KR102044013B1 - 지문 모듈 및 이동 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일부 실시예는 지문 모듈 및 이동 단말기를 제공한다. 지문 모듈은 지문 인식 칩, 가요성 회로 기판과 압력 감지 유닛을 포함하고, 그 중 압력 감지 유닛은 경성 기판과 경성 기판에 형성된 압력 감지 회로를 포함하며, 지문 인식 칩과 압력 센싱 유닛은 가요성 회로 기판의 서로 반대쪽에 있는 두 개의 표면에 각기 설치되며, 이와 동시에 가요성 회로 기판과 각기 전기적으로 연결된다. 본 발명의 실시예에서는, 압력 감지 회로를 경성 기판에 직접 형성시키고, 이와 동시에 압력 감지 회로가 설치된 상기 경성 기판으로 기존 기술에서의 보강 강편 및 압력 센서의 제작에 쓰이는 연성 기판을 대체한다. 이러한 설계 방식은 압력 감지 기능의 실현을 보장할 뿐만 아니라, 지문 모듈의 전체 두께를 감소시킬 수 있고, 따라서 지문 모듈이 완제품의 두께에 대한 영향을 감소시킨다.

Description

지문 모듈 및 이동 단말기

본 발명은 생체 인식 기술에 관한 것으로, 특히 지문 모듈 및 이동 단말기에 관한 것이다.

지문 잠금 해제 기능은 편리하고 실용적인 생체 인식 기술로서, 스마트 폰 등 단말기 장치에 광범위하게 적용된다. 사용자의 체험을 더 한층 향상시키기 위하여, 기존의 기술을 적용한 일부 단말기 장치에서는 압력 센서를 지문 모듈에 집적해 넣음으로써, 지문 모듈이 그 위에 작용하는 압력의 크기를 인식하고, 따라서 압력의 크기에 근거하여 메인 컨트롤 칩에 그에 대응되는 기능을 트리거하도록 통지한다.

일반적으로, 상기 압력 센서는 가요성 회로 기판에 기반하여 제작되고, 통상 적으로 접착제를 통해 직접 지문 모듈의 보강 강편(保强剛片)의 하방(下方)에 접착된다. 그 중 보강 강편은 주요하게 지문 모듈의 강도를 재고하는데 사용된다. 그러나, 이런 구조를 적용하면 지문 모듈의 전체 두께가 현저하게 증가되기에(두께가 적어도 0.15㎜가 더 증가됨), 따라서 단말기 장치의 전체 두께 및 완제품의 초슬림화에 대한 개발에 영항을 미친다.

본 발명의 일부 실시예의 목적은 지문 모듈 및 이동 단말기를 제공함으로써, 압력 감지 기능이 집적된 지문 모듈의 두께를 감소시키고, 따라서 완제품의 두께에 대한 영향을 감소시켜, 완제품의 초슬림화에 유리하도록 하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서 제공하는 지문 모듈은 지문 인식 칩, 가요성 회로 기판과 압력 감지 유닛을 포함한다. 압력 감지 유닛은 경성 기판(rigid substrate)과 경성 기판에 형성된 압력 감지 회로를 포함한다. 상기 지문 인식 칩과 압력 센싱 유닛은 가요성 회로 기판의 서로 반대쪽에 있는 두 개의 표면에 각기 설치되며, 이와 동시에 가요성 회로 기판과 각기 전기적으로 연결된다.

본 발명의 일부 실시예는 이동 단말기를 더 제공하며, 상기 이동 단말기는 상기 지문 모듈을 포함한다.

본 발명의 실시예는 기존의 기술에 비해, 압력 감지 회로를 경성 기판에 직접 형성시키고, 아울러 압력 감지 회로가 설치된 상기 경성 기판으로 기존 기술에서의 보강 강편 및 압력 센서의 제작에 쓰이는 연성 기판을 대체한다. 이러한 설계 방식은 압력 감지 기능의 실현을 보장할 뿐만 아니라, 지문 모듈의 전체 두께를 감소시킬 수 있고, 따라서 지문 모듈이 완제품의 두께에 대한 영향을 감소시킨다. 이와 동시에, 압력 감지 유닛을 직접 가요성 회로 기판 위의 지문 인식 칩에 대응되는 위치에 접착함으로써, 상기 압력 감지 유닛 중의 경성 기판이 기존 기술에서의 보강 강편을 대체하여 지문 인식 칩에 대해 단단한 받침 작용을 줄 수 있어, 지문 인식 칩을 순조롭게 용접하는데 유리하다.

이 밖에도, 경성 기판은 세라믹 기판, 폴리이미드 기판, 에폭시 유리 섬유 기판, 유리 기판 및 석영 기판 중 임의의 하나가 될 수 있다. 여러 종류의 경성 기판 재질을 제공함으로써, 실제 응용에 있어서 실제 상황에 근거하여 유연하게 압력 감지 회로의 기판을 선택하고 설치할 수 있게 된다.

이 밖에도, 경성 기판은 지르코니아 세라믹 기판이 될 수 있다. 지르코니아 세라믹은 인성이 강하고, 경도가 크며, 아주 얇은 경우에도(두께를 0.1㎜ 이내로 할 수 있음) 지문 인식 칩에 대해 충분히 단단한 받침 작용을 줄 수 있어, 지문 모듈의 전체 두께를 더욱 감소시키는데 유리하다.

