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KR20240120991A - 양방향 비접촉식 결제 기능을 가지는 메탈 소재의 rf 디바이스 - Google Patents

양방향 비접촉식 결제 기능을 가지는 메탈 소재의 rf 디바이스 Download PDF

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KR20240120991A
KR20240120991A KR1020230013662A KR20230013662A KR20240120991A KR 20240120991 A KR20240120991 A KR 20240120991A KR 1020230013662 A KR1020230013662 A KR 1020230013662A KR 20230013662 A KR20230013662 A KR 20230013662A KR 20240120991 A KR20240120991 A KR 20240120991A
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hole
contactless payment
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최정욱
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주식회사 에이아이엘
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Abstract

본 발명의 양방향 비접촉식 결제 기능을 가지는 메탈소재의 RF 통신 디바이스는, RF 통신칩이 연결된 안테나가 메탈 재질의 평판으로 구성된 제1 메탈 시트와 제2 메탈 시트 사이에 배치되어 적층이 되는 구조이며, 제1 메탈 시트와 제2 메탈 시트에는 안테나의 주변으로 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

양방향 비접촉식 결제 기능을 가지는 메탈 소재의 RF 디바이스{RF device of metal material with bidirectional non-contact type payment function}
본 발명은 양방향 비접촉식 결제 기능을 가지는 메탈 소재의 RF 디바이스에 관한 것이다.
신용카드는 이를 단말기의 슬롯에 삽입해서 태그를 판독해야 하는 접촉식이 주를 이루며, 과거에는 교통카드의 마그넷 부분을 단말기에 접촉해서 결제를 하였다. 그러나, 현재는 RF통신 기술의 발달로, 메탈 소재의 RF디바이스가 상점 등 상업시설에서 또는 교통카드나 신용카드로 널리 활용되고 있다. 가장 널리 쓰이는 비접촉식 교통카드의 경우, 단말기 가까이에 카드를 가져다 대면 단말기의 코일에 의해 발생된 자기장에 의해 카드 내부의 안테나에 전류가 유도되어, 이 전력을 이용해 중앙 처리 장치에서 연산이 이루어진 후 자동으로 통신과 결제가 이루어지는 방식을 취하고 있다.
한편, 일반적으로 접촉식 결제(IC), 비접촉식 결제 기능을 가지는 스마트 카드의 시장에서는 다양한 소재를 사용한 특수 카드들의 개발이 진행되고 있다. 특히 메탈카드는 VIP 고객들을 상대로 차별화 서비스 제공 목적으로 시장이 활성화되어 있으며, 메탈 소재의 특성상 비접촉식 통신의 어려움으로 접촉식 결제(IC)의 기능만 가지는 상품으로 출시가 되고 있었으나, 최근 코로나19로 인한 비접촉식 간편 결제 수단의 니즈와 VISA, Mastercard에서 비접촉식 결제 기능 탑재의 의무화 도입으로 메탈카드에도 비접촉식 결제 기능이 의무화가 되었다.
메탈 소재의 RF디바이스와 관련하여, 한국 특허 제10-2039900호는 도 6에 도시한 것과 같이, 메탈층(110'), 플라스틱의 가공층(120'), 절연층(150'), 접착층(140', 160'), 인레이층(170') 및 인쇄층(180')을 포함하는 메탈카드(100')를 개시하고 있다. 상기 메탈카드(100')는 RF 통신칩이 구성된 방향에만 메탈층(110')이 위치하고, 반대 방향에는 일반카드에서 사용되는 PVC 재질의 시트가 위치한다. 안테나 코일은 인레이층(170')에 형성되는데, 메탈층(110')이 위치한 방향으로는 안테나의 방사 경로가 차단되어 비접촉식 결제가 되지 않고, PVC 재질의 시트가 구성되어 있는 반대 방향으로만 비접촉식 통신이 가능하다는 문제가 있다. 교통 카드의 경우 카드의 정해진 한 면을 단말기의 수신 영역에, 되도록 정면 대향 시켜 접근시켜야 하며, 반대면을 접근시키거나, 접근 방향이 어긋나면 결제가 이루어지지 않는 불편이 있는 것이다.
본 발명은 메탈카드의 단방향만 결제되는 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로 금속층에 홀을 형성하여 안테나의 방사 경로를 홀을 통하여 양방향으로 방사가 가능하도록 한, 양방향 비접촉식 결제가 가능한 메탈 소재의 RF 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 NFC, RFID, IR 통신, 블루투스, BLE, 지그비, WIFI, LTE, LoRA 중의 적어도 어느 하나의 통신을 통해, 제1금속시트에 장착되는 RF통신칩과 연결된 안테나에 의하여 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, RF 통신 디바이스를 제공한다.
상기 제1금속시트에는 안테나의 RF 신호가 방사되기 위한 제1홀이 형성될 수 있다.
