KR20150009481A - 모바일 장치용 지문센서 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20150009481A
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박종배
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Abstract

본 발명의 일실시예는 기판에 지문 이미지를 센싱하는 센싱부와 상기 센싱부로부터 센싱된 지문 이미지를 처리하는 센서 회로부를 가지는 지문센서; 상기 센서 회로부를 수용하며, 상기 지문센서를 안착시키는 제1브라켓; 상기 센싱부 상면에 구비되는 충전(充塡)층; 상기 충전층의 상면에 구비되는 경도 보강층; 그리고, 상기 경도 보강층의 상면에 구비되는 후가공층을 포함하며, 상기 경도 보강층은 연필경도가 4H 이상으로 이루어진 것인 모바일 장치용 지문센서 모듈 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

모바일 장치용 지문센서 모듈 및 이의 제조방법{FINGERPRINT SENSOR MODULE FOR MOBILE DEVICE AND MANUFACTURING METHODE THEREOF}
본 발명은 모바일 장치용 지문센서 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지문센서 모듈의 외관 불량 및 파손 방지를 위한 모바일 장치용 지문센서 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰(smartphone)이나 태블릿 피씨(tablet PC)를 비롯한 휴대용 전자기기에 대하여 대중들의 관심이 집중되면서, 관련 기술분야에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 휴대용 전자기기는, 사용자로부터 특정한 명령을 입력받기 위한 입력장치의 하나로서 표시장치인 디스플레이와 일체화된 터치스크린(touch screen)을 내장하는 경우가 많다. 또한 휴대용 전자기기는 터치스크린 이외의 입력장치로서 각종 기능키(function key)나 소프트키(soft key)를 구비하기도 한다.
도 1은 휴대용 전자기기인 스마트폰의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 휴대용 전자기기(10)의 전면에는 디스플레이부(9)가 설치된다. 디스플레이부(9)는 정전용량 방식의 터치스크린을 포함하는데, 사용자의 신체(손가락 등)가 디스플레이부에 접촉하면, 내장된 커패시터의 정전 용량의 변화를 감지하여 터치 여부를 감지하게 된다.
디스플레이부(9)에 설치된 터치스크린외에도 휴대용 전자기기(10)는 특수 기능키를 더 포함시켜 부가적인 입력 기능을 수행한다. 여기서, 제1 특수 기능키(1)는 홈 키로서 동작하여 실행 중인 앱을 빠져 나와 초기 화면으로 돌아가는 기능을 수행할 수 있다. 제1 특수 기능키(1)는 물리적 버튼으로 구현될 수 있다. 그리고 제2 특수 기능키(2)는 유저 인터페이스를 한 계층 전으로 돌아가게 하는 백(BACK)키 또는 자주 쓰는 메뉴를 호출하는 메뉴키로서 동작할 수 있다. 여기서 제2 특수 기능키(2)는 도전체의 정전 용량을 감지하는 방식, 또는 전자기펜의 전자기파를 감지하는 방식 또는 이 두 가지 방식이 모두 구현된 복합 방식으로 구현될 수 있다.
이러한 휴대용 전자기기(10)는 보안이 필요한 서비스로 급격히 확장됨에 따라, 지문센서를 휴대용 전자기기(10)에 장착하려는 추세가 늘고 있다. 지문센서는 물리적인 제1 특수 기능키(1)에 일체화되어 구현될 수 있다.
지문센서는 인간의 손가락 지문을 감지하는 센서로서, 휴대폰(mobile terminal)이나 태블릿 피씨(tablet PC) 등의 휴대용 전자기기(10)에서 보안성을 강화하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다. 즉, 지문센서를 통해 사용자등록이나 인증 절차를 거치도록 함으로써, 휴대용 전자기기(10)에 저장된 데이터를 보호하고, 보안사고를 미연에 방지하게 된다.
한편, 휴대용 전자기기(10)에서는 커서와 같은 포인터의 조작을 수행하는 내비게이션 기능을 지문센서에 통합하기도 하는데, 이러한 형태의 지문센서를 바이오매트릭 트랙패드(BTP: Biometric Track Pad)라 한다. 그 외에도, 사용자로부터 정보를 입력받는 스위칭 기능을 지문센서에 통합하기도 한다.
