KR101907436B1 - 지문 인식 장치 - Google Patents

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Abstract

지문 인식 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치는, PCB 기판, 상기 PCB 기판 상층에 적층되며 상기 PCB 기판과 전기적으로 연결되어 DC 전원을 공급받아 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서부, 상기 PCB 기판 상층에서 상기 PCB 기판의 수직 상방으로 돌출 형성되어 AC 전원을 공급하는 하부 전극 패드, 상기 하부 전극 패드는 외부로 노출되도록 하고 상기 PCB 기판 및 상기 이미지 센서부를 감싸는 투명 몰딩, 상기 투명 몰딩 상층에 박막 형태로 도포되는 접착층, 상기 접착층에 접착되는 발광 필름 및 상기 발광 필름의 수직 하방으로 돌출 형성되어 상기 하부 전극 패드와 전기적으로 접촉하고 AC 전원을 공급받는 상부 전극 패드를 포함한다.

Description

지문 인식 장치{FINGERPRIN RECOGNITION APPARATUS}
본 발명은 지문 인식 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LES{Light Emitting Sensor} 및 CIS{CMOS Image Sensor}를 이용한 원칩 지문 인식 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자기기에서 높은 보안성을 요구함에 따라 사용자 지문을 이용한 사용자 인증 기술이 널리 활용되고 있다.
휴대용 전자기기의 경우 구조의 특성상 두께가 얇은 지문 인식 모듈을 요구하게 되는데, 얇은 두께를 유지하며 지문 인식에 필요한 복수의 구성을 모듈에 포함시키기 위해 베젤(Bezel)이 형성되는 것이 일반적이었다.
도 1은 기존의 지문 인식 모듈에 포함된 베젤을 설명하기 위한 도면이다. 베젤(Bezel)(10)은 사용자 지문이 접촉되는 면 주위에 형성된 금속 재질의 구성으로 기능적으로는 접지 전극으로서의 기능을 수행한다. 즉, 지문 인식 모듈에 포함된 구성에 전원을 공급하기 위해서는 서로 다른 두개의 전극이 필요한데, 베젤(10)이 접지 전극으로서의 역할을 수행하는 것이다.
그러나, 접지 전극을 베젤(10)로 구현하기 위해서는 지문 인식 모듈 표면의 테두리에 금속 재질의 구성이 부가되어야 하는바, 지문 인식 모듈의 부피가 늘어나게 된다는 문제가 있었다.
또한, 최근의 휴대용 전자기기들은 디스플레이부와 지문 인식 모듈을 일체화시키려는 시도가 이루어지고 있는데, 지문 인식 모듈에 형성된 베젤(10)은 디스플레이부와 경계선 역할을 하게 되므로 미관을 저해할 수 있다는 문제점이 있었다.
이에, 기존과는 다른 구조를 가지는 새로운 지문 인식 모듈에 대한 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 부피를 최소화할 수 있는 지문 인식 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 접지 전극으로서 기능을 수행하는 베젤을 생략할 수 있는 구조를 가진 지문 인식 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치는 PCB 기판, 상기 PCB 기판 상층에 적층되며 상기 PCB 기판과 전기적으로 연결되어 DC 전원을 공급받아 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서부, 상기 PCB 기판 상층에서 상기 PCB 기판의 수직 상방으로 돌출 형성되어 AC 전원을 공급하는 하부 전극 패드, 상기 하부 전극 패드는 외부로 노출되도록 하고 상기 PCB 기판 및 상기 이미지 센서부를 감싸는 투명 몰딩, 상기 투명 몰딩 상층에 박막 형태로 도포되는 접착층, 상기 접착층에 접착되는 발광 필름 및 상기 발광 필름의 수직 하방으로 돌출 형성되어 상기 하부 전극 패드와 전기적으로 접촉하고 AC 전원을 공급받는 상부 전극 패드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 전극 패드는, 상기 하부 전극 패드 전체가 상기 PCB 기판의 모든 모서리 내측에 위치하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 전극 패드는, 상기 상부 전극 패드 전체가 상기 발광 필름의 모든 모서리 내측에 위치하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광 필름은, 상기 상부 전극 패드 중 AC 전원을 공급하는 전극판과 연결되는 대전 영역 및 상기 상부 전극 패드 중 접지 전극판과 연결되는 접지 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 대전 영역과 접지 영역은 전기적으로 절연될 수 있다.
상술한 바와 같은 지문 인식 장치의 구조에 따르면, 접지 전극을 발광 필름에 직접 연결할 수 있게 되므로 베젤을 생략할 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 기존의 지문 인식 모듈에 포함된 베젤을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치 하부 구조의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치 상부 구조의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 발광 필름에 사용자 손가락이 접촉되었을 때 지문 이미지가 촬영되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치(100)는 PCB 기판(110), 이미지 센서부(120), 하부 전극 패드(130), 투명 몰딩(140), 접착층(150), 발광 필름(160) 및 상부 전극 패드(170)을 포함한다.
도 2에는 본 발명의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있는바, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자라면 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.
