KR200301621Y1 - 형상인식장치의 형상감지부 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따라 접촉되는 물체의 형상을 감지하기 위한 형상인식장치의 형상감지부는, 절연성 기판에 천공되어 형성된 다수열의 천공구, 상기 천공구를 통해 기판의 하면으로부터 상면까지 연장되는 도전성 전극을 형성하도록 상기 천공구에 충전된 도전성 물질, 및 상기 도전성 물질로부터 상기 절연성 기판 하면으로 돌출된 상기 도전성 전극과 배선을 형성하고, 상기 절연성 기판의 상면으로 돌출된 상기 도전성 전극이 접촉되는 대상물체에 대한 접촉성을 향상시키기 위해 상기 상면의 돌출된 전극을 상기 기판의 상면과 평면상태로 연마한 전극접촉면을 포함한다.

Description

형상인식장치의 형상감지부{OBJECT FORMING SENSING SECTION OF FORMING RECOGNITION DEVICE}

본 고안은 전기저항이 높더라도 손가락과 같이 도전가능한 물체를 직접 접촉 방식으로 감지할 수 있는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내마모성의 절연성 기판에 형성된 천공구에 도전성 물질을 충전하여 전극을 형성시키므로써 대상물체의 형상 및 그 이동을 감지하는 형상인식장치의 형상감지부에 관한 것이다.

최근들어, 사용자 인증의 필요에 의해, 각종 보안장치들이 무수히 개발되고 있다. 특히, 인터넷등의 접근, 또는 물리적으로 어떤 건물이나 물체로의 접근을 위해 접근자의 신원을 파악하고 인증하는 절차를 위해, 각 개인마다 고유하게 가지고있는 형상, 그중에서도 특히, 지문을 인식하는 시스템들의 개발이 각광받고 있다.

일 실시예로서, 인체의 지문 형상인식장치는 선택된 특정 지문 형상의 소유자를 구별 확인함으로써, 특정 대상물에 접근을 선별적으로 허용하게 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 종래 기술은 기계식 자물쇠를 사용함에 있어서, 자물쇠의 구조적 원리를 잘 이해하고 있고, 불순한 의도를 갖고 있는 자에 의하여 용이하게 보안이 해제되는 문제점을 개선한 것으로, 사람마다 모두 다른 형태의 고유한 지문을 인식하는 지문 인식 또는 감지 장치를 이용하여, 선택된 특정 다수의 사람들만, 제한하여 특정 이용 대상물에 접근을 허용할 수 있는 것이었다.

상기와 같이 지문의 형상을 인식하는 기능의 지문 형상인식장치의 형상감지부에 있어서, 지문의 형상을 감지하는 감지장치의 수단은, 촬상 소자를 이용한 광학식 감지 장치와, 간접 접촉식으로서 인체 또는 물체에 대전되어 있는 전기의 전하량을 지문 또는 물체의 산과 골의 미세한 거리 차이로서 측정하는 간접 접촉 형상감지부와, 직접 접촉식으로서 인체 또는 물체를 통하여 미세하게 흐르는 전기 신호를 직접 접촉하여 감지하는 형상감지부 등이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 기술에 의한 물체 형상인식장치의 형상감지부를 설명한다.

도1은 물체의 형상을 감지하는 물체 형상인식장치의 기능 블록도 이고, 도2a 및 2b 는 종래 기술의 일 실시예에 의한 간접 접촉 형상감지부 구성 및 이용 상태도이다.

첨부된 도면을 참조하여 종래의 기술에 의한 물체 형상 인지 장치의 형상감지부 구성을 상세히 설명한다.

일반적으로 지문 또는 물체의 형상을 인식하는 물체 형상인식장치는, 지문(40) 또는 물체를 통하여 미세하게 흐르는 전기 신호를 감지 또는 대전된 전하량을 감지하는 형상감지부(10)와, 상기 형상감지부(10)로부터 인가 받은 물체 또는 지문의 형상에 해당하는 전기 신호를 인식 및 선택된 특정한 형상의 것인지를 비교/판별하여 제어 신호를 출력하는 형상 판별부(20)와, 상기 형상 판별부(20)로부터 인가된 제어 신호에 의하여 필요한 형상 표시 또는 제어 기능을 하는 표시/제어부(30)로 구성된다.

상기 도면에는 표시되지 않았으나, 종래 기술에 의한 실시예로서, 촬상 소자를 이용한 광학식 형상감지부(10)는 대상 물체의 실물 대신에 사진 등을 이용하는 경우, 진위 여부를 판별하기 어려운 문제점 및 광학 기자재류가 비싼 문제가 있어제한된 용도로만 일부 사용되었다.

