KR100439633B1 - Fingerprint Recognition Sensor Module And A Manufacturing Method Thereof, Using Multi-Layer Electrodes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다층전극을 이용한 지문인식 센서모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 지문인식 센서모듈은 투명기판과, 투명기판의 상부에 설치되는 투명전극층과, 투명전극층의 상부에 설치되는 발광부와, 발광부 주위에 일정한 간격을 두고 설치되는 하단전극과, 하단전극의 상부에 설치되며 일부가 발광부의 끝단을 겹쳐서 덮어 싸고 있는 절연 폴리머와, 절연 폴리머의 상부에 설치되는 상단전극으로 구성된다. 그리고, 본 발명의 지문인식 센서모듈의 제조방법은 그 표면에 투명전극이 형성된 투명기판을 제공하는 단계와, 투명전극의 상부에 발광부를 형성하고 발광부 주위에 일정한 간격을 두고 하단전극을 형성하는 단계와, 상기 하단전극의 상부에 설치되며 상단전극이 발광부와 단락이 되는 것을 방지하기 위해서 그 일부가 발광부의 끝단에 겹쳐서 덮어 싸고 있는 절연폴리머를 제공하는 단계와, 상기 절연폴리머의 상부에 설치되는 상단전극을 제공하는 단계로 이루어진다.The present invention relates to a fingerprint recognition sensor module using a multilayer electrode and a method of manufacturing the same. Fingerprint recognition sensor module of the present invention is a transparent substrate, a transparent electrode layer provided on the upper portion of the transparent substrate, a light emitting portion provided on the upper portion of the transparent electrode layer, the bottom electrode is provided at a predetermined interval around the light emitting portion, the bottom electrode It is formed of an insulating polymer which is provided on the upper portion of the overlapping part of the light emitting portion and overlaps, and an upper electrode provided on the insulating polymer. In addition, the method of manufacturing a fingerprint recognition sensor module of the present invention includes providing a transparent substrate having a transparent electrode formed on a surface thereof, forming a light emitting part on an upper part of the transparent electrode, and forming a lower electrode at a predetermined interval around the light emitting part. And providing an insulating polymer that is installed on top of the lower electrode and partially covered with an upper end of the light emitting part so as to prevent the upper electrode from being short-circuited with the light emitting part. Comprising the step of providing a top electrode.
Description
본 발명은 지문인식 센서모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 다층전극을 이용한 지문인식 센서모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint recognition sensor module and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a fingerprint recognition sensor module using a multilayer electrode and a method of manufacturing the same.
종래, 휴대폰이나 휴대용 컴퓨터등의 휴대용 정보통신기기에 지문인식을 이용한 보안기능을 부여하기 위해서는 매우 얇은 지문 인식센서를 요구하게 된다.Conventionally, in order to give a security function using fingerprint recognition to a portable information communication device such as a mobile phone or a portable computer, a very thin fingerprint recognition sensor is required.
종래의 지문인식 센서모듈은 도 1 에 도시된 바와 같이, 하부 고정틀(10)의 상부에 투명 받침대(12)를 설치하고, 상기 투명 받침대(12)의 상부에는 접촉발광소자(14)를 형성하게 된다. 상기 접촉발광소자(14)는 도 2에 도시된 바와 같이, 투명기판(14a)과 투명전극(14b) 및 발광부(14c)로 구성된다. 그리고, 상기 발광부(14c)는 직사각형의 형태로 구성된다.In the conventional fingerprint recognition sensor module, as shown in FIG. 1, the transparent pedestal 12 is installed on the upper portion of the lower fixing frame 10, and the contact light emitting device 14 is formed on the transparent pedestal 12. do. As shown in FIG. 2, the contact light emitting device 14 includes a transparent substrate 14a, a transparent electrode 14b, and a light emitting unit 14c. The light emitting portion 14c has a rectangular shape.
상기 접촉발광소자(14)의 상부 양측에는 하단 전극(20)이 형성되고, 상기 하단 전극(20)의 상부에는 절연고무(22)를 개재하여 상단 전극(30)이 형성된다.Lower electrodes 20 are formed on both upper sides of the contact light emitting device 14, and upper electrodes 30 are formed on the lower electrode 20 through insulating rubber 22.