PCB 기판(110)은 전기 신호를 전달하기 위한 회로가 형성되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 다른 PCB 기판(110) 하부에는 수지 사출 또는 표면실장기술(SMT : Sucface Mounting Technology)에 의해 리드 프레임이 부착될 수 있다.
또한, PCB 기판(110) 상부에 적층되는 이미지 센서부(120), 하부 전극 패드(130) 등은 상기 PCB 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 상부에 적층되는 구성 요소들은 본딩 와이어를 통해 연결될 수 있으나 연결 방법은 이에 한정되지 않는다.
이미지 센서부(120)는 CIS(CMOS Image Sensor)로 구현되며 사용자 지문에서 반사되어 들어온 빛은 전기적이 영상 신호로 변환하여 지문 이미지를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서부(120)는 전기적으로 연결된 PCB 기판(110)으로부터 DC 전원을 공급받아 동작한다.
하부 전극 패드(130)는 PCB 기판(110) 상부에서 PCB 기판의 수직 상방으로 돌출되도록 형성된다. 발광 필름(160)을 구동하기 위한 전기 신호를 송출한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 전극 패드(130)는 PCB 기판(110)의 상부에서 하부 전극 패드(130) 전체가 PCB 기판(110)의 모든 모서리 내측에 위치하도록 적층된다. 즉, 제1 전극(130)이 PCB 기판(110) 외측으로 돌출되지 않도록 적층된다.
또한, 하부 전극 패드(130)는 서로 다른 극성을 가지는 복수의 금속판을 포함할 수 있다. 또는 하부 전극 패드(130)를 도전성 폴리머로 구현하여 도 2에 도시된 형상 이외에 다른 형상으로 구현할 수도 있다.
본 발명의 하부 전극 패드(130)는 전기적으로 연결된 PCB 기판(110)으로부터 AC 전원을 공급받아, 하부 전극 패드(130)와 접촉된 상부 전극 패드(170)로 전달하면 상부 전극 패드(170)와 전기적으로 연결된 발광 필름(160)이 전원을 공급받아 동작하게 된다.
투명 몰딩(140)은 PCB 기판(110), 이미지 센서부(120)를 감싼다. 이미지 센서부(120)는 DC 전원으로 구동되고 절연 필름(160)은 AC 전압으로 구동되는바, 두 구성이 전기적으로 접촉하면 커플링 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 전기적으로 연결된 PCB 기판(110)으로부터 DC 전원을 공급받아 동작하는 이미지 센서부(120)와 AC 전원을 공급받아 동작하는 발광 필름(160) 전기적으로 절연시키기 위해 투명 몰딩(140)으로 감싸는 것이다.
다만, 투명 몰딩(140)은 하부 전극 패드(130)가 상부 전극 패드(170)가 접촉되어야 하는바, 하부 전극 패드(130)는 투명 몰딩(140) 외부로 노출되도록 한다.
접착층(150)은 투명 몰딩(140)층 상부에 박막 형태로 도포되어 투명 몰딩(140)층 상측에 발광 필름(160)이 부착되도록 한다.
발광 필름(160)은 하부 전극 패드(130)와 연결된 상부 전극 패드(170)로부터 AC 전원을 공급받아 사용자 지문이 접촉된 면만 발광된다. 구체적으로, 발광 필름(160)은 발광층(미도시) 및 투명 전극(미도시)을 포함하여, 표면에 사용자 지문이 접촉되면 지문과 발광 필름(160) 사이에 전계(Electric Field)를 형성하고 전계의 의해 가속된 전자가 발광층에 충돌하게 하여 지문에 접촉된 면만 발광되도록 한다.
지문 접촉에 따라 빛이 발생하면 이미지 센서부(120)에서는 지문 이미지를 생성한다.
발광 필름(160) 하부에는 상기 발광 필름(160)에 전원을 공급하는 상부 전극 패다(170)가 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 다른 상부 전극 패드(170)는 AC 전원을 공급하는 두개의 전극판(미도시)을 포함할 수 있다. 두개의 전극판 중 하나의 전극판은 접지 전극일 수 있다.
상부 전극 패드(170)는 발광 필름(160) 하부에서 상부 전극 패드(170) 전체가 발광 필름(160)의 모든 모서리 내측에 위치하도록 결합된다. 여기에서, 발광 필름(160)의 하부란, PCB 기판(110)쪽의 수직하방을 의미한다.
즉, 상부 전극 패드(170)가 발광 필름(160) 외측으로 돌출되지 않도록 결합되는 것이다.
상술한 바와 같은 지문 인식 장치(100)의 구조에 따르면, 접지 전극을 발광 필름(160)에 직접 연결할 수 있게 되므로 베젤을 생략할 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치 하부 구조의 평면도이다.
여기에서, 지문 인식 장치 하부 구조란 도 2에 도시된 구조에서 PCB 기판(110), 이미지 센서(120), 하부 전극 패드(130)까지 적층된 상태에서 A 방향에서 바라본 모습을 의미한다.
도 2에 따르면, 투명 몰딩(140)이 PCB 기판(110)과 이미지 센서(120)를 둘러쌓도록 형성되나 본 도면에서는 설명의 편의를 위하여 투명 몰딩(140)을 생략하였다.
