KR20160016330A - 지문 센서 - Google Patents

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KR20160016330A
KR20160016330A KR1020140100243A KR20140100243A KR20160016330A KR 20160016330 A KR20160016330 A KR 20160016330A KR 1020140100243 A KR1020140100243 A KR 1020140100243A KR 20140100243 A KR20140100243 A KR 20140100243A KR 20160016330 A KR20160016330 A KR 20160016330A
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piezoelectric substrate
substrate
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KR1020140100243A
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박재완
김현수
방정환
유경종
이동근
장신애
정종선
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 지문 센서는, 압전 기재; 및 상기 압전 기재 상의 전극을 포함하고, 상기 전극은, 상기 압전 기재의 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 중 적어도 일면에 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 교차하는 노드 영역을 포함하고, 상기 노드 영역은 상기 압전 기재 방향으로 접촉 또는 근접하는 물체에 의해 신호를 송신 및 수신한다.

Description

지문 센서{FINGER SENSOR}
실시예는 지문 센서에 관한 것이다.
지문 인식 센서는 사람의 지문을 감지하는 센서로서, 기존에 널리 적용되던 도어락 등의 장치는 물론, 최근에는 전자 기기 전원의 온/오프 또는 슬립(sleep) 모드의 해제 여부를 결정하는 데에도 널리 이용되고 있다.
지문 인식 센서는 그 동작 원리에 따라 초음파 방식, 적외선 방식, 정전용량 방식 등으로 구분할 수 있다. 예를 들어, 초음파 방식은 복수의 압전 센서에서 방출되는 일정 주파수의 초음파 신호가 지문의 골(VALLEY)과 마루(RIDGE)에서 반사되는 경우 각각의 골과 마루에서의 음향 임피던스(Acoustic Impedance)차이를 초음파 발생원인 해당 복수의 압전 센서를 이용해 측정하여 지문을 감지하는 방식으로, 특히 초음파 방식의 장점은 단순한 지문 인식의 기능을 넘어서 초음파를 펄스(pulse) 형으로 발생시켜 그 반향파에 의한 도플러 효과를 검출함으로써 손가락 내부의 혈류 흐름을 파악할 수 있는 기능을 갖고 있으므로, 이를 이용하여 위조 지문 여부까지 판단할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
초음파 방식 지문 인식 센서에서 지문 감지의 정확도를 높이기 위해서는 복수의 압전 센서의 숫자를 늘려야 하며, 특히 지문의 골과 마루 사이의 간격이 매우 조밀한 어린 아이와 여성의 지문을 정확히 인식하기 위해서는 단위 면적 당 배치되는 복수의 압전 센서 수를 높이는 것이 중요하다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 지문 인식 센서가 요구된다.
실시예는 얇은 두께를 가지고, 향상된 정확성을 가지는 지문 인식 센서를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 지문 센서는, 압전 기재; 및 상기 압전 기재 상의 전극을 포함하고, 상기 전극은, 상기 압전 기재의 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 중 적어도 일면에 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 교차하는 노드 영역을 포함하고, 상기 노드 영역은 상기 압전 기재 방향으로 접촉 또는 근접하는 물체에 의해 신호를 송신 및 수신한다.
실시예에 따른 지문 센서는 지문 센서의 두께를 감소시킬 수 있다. 자세하게, 하나의 노드 영역(N)에서 경우에 따라 초음파 신호의 송신 및 수신을 동시에 할 수 있으므로, 송신층과 수신층을 따로 형성하지 않아도 되므로, 지문 센서의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지문 센서는 투명한 PVDF를 압전 기재로 적용하여 외부에서 육안으로 식별이 불가하므로, 디스플레이 장치의 디스플레이 영역 등에도 적용할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지문 센서는, 센서 역할을 하는 노드 영역의 해상도를 일정 범위 이상으로 형성함으로써, 노드 영역에 의해 정확한 지문 인식을 할 수 있어, 지문 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 지문 센서의 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 지문 센서의 평면도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A' 영역을 따라 절단한 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 지문 센서의 동작원리를 설명하기 위한 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 제 2 실시예에 따른 지문 센서의 사시도를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 B-B' 영역을 따라 절단한 단면도를 도시한 도면이다.
도 7은 제 3 실시예에 따른 지문 센서의 사시도를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 C-C' 영역을 따라 절단한 단면도를 도시한 도면이다.
도 9는 제 4 실시예에 따른 지문 센서의 사시도를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 13은 제 4 실시예에 따른 지문 센서의 다양한 단면도들을 도시한 도면들이다.
도 14 내지 도 17은 실시예들에 따른 지문 센서가 적용되는 다양한 실시예들을 도시한 도면들이다.
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.
또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
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 4를 참조하여, 실시예에 따른 지문 센서를 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 지문 센서는 커버 기판(100), 압전 기재(200) 및 전극(300)을 포함할 수 있다.
상기 커버 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 기판(100)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 커버 기판(100)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화유리를 포함하거나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 커버 기판 상에는 색상을 가지는 데코층이 배치될 수 있다. 예를 들어, 커버 기판의 일 영역에 배치되는 상기 지문센서의 주변 부품 또는 패키지의 색과 커버 기판의 색상을 매칭시키기 위해 커버 기판의 일 영역에는 이러한 색상 구현을 위한 데코층이 더 배치될 수 있다.