그리고, 상기 상단 전극(30)의 상부에는 상부 고정틀(40)이 설치되고, 상기 상부 고정틀(40)과 하부 고정틀(10)은 고정나사(50)에 의해 체결되어 모듈이 형성되게 된다.The upper fixing frame 40 is installed on the upper electrode 30, and the upper fixing frame 40 and the lower fixing frame 10 are fastened by the fixing screw 50 to form a module.
그러나, 이와 같이 구성된 종래의 지문인식 센서모듈은 그 구성부품이 많아서 두께가 두껍게 되고 이로 인해 휴대용이나 소형화를 위해서 적합하지 않은 문제점이 있다. 또한, 상기 지문인식 센서모듈의 구성부품이 많으므로 조립이 번거롭고 이로 인해 가격이 상승되는 문제점이 있다.However, the conventional fingerprint recognition sensor module configured as described above has a large number of components, resulting in a thick thickness, which is not suitable for portable or miniaturization. In addition, since there are many components of the fingerprint sensor module, the assembly is cumbersome and there is a problem that the price is increased.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 두께를 얇게 할 수 있는 지문인식 센서모듈 및 그 제조방법을 제공하는 점에 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a fingerprint sensor module and a method for manufacturing the same that can be reduced in thickness.
본 발명의 다른 목적은 그 구성부품을 줄여서 조립을 용이하게 하고 아울러 그 가격이 저렴한 지문인식 센서모듈 및 그 제조방법을 제공하는 점에 있다.Another object of the present invention is to provide a fingerprint recognition sensor module and a method of manufacturing the same, which are easy to assemble by reducing its components and are inexpensive.
도 1은 종래의 지문인식 센서모듈의 개략적인 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of a conventional fingerprint recognition sensor module,
도 2는 종래의 지문인식센서의 발광부를 나타낸 도면,2 is a view showing a light emitting part of a conventional fingerprint recognition sensor,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문인식 센서모듈의 단면도,3 is a cross-sectional view of the fingerprint sensor module according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 발광부의 단면도,4 is a cross-sectional view of a light emitting unit applied to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문인식 센서모듈의 단면도,5 is a cross-sectional view of the fingerprint sensor module according to another embodiment of the present invention;
도 6a 내지 6c는 본 발명의 지문인식 센서모듈의 요부를 나타낸 도면.6a to 6c is a view showing the main portion of the fingerprint sensor module of the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100 : 투명기판 120 : 투명전극층100: transparent substrate 120: transparent electrode layer
130 : 발광부 140 : 하단전극130: light emitting unit 140: lower electrode
150 : 제 1 절연폴리머 160 : 상단전극150: first insulating polymer 160: top electrode
180 : 접착성 폴리머 190 : 제 2 절연폴리머180: adhesive polymer 190: second insulating polymer
240 : 하단전극의 전원연결핀 270 : 상단전극의 전원연결핀240: power connection pin of the lower electrode 270: power connection pin of the upper electrode
280 : 라운드부280: round part
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지문인식 센서모듈은 투명기판과, 투명기판의 상부에 설치되는 투명전극층과, 투명전극층의 상부에 설치되는 발광부와, 발광부 주위에 일정한 간격을 두고 설치되는 하단전극과, 하단전극의 상부에 설치되며 일부가 발광부의 끝단을 겹쳐서 덮어 싸고 있는 절연 폴리머와, 절연 폴리머의 상부에 설치되는 상단전극으로 구성된다.Fingerprint recognition sensor module of the present invention for achieving the above object is provided with a transparent substrate, a transparent electrode layer provided on the upper portion of the transparent substrate, a light emitting portion provided on the upper portion of the transparent electrode layer, and is provided at regular intervals around the light emitting portion It consists of a lower electrode, an insulating polymer which is provided on top of the lower electrode and partially covers the ends of the light emitting portion, and an upper electrode which is provided on the insulating polymer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지문인식 센서모듈의 제조방법은 그 표면에 투명전극이 형성된 투명기판을 제공하는 단계와, 투명전극의 상부에 발광부를 형성하고 발광부 주위에 일정한 간격을 두고 하단전극을 형성하는 단계와, 상기 하단전극의 상부에 설치되며 상단전극이 발광부와 단락이 되는 것을 방지하기 위해서 그 일부가 발광부의 끝단에 겹쳐서 덮어 싸고 있는 절연폴리머를 제공하는 단계와, 상기 절연폴리머의 상부에 설치되는 상단전극을 제공하는 단계로 이루어진다.The method of manufacturing a fingerprint recognition sensor module of the present invention for achieving the above object comprises the steps of providing a transparent substrate having a transparent electrode formed on its surface, forming a light emitting portion on the upper portion of the transparent electrode and at a constant interval around the light emitting portion Forming an electrode, and providing an insulating polymer that is installed on the lower electrode and partially overlaps the end of the light emitting part to prevent the upper electrode from shorting with the light emitting part, and the insulating polymer It provides a step of providing a top electrode which is installed on the top.