하부 전극 패드(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 PCB 기판(110)의 수직 상방으로 돌출된 형상으로 두개의 전극판을 포함한다. 두 개의 전극 중 하나는 AC 전원을 공급하는 전극판이고 나머지는 접지 전극일 수 있다.
하부 전극 패드(130)는 투명 몰딩(140) 외부로 돌출되므로 이하에서 설명할 상부 전극 패드(170)와 전기적으로 접촉될 수 있다. 또한, 하부 전극 패드(130)를 구성하는 두개의 전극판 모두 PCB 기판(110) 모서리 내측에 배치되어 PCB 기판(110) 외측으로 돌출되지 않도록 형성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치 상부 구조의 평면도이다.
여기에서, 지문 인식 장치 하부 구조란 도 2에 도시된 구조에서 발광 필름(160) 및 발광 필름(160)의 수직하방으로 돌출되도록 형성된 상부 전극 패드(170)를 도 2의 B 방향에서 바라본 구조를 의미한다.
상부 전극 패드(170)도 하부 전극 패드(160)와 마찬가지로 두개의 전극판을 포함하며, 하나의 전극판은 AC 전원을 공급받고 나머지 하나는 접지 전극으로의 기능을 수행한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 필름(160)은 대전(electrification) 영역(161)과 접지 영역(163)을 포함한다. 이때, 대전 영역(161)과 접지 영역(163)은 전기적으로 절연된다.
대전 영역(161)은 AC 전원을 공급하는 상부 전극 패드(170)의 전극판과 연결되어, 발광 필름(160)에 포함된 투명 전극층(미도시)을 +극 또는 -극으로 대전시킨다.
접지 영역(163)은 상부 전극 패드(170)의 전극판 중 접지 전극판과 연결된다.
도 4에서는 설명의 편의를 위하여 발광 필름(160)의 대전 영역(161)과 접지 영역(163)이 시각적으로 구분되는 것으로 도시하였으나, 실제로는 동일한 형상 및 모양으로 형성되어 시각적으로 구분되지 않도록 구현할 수도 있다.
이하에서는, 도 4에서 설명한 발광 필름(160)에 사용자 손가락이 접촉되었을 때, 지문 이미지가 촬영되는 과정에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 발광 필름에 사용자 손가락이 접촉되었을 때 지문 이미지가 촬영되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
사용자가 지문 인식을 위해 손가락을 발광 필름(160) 상부에 접촉하면, 손가락 중 일부는 대전 영역(161)에 접촉되고 일부는 접지 영역(163)에 접촉된다.
이때, 대전 영역(161)은 AC 전원을 공급하는 상부 전극 패드(170)의 전극판과 연결된 상태므로 사용자 지문이 접촉된 부분과 접지 사이에 전계(Electric field)가 형성되어 전자가 발광 필름(160)의 발광층 방향으로 가속된다.
전계에 의해 가속된 전자가 발광 필름(160)의 발광층이 부딪히면 지문의 접촉된 면만 발광되고, 발광에 의해 발생된 빛이 이미지 센서부(120) 방향에 도달하면 지문 이미지를 생성할 수 있게 된다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치(100)의 구조에 따르면, 기존의 지문 인식 모듈에서 베젤을 생략할 수 있게 되므로 모듈 구조를 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 심미성도 높일 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. PCB 기판;
    상기 PCB 기판 상층에 적층되며 상기 PCB 기판과 전기적으로 연결되어 DC 전원을 공급받아 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서부;
    상기 PCB 기판 상층에서 상기 PCB 기판의 수직 상방으로 돌출 형성되며, AC 전원을 공급하는 AC 전극 및 접지 전극을 포함하는 하부 전극 패드;
    상기 PCB 기판 및 상기 이미지 센서부를 감싸고, 상단면 일부에 상기 AC 전극 및 상기 접지 전극을 각각 외부로 노출시키기 위한 이격된 한 쌍의 통공이 형성되어 있으며, 상기 이미지 센서부와 발광 필름을 전기적으로 절연시키는, 투명 몰딩;
    상기 투명 몰딩 상층에 박막 형태로 도포되는 접착층;
    상기 접착층에 접착되는 상기 발광 필름; 및
    상기 발광 필름의 수직 하방으로 돌출 형성되어 상기 하부 전극 패드와 전기적으로 접촉하고 AC 전원을 공급받는 상부 전극 패드를 포함하는 지문 인식 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 전극 패드는,
    상기 하부 전극 패드 전체가 상기 PCB 기판의 모든 모서리 내측에 위치하도록 형성되는 지문 인식 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극 패드는,
    상기 상부 전극 패드 전체가 상기 발광 필름의 모든 모서리 내측에 위치하도록 형성되는 지문 인식 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 필름은,
    상기 상부 전극 패드 중 AC 전원을 공급하는 전극판과 연결되는 대전 영역; 및
    상기 상부 전극 패드 중 접지 전극판과 연결되는 접지 영역을 포함하는 지문 인식 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 대전 영역과 접지 영역은 전기적으로 절연되는 지문 인식 장치.
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