이 밖에도, 지르코니아 세라믹 기판의 두께를 0.08㎜ 내지 0.1㎜로 할 수 있다. 상기 두께는 기판의 강도를 보장하는데 유리하고, 지문 인식 칩에 대해 단단한 받침 작용을 줄 수 있도록 보장한다. 이와 동시에, 기존 기술에서 보강 강편을 설치함으로써 전체 지문 모듈에 대해 적어도 0.15㎜의 두께를 증가시키는데 비하면, 이 두께는 지문 모듈의 전체 두께를 감소시키는데도 유리하다.

이 밖에도, 압력 감지 회로의 접점이 위치한 영역은 전도성 접착제를 통해 가요성 회로 기판에 연결될 수 있고; 경성 기판의 가요성 회로 기판을 향한 면에서, 접점이 위치한 영역을 제외한 기타 영역은 절연성 접착제를 통해 가요성 회로 기판에 연결될 수 있다. 접점이 위치한 영역을 전도성 접착제로 덮으면, 압력 감지 회로와 가요성 회로 기판의 전기적 연결을 보장하는데 유리하다. 또한, 기타 영역을 절연성 접착제로 덮으면, 회로를 보호할 뿐만 아니라, 경성 기판과 가요성 회로 기판의 연결을 든든히 하는데도 유리하다.

이 밖에도, 압력 감지 회로는 경성 기판에 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛(half-bridge type piezoresistive sensing unit)을 형성할 수 있다. 이는 압력 감지 회로의 하나의 구현 방식을 제공하는 것이다.

이 밖에도, 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 직렬 연결된 브리지 암(Bridge Arm)을 포함할 수 있다. 그 중에서, 한 브리지 암의 저항 유닛은 경성 기판의 가요성 회로 기판을 향한 면에 위치하고, 다른 한 브리지 암의 저항 유닛은 경성 기판의 가요성 회로 기판을 등진 면에 위치한다. 별개의 브리지 암의 저항 유닛을 경성 기판의 별개의 면에 각기 있게 설계하면, 압력 감지 신호를 증폭하는데 유리하고, 나아가 압력 감지의 정확성을 재고할 수 있다.

이 밖에도, 압력 감지 회로는 경성 기판에서 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛(full-bridge type piezoresistive sensing unit)을 형성할 수 있다. 이는 압력 감지 회로의 다른 한 구현 방식을 제공하는 것이다.

이 밖에도, 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 병렬 연결된 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 포함할 수 있다. 그 중에서, 매 하나의 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 직렬 연결된 브리지 암을 포함하고, 대각선 상에 놓여있는 브리지 암의 저항 유닛은 경성 기판의 같은 면에 위치한다. 풀 브리지형 토폴로지 구조의 압력 센싱 회로에서 대각선 상에 놓여있는 브리지 암의 저항 유닛을 경성 기판의 같은 면에 있게 설계하면, 압력 감지 신호를 증폭하는데 유리하고, 나아가 압력 감지의 정확성을 재고할 수 있다.

이 밖에도, 압력 감지 회로는 경성 기판의 가요성 회로 기판을 향한 면과 연성 기판을 등진 면에 각기 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 형성할 수 있다. 이는 압력 감지 회로의 다른 한 구현 방식을 제공하는 것이다.

이 밖에도, 압력 감지 회로는 인쇄, 분무 도장, 전기 도금 중 임의의 한 방식을 통해 상기 경성 기판에 형성될 수 있다. 이는 압력 감지 회로의 몇 가지 형성 방식을 제공하는 것이다.

한 개 또는 복수개의 실시예에서 그와 대응되는 도면을 통해 예시적인 설명을 하였으나 이러한 예시적인 설명은 실시예에 대한 한정이 아니고, 도면 중의 같은 참조 부호로 표시된 소자는 유사한 소자임을 의미하는 것이다. 특별한 해명이 없다면 도면으로 인한 비례에 대한 제한이 되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문 모듈의 구조 개략도;
도 2는 본 발명의 제4 실시예에 따른 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛의 구조 개략도;
도 3은 본 발명의 제4 실시예에 따른 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛이 압력 감지를 진행하는 회로 개략도;
도 4는 본 발명의 제5 실시예에 따른 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛의 구조 개략도;
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛이 압력 감지를 진행하는 회로 개략도;
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 네 개의 저항 유닛을 포함하는 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛의 등가 회로 개략도;
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 대각선 상에 놓여있는 브리지 암의 저항 유닛을 경성 기판의 같은 면에 있게 설계한 개략도;
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 대각선 상에 놓여있는 브리지 암의 저항 유닛을 경성 기판의 같은 면에 있게 설계한 다른 한 개략도;
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 이동 단말기의 구조 블록도; 및
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 커버 플레이트와 지문 모듈을 연결한 구조 개략도.

아래 본 발명의 목적, 기술적 해결수단 및 장점이 더 뚜렷해지고 명백해지게 하기 위하여, 아래 첨부한 도면과 실시예를 결부하여 본 발명에 대하여 더 상세한 설명을 하고자 한다. 여기서 서술하는 구체적인 실시예는 단지 본 발명을 해석하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안 된다.

본 발명의 제1 실시예는 지문 모듈에 관한 것이다. 상기 지문 모듈은 핸드폰, 태블릿 등 이동 단말기 장치에 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 지문 모듈은 지문 인식 칩(3), 가요성 회로 기판(4)과 압력 감지 유닛(7)을 포함하고, 압력 감지 유닛(7)은 경성 기판과 경성 기판에 형성된 압력 감지 회로를 포함한다. 그 중에서, 지문 인식 칩(3)과 압력 감지 유닛(7)은 가요성 회로 기판(4)의 서로 반대쪽에 있는 두 표면에 각기 배치되고 그리고 가요성 회로 기판(4)과 각기 전기적으로 연결된다. 또한 지문 인식 칩(3)과 압력 감지 유닛(7)의 위치는 서로 대응된다.