종래 기술의 일 실시예로서, 도2a 및 2b에 도시된 간접 접촉식의 형상감지부(10)에 대한 설명은 다음과 같다.

지문(40) 또는 특정한 물체의 굴곡에 의한 돌출 부분인 산부분(42)과 들어간 부분인 골부분(44)에 대전되어 있는 전하를 상기 산부분(42)과 골부분(44)의 간격보다 더 작은 간격으로 형성된 다수의 제1 전극(121) 및 다수의 제2 전극(122)이 감지하며, 상기 다수의 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 절연성 기판(110)의 상부에 각각 일렬로 반도체 제조 공정을 통하여 형성되고, 또한, 상기 다수의 제1 및제2 전극(121, 122)은, 도시되지 않은 선로를 통하여 형상 판별부(20)에 각각 연결된다.

상기 다수의 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)의 상부에는 내마모성의 유전체(130)가 역시 반도체 제조 공정을 통하여 덮여진다.

상기와 같은 구성에 의한 간접 접촉식 형상감지부(10)의 작용은, 지문(40) 또는 물체에 대전된 전기에 의한 전하를 상기 다수의 제1 및 제2 전극(121, 122)에서 감지하게 된다. 이때, 상기 다수의 제1 및 제2 전극(121, 122)과 지문(40) 또는물체의 산부분(42) 및 골부분(44)과의 미세한 거리 차이에 의하여 상기 전극이 감지하는 전하의 양은 차이가 있게 된다.

상기 다수의 전극은 필요에 의하여 다열로 배치될 수 있으며, 상기 다수의 전극이 감지한 전하량의 차이를 도면에 도시되지 않은 신호 전송 선로를 통하여 지문(40) 또는 물체의 형상에 의한 신호를 형상 판별부(20)에 인가하게 된다.

상기 형상 판별부(20)는 인가 받은 신호를 처리하여 지문(40) 또는 물체의 형상에 해당하는 데이터로 변환하고, 형상 판별부(20)에 데이터로서 기록 및 보관되어 있는 지문 또는 물체의 형상과 비교하여 선택된 형상인지를 판별하고, 필요한제어 신호를 표시/제어부(30)에 인가함으로서, 상기 표시/제어부(30)는 보안 장치의 개폐 회로 또는 전자 회로 등을 구동하게 된다.

또한, 상기 형상감지부(10)에서 감지한 지문(40) 또는 물체가 특정 방향으로 움직이는 경우, 상기 다열 및 다수로 배치된 전극이 감지한 전하량의 변화를 인가 받은 상기 형상 판별부(20)는 감지 신호를 처리하여 물체의 이동 방향을 판별하고,필요한 제어 신호를 상기 표시/제어부(30)에 인가 하므로서, 멀티미디어(Multi Media) 장치 등에서 사용되는 마우스(Mouse) 또는 조이 스틱(Joy Stick)의 기능을 할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 간접 접촉식의 종래 기술은 지문(40) 또는 물체가 접촉되는 내마모성의 유전체(130)가 반복되는 사용에 의하여 결국 마모되고, 상기 유전체(130)의 마모에 의하여 상기 다수의 전극과 지문(40) 또는 물체 사이의 미세한 거리에 의한 전하량 감지에 많은 오차가 발생하여, 물체의 형상 또는 위치를 정확하게 확인하지 못하게 되는 문제가 있었다.

상기와 같은 유전체(130)는 내마모성을 증가시키는 것에 한계가 있으며, 상기와 같은 간접 접촉식 형상감지부(10)는 반도체의 박막 제조 공정을 이용하여 제조됨으로 가격이 비싼 문제가 있어 제한된 용도로만 일부 사용되었었다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강성 기반이 되는 내마모성의 절연성 기판에 천공을 통해 천공구를 생성시켜 그 천공구에 도전성 물질을 충전시켜 접촉전극을 생성하기 때문에, 미리 천공구의 배열을 용도에 맞도록 단순하고 용이하게 디자인하기 용이하고 소형화가 또한 가능하며, 유전체의 내마모성에 영향을 받지 않고, 감지부의 사용 수명을 연장할 수 있으며, 전극과 직접 접촉하므로써 물체감지의 오차를 감소시킬 수 있는 형상인식장치의 감지부를 제공하는 것이 목적이다.