그러나, 센서 전극과 센서 회로부(IC)가 일체화된 지문센서는 부피가 커서 제1 특수 기능키(1)에 실장하는데 기술적 어려움이 있다. 또한, 지문센서의 구성 요소들이 외관으로 노출되어 휴대용 전자기기(10)의 디자인을 해치는 문제도 있다.
한편, 휴대용 전자기기(10)에 구비되는 지문센서는 상부에 코팅층을 형성하게 되는데, 지문센서의 상부에 구비되는 코팅층은 대개 경도가 낮아 지문센서 상에 스크래치 또는 찍힘 등이 발생되는 문제가 있다. 이러한 손상들은 지문센서의 센싱에 악영향을 미치게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 지문센서 모듈의 외관 불량 및 파손 방지를 위한 모바일 장치용 지문센서 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 기판에 지문 이미지를 센싱하는 센싱부와 상기 센싱부로부터 센싱된 지문 이미지를 처리하는 센서 회로부를 가지는 지문센서; 상기 센서 회로부를 수용하며, 상기 지문센서를 안착시키는 제1브라켓; 상기 센싱부 상면에 구비되는 충전(充塡)층; 상기 충전층의 상면에 구비되는 경도 보강층; 그리고, 상기 경도 보강층의 상면에 구비되는 후가공층을 포함하며, 상기 경도 보강층은 연필경도가 4H 이상으로 이루어진 것인 모바일 장치용 지문센서 모듈을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 충전층은 UV 접착제로 이루어지고, 상기 경도 보강층은 PET(polyethylene terephthalate) 시트로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후가공층은, 상기 경도 보강층의 상면에 구비되는 컬러 인쇄층;과 상기 컬러 인쇄층의 상면에 구비되는 UV 보호막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후가공층은, 상기 컬러 인쇄층에 사용되는 컬러 도료와 상기 UV 보호막에 사용되는 UV 도료를 교반하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 컬러 인쇄층의 두께는 4~10㎛로 이루어지고, 상기 UV 보호막의 두께는 10~15㎛로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1브라켓은 상기 센서 회로부가 수용되는 안착홈이 형성되고, 상기 안착홈과 이웃하며 상기 기판으로부터 연장된 외부 인터페이스 연결부가 관통 삽입되는 관통홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, (a) 기판에 지문 이미지를 센싱하는 센싱부와 상기 센싱부로부터 센싱된 지문 이미지를 처리하는 센서 회로부를 가지는 지문센서를 제1브라켓에 안착시키는 단계; (b) 상기 제1브라켓의 상측에 제2브라켓을 결합하여 상기 지문센서를 고정하는 단계; (c) 상기 제2브라켓의 상면에 충전(充塡)층을 구비시키는 단계; (d) 상기 충전층의 상면에 경도 보강층을 구비시키는 단계; 그리고, (e) 상기 경도 보강층의 상면에 후가공층을 구비시키는 단계를 포함하며, 상기 경도 보강층은 연필경도가 4H 이상으로 이루어진 것인 모바일 장치용 지문센서 모듈의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 충전층은 UV 접착제로 이루어지고, 상기 경도 보강층은 PET 시트로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (e) 단계에서, 상기 후가공층은 상기 경도 보강층의 상면에 컬러 인쇄층을 구비시키는 단계;와 상기 컬러 인쇄층의 상면에 UV 보호막을 구비시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후가공층은, 상기 컬러 인쇄층에 사용되는 컬러 도료와 상기 UV 보호막에 사용되는 UV 도료를 교반하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 컬러 인쇄층의 두께는 4~10㎛로 이루어지고, 상기 UV 보호막의 두께는 10~15㎛로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 이웃하여 연결 형성된 복수개의 상기 제1브라켓에는 각각의 상기 지문센서가 안착되고, 상기 지문센서가 수용된 상기 제1브라켓의 상부에는 상기 제2브라켓, 상기 충전층, 상기 경도 보강층 및 상기 후가공층을 순차적으로 구비시킨 후, 절단 과정을 통해 개별 모듈로 분리시킬 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 모바일 장치용 지문센서 모듈 및 이의 제조방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지문센서 모듈의 상면을 효율적으로 제조하면서도 전자기기의 외형, 기능 및 신뢰성에는 문제가 없는 지문센서 모듈 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 지문센서의 상부에 구비되는 경도 보강층은 PET 시트로 이루어져 지문센서 모듈의 평탄도를 향상시키게 된다. 이러한 경도 보강층은 충전층과 후가공층 사이에 구비되어 지문센서를 외부로부터 안전하게 보호할 수 있다. 즉, 지문센서 상에 스크래치 또는 찍힘 등의 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 휴대용 전자기기인 스마트폰의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서의 동작을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1브라켓의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈의 제조 공정을 나타낸 단면 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 보여주는 단면 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문센서 모듈을 보여주는 단면 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 후가공층을 준비하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문센서 모듈의 제조 공정을 나타낸 개략 사시도이다.
