KR20160012823A - 지문 센서 및 이를 포함하는 터치 디바이스 - Google Patents

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KR20160012823A
KR20160012823A KR1020140095034A KR20140095034A KR20160012823A KR 20160012823 A KR20160012823 A KR 20160012823A KR 1020140095034 A KR1020140095034 A KR 1020140095034A KR 20140095034 A KR20140095034 A KR 20140095034A KR 20160012823 A KR20160012823 A KR 20160012823A
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Abstract

실시예에 따른 지문 센서는, 지지 부재; 상기 지지 부재 상의 중간층; 및 상기 중간층 상의 칩(chip)을 포함한다.

Description

지문 센서 및 이를 포함하는 터치 디바이스{FINGER SENSOR AND TOUCH DEVICE COMPRISING THE SAME}
실시예는 지문 센서 및 이를 포함하는 터치 디바이스에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 디바이스가 적용되고 있다.
이러한 터치 디바이스에는 지문을 인식하는 센서가 적용될 수 있다. 자세하게, 이러한 지문 인식 센서에 손가락을 접촉함으로써, 터치 디바이스의 온-오프(on-off) 등의 여러가지 동작들을 수행할 수 있다.
이러한 지문 인식 센서는 기판 상에 전극들과 지문 인식 구동칩을 배치함으로써 제조할 수 있다.
이러한 지문 인식 센서의 경우 미세한 캡(cap)의 변화를 감지하기 위해 감지부와 칩의 거리가 짧아야하며, 감지부봐 칩의 거리가 멀어질수록 거리 차이로 인한 노이즈로 인해 지문 센서의 터치 감도가 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 지문 인식 센서 및 이를 포함하는 터치 디바이스가 요구된다.
실시예는 향상된 터치 특성을 가지는 지문 센서 및 이를 포함하는 터치 디바이스를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 지문 센서는, 지지 부재; 상기 지지 부재 상의 중간층; 및 상기 중간층 상의 칩(chip)을 포함한다.
실시예에 따른 지문 센서는, 중간층을 이용하여 전극 등이 배치되는 지지 부재 상에 칩을 실장할 수 있다. 즉, 중간층을 이용하여, 상기 칩을 상기 지지 부재 상에 간접적으로 실장할 수 있다.
지문 센서의 경우 미세한 캡(cap)의 변화를 감지하기 위해 감지부와 칩의 거리가 짧아야하며, 감지부봐 칩의 거리가 멀어질수록 거리 차이로 인한 노이즈로 인해 지문 센서의 터치 감도가 저하될 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 지문 센서는 지지 부재 상에 칩을 실장함으로써, 칩과 전극 즉, 칩과 감지부들의 거리 차이를 최소한으로 감소시킬 수 있으므로, 칩과 감지부들의 거리 차이에 따른 노이즈를 감소시킬 수 있어, 지문 센서의 터치 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 지문 센서의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 지문 센서의 다른 평면도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A’ 영역을 따라 절단한 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 지문 센서의 폴딩(folding)된 평면도로서, 지문 센서의 전면을 도시한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 폴딩된 지문 센서의 평면도로서, 지문 센서의 후면을 도시한 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 지문 센서의 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 지문 센서의 다른 단면을 도시한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 실시예에 따른 지문 센서를 설명한다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 실시예에 따른 지문 센서는 기판(100), 중간층(200) 및 칩(C)을 포함할 수 있다.
상기 기판(100)은 상기 중간층(200) 및 상기 칩(C)을 지지할 수 있다. 즉, 상기 기판(100)은 지지기판일 수 있다.
상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기판 (100)은 플렉서블할 수 있고 다양한 방향으로 휘어지거나 구부러질 수 있다.
상기 기판 (100)은 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 (100)은 폴리에틸렌테레트탈레이트(PET) 등의 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 기판 (100)은 제 1 영역(1A), 제 2 영역(2A) 및 제 3 영역(3A)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 영역(1A), 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 동일하거나 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시되었듯이, 상기 제 1 영역(1A), 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 동일한 크기, 일례로, 동일한 단면적을 가질 수 있다.
또는 도 2에 도시되어 있듯이, 상기 제 1 영역(1A), 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 칩(C)이 배치되는 상기 제 1 영역(1A)은 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A) 중 적어도 하나의 영역보다 작은 크기를 가질 수 있다.