도1 은 물체의 형상을 감지하는 물체 형상인식장치의 기능 블록도 이고,

도2a 및 b 는 종래 기술의 일 실시예에 의한 간접 접촉 형상인식장치의 구성 및 이용 상태도 이며,

도3a는 본 고안의 절연성 기판에 천공하므로써 2열의 천공구가 생성된 기판의 사시도이고,

도3b는 도3a의 천공된 기판의 라인A-B에 따른 절단 단면도이며,

도3c는 도3b의 상기 천공된 천공구에 도전성 물질이 충전된 기판의 라인A-B에 따른 절단 단면도이고,

도4a는 본 고안에 의한 2열 형상감지부의 하부 선로 배선도를 도시한 사시도이며,

도4b는 본 고안에 의한 일 실시예로서 도4a의 2열 형상감지부의 라인A-B에 따른 절단 단면도이고,

도5는 상기 도3a 내지 도4b를 통해 완성된 2열의 형상감지부의 사시도이며,

도6은 상기한 본 고안의 형상인식장치의 2열 형상감지부의 배열을 증가시킨 다수열로 구성된 형상감지부의 사시도이고,

도7a 및 b는 본 고안에 의한 직접 접촉식 형상감지부의 물체 형상 인식 상태도 이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 형상감지부 20 : 형상 판별부

30 : 표시/제어부 40 : 지문

42 : 지문의 산부분 44 : 지문의 골부분

100,110 : 기판 130 : 유전체

151,153 : 천공구

121,122,161,163 : 전극 165 : 전송 선로

180-1,180-2,...180-n : 전극접촉면

본 고안은 상기한 목적을 달성하기 위하여 안출한 것으로, 내마모성의 절연성 기판의 천공을 통해 천공구(151,153)를 형성하고 여기에 도전성물질을 충전하므로써 형성되는, 형상을 인식하기 위한 형상인식장치의 형상감지부에 관한 것으로서, 물체의 형상 및 이동을 감지하는 형상인식장치는 상기한 형상감지부(10)와, 상기 형상감지부(10)에서 감지한 신호를 인가 받아 물체의 형상 또는 이동 방향을 판별하는 형상 판별부(20)와, 상기 형상판별부(20)에서 판별된 신호에 의하여 표시 또는 제어하는 표시/제어부로 구성된다.

여기에서, 접촉되는 물체의 형상을 감지하기 위한 형상인식장치의 형상감지부는, 절연성 기판에 천공되어 형성된 다수열의 천공구, 상기 천공구를 통해 기판의 하면으로부터 상면까지 연장되는 도전성 전극을 형성하도록 상기 천공구에 충전된 도전성 물질, 및 상기 도전성 물질로부터 상기 절연성 기판 하면으로 돌출된 상기 도전성 전극으로부터 연장되어 포토리소그래피를 통해 이루어지는 배선을 형성하고, 상기 절연성 기판의 상면으로 돌출된 상기 도전성 전극이 접촉되는 대상물체에 대한 접촉성을 향상시키기 위해 상기 상면의 돌출된 전극을 상기 기판의 상면과 평면상태로 연마한 전극접촉면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 형상감지부(10)는 절연성 기판상에 최대 0.1㎜가 넘지 않는 직경의 다수의 제1열 천공구(151)와 제2열 천공구(153)를 천공된 구멍 사이의 간격이 최대 0.1㎜가 초과하지 않도록 형성되고, 상기 다수의 제1열 천공구(151)와 제2열 천공구 (153)를 도전성 물질로 채움으로서, 제1열 전극(161) 및 제2열 전극(163)을 형성하며, 상기 다수의 제1열 및 제2열 전극(161,163)은 기판의 하부에 형성된 신호 전송 선로(165)와 각각 연결되며, 상기 각각의 선로(165)는 상기 다수의 제1열 및 제2열 전극(161,163)이 감지한 신호를 형상 판별부(20)에 전달하도록 구성되어 있다.

본 고안에 따른 바람직한 실시예의 형상감지부(10)를 제조하는 방법은 내마모성의 절연성 기판(100)에 다수열의 천공구(151,153)를 형성하기 위해 상기 기판(100)을 천공하는 단계, 상기 천공구(151,153)를 통해 기판의 하면으로부터 상면까지 연장되는 전극(161,163)을 형성하도록 상기 천공구(151,153)에 도전성 물질을 충전시키고, 상기 기판 하면에 돌출된 전극과 결합하여 배선을 형성시키는 단계, 및 상기 기판 상면에 돌출된 전극(161,163)의 대상물체에 대한 접촉성을 향상시키기 위해 상기 상면의 돌출된 전극을 기판과 평면상태로 연마하는 단계를 포함한다.

도면을 참고하여 보다 상세히 상기 형상감지부(10)에 대해 설명한다.