도 11은 도 10의 I-I에 따른 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서를 도시한 예시도이다.
지문센서(200)는 유연 소재의 기판(201), 센싱부(210), 센서 회로부(220) 및 외부 인터페이스 연결부(221)를 포함할 수 있다.
센싱부(210)는 도전체로 이루어진 구동전극(211, 도 3참조)과 수신전극(212, 도 3참조)을 포함하며, 기판(201) 내부에 설치된다. 따라서, 센싱부(210)는 기판(201) 위에 위치한 손가락의 지문의 산(valley)과 골(ridge)의 전기 신호의 차이 를 수신한다.
기판(201)은 유연한 소재의 연성인쇄회로기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)으로 이루어져 구동전극(211, 도 3참조)과 수신전극(212, 도 3참조)을 보호하면서 센서 회로부(220)의 기판 역할도 수행한다.
센서 회로부(220)는 지문 이미지를 센싱하고 지문 이미지를 처리하는 전자 회로가 집적된 집적 회로(IC)로서, 센싱부(210)의 구동전극(211)과 수신전극(212)에 전기적으로 연결된다. 전술한 바와 같이, 기판(201)은 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 이루어져 있기 때문에 센서 회로부(220)는 기판(201) 하면에 실장될 수 있다.
외부 인터페이스 연결부(221)는 전술한 기판(201)의 연성인쇄회로기판(FPCB)이 연장되어 형성된다. 외부 인터페이스 연결부(221) 내부에는 배선이 형성되고, 그 일단부에는 외부 인터페이스에 접속 가능하도록 커넥터가 형성된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 지문센서(200)는 기판(201)의 상면에 마련되는 센싱부(210)와 기판(201)의 하면에 마련되는 센서 회로부(220)를 포함한다. 도 3의 (a)는 기판(201)의 상면을, 도 3의 (b)는 기판(201)의 하면을 각각 도시하고 있으며, 도 3의 (c)는 센싱부(210)와 센서 회로부(220)의 전기적 연결관계를 알기 쉽게 나타낸 구성도이다.
기판(201)은 유연(flexible) 기판일 수 있으며, 예컨대 폴리마이드(polymide) 막으로 이루어질 수 있으나, 이러한 재료로 한정되는 것은 아니다.
센싱부(210)는 기판(201) 상에 형성된 복수개의 구동전극(211) 및 수신전극(212)을 포함한다. 구동전극(211) 및 수신전극(212)은 도전체 라인으로 구성될 수 있다.
구동전극(211)은 센서 회로부(220)로부터 구동신호를 전달받아 수신전극(212) 측으로 신호를 송출한다. 수신전극(212)은 구동전극(211)으로부터 사용자(정확히는 사용자의 손가락)를 거쳐 전달되는 신호를 수신한다.
기판(201)의 상면에 위치하는 수신전극(212)은 가로 방향으로 길게 연장되도록 형성된다. 이러한 수신전극(212)의 연장 방향에 대해 수직이 되도록 복수개의 구동전극(211)이 서로 이격되어 평행하게 연장 형성되며, 수신전극(212)은 기판(201)의 하면에서 센서 회로부(220)와 전기적으로 연결된다.(도 3의 (a) 참조)
복수개의 구동전극(211)의 일단부는 수신전극(212)에서 소정의 거리만큼 이격되어 위치한다. 또한, 복수개의 구동전극(211)의 타단부는 기판(201)의 하면에서 센서 회로부(220)와 전기적으로 연결된다.
센싱부(210)에서 센싱된 전기 신호는 센서 회로부(220)에서 지문 정보로 처리되어 외부 인터페이스 연결부(221)를 통하여 모바일 장치로 제공된다.