상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 상기 제 1 영역(1A)의 상면, 하면, 좌측면 및 우측면들 중 하나의 면과 연결될 수 있다.예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 제 2 영역(2A)은 상기 제 1 영역(1A)의 상면과 연결되고, 상기 제 3 영역(3A)은 상기 제 1 영역(1A)의 우측면과 연결될 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 2 영역(2A)은 상기 제 1 영역(1A)의 상면이 아닌 다른 면과 연결되고, 상기 제 3 영역(3A)은 상기 제 1 영역(1A)의 우측면이 아니고, 상기 제 2 영역(2A)이 연결되는 면과 다른 면과 연결될 수 있다.
도 2와 같이, 상기 제 2 영역(2A)은 상기 제 1 영역(1A)의 상면과 연결되고, 상기 제 3 영역(3A)은 상기 제 1 영역(1A)의 우측면과 연결되는 경우, 상기 지지 부재(100)의 전체적인 형상은 "ㄴ" 형상으로 형성될 수 있다.
앞선 설명 및 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 상기 제 1 영역(1A), 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)을 분리하여 설명하나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 영역(1A), 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 일체로 형성될 수 있다.
상기 중간층(200) 및 상기 칩(C)은 상기 제 1 영역(1A) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 중간층(200)은 상기 기판(100)의 상기 제 1 영역(1A) 상에 배치되고, 상기 칩(C)은 상기 중간층(200) 상에 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 칩(C)은 상기 중간층(200) 상에 실장되고, 상기 칩(C)이 실장된 상기 중간층(200)은 상기 기판 (100)의 상기 제 1 영역(1A) 상에 배치될 수 있다.
상기 중간층(200)은 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 중간층(200)은 회로 전극 패턴 등이 인쇄된 플라스틱을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 중간층(200)은 폴리이미드를 포함할 수 있고, 상기 중간층의 일면 및 타면 중 적어도 하나의 면에는 회로 전극 패턴(410)이 형성될 수 있다.또한, 상기 칩(C)은 지문 인식 구동칩일 수 있다.
상기 칩(C)은 상기 중간층(200) 상에 표면실장기술 등을 이용하여 실장될 수 있다.
상기 중간층(200)의 일면 상에는 상기 칩(C)과 연결하기 위한 연결 전극(420)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 중간층(200) 상에는 금속이 도금되어 형성되는 연결 전극층(420)이 배치될 수 있다. 일례로, 상기 연결 전극은 주석(Sn)을 포함할 수 있다.
상기 연결 전극층(420)은 상기 칩(C)과 상기 중간층을 연결하는 단자 역할을 할 수 있다. 자세하게, 상기 중간층(200)의 일면 상에는 회로 전극 패턴(410)이 연결되고, 회로 전극 패턴(410)의 단자 상에 주석 등을 포함하는 연결 도금층(420)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 연결 도금층(420)과 상기 칩(C)의 단자(430)를 얼라인한 후, 약 200℃ 내지 약 250℃의 온도 일례로, 약 220℃의 온도로 열처리를 하여 연결 도금층 및 칩의 단자를상기 칩(C)을 상기 중간층 상에 실장할 수 있다.
상기 칩(C) 상에는 상기 칩(C)을 외부의 습기 또는 수분 등으로부터 보호하기 위해, 상기 칩(C)을 둘러싸는 몰딩 부재(450)가 배치될 수 있다.
이어서, 상기 칩(C)이 실장된 중간층(200)을 상기 기판 (100)의 상기 제 1 영역(1A) 상에 배채할 수 있다.
예를 들어, 상기 칩이 실장된 중간층의 일면과 반대되는 타면에는 금속 패턴(440)을 배치하고, 상기 중간층 상에 홀(h)을 형성하여, 상기 연결 도금층(420)과 접촉하는 상기 칩(C)을 상기 홀(h)을 통해 상기 중간층(200)의 타면 상에 배치되는 금속 패턴(440)과 연결할 수 있다.
이어서, 상기 금속 패턴(440)과 상기 기판 상에 이방성 전도성 접착 필름(ACF) 또는 이방성 전도성 접착제(ACA) 등의 접착층(460)을 도포 또는 배치한 후, 약 130℃ 내지 약 160℃의 온도로 열처리 하여 상기 중간층(200)을 상기 기판 (100) 상에 접착할 수 있다.
이에 따라, 상기 칩(C)은 상기 기판(100) 상에 접착될 수 있다. 즉, 상기 칩(C)은 상기 지지 부재(100) 상에 간접적으로 접착될 수 있고, 상기 기판(100) 상에 배치되는 전극 일례로, 배선 전극(320)과 상기 칩은 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)에는 전극이 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 제 2 영역(2A)에는 제 1 감지부(311) 및 제 1 배선부(312)가 연결될 수 있다. 상기 제 1 감지부(311)는 상기 제 2 영역(2A) 상에서 일 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 배선부(312)는 상기 제 1 감지부(311)의 일단과 연결되며 배치될 수 있다.