상기의 발광부는 투명전극층의 상부에 형성되며, 광 이미지를 발생하는 형광층을 형성하는 단계와, 상기 형광층의 상부에 유전층을 형성하는 단계와, 유전층의 상부에 발수성막을 형성하는 단계로 이루어진다.The light emitting part is formed on the transparent electrode layer, and includes forming a fluorescent layer for generating an optical image, forming a dielectric layer on the fluorescent layer, and forming a water repellent film on the dielectric layer.
(실시예)(Example)
이제, 본 발명의 일실시예에 따른 지문인식 센서모듈 및 그 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Now, with reference to the accompanying drawings for the fingerprint recognition sensor module and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일실시예에 따른 지문인식 센서모듈은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 투명기판(100)과, 투명기판(100)의 상부에 설치되는 투명전극층(120)과, 투명전극층(120)의 상부에 설치되는 발광부(130)와, 발광부(130)의 주위에 일정한 간격을 두고 설치되는 하단전극(140)과, 상기 하단전극(140)의 상부에 설치되며 일부가 발광부(130)의 끝단을 겹쳐서 덮어 싸고 있는 제 1 절연 폴리머(150)와, 상기 제 1 절연 폴리머(150)의 상부에 설치되는 상단전극(160)으로 구성된다.Fingerprint recognition sensor module according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 3 and 4, the transparent substrate 100, the transparent electrode layer 120 is installed on the transparent substrate 100, the transparent electrode layer ( The light emitting unit 130 is installed on the upper portion of the 120, the lower electrode 140 is installed at regular intervals around the light emitting unit 130, and the upper portion of the lower electrode 140 is installed, a part of the light emitting unit The first insulating polymer 150 overlaps and covers the ends of the 130, and an upper electrode 160 provided on the first insulating polymer 150.
상기 투명전극층(120)은 아이티오(ITO; Indium Tin Oxide)로 형성된다.The transparent electrode layer 120 is formed of indium tin oxide (ITO).
상기 발광부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 형광층(132)과, 유전층(134) 및 발수층(136)으로 이루어진다.As illustrated in FIG. 4, the light emitter 130 includes a fluorescent layer 132, a dielectric layer 134, and a water repellent layer 136.
상기 형광층(132)은 형광체 분말과 바인더로 구성된다.The fluorescent layer 132 is composed of a phosphor powder and a binder.
유전층(134)은 유전체 분말과 바인더로 구성되어 있으며, 발광부의 커패시턴스(Capacitance)를 증가시킬 수 있으며, 커패시턴스의 증가에 비례하여 발광휘도를 증가시킨다. 발수층(136)은 발수성 폴리머로 구성되어 있고, 센서의 표면에 수분이나 오염물질이 묻지 않게 하는 역할을 한다.The dielectric layer 134 is composed of a dielectric powder and a binder, and may increase capacitance of the light emitting portion, and increase light emission luminance in proportion to an increase in capacitance. The water repellent layer 136 is made of a water repellent polymer, and serves to prevent moisture or contaminants on the surface of the sensor.
한편, 상기 제 1 절연 폴리머(150)는 BaTiO3등의 절연성 미세분말과 바인딩 폴리머(binding polymer)로 구성된다.On the other hand, the first insulating polymer 150 is composed of an insulating fine powder, such as BaTiO 3 and a binding polymer (binding polymer).
그리고, 상기 하단전극(140)과 상단전극(160)은 동일한 형태로 구성하게 된다. 상기 하단전극(140)은 은(Ag) 등의 도전성 금속분말을 폴리머 바인더와 혼합하여 구성하게 된다. 또한, 상기 하단전극(140)은 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)등의 금속막으로 형성할 수 도 있다.The lower electrode 140 and the upper electrode 160 are configured in the same shape. The lower electrode 140 is formed by mixing a conductive metal powder such as silver (Ag) with a polymer binder. In addition, the lower electrode 140 may be formed of a metal film such as aluminum (Al) or copper (Cu).