도 3에 도시된 실시예는 센싱부(210)와 외부 인터페이스 연결부(221)가 서로 수직인 “T”자형 구조이지만, 도 2에 도시된 바와 같이 센싱부(210)와 외부 인터페이스 연결부(221)가 서로 같은 방향으로 결합된 “I”자형 구조이어도 무방하다.
또한, 도 3에서 지문센서(200)는 구동전극(211)이 수신전극(212)보다 많게 도시되어 있지만, 구동전극(211)이 수신전극(212)보다 적게 구현될 수도 있다. 이 경우에는 하나의 구동신호에 의해 복수의 수신전극(212)이 복수의 위치에서 지문 이미지 정보를 수신하게 된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서의 동작을 개략적으로 나타낸 예시도로, 도 4에서 보는 바와 같이, 구동전극(211)과 수신전극(212)은 이격되어 있으며, 구동전극(211)에서 송신된 구동신호는 사용자(U)를 거쳐 수신전극(212)에서 수신된다. 이때 사용자(U)의 손가락에 위치한 지문골 또는 지문산의 유무에 따른 전계 변화를 신호로서 측정하여 지문의 인식이 가능하게 된다.
다시 도 3의 (b) 및 (c)를 참조하면, 센서 회로부(220)는 외부와 전기적으로 연결되는 외부 인터페이스 연결부(221)를 가질 수 있다. 외부 인터페이스 연결부(221)는 예컨대, 스마트폰과 같은 휴대장치와 연결될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 센싱부(210)가 기판(201)에 형성된 지문센서(200), 즉, 센싱부(210)와 센서 회로부(220)가 분리되어 있는 지문센서(200)는 여러 장점을 가진다. 장점 중의 하나는 센싱부와 센서 회로부가 일체화된 지문센서에 비해 센서 회로부(220)의 IC 크기를 작게 형성할 수 있다는 점이고, 다른 장점은 센싱부(210)가 설치되는 공간적 제약을 해소할 수 있는 것이다.
다시 말해서, 기판(201)의 상면에는 센싱부(210), 즉 구동전극(211)과 수신전극(212) 만을 형성하고, 기판(201)의 하면에는 센싱부(210)와 연결되는 센서 회로부(220)를 분리하여 설치함으로써, 센서 회로부(220)의 IC 크기를 작게 형성할 수 있다. 이를 통해, 센싱부(210)가 설치되는 공간적 제약을 해소하게 되어, 지문센서 모듈이 구비된 휴대용 전자기기는 컴팩트하게 구성될 수 있다.
또한, 기판(201)의 상면에 센서 회로부를 마련하지 않음으로써, 지문센서 모듈상에 글래스를 설치하는 것이 보다 용이하게 되는데, 이는 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기에서 특히 유용한 효과이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1브라켓의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈의 제조 공정을 나타낸 단면 예시도이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문센서 모듈을 보여주는 단면 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지문센서 모듈은 복수개의 지문센서(200)를 수용할 수 있는 각각의 제1브라켓(300)이 연결된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 제1브라켓(300)은 일정한 간격으로 지문센서(200)를 수용할 수 있도록 어레이 형태로 관통홀(310)과 안착홈(320)이 구성된다. 즉, 관통홀(310)에는 외부 인터페이스 연결부(221)가 관통 삽입되고, 안착홈(320)에는 지문센서(200)의 센서 회로부(220)가 안착된다.
다시 말해서, 제1브라켓(300)은 센서 회로부(220)가 수용되는 안착홈(320)과 외부 인터페이스 연결부(221)가 관통 삽입되는 관통홀(310)이 형성된다. 이러한 안착홈(320)과 관통홀(310)은 이웃하도록 위치될 수 있다.
이와 같이, 복수개가 연결 형성된 제1브라켓(300)에는 지문센서(200)와 충전층(400, 도 6참조), 경도 보강층(500, 도 6참조) 및 후가공층(600, 도 6참조)이 순차적으로 적층된 후, 절단 과정을 통해 개별적인 지문센서 모듈로 분리시킬 수도 있음은 물론이다.
이와 달리, 각각의 제1브라켓(300)은 연결형태로 이루어지지 않고 단일개로 이루어져 지문센서 모듈을 제조할 수도 있음은 물론이다.