바람직한 실시예에서, 지문 인식 칩(3)은 땜납(8)을 통해 가요성 회로 기판(4)의 그 중 한 표면(예를 들어 윗 표면 또는 톱(top) 면)에 직접 용접되고, 압력 감지 유닛(7)은 전도성 접착제(9)를 통해 가요성 회로 기판(4)의 다른 한 표면(예를 들어 아래 표면 또는 바텀(bottom) 면)에 직접 접착된다. 아울러, 압력 감지 유닛(7)은 구체적으로 지문 인식 칩(3)의 바로 정하방(正下方)에 위치될 수 있다. 이것에 의해, 사용자가 손가락으로 누름식 지문 입력 조작을 진행할 경우, 지문 인식 칩(3)이 대응되는 지문 감지 기능을 실행함과 동시에, 압력 감지 유닛(7)은 사용자 손가락이 누르는 압력의 크기를 직접 감지해낼 수 있다.

예를 들면, 본 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 지문 인식 칩(3)과 가요성 회로 기판(4)은 용접하는 방식을 통해 접합됨으로써, 지문 인식 칩(3)과 가요성 회로 기판(4)의 전기적인 연결을 구현한다. 구체적으로, 가요성 회로 기판(4)의 한 표면에는 미리 설치된 용접 영역이 포함될 수 있다. 용접 작업을 진행할 경우, 용접 영역에 땜납(8)을 넣어줌으로써 지문 인식 칩(3)의 핀 또는 연결부와 가요성 회로 기판(4)에 있는 전도성 회로 사이의 전기적 연결을 구현한다. 더 언급해 보고자 하는 것은, 실제 응용에 있어서, 지문 인식 칩(3)과 가요성 회로 기판(4)은 기타의 방식으로도 함께 고정해 놓을 수 있다는 것이다. 예를 들면, 전도성 접착제를 통해 지문 인식 칩(3)과 가요성 회로 기판(4)을 고정할 수 있다. 대안적으로, 지문 인식 칩(3)과 가요성 회로 기판(4)의 전기적 접촉이 필요한 위치에 대해 미리 구리 노출 작업을 해서, 지문 인식 칩(3)과 가요성 회로 기판(4)의 구리 노출 위치가 직접적으로 접촉될 수 있게 하고, 기타 위치는 절연성 접착제를 통해 연결되게 함으로써, 지문 인식 칩(3)과 가요성 회로 기판(4)을 고정할 수 있다. 일반적으로, 선택한 고정 방식은 지문 인식 칩(3)과 가요성 회로 기판(4)의 전기적 접촉을 구현할 수 있으면 되기에, 본 실시예에서는 그 방식에 대해서 제한을 두지 않는다.

또한, 본 실시예에서, 압력 감지 유닛(7)에 있는 압력 감지 회로는 인쇄, 분무 도장, 전기 도금 등 방식을 통해 경성 회로의 표면에 형성될 수 있다. 한편으로 압력 감지 유닛(7)은 전도성 접착제(9)를 통해 가요성 회로 기판(4)의 대응되는 표면(즉 바텀 면)에 접착됨으로써, 압력 감지 회로와 가요성 회로 기판(4)에 있는 전도성 회로 사이의 전기적 연결을 구현할 수 있다. 다른 한편으로 압력 감지 유닛(7)은 절연성 접착체(10)를 통해 가요성 회로 기판(4)의 표면에 접착될 수도 있다.

구체적으로, 압력 감지 유닛(7)에 있는 압력 감지 회로의 접점은 경성 기판에 있는 그 중의 한 면에 설치될 수 있다. 압력 감지 회로와 가요성 회로 기판(4)을 전기적으로 연결할 경우, 압력 감지 회로의 접점이 위치한 표면을 가요성 회로 기판(4)의 지문 인식 칩(3)을 등진 면으로 향하게 하고, 아울러 접점이 위치한 영역에 전도성 접착제(9)를 설치함으로써, 접점과 가요성 회로 기판(4) 간의 연결과 고정을 확립하고 또한 압력 감지 회로와 가요성 회로 기판(4) 간의 전기적 접촉을 확립한다. 또한, 경성 기판이 가요성 회로 기판(4)을 향한 면에서, 접점이 위치한 영역을 제외한 기타 영역은 절연성 접착체(10)를 통해 가요성 회로 기판(4)에 접착됨으로써, 압력 감지 유닛(7)과 가요성 회로 기판(4) 사이의 연결을 공고히 할 수 있다. 물론, 실제 응용에 있어서, 용접의 방식으로 압력 감지 회로의 접점과 가요성 회로 기판(4)의 접점을 전기적으로 연결할 수도 있다.