먼저 도3a 및 3b를 참고하면, 본 고안의 천공된 절연성 기판의 사시도로서, 절연성 기판(100)에 최대 0.1㎜가 넘지 않는 직경의 다수의 제1열 천공구(151)과 제2열 구멍(153)이 레이저 천공 또는 드릴링 또는 기타의 특수한 방법으로 천공되고, 상기 다수의 천공구는 그 천공구와 천공구의 간격이 최대 0.1㎜가 초과하지 않도록 형성되어 있다.

상기의 절연성 기판(100)은 에폭시 수지류 이외에 세라믹류, 유리류 또는 강화 프라스틱류 등 내마모성이 우수하고 절연성이 좋은 재질이면 모두 사용할 수 있다.

도3c에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 제1열 천공구(151)와 제2열 천공구(153)는 도금, 도포, 증착 또는 충전 등의 방법으로 도전성 물질이 채워짐으로써, 제1열 전극(161) 및 제2열 전극(163)이 형성된다. 상기 전극들은 도전성물질이 과충전되어, 도시된 바와 같이, 기판의 하부와 상부로 돌출되게 형성되므로써 하면에서의 배선을 용이하게 한다. 전극이 기판(100)의 상면 레벨보다 낮게 충전되므로써 대상물체와의 접촉시 전극(161,163)과의 직접적인 접촉이 일어나지 않아 전기신호의 전달이 정확하게 발생하지 않는 경우를 방지하기 위해, 또한, 기판의 상부에서도 전극(161,163)이 기판(100)의 상면보다 돌출된다.

도4a 및 도4b를 참고하면, 상기 다수의 제1열 및 제2열 전극(161,163)의 하부는 절연성 기판(100)에 도금, 도포 또는 포토리소그래피 등의 방법으로 형성된 신호 전송 선로(165)와 각각 연결되며, 상기 각각의 선로(165)는 상기 다수의 제1열 및 제2열 전극(161,163)이 감지한 신호를 형상 판별부(20)에 전달하게 된다.

도5를 참고하면, 상기한 도전성 전극의 상부 돌출면은, 감지 대상 물체와의 접촉성을 좋게함으로써 물체를 통하여 흐르는 미세한 전기 신호를 용이하게 감지하게 하기 위하여 연마 단계를 거침으로써 상기 기판의 상면과 평평한 전극접촉면(180-1,180-2)을 형성한다.

이때, 상기 다수의 전극(161,163)은 비로소, 그 단면이 물체의 형상을 용이하게 감지할 수 있는 전극접촉면(180-1,180-2)이 형성되어 결과적으로 형상감지부(10)로서 사용할 수 있게 된다.

인체 또는 물체를 통하여 흐르는 소정 레벨의 전기 신호를 상기 기판(100)에다수 형성된 제1열 및 제2열 전극(161,163)이 지문(40) 또는 물체의 산부분(42)과 직접 접촉하여 감지하고, 상기 감지된 전기 신호들은 선로(165)를 통하여 형상감지부(10)에 인가되며, 상기 형상감지부(10)는 형상 판별부(20)로 감지된 전기 신호를 전송하게 된다.

상기 형상 판별부(20)에서는 전극(161,163)을 통하여 인가되는 전기 신호의 변화를 감지한 후, 정지한 물체의 형상인식 모드인지, 이동하는 물체의 형상 인식 모드인지 또는 이동하는 물체의 이동 방향 인식 모드인지를 내장된 프로그램에 의하여 판단하고, 식별된 데이터에 의하여 필요한 제어신호를 상기 표시/제어부(30)에 인가하게 된다.

도6을 참고하면, 보다 큰 대상물체와 큰 이동을 감지하기 위하여 전극접촉면(180-1,180-2..180-n) 및 전송선로(165)를 다수열로 증가시켜, 물체 또는 지문의 형상을 한 번에 감지할 수 있으며, 이동하는 물체의 위치를 판별하는 경우, 이차원 평면에서 어느 방향으로 움직이든 즉시, 그 이동 방향을 판별할 수 있게 된다. 따라서, 상기 형상 판별부(20)에 의한 물체의 형상 인식 또는 이동 방향 인식의 처리 속도가 비교적 용이하거나 빨라지고, 이동 방향의 경우는 평면상에서 360도 방향의 어느 방향으로 이동하는지를 정확하게 판단할 수 있을 뿐 아니라, 이동 속도를 감지할 수도 있다.