상기 안테나에는 도전성의 안테나패턴이 안테나의 가장자리를 따라 형성되며, 안테나패턴은 평면상에서 보아 제1홀의 안쪽에 배치되어 안테나 방사가 제1금속스트에 차단 또는 반사되지 않도록 할 수 있다.
상기 안테나와 제1홀을 에워싸도록 제1절연층이 적층될 수 있다.
제1금속시트와 대향하여 접착층으로 접합되는 제2금속시트를 더 포함하고, 상기 제2금속시트에는 안테나의 RF 신호가 방사되기 위한 제2홀이 형성되며, 안테나패턴은 평면상에서 보아 제2홀의 안쪽에 배치되어 안테나 방사가 제2금속시트에 차단 또는 반사되지 않도록 할 수 있다.
제2홀의 면적은 제1홀 및 안테나의 면적보다 큰 비대칭 구조일 수 있다.
상기 제1금속시트는 접착층을 통하여 반대 방향에서 평면형의 얇은 두께를 가지는 절연층과 접합될 수 있다.
안테나패턴이 형성되는 플레이트의 재질은 PCB(Printed Circuit Board), FPCB(Flexible Printed Circuit Board), PC, PI, PET, HDPE, PVC, LDPE 및 PP중의 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
안테나패턴은 높은 도전성을 가지는 구리, 알루미늄, 금, 은 중의 적어도 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
지문 정보, 홍채 정보, 얼굴 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 중의 어느 하나의 생체 정보를 인식할 수 있는 생체인식센서를 내장할 수 있다.
RF통신 디바이스는 스마트카드, ID카드, 자동차 키, 직불 카드, 전자여권, Access Control 디바이스중의 어느 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 RF 통신 디바이스 중 주요 구성을 포함한 전체 구조를 보인 사시도;
도 2는 도 1은 본 발명의 RF 통신 디바이스의 도시하지 않은 구성을 포함한 전체 단면도;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 RF 통신 디바이스의 단면도;
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 RF 통신 디바이스의 단면도;
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 RF 통신 디바이스의 단면도; 그리고
도 6은 선행기술의 메탈 시트의 구성도이다.
본 발명에 따른 양방향 비접촉식 결제 기능을 가지는 메탈소재의 RF 통신 디바이스는, RF 통신칩이 연결된 안테나가 메탈 재질의 평판으로 구성된 제1 메탈 시트와 제2 메탈 시트 사이에 배치되어 적층이 되는 구조이며, 제1 메탈 시트와 제2 메탈 시트에는 안테나의 주변으로 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 메탈소재의 RF 통신 디바이스는 메탈 시트에 홀(Hole)을 구비하여 안테나의 방사 경로를 확보하고, 그 결과 안테나를 위/아래로 적층하고 있는 제1, 제2 메탈 시트로 인해 안테나의 방사 경로를 막거나 반사하는 것을 방지하여, 양방향 비접촉식 결제가 가능 하도록 한다.
먼저 본 발명의 양방향 비접촉식 결제 기능을 가지는 RF 통신 디바이스(D)의 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 RF 통신 디바이스(D)중 주요 구성을 포함한 전체 구조를 보인 사시도이다.
RF 통신 디바이스(D)는 상부의 제1금속시트(10)를 포함한다. 제1금속시트(10)는 카드에 맞도록 평판 장방형의 시트이며, 일측에는 소정 크기의 제1홀(12)이 형성된다. 제1금속시트(10)와 대향하는 하부에는 제2금속시트(20)가 제공되며, 제1홀(12)과 동일한 위치에 동일한 크기의 제2홀(22)이 형성된다.
제1홀(12)에는 RF통신칩(30)이 장착된다. 제1홀(12)은 RF통신칩(30)을 충분히 수용하도록 그 면적은 RF통신칩(30)의 면적보다 크다. 제1홀(12)과 제2홀(22) 사이에는 안테나(1)가 장착된다.
안테나(1)의 층은 PCB(Printed Circuit Board), FPCB(Flexible Printed Circuit Board), PC, PI, PET, HDPE, PVC, LDPE 및 PP중의 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
안테나(1)는 제1홀(12)과 제2홀(22)과 근사한 크기 또는 이 보다 큰 크기의 예를 들어 사각형의 패드 또는 시트로 제작되는 것이 바람직하다. 안테나(1)에는 내부의 테두리 주변을 따라 도전성의 안테나 패턴(100)이 형성된다. 안테나 패턴(100)의 가장자리를 따른 배치는 안테나(1)의 자기장이 제1홀(12) 및 제2홀(22)의 내부를 관통하여 외부로 방출되는데 적합한 구성이다(도 2 참조).