더 설명해 보고자 하는 것은, 실제 응용에 있어서, 먼저 전도성 접착제(9)와 절연성 접착제(10)로 가요성 회로 기판(4)과 압력 감지 유닛(7) 사이의 연결을 구현한다. 그 다음, 지문 인식 칩(3)을 가요성 회로 기판(4)의 압력 감지 유닛(7)을 등진 면에 용접하며, 아울러 지문 인식 칩(3)이 가요성 회로 기판(4)에 접착된 위치는 압력 감지 유닛(7)이 가요성 회로 기판(4)에 접착된 위치와 서로 대응되도록 한다. 이러한 설계 순서는, 압력 감지 유닛(7)의 경성 기판으로 하여금 기존 기술에서의 보강 강편을 대체하여 지문 인식 칩(3)에 대해 단단한 받침 작용을 줄 수 있어, 지문 인식 칩(3)을 순조롭게 용접하는데 유리하다. 또한, 가요성 회로 기판(4) 상의 지문 인식 칩(3)의 접착 위치는 가요성 회로 기판(4) 상의 압력 감지 유닛(7)의 접착 위치에 대응한다. 이것은 압력 감지 유닛의 압력 감지 회로가 지문 인식 칩 상에 가해진 압력을 더욱 정확하게 포착함으로써, 감지된 압력의 정확성을 향상시킨다.

본 실시예는 기존의 기술에 비해, 압력 감지 회로를 경성 기판에 직접 형성시키고, 아울러 압력 감지 회로가 설치된 상기 경성 기판으로 기존 기술에서의 보강 강편 및 압력 센서의 제작에 쓰이는 연성 기판을 대체한다. 이러한 설계 방식은 압력 감지 기능의 실현을 보장할 뿐만 아니라, 지문 모듈의 전체 두께를 감소시킬 수 있고, 따라서 지문 모듈이 완제품의 두께에 대한 영향을 감소시킨다. 이와 동시에, 압력 감지 유닛을 직접 가요성 회로 기판 위의 지문 인식 칩에 대응되는 위치에 접착함으로써, 상기 압력 감지 유닛 중의 경성 기판이 기존 기술에서의 보강 강편을 대체하여 지문 인식 칩에 대해 단단한 받침 작용을 줄 수 있어, 지문 인식 칩을 순조롭게 용접하는데 유리하다.

본 발명의 제2 실시예는 지문 모듈에 관한 것이다. 본 실시예는 제1 실시예를 바탕으로, 압력 감지 유닛의 경성 기판의 재질에 대해 더 한층의 개선을 하였다. 주요한 개선점으로는, 본 실시예에서 바람직한 선택으로 세라믹 기판을 경성 기판으로 삼는 것이다.

일반적으로, 본 실시예에서는 전기적 특성이 없고(즉 전기를 전도하지 않음), 강성(剛性)이 있으며, 고온에 내성이 있는 재질을 모두 압력 감지 유닛의 경성 기판의 제작에 사용할 수 있다. 그러나 지문 모듈의 전체 두께를 고려하면, 본 실시예에서 우선적으로 고려되어야 하는 것은 박편형으로 설계하였을 경우에도, 지문 인식 칩에 대해 충분히 단단한 받침 작용을 줄 수 있는 재질로 경성 기판을 제작하는 것이다. 예를 들면, 세라믹 기판, 폴리이미드(PI) 기판, 에폭시 유리 섬유(FR4) 기판, 유리 기판, 석영 기판 등이다. 이 기판들 중에서, 세라믹 기판의 강성이 제일 좋고, 또한 두께도 0.1㎜ 이내로 통제할 수 있어, 지문 모듈의 전체 두께를 더욱 감소시키는데 유리하다. 그러므로 본 실시예에서는 바람직한 선택으로 세라믹 기판을 압력 감지 유닛의 경성 기판으로 삼는 것이다.

본 실시예는 제1 실시예에 비해, 바람직한 선택으로 세라믹 기판을 경성 기판으로 삼는 것이다. 이는 지문 인식 칩에 대해 충분히 단단한 받침 작용을 줄 수 있도록 보장하면서도, 지문 모듈의 전체 두께를 더욱 감소시키는데 유리하고, 완제품의 초슬림화에 더욱 도움이 되는 것이다.

본 발명의 제3 실시예는 지문 모듈에 관한 것이다. 본 실시예는 제2 실시예를 바탕으로, 압력 감지 유닛의 세라믹 기판의 재질에 대해 더 한층의 개선을 하였다. 주요한 개선점으로는, 본 실시예에서 바람직한 선택으로 지르코니아 세라믹 기판을 경성 기판으로 삼는 것이다.

구체적으로, 지르코니아 세라믹은 경도가 크고, 강성이 좋을 뿐더러, 인성이 강하고 쉽게 파손되지 않아, 지문 모듈의 수명을 재고하는 데 유리하다. 지르코니아 세라믹 기판의 두께를 0.08㎜ 내지 0.1㎜로 통제할 수 있다. 상기 두께는 기판의 강도를 보장하는데 유리하고, 지문 인식 칩에 대해 충분히 단단한 받침 작용을 줄 수 있도록 보장한다. 이와 동시에 기존 기술에서 보강 강편을 설치함으로써 전체 지문 모듈에 대해 적어도 0.15㎜의 두께를 증가시키는데 비하면, 이 두께는 지문 모듈의 전체 두께를 감소시키는데도 유리하다.

본 실시예는 제2 실시예에 비해, 바람직한 선택으로 지르코니아 세라믹 기판을 경성 기판으로 삼는 것이다. 이는 지문 모듈의 사용 수명을 재고하는 데 유리하다. 이와 동시에, 지르코니아 세라믹 기판의 두께를 0.08㎜ 내지 0.1㎜로 통제하는 것은, 지문 모듈의 전체 두께를 감소시키는데도 유리하다.

이 밖에도, 더 언급해 보고자 하는 것은, 본 실시예도 제1 실시예를 바탕으로 개선함으로써, 동일한 기술적 효과를 달성할 수 있다는 것이다.