본 발명의 지문인식 센서모듈의 제조방법은 투명기판(100)을 제공하는 단계와, 상기 투명기판(100)의 상부에 표면에 투명전극이 입혀진 투명전극층(120)을 형성하는 단계와, 상기 투명전극층(120)의 상부에 발광부(130)를 형성하고, 상기 발광부(130)의 주위에 일정 간격을 두고 하단전극(140)을 형성하는 단계와, 상기 하단전극(140)과 발광부(130)의 사이에 설치되며 상단전극(160)이 발광부(130)와 단락되는 것을 방지하기 위하여 그 일부가 발광부(130)의 일단을 겹쳐서 덮도록 제 1 절연폴리머(150)를 제공하는 단계와, 상기 제 1 절연폴리머(150)의 상부에 하단전극(140)과 동일한 형태의 상단전극(160)을 제공하는 단계로 구성된다.Method of manufacturing a fingerprint recognition sensor module of the present invention comprises the steps of providing a transparent substrate 100, forming a transparent electrode layer 120 coated with a transparent electrode on the surface of the transparent substrate 100, the transparent Forming a light emitting unit 130 on the electrode layer 120, forming a lower electrode 140 at a predetermined interval around the light emitting unit 130, and forming the lower electrode 140 and the light emitting unit ( Providing a first insulating polymer 150 is installed between the 130 and a portion of the top electrode 160 overlaps one end of the light emitting unit 130 in order to prevent the upper electrode 160 is short-circuited with the light emitting unit 130. And providing an upper electrode 160 having the same shape as the lower electrode 140 on the first insulating polymer 150.
이하, 본 발명의 지문인식 센서모듈의 작동관계를 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation relationship of the fingerprint recognition sensor module of the present invention will be described.
본 발명의 지문인식센서모듈의 하단전극(140)과 상단전극(160)에 교류전압을 인가하고 지문을 상단전극(160)과 발광부(130)의 표면에 동시에 접촉하면 지문의 표면과 하단전극(140)의 사이에 전계가 형성되고 이 전계에 의해서 형광층(132)의 형광체 분말에 있는 발광센터의 전자가 여기 되었다가 기저상태로 되돌아가면서 가시광선을 내게되는데 이것이 지문형상으로 된 이미지를 발생시킨다.When an AC voltage is applied to the lower electrode 140 and the upper electrode 160 of the fingerprint recognition sensor module of the present invention and the fingerprint is simultaneously in contact with the upper electrode 160 and the light emitting unit 130, the surface of the fingerprint and the lower electrode An electric field is formed between the 140 and the electrons of the light emitting center in the phosphor powder of the fluorescent layer 132 are excited by the electric field and return to the ground state to emit visible light, which generates an image having a fingerprint shape. Let's do it.
한편, 상기의 투명전극층(120)은 그 두께가 매우 얇아서 전기적 저항이 크므로 이로 인한 전압강하를 최소화하여 발광이미지의 밝기를 향상시키고 지문이미지형성영역(300)내에서 균일한 밝기의 지문이미지를 얻기 위해서 4면에 하단전극(140)을 형성한다.On the other hand, since the transparent electrode layer 120 has a very thin thickness, the electrical resistance is large, thereby minimizing the voltage drop, thereby improving the brightness of the light emitting image and providing a fingerprint image having a uniform brightness in the fingerprint image forming area 300. In order to obtain the bottom electrode 140 is formed on four surfaces.