상기 제 3 영역(3A)에는 제 2 감지부(321) 및 제 1 배선부(322)가 연결될 수 있다. 상기 제 2 감지부(321)는 상기 제 3 영역(3A) 상에서 일 방향과 다른 방향 즉, 상기 제 1 감지부(311)가 연장하는 방향과 다른 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 배선부(322)는 상기 제 2 감지부(321)의 일단과 연결되며 배치될 수 있다.
상기 제 1 배선부(312) 및 상기 제 2 배선부(322)는 상기 제 1 영역(1A) 방향으로 연장되어 상기 제 1 영역(1A) 상의 상기 칩(C)과 연결될 수 있다.
상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 휘어지거나 구부러질 수 있다. 즉, 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 폴딩(folding)될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 동일한 방향으로 휘어지거나 구부러질 수 있다.
자세하게, 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 상기 제 1 영역(1A) 방향으로 구부러질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 영역(1A)은 상기 칩(C)이 배치되는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면으로 정의될 수 있고, 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 상기 제 1 영역(1A)의 타면 방향으로 구부러질 수 있다.
즉, 서로 동일한 평면 상에 배치되는 상기 제 1 영역(1A), 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은, 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)이 상기 제 1 영역(1A)의 타면 방향으로 180° 만큼 구부러질 수 있다. 이에 따라, 상기 1 영역(1A)의 일면 상에는 상기 중간층(200) 및 상기 칩(C)이 배치되고, 상기 제 1 영역(1A)의 타면 상에는 상기 전극 즉, 제 1 감지부(311), 제 2 감지부(321)가 배치될 수 있다.
도 4는 제 2 영역 및 제 3 영역이 제 1 영역 방향으로 구부러진 평면도로서, 지문 센서의 전면을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 지문 센서의 전면 상에는 서로 다른 방향으로 연장하는 제 1 감지부(311) 및 제 2 감지부(321)가 배치될 수 있다.
도 4에서는 상기 제 1 감지부(311) 상에 상기 제 2 감지부(321)가 배치되는 것을 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 3 영역(3A)이 먼저 구부러지고, 이어서, 상기 제 2 영역(2A)이 구부러지는 경우, 상기 제 2 감지부(321) 상에 상기 제 1 감지부(311)가 배치될 수 있다.
도면에서는 도시하지 않았으나, 상기 제 1 감지부(311) 및 상기 제 2 감지부(321) 사이 즉, 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A) 사이에는 광학용 투명 접착제(OCA) 등이 배치되어 상기 제 2 영역(2A) 및 상기 제 3 영역(3A)은 서로 접착될 수 있다.
도 5는 제 2 영역 및 제 3 영역이 제 1 영역 방향으로 구부러진 평면도로서, 지문 센서의 후면을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 지문 센서의 후면 상에는 상기 중간층(200) 및 상기 중간층(200) 상의 상기 칩(C)이 배치될 수 있다. 앞서 설명하였듯이, 상기 칩(C)을 상기 중간층(200) 상에 먼저 접착한 후, 상기 칩(C)이 접착된 상기 중간층(200)을 상기 제 1 영역(1A) 상에 접착할 수 있다.
상기 중간층(200)은 상기 제 1 영역(1A)의 전면(全面)에 배치되거나, 또는 일부면에 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 중간층(200)은 상기 1 영역(1A)의 일부면에 배치될 수 있다. 도 6에서는 상기 중간층(200)이 상기 1 영역(1A)의 중앙에 배치되는 것을 도시하였으나, 실시에는 이에 제한되지 않고, 상기 중간층(200)은 상기 1 영역(1A)의 가장자리에 배치될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 상기 중간층(200)은 상기 1 영역(1A)의 전면(全面)에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 중간층(200)은 상기 제 1 영역(1A)의 크기와 동일한 크기로 상기 제 1 영역(1A) 상에 배치되고, 상기 중간층(200)은 상기 1 영역(1A)의 전면(全面)에 배치될 수 있다.
상기 칩(C) 즉, 상기 지문 인식 구동칩은 상기 제 1 배선부 및 상기 제 2 배선부에 의해 상기 제 1 감지부 및 상기 제 2 감지부와 연결되고, 다시 외부의 메인보드 구동칩과 연결됨으로써, 지문 인식의 기능을 할 수 있다. 즉, 상기 칩(C)의 일단은 상기 제 1 감지부 및 상기 제 2 감지부와 연결되고, 타단은 외부의 메인보드 구동칩과 연결될 수 있다.