본 발명의 제4 실시예는 지문 모듈에 관한 것이다. 제4 실시예는 제3 실시예를 바탕으로, 경성 기판에 형성된 압력 감지 회로의 구조에 대해 더 한층의 개선을 하였다.

본 실시예의 압력 감지 회로는 경성 기판에서 하프 브리지형 토폴로지 구조를 나타낸다. 구체적으로, 상기 압력 감지 회로는 경성 기판에서 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 직렬 연결된 브리지 암(111)을 포함한다. 그 중에서, 한 브리지 암(111)의 개방단(開放端)에는 자극 신호(excitation signal) 인가단(VDD)이 나와 있고, 다른 한 브리지 암(111)의 개방단에는 접지단(GND)이 나와 있으며, 두 브리지 암(111)이 연결되는 부위에는 신호 수집단(signal collection terminal)(IN)이 나와 있다. 신호 수집단, 자극 신호 인가단, 접지단을 압력 감지 회로의 접점으로 삼아, 경성 기판의 가요성 회로 기판(4)을 향한 면에 배치할 수 있다. 매 하나의 브리지 암(111)은 적어도 하나의 저항 유닛을 포함하고, 아울러 두 브리지 암(111)에 각기 포함된 저항 유닛의 수량은 동일하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛(11)의 신호 수집단을 감지 칩(12)에 있는 다중화 스위치(121)에 접속하고, 또 다중화 스위치(121)를 통해 상기 신호 수집단을 감지 칩(12)에 있는 전치 증폭 유닛(122)에 접속하며, 감지 칩(12)에 있는 아날로그 디지털 변환 회로 유닛(123)과 프로세스 유닛(124)을 차례로 통과하여 메인 컨트롤 칩(13)에 접속한다. 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛(11)의 자극 신호 인가단을 감지 칩(12)에 있는 자극 신호 회로 유닛(125)에 접속하고, 자극 신호 회로 유닛(125)으로부터 상기 자극 신호 인가단에 대해 전압을 인가한다. 자극 신호 회로 유닛(125)은 프로세스 유닛(124)하고도 연결된다. 상기 지문 모듈에 가해지는 압력이 있을 경우, 두 브리지 암(111)의 전압의 크기에 변화가 발생하고, 이에 따라 두 브리지 암(111)의 분압 비율도 변화한다. 분압 비율에 일단 변화가 발생하면, 필연적으로 두 브리지 암(111)의 연결 부위에 나와 있는 신호 수집단의 신호의 크기에 변화가 발생한다. 그러므로, 감지 칩(12)는 바로 신호 수집단의 신호 변화에 감지함으로써 압력의 크기를 계산해 낼 수 있다.

더 언급해 보고자 하는 것은, 도 3에 도시된 것은 복수개의 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛(11)을 공동으로 감지 칩(12)에 접속하는 개략도이며, 이러한 구성에 의하면, 감지 칩(12) 내의 다중화 스위치(121)를 사용하여 상기 복수개의 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛의 온 오프를 컨트롤 해야 한다. 그러나 본 실시예에서는, 경성 기판에 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 하나만 설치할 수 있다.

이 밖에도, 더 설명해 보고자 하는 것은, 두 브리지 암의 저항이 온도의 영향을 받아 생성된 저항 값의 드리프트(Drift)가 접근해있다는 것이다. 그러므로, 온도에 변화가 발생할 경우, 두 브리지 암의 분압 비율은 대체로 변화하지 않는다. 또 그러하기에, 온도에 변화가 발생할 경우, 신호 수집단의 신호 변화는 아주 제한되어 있어, 이러한 압력 감지 회로의 구조는 온도 드리프트의 영향을 억제할 수 있다.

본 실시예는 제3 실시예에 비해, 압력 감지 회로의 구조를 제공한다. 상기 구조는 온도 드리프트의 영향을 억제할 수 있어, 압력 감지의 정확도를 재고하는데 유리하다.

실제 응용에 있어서, 본 실시예도 제1 실시예 또는 제2 실시예를 바탕으로 개선함으로써, 동일한 기술적 효과를 달성할 수 있다.

본 발명의 제5 실시예는 지문 모듈에 관한 것이다. 본 실시예는 제4 실시예를 바탕으로, 경성 기판에 형성된 압력 감지 회로의 구조에 대해 더 한층의 개선을 하였다. 주요한 개선점으로는, 본 실시예에서 압력 감지 회로가 경성 기판에 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 형성하는 것이다.

본 실시예에서, 압력 감지 회로는 풀 브리지형 토폴로지 구조를 가진다. 구체적으로, 상기 압력 감지 회로는 경성 기판에 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 형성한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 병렬 연결하여 형성될 수 있다. 그 중에서, 두 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛의 자극 신호 인가단은 서로 연결되고, 접지단도 서로 연결되며, 두 신호 수집단은 각기 차동 신호(Differential Signal) 입력단의 IN+와 IN-가 된다. 또한 도 5에 도시된 바와 같이, 이 두 차동 신호 입력단을 각기 감지 칩(12)에 접속할 수 있다. 이로부터 알 수 있는 것은, 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛(14)에는 네 개의 접속단이 있고, 이들 접속단이 바로 상기 압력 감지 회로(7)에 있는 네 개의 접점이다.