본 발명의 다른 실시예에 따른 지문인식 센서모듈은 도 5에 도시된 바와 같이, 투명기판(100)과, 투명기판(100)의 상부에 설치되는 투명전극층(120)과, 투명전극층(120)의 상부에 설치되는 발광부(130)와, 발광부(130)의 주위에 일정한 간격을 두고 설치되는 하단전극(140)과, 상기 하단전극(140)의 상부에 설치되며 일부가 발광부(130)의 끝단을 겹쳐서 덮어 싸고 있는 제 1 절연 폴리머(150)와, 상기 제 1 절연 폴리머(150)의 상부에 설치된 접착성 폴리머(180)와, 상기 접착성 폴리머(180)의 상부에 설치된 제 2 절연 폴리머(190)와, 상기 제 2 절연 폴리머(190)의 상부에 설치된 상단전극(160)으로 구성된다.Fingerprint recognition sensor module according to another embodiment of the present invention, as shown in Figure 5, the transparent substrate 100, the transparent electrode layer 120 is installed on the transparent substrate 100, the transparent electrode layer 120 The light emitting unit 130 is installed on the upper portion of the lower electrode 140, which is installed at regular intervals around the light emitting unit 130, and the upper portion of the lower electrode 140 is installed, a part of the light emitting unit 130 The first insulating polymer 150 overlapping the ends of the), the adhesive polymer 180 provided on the upper portion of the first insulating polymer 150, and the second polymer provided on the upper portion of the adhesive polymer 180 The insulating polymer 190 and the upper electrode 160 provided on the second insulating polymer 190 are formed.
상기 하단전극(140)과 상단전극(160)의 사이에 제 1 절연 폴리머(150)와, 접착성 폴리머(180) 및 제 2 절연 폴리머(190)가 순차적으로 형성되므로 하단전극(140)과 상단전극(160)사이에 접착이 유지되면서 단락을 방지할 수 있게 구성하였다.Since the first insulating polymer 150, the adhesive polymer 180, and the second insulating polymer 190 are sequentially formed between the lower electrode 140 and the upper electrode 160, the lower electrode 140 and the upper electrode are sequentially formed. While maintaining the adhesion between the electrodes 160 was configured to prevent a short circuit.
상기 제 1 절연 폴리머(150)는 BaTiO3등의 절연성 미세분말과 바인딩 폴리머(binding polymer)로 구성되고, 제 2 절연 폴리머(190)는 폴리아미드 이미드(polyamideimide) 등의 절연폴리머로 구성되며, 상기 접착성 폴리머(180)는 에폭시계통의 폴리머로 구성된다.The first insulating polymer 150 is composed of an insulating fine powder such as BaTiO 3 and a binding polymer, the second insulating polymer 190 is composed of an insulating polymer such as polyamideimide, The adhesive polymer 180 is composed of an epoxy polymer.
한편, 본 발명의 지문인식 센서모듈은 상단전극(160)과 하단전극(140)의 단락방지를 위하여 도 6a 내지 6c에 도시된 바와 같이, 하단전극(140)의 전원연결핀(240) 부근의 상단전극(160)의 일부를 제거하여 절단부(260)를 설치하여 모듈을 형성하게 된다. 도 6에서, 참고부호 270은 상단전극(160)의 전원연결핀이다.On the other hand, the fingerprint recognition sensor module of the present invention, as shown in Figure 6a to 6c to prevent the short circuit of the upper electrode 160 and the lower electrode 140, near the power connection pin 240 of the lower electrode 140 A portion of the upper electrode 160 is removed to install the cutting unit 260 to form a module. In FIG. 6, reference numeral 270 is a power connection pin of the upper electrode 160.
또한, 발광부(130)가 사각형으로 되어 있으면 실제로 모서리(corner)부분은 지문이 닿지 않으므로 발광부(130)와, 하단전극(140) 및 상단전극(160)의 모서리부분(290)을 각기 라운드부(280)를 형성하게 된다. 이와 같이 라운드 형태를 구성하게 되면 모서리부분(290)에 불순물이 퇴적되는 등의 문제를 방지하고 신뢰성 향상시킬 수 있다.In addition, when the light emitting unit 130 is rectangular, the corner portion is not actually touched by the fingerprint, and thus the light emitting unit 130 and the corners 290 of the lower electrode 140 and the upper electrode 160 are rounded, respectively. The portion 280 is formed. When the round shape is formed in this way, problems such as impurities deposited on the edge portion 290 may be prevented and reliability may be improved.
상기와 같이 구성된 본 발명은 센서 자체가 모듈을 형성하므로 센서를 고정시키거나 전극간의 절연 등을 위한 부가적인 부품들이 요구되지 않으므로 구성이 매우 간단하여 제조비용이 저렴하고 특히 두께가 1㎜ 이하로 얇아지는 이점이 있다.In the present invention configured as described above, since the sensor itself forms a module, additional components for fixing the sensor or insulation between the electrodes are not required, so the configuration is very simple, and the manufacturing cost is low, and in particular, the thickness is less than 1 mm. There is an advantage to losing.
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