실시예에 따른 지문 센서는, 중간층을 이용하여 전극 등이 배치되는 지지 부재 상에 칩을 실장할 수 있다. 즉, 중간층을 이용하여, 상기 칩을 상기 지지 부재 상에 간접적으로 실장할 수 있다.
상기 칩의 실장 온도는 약 200℃ 이상이며, 상기 칩을 약 200℃ 내지 약 250℃의 온도에서 접착층 즉, 이방성 전도 필름 등을 통해 지지 부재 상에 직접 실장하는 것은 이방성전도필름의 내열성이 약해 불가능하다. 이에 따라, 중간층을 이용하여 즉, COF 필름 상에서 칩을 먼저 후약 200℃ 이상의 온도에서 표면실장기술에 의해 실장한 후, 상기 칩이 실장된 중간층과 지지기판을 실장 온도 이하 예를 들어, 약 130℃ 내지 약 160℃의 온도에서 이방성 전도성 접착제 등을 통해 접착함으로써, 상기 기판 상에 상기 칩을 간접적으로 실장할 수 있다.
지문 센서의 경우 미세한 캡(cap)의 변화를 감지하기 위해 감지부와 칩의 거리가 짧아야하며, 감지부봐 칩의 거리가 멀어질수록 거리 차이로 인한 노이즈로 인해 지문 센서의 터치 감도가 저하될 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 지문 센서는 기판 상에 칩을 실장함으로써, 칩과 전극 즉, 칩과 감지부들의 거리 차이를 최소한으로 감소시킬 수 있으므로, 칩과 감지부들의 거리 차이에 따른 노이즈를 감소시킬 수 있어, 지문 센서의 터치 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 지문센서는 터치 윈도우 또는 터치 패드 등에 적용될 수 있으며, 이러한 지문센서가 적용되는 터치 윈도우 또는 터치 패드 등은 터치 디바이스 일례로, 잠금장치 또는 전원 장치 등에 이용될 수 있다.
예를 들어, 이러한 지문 센서는 가정용의 현관문에서 도어락으로 사용되거나, 차량의 문에서 도어락으로 이용되거나 또는 금고 등에 적용되어 도어락 기능을 할 수 있다.
또는, 이러한 지문 센서는 차량의 시동부에서 전원기능 즉, 온-오프 기능을 할 수 있고, 전자 제품 등에서 전원을 온-오프하는 전원 장치로서 이용될 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상의 중간층; 및
    상기 중간층 상의 칩(chip)을 포함하는 지문 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 제 1 영역, 제 2 영역 및 제 3 영역을 포함하고,
    상기 칩은 상기 제 1 영역 상에 배치되고,
    상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역 상에는 전극이 배치되는 지문 센서.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 칩은 상기 제 1 영역 상에 배치되는 지문 센서.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역은 동일한 방향으로 구부러지는(folding) 지문 센서.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역은 상기 제 1 영역 방향으로 구부러지는 지문 센서.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 칩이 배치되는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면을 포함하고,
    상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역은 상기 타면 방향으로 구부러지는 지문 센서.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하고,
    상기 중간층은 폴리이미드(PI)를 포함하는 지문 센서.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전극은 감지부 및 배선부를 포함하고,
    상기 감지부는 상기 제 2 영역 상에 배치되는 제 1 감지부 및 상기 제 3 영역 상에 배치되는 제 2 감지부를 포함하고,
    상기 배선부는 상기 제 2 영역 상에 배치되는 제 1 배선부 및 상기 제 3 영역 상에 배치되는 제 2 배선부를 포함하는 지문 센서.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 배선부 및 상기 제 2 배선부는 상기 칩과 연결되는 지문 센서.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 감지부 및 상기 제 2 감지부는 서로 다른 방향으로 연장하며 배치되는 지문 센서.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 칩은 구동칩을 포함하고,
    상기 구동칩은 메인보드 칩(mainboard chip)과 연결되는 지문 센서.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 지지 부재의 전면에 배치되는 지문 센서.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 칩이 배치되는 상기 기판 영역과 대응되는 영역에 배치되는 지문 센서.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 칩은 상기 중간층 상에 표면실장기술(SMT)을 통해 실장되는 지문 센서.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 중간층은 이방성 전도성 접착 필름(ACF) 또는 이방성 전도성 접착제(ACA)을 통해 접착되는 지문 센서
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 지문 센서를 포함하는 터치 디바이스.
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