상기 두 개의 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛이 각기 제1 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛과 제2 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛이라고 예를 들면 다음과 같다. 지문 모듈에 작용하는 압력이 있을 경우, 제1 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛에 있는 두 개의 브리지 암의 저항의 크기에 변화가 발생하고, 이에 따라 두 브리지 암의 분압 비율도 변화한다. 이와 마찬가지로, 제2 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛에 있는 두 개의 브리지 암의 저항의 크기에 변화가 발생하고, 이에 따라 두 브리지 암의 분압 비율도 변화한다. 일반적으로, 제1 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛에 있는 두 브리지 암의 분압 비율의 변화량과, 제2 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛에 있는 두 브리지 암의 분압 비율의 변화량이 같지는 않다. 그러므로 IN+와 IN- 사이의 차등 신호에 변화가 발생한다. 예를 들면, 지문 모듈에 작용하는 압력이 있을 경우, IN+와 IN- 사이의 차등 신호의 크기가 영향을 받게 된다. 그러므로, 감지 칩은 바로 IN+와 IN- 사이의 차등 신호의 크기 변화를 감지함으로써 압력의 크기를 계산해 낼 수 있다.

실제 응용에 있어서, 압력 감지 회로는 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 향한 면과 상기 연성 기판을 등진 면에 각기 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 형성할 수 있다.

본 실시예는 제4 실시예에 비해, 압력 감지 회로의 다른 한 구조를 제공한다.

실제 응용에 있어서, 본 실시예도 제1 실시예, 제2 실시예 또는 제2 실시예를 바탕으로 개선함으로써, 동일한 기술적 효과를 달성할 수 있다.

본 발명의 제6 실시예는 지문 모듈에 관한 것이다. 본 실시예는 제4 실시예 또는 제5 실시예를 바탕으로, 압력 감지 회로에 있는 저항 유닛의 경성 기판에서의 분포에 대해 더 한층의 개선을 하였다. 주요한 개선점으로는, 본 실시예에서 압력 감지 회로에 있는 저항 유닛을 경성 기판의 가요성 회로 기판을 향한 면 및 가요성 회로 기판을 등진 면에 분산 배치하는 것이다.

본 실시예에서는 네 개의 저항 유닛이 포함된 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 예로 들어 설명한다(즉, 매 하나의 브리지 암에 한 개의 저항 유닛이 포함된다). 주의해야 할 점은, 실제 응용에 있어서, 매 하나의 브리지 암에 꼭 한 개의 저항만 포함되는 것이 아니고, 두 개의 저항 유닛 또는 더 많은 저항 유닛이 직렬 연결되어 구성될 수도 있다는 것이다. 또한, 실제 응용에 있어서, 저항 유닛의 저항 값이 허락 된다면, 매 하나의 브리지 암은 두 개의 저항 유닛이 병렬 연결되어 구성될 수도 있다. 이러한 것에 대해 본 실시예는 제한을 두지 않는다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 네 개의 저항 유닛이 각기 R1, R2, R3 및 R4라고 가정하면, 그 중에서, R1과 R2가 동일한 한 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛에 있는 두 개의 브리지 암의 저항 유닛이고, R3과 R4가 동일한 다른 한 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛에 있는 두 개의 브리지 암의 저항 유닛이다. 저항 유닛을 배치할 때, 저항 유닛 R1과 R2를 동일한 면에 배치한다면, 똑같은 변형이 이 둘에 작용될 경우, 이 둘에 발생된 변화는 거의 똑같고, 이렇게 되면 IN+ 부위의 분압 비율의 변화도 비교적 작으며, 생성된 신호량도 비교적 작다. 마찬가지로, R3과 R4가 동일한 면에 배치되고, 아울러 똑같은 변형이 이 둘에 작용될 경우, IN- 부위의 신호도 이와 같다. 하지만, R1과 R2를 서로 다른 면에 있게 설계하면, 똑같은 변형이 이 둘에 작용될 경우, R1과 R2의 변화의 차이는 증폭되고, 이에 따라 IN+ 부위의 변화량도 증폭되며, 따라서 신호 변화량을 재고하는 효과를 달성하게 된다. 마찬가지로, R3과 R4가 서로 다른 면에 있을 때, IN- 부위의 신호 변화량도 증폭된다. 그러나, 서로 대칭되는 위치에 있는 R1과 R2를 경성 기판의 한 면에 있게 설계하고, 이와 동시에 서로 대칭되는 위치에 있는 R3과 R4를 경성 기판의 다른 한 면에 있게 설계한 경우, IN+와 IN-에서의 신호 변화량은 똑같은 비율로 증폭되고, IN+와 IN- 사이의 차등 신호는 여전히 아주 미약하다. 그러므로, 도 7에 도시된 바와 같이, 대각선 상에 놓여있는 브리지 암에 있는 두 개의 저항 유닛 R1과 R4를 경성 기판의 한 면에 있게 설계하고, 이와 동시에 도 8에 도시된 바와 같이, 대각선 상에 놓여있는 브리지 암에 있는 두 개의 저항 유닛 R3과 R2를 경성 기판의 다른 한 면에 있게 설계하는 것을 고려해 볼 수 있다. 이렇게 하면, IN+와 IN- 사이의 차등 신호가 증폭됨으로써, 신호 변화량을 재고하는 효과를 달성하게 된다.

예를 들면, 풀 브리지형 토폴로지 구조를 가진 압력 감지 회로에서, 대각선 상에 놓여있는 브리지 암의 저항 유닛을 경성 기판의 동일한 면에 있게 설계하여, IN+와 IN- 사이의 차등 신호를 증폭시키고, 즉 압력 감지 신호를 증폭하여, 압력 감지의 감도를 재고함으로써, 압력 감지의 정확도를 재고한다.