안테나 패턴(100)은 높은 도전성을 가지는 구리, 알루미늄, 금, 은 중의 적어도 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 안테나(1) 상면의 양측에는 RF통신칩(30)과의 연결을 위한 연결 단자(102)가 형성되어 있다.
안테나(1)에서 방출되는 자기장이 금속 시트와 겹치게 되면 와전류(Eddy Current)를 형성하여 안테나(1)의 인덕턴스를 낮추게 되고 이로 인해 안테나(1)의 공진주파수 (Resonance Frequency)의 변화를 주어 비접촉식 통신 장애를 발생하게 된다. 이를 해결하고자 본 발명은 제1, 제2 금속시트(10, 20)에 관통되는 홀을 구성하고 홀이 구비된 부분으로 안테나 방사가 가능하도록 홀 주변으로 안테나 패턴을 배치하므로, 안테나 방사를 통해 양방향으로 비접촉식 결제가 가능하다.
본 발명에서의 비접촉 통신은 NFC(Near Field Communication), RFID(Radio-Frequency Identification), IR(Infrared Rays)통신, 블루투스, BLE(Bluetooth Low Energy), 지그비, WIFI, LTE, LoRA(Long Range Radio) 중의 적어도 어느 하나의 통신방식에 의해 지원되지만, 장래 기술의 발전에 따라 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1은 본 발명의 RF 통신 디바이스(D)의 도시하지 않은 구성을 포함한 전체 단면도이다.
제1금속시트(10)와 제2금속시트(20)는 접착층(40)에 의하여 접합된다. 제1홀(12)에 RF통신칩(30)이 장착되며, 이를 제외한 제1홀(22)의 개구는 제1절연층(50)이 봉지하듯이 에워싸고 있다. 제2홀(22)의 개구 전체는 제2절연층(60)이 에워싸고 있다. 제1및 제2절연층(50, 60)은, 제1및 제2홀(12, 22)에서, 안테나(1) 및 RF통신칩(30) 영역 주변으로 채워지며, 안테나(1)와 RF 통신칩(30)을 보호하는 목적으로 비금속 소재를 활용한다. 안테나(1)는 전술한 것과 같이 제1및 제2홀(12, 22)의 면적을 덮는 크기로 메탈 시트 사이에 개재되며, 이 부분을 제외한 제1금속시트(10)의 하면과 제2금속시트(20)의 상면이 접착층(40)에 의하여 접합되어 RF 통신 디바이스(D)가 일체로 제작된다. 연결와이어(104)가 RF통신칩(30)과 연결 단자(102) 사이를 연결하고 있다.
안테나(1)의 가장자리에 형성된 안테나패턴(100)은 제1홀(12) 및 제2홀(22)을 평면에서 보았을 때 안쪽에 위치하도록 배치된다. 그러면 안테나 방사 경로가 제1금속시트(10) 또는 제2금속시트(20)에 차단되거나 반사되지 않고, 안테나(1) RF신호는, 도시한 것과 같이 제1절연층(50)의 양측면을 통과하여 외부로 방사되는 제1경로(P1)와, 제2절연층(60)의 내부를 통과하여 외부로 방사되는 제2경로(P2), 즉 양방향으로 외부 방사된다. 따라서, RF 통신 디바이스(D)의 전면을 단말기에 근접시키거나 또는 후면을 단말기에 근접시켜 간편하고 오류 없이 결재를 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 제1, 제2금속시트(10, 20) 사이에 안테나(1)가 적층 되어 있으며 안테나(1)와 RF통신칩(30)이 연결되어 안테나 방사를 통해 양방향 비접촉 통신이 가능하다. 안테나 패턴(100)이 관통된 홀에 대면하고, 제1 및 제2금속시트(10, 20)와 겹치는 면이 없도록 안쪽에 배치되므로 안테나 방사가 잘 이루어진다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 도 3 내지 도 6을 참조로 앞서의 실시예와 다른 점을 위주로 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 RF 통신 디바이스(D)의 단면도이다. 도 3에서는 제2금속시트(20)에 형성된 제2홀(22)이 제1홀(12) 및 안테나(1)보다 큰 비대칭형 구조이다. 안테나의 RF신호는 제2홀(22)의 확대된 부분을 통과하여 그 만큼 더 하부의 외부로 방사된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 RF 통신 디바이스(D)의 단면도이다. 도 4는 편면 메탈 구조로, 제2금속시트(20)를 없애고, RF통신칩(30)이 부착되는 제1금속시트(10)를 남기고 그 높이를 상대적으로 증가시키는 한편, 접착층(40)을 통하여 제1금속시트(10)와 절연층(70)을 접합하였다. 절연층(70)은 평판형의 시트 형상으로 안테나의 방사를 위하여 되도록 얇은 두께를 가지도록 제작된다. 안테나의 원활한 방사를 위하여 제1홀(12)과 안테나(1)의 길이를 도 2의 양면형 메탈 구조에 비하여 더 크게 형성하였다. 이와 같이 구성하면, 도 4에 도시한 것과 같이 안테나 방사 경로가 형성되어 양방향 비접촉식 통신이 가능하다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 RF 통신 디바이스(D)의 단면도이다. 도 5에서는 제 1및 제2금속시트(10, 20)에 형성된 제1 및 제2홀(12, 22)이 도 2와 비교하여 모두 크다. 그리고, 도 3과 동일하게, 제2금속시트(20)에 형성된 제2홀(22)이 제1홀(12) 및 안테나(1)보다 큰 비대칭형 구조이다. 이와 같이 구성하면, 안테나의 RF신호는 제1홀(12)의 상대적으로 넓게 이격된 양 측면을 통과하여 외부로 방사되고, 제2홀(22)의 확대된 부분을 통과하여 그 만큼 더 하부의 외부로 방사된다.