이러한 제1브라켓(300)은 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy Molding Compound), 불소 수지 및 20~40%의 유리가 포함된 나일론 또는 폴리아미드(polyamide) 소재 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이때, 유리는 제1브라켓(300)의 강도를 높여 외부 충격으로부터 지문센서(200)를 보호할 수 있다. 그러나 유리의 비율이 너무 높은 경우에는 기계 가공시 불량이 발생할 확률이 높아지기 때문에 유리는 20~40%의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. 또한, 불소 수지는 유전율이 높은 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)일 수 있다.
이와 같은, 지문센서 모듈(1000)은 제1브라켓(300)에 안착된 지문센서(200)의 상부로 충전층(400), 경도 보강층(500) 및 후가공층(600)이 순차적으로 적층된다.
도 6과 도 7을 참조하면, 지문센서 모듈(1000)은 지문센서(200), 제1브라켓(300), 충전층(400), 경도 보강층(500) 및 후가공층(600)을 포함할 수 있다.
먼저, 충전층(400)은 제1브라켓(300)에 안착된 지문센서(200)의 상면에 구비된다. 이러한 충전층(400)은 외부 인터페이스 연결부(221)가 관통홀(310)에 관통 삽입된 상태에서 관통홀(310)을 모두 채운 상태로 경화된다. 따라서, 충전층(400)은 외부로부터 센싱부(210) 및 센서 회로부(220)로 공기 및 습기 등이 유입되는 것을 차단하게 된다. 이에, 외부 영향에 의해 지문센서(200)의 센싱 감도가 떨어지는 것이 방지될 수 있다.
이러한 충전층(400)은 UV 접착제로 이루어질 수 있다. UV 접착제는 접착제 내부에 광개시게(photoinitiator)가 함유되어 있어, 특정 파장대의 자외선(UV : ultraviolet rays) 혹은 가시광선(visible rays)을 조사받을 경우 급속히 경화된다. 따라서, 작업자는 UV 접착제로 이루어진 충전층(400)을 관통홀(310)과 지문센서(200)의 상면에 구비시킨 상태에서 충전층(400)에 저온의 UV 광선을 조사하여 급속히 경화시킬 수 있다.
이러한 충전층(400)은 경화시간이 짧아 지문센서 모듈(1000)의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 충전층(400)은 자외선 혹은 가시광선의 조사만으로도 경화가 손쉽게 이루어지기에, 충전층(400)을 경화시키기 위한 장비 구성이 단순하다. 그리고 작업자가 충전층(400)에 자외선 혹은 가시광선을 조사하지 않는다면, 충전층(400)은 경화되지 않기에 충전층(400)의 접착 작업 시간을 임의로 조정할 수 있다.
이와 같은, UV 접착제로 이루어진 충전층(400)은 전자부품의 빠른 고정 및 밀봉 작업 등에 사용될 수 있다. 즉, UV 접착제로 이루어진 충전층(400)은 지문센서(200)를 제1브라켓(300)에 안정적으로 고정하게 된다.
다음으로, 경도 보강층(500)은 충전층(400)의 상부에 구비된다. 이러한 경도 보강층(500)은 지문센서 모듈(1000)의 경도를 높임으로써, 지문센서(200)를 외부로부터 안전하게 보호한다. 즉, 지문센서 상에 스크래치 또는 찍힘 등의 손상이 발생되는 것을 방지하게 된다.
이와 같은, 경도 보강층(500)은 연필경도가 4H 이상으로 이루어진다. 여기서 연필경도의 단위는 연필경도계를 통해 구해진 값으로, 연필경도계는 서로 다른 경도를 갖는 20개의 연필을 사용하여 측정 대상물의 경도를 측정하게 된다.
구체적으로, 연필경도에 사용되는 연필은 Wolf Wilborn(ISO 15184, Koh-i-noor pencil)의 연필 세트가 사용된다. 이러한 Wolf Wilborn의 연필 세트는 8B~10H (8B, 7B, 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, 10H)까지 순차적으로 서로 다른 경도를 갖는 20개의 연필로 이루어진다. 이때, 8B(Black)의 연필은 경도가 제일 낮고, 10H(Hard)의 연필은 경도가 제일 높다.
이와 같은 연필경도계는 측정 대상물에서 대해 선택된 연필을 45°각도로 기울기인 상태에서 7.5N(750g) 혹은 10N(1000g)의 힘을 가해 발생되는 측정 대상물 표면의 손상 정도를 확인하여 측정 대상물의 경도를 측정하게 된다.
