルアンテナ構造。
[7] 第 2および第 3の磁性体部材の少なくとも一方を第 1の磁性体部材とは別体に形成 した、請求項 3に記載のコイルアンテナ構造。
[8] 第 1の磁性体部材と、該第 1の磁性体部材とは別体に形成した第 2または第 3の磁 性体部材との間に空隙を介在させた、請求項 7に記載のコイルアンテナ構造。
[9] 前記筐体の主面方向に関して、第 2および第 3の磁性体部材の断面積を第 1の磁 性体部材の断面積より大きくした、請求項 3〜8のいずれ力、 1項に記載のコイルアンテ ナ構造。
[10] 第 2および第 3の磁性体部材を略シート状または膜状とした、請求項 9に記載のコィ ルアンテナ構造。
[II] 第 1の磁性体部材を略シート状または膜状とした、請求項 10に記載のコイルアンテ ナ構造。
[12] 第 1の磁性体部材を前記筐体の端部付近に配置した、請求項 1〜: 11のうちいずれ
力 1項に記載のコイルアンテナ構造。
[13] 前記筐体内に回路基板を配するとともに、該回路基板を貫通するように前記第 1の 磁性体部材を設け、前記回路基板の前記第 1の磁性体部材を取り囲む部分の少なく とも導体に前記第 1の磁性体部材力 遠ざ力 方向へ延びる切り込み部を設けた請 求項 1〜: 11のいずれか 1項に記載のコイルアンテナ構造。
[14] 前記筐体は、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、当該導電性フレームに よるループの外側に前記第 1の磁性体部材を設けた請求項 1〜: 13のいずれ力 4項に 記載のコイルアンテナ構造。
[15] 前記導電性フレームの外側にくびれ部を形成するとともに、当該くびれ部に前記第
1の磁性体部材を設けた請求項 14に記載のコイルアンテナ構造。
[16] 前記第 1の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制す る磁気障壁部材を前記第 1の磁性体部材の近傍に配置した請求項 1〜: 15のいずれ 力 1項に記載のコイルアンテナ構造。
[17] 前記第 1の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制す る磁気障壁部材を前記第 2または第 3の磁性体部材の互いに対向する面に、または 当該面で挟まれる空間内に配置した請求項 1〜: 16のいずれ力 1項に記載のコイルァ ンテナ構造。
[18] 前記筐体を主筐体とし、該主筐体とともにクラムシェル構造を構成する副筐体を備 え、副筐体を接続する主筐体の枢結軸部分に第 1の磁性体部材を設けた、請求項 1 〜 17のうちいずれか 1項に記載のコイルアンテナ構造。
[19] 前記筐体を主筐体とし、該主筐体に対して開閉自在の副筐体を備え、副筐体内に 該副筐体の少なくとも厚み方向に延び、副筐体の第 1主面側から第 2主面側への磁 路となり、且つ主筐体に対して副筐体を閉じた状態で、第 1の磁性体部材と磁気的に 接続される第 4の磁性体部材を設けた、請求項 1〜: 17のうちいずれ力、 1項に記載の コイルアンテナ構造。
[20] 副筐体の第 1主面側に第 4の磁性体部材に磁気的に接続された第 5の磁性体部材 を設け、副筐体の第 2主面側に第 4の磁性体部材に磁気的に接続された第 6の磁性 体部材を設けた、請求項 19に記載のコイルアンテナ構造。
[21] 第 4·第 5 ·第 6の磁性体部材を一体の磁性体部材で構成した請求項 20に記載のコ ィルアンテナ構造。
[22] 前記一体の磁性体部材は、前記副筐体の第 1主面から第 2主面にかけて撓ませた シート状の磁性体部材である請求項 21に記載のコイルアンテナ構造。
[23] 前記第 4·第 5 ·第 6の磁性体部材を複数組設けた請求項 20、 21または 22に記載 のコイルアンテナ構造。
[24] 第 5および第 6の磁性体部材の少なくとも一方を第 4の磁性体部材とは別体に形成 した、請求項 20に記載のコイルアンテナ構造。
[25] 第 4の磁性体部材と、該第 4の磁性体部材とは別体に形成した第 5または第 6の磁 性体部材との間に空隙を介在させた、請求項 24に記載のコイルアンテナ構造。
[26] 副筐体の主面方向に関して、第 5および第 6の磁性体部材の断面積を第 4の磁性 体部材の断面積より大きくした、請求項 20〜25のいずれ力、 1項に記載のコイルアン テナ構造。
[27] 第 5および第 6の磁性体部材を略シート状または膜状とした、請求項 26に記載のコ ィルアンテナ構造。
[28] 第 4の磁性体部材を略シート状または膜状とした、請求項 27に記載のコイルアンテ ナ構造。
[29] 第 4の磁性体部材を副筐体の端部付近に配置した、請求項 19〜28のいずれか 1 項に記載のコイルアンテナ構造。
[30] 前記副筐体内に回路基板を配するとともに、該回路基板を貫通するように前記第 4 の磁性体部材を設け、前記回路基板の前記第 4の磁性体部材を取り囲む部分の少 なくとも導体に前記第 4の磁性体部材力 遠ざかる方向へ延びる切り込み部を設け た請求項 19〜28のいずれか 1項に記載のコイルアンテナ構造。
[31] 前記副筐体は、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、当該導電性フレーム によるループの外側に前記第 4の磁性体部材を設けた請求項 19〜30のいずれか 1 項に記載のコイルアンテナ構造。
[32] 前記導電性フレームの外側にくびれ部を形成するとともに、当該くびれ部に前記第
4の磁性体部材を設けた請求項 31に記載のコイルアンテナ構造。
[33] 前記第 4の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制す る磁気障壁部材を前記第 4の磁性体部材の近傍に配置した請求項 19〜32のいず れか 1項に記載のコイルアンテナ構造。
[34] 前記第 4の磁性体部材を含む前記磁路とは異なった経路で磁束が通るのを抑制す る磁気障壁部材を前記第 5または第 6の磁性体部材の互いに対向する面に、または 当該面で挟まれる空間内に配置した請求項 19〜33のいずれ力、 1項に記載のコイル アンテナ構造。
[35] 前記筐体は、前記磁路を囲む、液晶表示パネル用の導電性フレームを備え、当該 導電性フレームの一部に非導電部を設けた請求項 1〜34のいずれ力、 1項に記載の コイルアンテナ構造。
[36] 相対的に透磁率の低い領域を迂回もしくは貫通して磁束を通すように設けた磁性 体部材と、該磁性体部材を取り巻くコイル部材とを備えたことを特徴とするコイルアン テナ構造。
[37] 前記磁性体部材を第 1の磁性体部材とし、第 1の磁性体部材の少なくとも一方端側 に第 1の磁性体部材と磁気的に接続された第 2の磁性体部材を備え、第 1の磁性体 部材の延長方向に対する直交方向に関して、第 2の磁性体部材の断面積を第 1の磁 性体部材の断面積より大きくした、請求項 36に記載のコイルアンテナ構造。
[38] 請求項 1〜37のうちいずれ力 1項に記載のコイルアンテナ構造を備えた携帯電子 機器。
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