마찬가지로, 하프 브리지형 토폴로지 구조를 가진 압력 감지 회로에서, 한 브리지 암의 저항을 직접 경성 기판의 가요성 회로 기판을 향한 면에 있게 설계하고, 다른 한 브리지 암의 저항을 경성 기판의 가요성 회로 기판을 등진 면에 있게 설계함으로써, 압력 감지 신호를 증폭한다(즉 신호 수집단의 신호를 증폭한다).

본 실시예는 제4 실시예 또는 제5 실시예에 비해, 풀 브리지형 토폴로지 구조를 가진 압력 감지 회로에서 대각선 상에 놓여있는 브리지 암의 저항 유닛을 경성 기판의 동일한 면에 있게 설계하고, 하프 브리지형 토폴로지 구조를 가진 압력 감지 회로에서 별개의 브리지 암의 저항 유닛을 경성 기판의 별개의 면에 각기 있게 설계함으로써, 압력 감지 신호를 증폭하는데 유리하고, 나아가 압력 감지의 정확성을 재고할 수 있다.

본 발명의 제7 실시예는 이동 단말기에 관한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 이동 단말기는 프로세스 및 상기 임의의 한 실시예에서 기술한 지문 모듈을 포함한다.

상기 지문 모듈에 있는 지문 인식 칩(3) 및 압력 감지 회로(15)는 모두 프로세서(14)(MCU컨트롤 칩 또는 CPU가 될 수 있음)와 연결된다. 예를 들어 사람의 손가락과 같은 외부 물체가 미리 설정된 지문 인식 영역에 놓일 때, 지문 인식 모듈에 있는 지문 인식 칩(3)은 외부 물체의 지문을 수집할 수 있고, 따라서 수집된 지문을 프로세서(14)에 전송한다. 프로세서(14)는 수집된 지문을 미리 저장된 지문과 매칭시켜 볼 수 있다. 압력 감지 회로(15)는 지문 인식 영역에 작용되는 압력의 크기를 감지할 수 있고, 나아가 감지 결과를 프로세서(14)에 전달한다. 수집된 지문과 미리 저장된 지문이 성공적으로 매칭이 되면, 프로세서(14)는 감지된 압력의 크기에 근거하여, 상기 압력에 대응되는 기능을 판별하고, 나아가 상기 기능에 대응되는 동작을 트리거한다.

실제 응용에 있어서, 수집된 지문과 미리 저장된 지문이 성공적으로 매칭된 후에, 압력 감지 회로가 압력 감지를 진행하도록 설정할 수 있다. 또는 외부 물체가 미리 설정된 지문 인식 영역에 놓일 때, 압력 감지 회로가 바로 압력 감지를 진행하도록 설정할 수도 있다. 이러한 것에 대해 본 실시예는 제한을 두지 않는다.

본 발명의 제8 실시예는 이동 단말기에 관한 것이다. 본 실시예는 제7 실시예를 바탕으로, 지문 모듈의 이동 단말기에서의 설치 위치에 대해 더 한층의 개선을 하였다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 상기 이동 단말기는 커버 플레이트(1)를 포함하고, 커버 플레이트(1)는 지문 모듈의 상방(上方)에 덮어 배치될 수 있으며, 즉 지문 모듈을 상기 커버 플레이트(1)의 하방에 설치한다. 만약 상기 커버 플레이트(1)의 톱 면을 터치 표면으로 사용한다면, 상기 지문 모듈은 상기 커버 플레이트(1)의 바텀 면에 근접한 한 쪽에 설치된다. 더 언급해 보고자 하는 것은, 도 10에 도시된 커버 플레이트와 지문 모듈을 연결한 개략도에서, 커버 플레이트(1)와 지문 인식 칩(3) 사이에 OLED 디스플레이 패널(2)이 더 설치된다. 즉 지문 모듈을 OLED 디스플레이 패널(2)의 하방에 설치한다. 그러나 실제 응용에 있어서, 상기 OLED 디스플레이 패널이 꼭 필요한 것은 아니다. 예를 들면, 커버 플레이트(1)와 지문 인식 칩(3)을 접착제를 통해 직접 접착할 수 있다. 커버 플레이트(1)의 톱 면에 지문 인식 영역을 미리 설정한다. 상기 지문 인식 영역에 외부 물체가 작용하면, 지문 인식 영역에 작용하는 외부 물체의 지문을 수집하도록 지문 인식 칩(3)이 트리거되고, 나아가 수집된 지문을 프로세스에 전송하여 지문을 매칭시켜 보도록 한다. 이와 마찬가지로, 커버 플레이트(1)에 있는 지문 인식 영역에 외력이 작용하면, 지문 인식 영역에 작용하는 압력의 크기를 감지하도록 압력 감지 회로도 트리거된다.

지문 모듈이 디스플레이 뒷면에 있게 설계하고, 아울러 지문 모듈이 디스플레이를 향하는 경우, 디스플레이의 보호판을 그냥 커버 플레이트로 사용할 수 있다. 이 때에 지문 모듈이 위치한 영역에 표지를 설치함으로써 사용자에게 지문 인식 영역의 위치를 알려줄 수 있다. 이러한 설치 방식은 기기의 완전성을 보장하는데 유리하다. 실제 응용에 있어서, 이동 단말기의 뒷면 커버를 커버 플레이트로 사용할 수도 있다. 이때에도 지문 모듈을 디스플레이 뒷면에 있게 설계하고, 아울러 지문 인식 칩이 뒷면 커버를 향하게끔 보장해야 한다. 또는 지문 모듈과 홈 버튼을 함께 집적해 놓을 수도 있는데, 이때에는 홈 버튼의 겉면 커버를 커버 플레이트로 바로 사용할 수 있다.