이러한 경도 보강층(500)은 PET(polyethylene terephthalate) 시트로 이루어질 수 있다. PET 시트로 이루어진 경도 보강층(500)은 매우 높은 용융점(260℃)을 가지고 있어 열안정성이 우수하다. 즉, 경도 보강층(500)은 높은 온도에서도 변형이 발생되지 않는다.
또한 PET 시트로 이루어진 경도 보강층(500)은 전기적 성질이 우수하다. 즉, PET 시트는 투명하면서도 전기가 통하는 플라스틱 시트로, 구동전극(211)으로부터 송신된 구동신호는 사용자(U)를 거쳐 수신전극(212)으로 수신이 수월하게 이루어질 수 있다. 즉, PET 시트로 이루어진 경도 보강층(500)은 신호의 손실을 최소화하여 지문센서(200)의 동작성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 지문센서 모듈(1000)의 센싱 감도를 높일 수 있다.
또한 PET 시트로 이루어진 경도 보강층(500)은 평탄도가 우수하여 경도 보강층(500)의 상부에 구비되는 후가공층(600)의 평탄도를 높이게 된다. 따라서, 지문센서 모듈(1000)의 상면을 평탄하게 제조할 수 있다.
다음으로, 후가공층(600)은 경도 보강층(500)의 상부에 구비된다. 후가공층(600)은 컬러 인쇄층(610)과 UV 보호막(620)을 포함할 수 있다.
먼저, 컬러 인쇄층(610)은 경도 보강층(500)의 상부에 구비되어 지문센서 모듈(1000)에 컬러를 구현함과 동시에 지문센서 모듈(1000)의 강도를 보강하게 된다. 예로, 컬러 인쇄층(610)은 컬러가 들어간 잉크로 인쇄를 하는 실크 인쇄 방식을 사용할 수 있으며, 실크 인쇄 방식을 통해 컬러 인쇄층(610)은 1가지 이상의 다양한 컬러 표현이 가능하다. 이러한 컬러 인쇄층(610)은 실크 인쇄 방식이외에 다양한 인쇄 방식을 통해 지문센서 모듈(1000)에 컬러를 구현할 수도 있음은 물론이다. 이와 같은, 컬러 인쇄층(610)은 4~10㎛의 두께로 형성될 수 있다.
그리고 UV 보호막(620)은 컬러 인쇄층(610)의 상부에 구비되어 외부로부터 지문센서(200)를 보호하게 된다. 이러한 UV 보호막(620)은 회전하는 롤(미도시)을 이용하여 UV 도료를 컬러 인쇄층(610)의 상면에 바르는 롤타입 방식에 의해 형성될 수 있다. 이러한 UV 보호막(620)은 롤타입 방식 이외에 다양한 방식을 통해 컬러 인쇄층(610)의 상부에 형성될 수도 있음은 물론이다.
UV 보호막(620)은 외부로 노출되어 사용자(U)의 손가락이 직접 접촉되는 부분으로, 연필경도는 적어도 4H(Hard) 이상을 이룬 상태에서 컬러 인쇄층(610)을 보호하게 된다. 이러한 UV 보호막(620)의 두께는 10~15㎛로 형성될 수 있다.
따라서, 컬러 인쇄층(610)과 UV 보호막(620)을 갖는 후가공층(600)은 14~25㎛의 얇은 두께를 이루며, 지문센서(200)의 센싱 감도를 높이게 된다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문센서 모듈을 보여주는 단면 예시도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 후가공층을 준비하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 2 내지 도 7에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8과 도 9를 참조하면, 지문센서 모듈(1000')은 지문센서(200), 제1브라켓(300), 충전층(400), 경도 보강층(500) 및 후가공층(600')을 포함할 수 있다.
여기서 후가공층(600')은 컬러 인쇄층(610, 도 6참조)과 UV 보호막(620, 도 6참조)이 각각 적층된 형태를 이루는 것이 아니라 컬러 인쇄층(610)과 UV 보호막(620)을 혼합한 형태이다. 즉, 후가공층(600')은 컬러 인쇄층(610)에 사용되는 컬러 도료와 UV 보호막(620)에 사용되는 UV 도료를 졸-겔(sol-gel) 법에 따른 교반에 의해 생성된다. 이렇게 교반에 의해 생성된 후가공층(600')은 경도 보강층(500)의 상부에 구비된다.