이와 같이 안테나 방사 경로를 확보하기 위한 홀의 형태는 제1, 제2 금속시트(10, 20)의 일대일 구조, 제1, 제2금속시트(10, 20)의 비대칭 홀 구조, 제1 금속시트(10) 단독 홀 구조로 제작이 가능하다.
도 3 및 도 5의 비대칭 구조의 경우 안테나 패턴(100)은 작은 크기의 홀, 즉 제1홀(12)의 안쪽으로 배치되어 양방향으로 안테나 방사 경로가 형성 되는 것이 중요하다. 그렇지 않으면 안테나 방사가 제1금속시트(10)와 간섭되어 효율이 나빠지기 때문이다.
나아가 앞서의 실시예의 경우, 제1홀(12) 또는 제2홀(22)의 면적이 늘어남에 따라 안테나 방사 경로가 늘어나므로 양방향 통신 인식 거리 증대의 이점을 가질 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명에 대해서는 다양한 변경과 수정이 가능하다.
예를 들어, RF통신 디바이스에 지문 정보, 홍채 정보, 얼굴 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 중의 어느 하나의 생체 정보를 인식할 수 있는 생체인식센서를 내장할 수 있다.
이러한 RF통신 디바이스는 각종 카드, 예를 들어 스마트카드, ID카드, 자동차 키, 직불 카드, 전자여권, Access Control 디바이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 이하 기술하는 청구범위와 동일 또는 균등한 영역에까지 미침은 자명하다.

Claims (11)

  1. NFC, RFID, IR 통신, 블루투스, BLE, 지그비, WIFI, LTE, LoRA 중의 적어도 어느 하나의 RF 통신을 통해, 제1금속시트에 장착되는 RF통신칩과 연결된 안테나에 의하여 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1금속시트에는 안테나의 RF 신호가 방사되기 위한 제1홀이 형성된, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 안테나에는 도전성의 안테나패턴이 안테나의 가장자리를 따라 형성되며, 안테나패턴은 평면상에서 보아 제1홀의 안쪽에 배치되어 안테나 방사가 제1금속시트에 차단 또는 반사되지 않도록 한, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 안테나와 제1홀을 에워싸도록 제1절연층이 적층된, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  5. 제 4항에 있어서,
    제1금속시트와 대향하여 접착층으로 접합되는 제2금속시트를 더 포함하고, 상기 제2금속시트에는 안테나의 자기장이 방사되기 위한 제2홀이 형성되며, 안테나패턴은 평면상에서 보아 제2홀의 안쪽에 배치되어 안테나 방사가 제2금속시트에 차단 또는 반사되지 않도록 한, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  6. 제 5항에 있어서,
    제2홀의 면적은 제1홀 및 안테나의 면적보다 큰 비대칭 구조인, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제1금속시트는 접착층을 통하여 반대 방향에서 평면형의 얇은 두께를 가지는 절연층과 접합된, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  8. 제 3항에 있어서,
    안테나 패턴이 형성되는 플레이트의 재질은 PCB(Printed Circuit Board), FPCB(Flexible Printed Circuit Board), PC, PI, PET, HDPE, PVC, LDPE 및 PP중의 적어도 어느 하나로 이루어진, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서,
    안테나패턴은 높은 도전성을 가지는 구리, 알루미늄, 금, 은 중의 적어도 어느 하나의 재질로 이루어지는, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, 메탈 소재의 RF 통신 디바이스.
  10. 제 1항에 있어서,
    지문 정보, 홍채 정보, 얼굴 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 중의 어느 하나의 생체 정보를 인식할 수 있는 생체인식센서를 내장한, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한, RF 통신 디바이스.
  11. 제 1항에 있어서,
    RF통신 디바이스는 스마트카드, ID카드, 자동차 키, 직불 카드, 전자여권, Access Control 디바이스중의 어느 하나인, 양방향 비접촉식 결제 기능이 가능한 RF 통신 디바이스.
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