본 실시예는 제7 실시예에 비해, 지문 모듈의 이동 단말기에서의 설치 위치를 제공한다.

본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 이해해야 할 것은, 상기 각 실시예는 단지 본 발명을 구현하기 위한 비교적 바람직한 실시예일 뿐이고, 실제 응용에 있어서, 형식과 세부 적인 내용에 대해 각종 개변을 할 수 있으나, 이러한 개변은 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않는다는 것이다.

Claims (15)

1. 지문 모듈로서,
   지문 인식 칩, 가요성 회로 기판 및 압력 감지 유닛을 포함하되;
   상기 압력 감지 유닛은 경성 기판(rigid substrate)과 상기 경성 기판에 형성된 압력 감지 회로를 포함하고;
   상기 지문 인식 칩과 상기 압력 감지 유닛은, 상기 가요성 회로 기판의 윗 표면과 아래 표면에 각기 설치되며, 그리고 상기 가요성 회로 기판과 각기 전기적으로 연결되며,
   상기 압력 감지 회로가 상기 경성 기판에서 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 형성하되, 상기 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 직렬 연결된 브리지 암(bridge arm)을 포함하고, 하나의 브리지 암의 저항 유닛은 상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 향한 면에 위치하며, 다른 하나의 브리지 암의 저항 유닛은 상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 등진 면에 위치하거나,
   또는
   상기 압력 감지 회로가 상기 경성 기판에서 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛(full-bridge type piezoresistive sensing unit)을 형성하되, 상기 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 병렬 연결된 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 포함하고, 각각의 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 직렬 연결된 브리지 암을 포함하며, 대각선 상에 놓여있는 상기 브리지 암의 저항 유닛은 상기 경성 기판의 같은 면에 위치하거나,
   또는
   상기 압력 감지 회로가 상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 향한 면과 상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 등진 면에 각기 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 형성하는 것인, 지문 모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 경성 기판이 세라믹 기판, 폴리이미드 기판, 에폭시 유리 섬유 기판, 유리 기판 및 석영 기판 중 임의의 하나인, 지문 모듈.
3. 제2항에 있어서, 상기 경성 기판이 지르코니아 세라믹 기판인, 지문 모듈.
4. 제3항에 있어서, 상기 지르코니아 세라믹 기판의 두께가 0.08㎜ 내지 0.1㎜의 범위인, 지문 모듈.
5. 제1항에 있어서, 상기 압력 감지 회로의 접점이 위치한 영역은 전도성 접착제를 통해 상기 가요성 회로 기판에 연결되고;
   상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 향한 면에서, 접점이 위치한 영역을 제외한 기타 영역은 절연성 접착제를 통해 상기 가요성 회로 기판에 연결되는, 지문 모듈.
6. 제1항에 있어서, 상기 압력 감지 유닛은 상기 지문 인식 칩에 대응하는 상기 가요성 회로 기판의 위치에 배열되는, 지문 모듈.
7. 제1항에 있어서, 상기 압력 감지 회로가 인쇄, 분무 도장 및 전기 도금 중 임의의 한 방식을 통해 상기 경성 기판에 형성되는, 지문 모듈.
8. 이동 단말기로서,
   지문 모듈을 포함하되, 상기 지문 모듈은,
   지문 인식 칩, 가요성 회로 기판 및 압력 감지 유닛을 포함하고;
   상기 압력 감지 유닛은 경성 기판과 상기 경성 기판에 형성된 압력 감지 회로를 포함하며;
   상기 지문 인식 칩과 상기 압력 감지 유닛은, 상기 가요성 회로 기판의 서로 반대쪽에 있는 두 개의 표면에 각기 설치되며, 그리고 상기 가요성 회로 기판과 각기 전기적으로 연결되고,
   상기 압력 감지 유닛이 상기 가요성 회로 기판의 상기 지문 인식 칩에 대응하는 위치에 배치되되, 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛이 두 개의 직렬 연결된 브리지 암(bridge arm)을 포함하고, 하나의 브리지 암의 저항 유닛은 상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 향한 면에 위치하며, 다른 하나의 브리지 암의 저항 유닛은 상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 등진 면에 위치하거나,
   또는
   상기 압력 감지 회로가 상기 경성 기판에서 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛(full-bridge type piezoresistive sensing unit)을 형성하되, 상기 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 병렬 연결된 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 포함하고, 각각의 하프 브리지형 압전 저항 센싱 유닛은 두 개의 직렬 연결된 브리지 암을 포함하며, 대각선 상에 놓여있는 상기 브리지 암의 저항 유닛은 상기 경성 기판의 같은 면에 위치하거나,
   또는
   상기 압력 감지 회로가 상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 향한 면과 상기 경성 기판의 상기 가요성 회로 기판을 등진 면에 각기 풀 브리지형 압전 저항 센싱 유닛을 형성하는 것인, 이동 단말기.
9. 제8항에 있어서, 상기 이동 단말기는 커버 플레이트를 포함하고, 상기 커버 플레이트가 상기 지문 모듈의 상방에 배치되는, 이동 단말기.
10. 제9항에 있어서, 상기 이동 단말기는 디스플레이 패널을 더 포함하되, 상기 디스플레이 패널이 상기 커버 플레이트와 상기 지문 모듈 사이에 배치되는, 이동 단말기.
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