구체적으로, 도 9의 (a)에서 보는 바와 같이, 컬러 도료와 UV 도료를 각각 준비한다.
다음으로, 도 9의 (b)에서 보는 바와 같이, 컬러 도료에 UV 도료를 혼합한 후 소정시간(예컨대, 5시간) 교반시킨다.
다음으로, 도 9의 (c)에서 보는 바와 같이, 컬러 도료와 UV 도료가 혼합된 2액형 배합 도료를 경도 보강층(500)의 상면에 분사함으로써 경도 보강층(500)의 상부에 후가공층(600')을 형성할 수 있다.
이러한 후가공층(600')은 14~25㎛의 얇은 두께로 형성되어, 지문센서(200)의 센싱 감도를 높이게 된다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문센서 모듈의 제조 공정을 나타낸 개략 사시도이고, 도 11은 도 10의 I-I에 따른 단면도이다. 도 2 내지 도 7에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10과 도 11에서의 지문센서 모듈(1100)은 제1 실시예에서의 지문센서 모듈(1000, 도 7참조)에 비해 제2브라켓(700)이 더 구비된 형태로, 이러한 지문센서 모듈(1100)의 제조방법을 살펴보자.
먼저, 제1브라켓(300')은 안착홈(320')에 지문센서(200)를 수용하도록 이루어진다. 이때, 안착홈(320')의 가장자리에는 단차(330)가 형성되어 기판(201)을 지지하도록 이루어진다.
이러한 지문센서(200)와 제1브라켓(300')은 에폭시 수지 또는 접착 테이프에 의해 상호 접착되며, 외부 인터페이스 연결부(221)는 제1브라켓(300')의 외부에 노출되어 연장되게 배치된다. 여기서, 외부 인터페이스 연결부(221)는 제1브라켓(300')에 형성된 관통부(340)을 통해 제1브라켓(300')의 외부로 노출될 수 있다.
제1브라켓(300')은 단일개로 이루어질 수도 있고, 각각의 제1브라켓(300')이 이웃하여 연결된 형태를 이룰 수도 있다. 제3 실시예에서는 지문센서 모듈(1100)을 제조함에 있어, 각각 제1브라켓(300')이 3열 3행으로 연결된 형태를 기준으로 설명하기로 한다. 이때, 제1브라켓(300')이 연결된 개수는 3열 3행으로 한정되지 않으며, 다양한 개수로 연결될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 제1브라켓(300')의 상부로 제2브라켓(700)을 결합하게 된다. 이러한 제2브라켓(700)은 외부 인터페이스 연결부(221)를 고정시키고, 지문센서 모듈(1100)을 모바일 장치에 부착시키기 용이하도록 설계될 수 있다. 한편, 제2브라켓(700)은 공정상에서 제1브라켓(300')과 일체형으로 구성될 수도 있다.
다음으로, 제2브라켓(700)의 상부에는 충전층(400), 경도 보강층(500) 및 후가공층(600)이 순차적으로 적층될 수 있다. 즉, 이웃하며 연결 형성된 복수개의 제1브라켓(300')에 지문센서(200)와 제2브라켓(700)을 결합한 상태에서 제2브라켓(700)의 상면에 충전층(400)을 구비시키게 된다. 이러한 충전층(400)은 복수개의 제2브라켓(700) 상면에 일괄적으로 처리될 수 있다. 즉, 한차례의 충전층(400) 형성 과정을 통해 복수개의 제2브라켓(700) 상면에 충전층(400)을 일괄적으로 구비시킬 수 있다.
이러한 충전층(400) 형성 과정과 같이, 복수개의 충전층(400)의 상면에는 경도 보강층(500)과 후가공층(600)을 순차적으로 구비시킬 수 있다.
이와 같은 제1브라켓(300'), 지문센서(200), 제2브라켓(700), 충전층(400), 경도 보강층(500) 및 후가공층(600)을 순차적으로 적층하여 제조한 연결 형성된 지문센서 모듈은 절단 과정을 통해 개별적인 지문센서 모듈(1100)로 각각 분리될 수 있다.