상기와 같은 형상감지부(10)의 물체의 형상인식에 있어, 도7a를 예로들면, 지문(40)을 통하여 미약하게 흐르는 전기 신호와 직접 접촉하여 감지한, 전극접촉면(180-1,180-3,180-5)이 감지하여 전송한 미세 전기신호와, 상기 지문(40)과 직접접촉하지 못한 전극접촉면(180-2,180-4,180-6..180-9))이 지문(40)으로부터 감지한 신호를 각각 전송 선로(165)를 통하여 상기 형상 판별부(20)에 인가하게 되고, 상기 형상 판별부(20)는 인가 받은 신호들을 소정의 프로그램에 의해 데이터 처리하므로써, 상기 형상감지부(10)가 감지한 물체인 지문(40)의 형상을 인식 및 판별할 수 있고, 이에 상응하는 제어 및 데이터 신호를 상기 표시/제어부(30), 일 실시예로서, 감시 모니터등에 인식된 지문(40)의 형상을 표시하게 된다.

상기 형상감지부(10)의 물체에 대한 이동감지에 있어, 전극접촉면(180)에 올려져 있는 지문(40)이 움직이는 경우, 즉, 본 고안의 바람직한 일 실시예로서, 도7a의 상태에서 도7b의 상태로 이동한 경우는, 상기 형상 판별부(20)는 지문(40)과 직접 접촉하였던 전극접촉면(180-1,180-3,180-5)을 통한 소정 레벨의 전기 신호의 인가가 중지되고, 물체와의 변동된 위치의 전극접촉면(180-3,180-5,180-7)으로부터는 소정 레벨의 전기 신호를 인가받게 된다.

따라서, 상기 다수의 전극접촉면(180)을 통하여 지문(40)의 이동에 의한 소정 레벨의 미세한 전기 신호의 변화를 인가 받은 상기 형상판별부(20)는 인가 받은 신호의 데이터 처리에 의하여 지문의 산부분(42)이 전극접촉면(180-1,180-3,180-5)이 위치한 지점으로부터 전극접촉면(180-3,180-5,180-7)이 위치한 지점으로 이동하였음을 판별하게 되고, 이에 상응하는 제어신호를 상기 표시/제어부(30)에 출력함으로써 멀티미디어 등에 사용되는 마우스 또는 조이스틱의 기능을 할 수 있게 된다.

상기와 같은 형상감지부(10)의 기판상에 형성된 다수의 전극접촉면(180)이물체의 형상으로부터 감지한 소정 레벨의 전기 신호는 전극접촉면(180)과 연결된 하부의 신호 전송 선로(165)를 통해 형상 판별부(20)에 물체의 형상을 통하여 감지한 전기 신호를 전송하게 된다.

그러므로, 상기 형상 판별부(20)는 인가 받은 신호를 분석 및 처리하여 지문(40) 또는 물체의 형상을 인식, 판단하거나 물체 또는 지문의 이동 방향 등을 판단하여 표시/제어부(30)에 데이터 및 제어 신호를 인가하게 되는 것이다.

상기와 같은 형상인식장치의 형상감지부는 내마모성의 기판에 천공을 통해 도전성 물질을 충전시켜 보다 안정적인 전극을 형성하므로써, 지문 또는 물체의 요철 형상을 통하여 흐르는 소정 레벨의 미세한 전기 신호를 정밀하게 감지하기에 적합하다.

또한, 형상감지부의 접촉면의 형태 및 용도등에 따라, 절연성 기판상의 천공구의 갯수 및 배열을 미리 간단하게 디자인할 수 있어, 단순하고 용이하면서도, 포토리소그래피 기법에 의해 정밀한 배선의 형성이 가능하여 현재의 전자제품들의 소형화 간략화 전략에 맞게 소형화 작업이 가능하다.

상기 본 고안의 실시예는 단지 예시적으로만 기술된 것이지, 본 고안의 범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 본 고안에 대한 변형 및 수정이 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 본 고안의 사상 및 범위내에서 이루어질 수 있다.

Claims (2)

1. 접촉되는 물체의 형상을 감지하기 위한 형상인식장치의 형상감지부에 있어서,

   절연성 기판에 천공되어 형성된 다수열의 천공구;

   상기 천공구를 통해 기판의 하면으로부터 상면까지 연장되는 도전성 전극을 형성하도록 상기 천공구에 충전된 도전성 물질; 및

   상기 도전성 물질로부터 상기 절연성 기판 하면으로 돌출된 상기 도전성 전극으로부터 연장되어 포토리소그래피를 통해 이루어지는 배선을 형성하고, 상기 절연성 기판의 상면으로 돌출된 상기 도전성 전극이 접촉되는 대상물체에 대한 접촉성을 향상시키기 위해 상기 상면의 돌출된 전극을 상기 기판의 상면과 평면상태로 연마한 전극접촉면;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 형상인식장치의 형상감지부.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 물질의 충전은 진공증착을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 형상인식장치의 형상감지부.