이와 같이, 지문센서 모듈(1100)은 각각 제1브라켓(300')이 이웃하며 연결된 형태를 이룸에 따라 지문센서 모듈(1100)의 제조 과정을 단순화할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 지문센서 201: 기판
210: 센싱부 220: 센서 회로부
221: 외부 인터페이스 연결부 300: 제1브라켓
400: 충전층 500: 경도 보강층
600, 600': 후가공층 610: 컬러 인쇄층
620: UV 보호막 700: 제2브라켓
1000, 1000', 1100: 지문센서 모듈

Claims (12)

  1. 기판에 지문 이미지를 센싱하는 센싱부와 상기 센싱부로부터 센싱된 지문 이미지를 처리하는 센서 회로부를 가지는 지문센서;
    상기 센서 회로부를 수용하며, 상기 지문센서를 안착시키는 제1브라켓;
    상기 센싱부 상면에 구비되는 충전(充塡)층;
    상기 충전층의 상면에 구비되는 경도 보강층; 그리고,
    상기 경도 보강층의 상면에 구비되는 후가공층을 포함하며,
    상기 경도 보강층은 연필경도가 4H 이상으로 이루어진 것인 모바일 장치용 지문센서 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전층은 UV 접착제로 이루어지고, 상기 경도 보강층은 PET(polyethylene terephthalate) 시트로 이루어진 모바일 장치용 지문센서 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후가공층은,
    상기 경도 보강층의 상면에 구비되는 컬러 인쇄층;과
    상기 컬러 인쇄층의 상면에 구비되는 UV 보호막을 포함하는 모바일 장치용 지문센서 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 후가공층은, 상기 컬러 인쇄층에 사용되는 컬러 도료와 상기 UV 보호막에 사용되는 UV 도료를 교반하여 제조되는 모바일 장치용 지문센서 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 컬러 인쇄층의 두께는 4~10㎛로 이루어지고, 상기 UV 보호막의 두께는 10~15㎛로 이루어진 모바일 장치용 지문센서 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1브라켓은 상기 센서 회로부가 수용되는 안착홈이 형성되고, 상기 안착홈과 이웃하며 상기 기판으로부터 연장된 외부 인터페이스 연결부가 관통 삽입되는 관통홀이 형성되는 모바일 장치용 지문센서 모듈.
  7. (a) 기판에 지문 이미지를 센싱하는 센싱부와 상기 센싱부로부터 센싱된 지문 이미지를 처리하는 센서 회로부를 가지는 지문센서를 제1브라켓에 안착시키는 단계;
    (b) 상기 제1브라켓의 상측에 제2브라켓을 결합하여 상기 지문센서를 고정하는 단계;
    (c) 상기 제2브라켓의 상면에 충전(充塡)층을 구비시키는 단계;
    (d) 상기 충전층의 상면에 경도 보강층을 구비시키는 단계; 그리고,
    (e) 상기 경도 보강층의 상면에 후가공층을 구비시키는 단계를 포함하며,
    상기 경도 보강층은 연필경도가 4H 이상으로 이루어진 것인 모바일 장치용 지문센서 모듈의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충전층은 UV 접착제로 이루어지고, 상기 경도 보강층은 PET 시트로 이루어진 모바일 장치용 지문센서 모듈의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    상기 후가공층은,
    상기 경도 보강층의 상면에 컬러 인쇄층을 구비시키는 단계;와
    상기 컬러 인쇄층의 상면에 UV 보호막을 구비시키는 단계를 포함하는 모바일 장치용 지문센서 모듈의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 후가공층은, 상기 컬러 인쇄층에 사용되는 컬러 도료와 상기 UV 보호막에 사용되는 UV 도료를 교반하여 제조되는 모바일 장치용 지문센서 모듈의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 컬러 인쇄층의 두께는 4~10㎛로 이루어지고, 상기 UV 보호막의 두께는 10~15㎛로 이루어진 모바일 장치용 지문센서 모듈의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    이웃하여 연결 형성된 복수개의 상기 제1브라켓에는 각각의 상기 지문센서가 안착되고, 상기 지문센서가 수용된 상기 제1브라켓의 상부에는 상기 제2브라켓, 상기 충전층, 상기 경도 보강층 및 상기 후가공층을 순차적으로 구비시킨 후, 절단 과정을 통해 개별 모듈로 분리시키는 모바일 장치용 지문센서 모듈의 제조방법.
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