상기 압전 기재(200)는 상기 커버 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 압전 기재(200)는 압전 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 압전 기재(200)는 투명, 반투명 또는 불투명한 압전 필름을 포함할 수 있다.
상기 압전 기재(200)는 다양한 압전 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전 기재(200)는 단결정 세라믹스, 다결정 세라믹스, 고분자 재료, 박막 재료 또는 다결정재료와 고분자 재료를 복합한 복합 재료 등을 포함할 수 있다.
상기 단결정 세라믹스의 압전 소재로는 α-AlPO4, α-SiO2, LiTiO3, LiNbO3, SrxBayNb2O3, Pb5-Ge3O11, Tb2(MnO4)3, Li2B4O7, CdS, ZnO, Bi12SiO20 또는 Bi12GeO20을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다결정 세라믹스의 압전 소재로는 PZT계, PT계, PZT-Complex Perovskite계 또는 BaTiO3을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자 재료의 압전 소재로는, PVDF, P(VDF-TrFe), P(VDFTeFE) 또는 TGS를 포함할 수 있다.
또한, 상기 박막 재료의 압전 소재로는, ZnO, CdS 또는 AlN을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복합 재료의 압전 소재로는, PZT-PVDF, PZT-Silicon Rubber, PZT-Epoxy, PZT-발포 polymer 또는 PZT-발포 우레탄을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 압전 기재(200)는 고분자 재료의 압전 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 압전 기재(200)는 PVDF, P(VDF-TrFe) 및 P(VDFTeFE) 중 적어도 하나의 압전 소재를 포함할 수 있다.
상기 압전 기재(200)에는 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)이 정의될 수 있다.
상기 유효 영역(AA)은 지문 인식이 되는 영역일 수 있다. 또한, 상기 유효 영역(AA) 주위에 배치되는 상기 비유효 영역(UA)은 지문 인식이 되지 않는 영역일 수 있다.
자세하게, 상기 유효 영역(AA)에 손가락이 접근하거나 또는 접촉하면, 상기 유효 영역에서 송신 및 수신되는 초음파에 의해 지문이 인식될 수 있다. 상기 지문 센서의 구동 원리에 대해서는 이하에서 상세하게 설명한다.
상기 전극(300)은 상기 압전 기재(200) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(300)은 상기 압전 기재(200)의 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 중 적어도 하나의 면 상에 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 전극(300)은 제 1 전극(310) 및 제 2 전극(320)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극(310)은 상기 압전 기재(200)의 일면 상에 배치되고, 상기 제 2 전극(320)은 상기 압전 기재(200)의 타면 상에 배치될 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320) 중 적어도 하나의 전극은 전도성 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320) 중 적어도 하나의 전극은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다.
또는, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320) 중 적어도 하나의 전극은 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 또는 전도성 폴리머를 포함할 수 있다.
또는, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320) 중 적어도 하나의 전극은 다양한 금속을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320) 중 적어도 하나의 전극은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo) 금(Au), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320) 중 적어도 하나의 전극은 메쉬 형상으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320) 중 적어도 하나의 전극은 서로 교차하는 서브 전극들에 의해 메쉬 형상으로 배치될 수 있다,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 약 10um 이하의 메쉬선 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 약 1um 내지 약 5um, 자세하게, 약 1.5um 내지 약 3um의 메쉬선 폭을 가질 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 다양한 방법에 의해 메쉬 형상으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 압전 기재의 일면에 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)을 구성하는 전극 재료, 일례로 구리(Cu) 등의 금속층을 배치하고, 상기 금속층을 메쉬 형상으로 에칭함으로써, 메쉬 형상의 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성할 수 있다.또는, 상기 압전 기재의 일면에 베이스 기재, 일례로, 수지층을 배치하고, 양각 또는 음각 몰드를 이용하여, 상기 수지층에 음각 또는 양각의 패턴을 형성한 후, 상기 패턴 내에 Cr, Ni, Cu, Al, Ag, Mo 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 페이스트를 충진하여 경화시킨으로써, 음각 또는 양각의 메쉬 형상을 가지는 제 1 전극 및 제 2 전극을 형성할 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 상기 비유효 영역(UA) 상에 배치되는 배선 전극(400)과 연결될 수 있다. 상기 배선 전극(400)은 상기 비유효 영역(UA)에 배치되는 인쇄회로기판(도면에 미도시)과 연결될 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 서로 교차하며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극(310)은 일 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제 1 전극 패턴(311)을 포함하고, 상기 제 2 전극(320)은 상기 일 방향과 다른 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제 2 전극 패턴(321)을 포함할 수 있다.
도 2에서는 상기 제 1 전극 패턴(311) 및 제 2 전극 패턴(321)이 바(bar) 패턴으로 형성되는 것에 대해 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 전극 패턴(311) 및 제 2 전극 패턴(321)은 사각형, 다이아몬드, 오각형, 육각형 등의 다각형 또는 원형 등 다양한 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 서로 다른 방향으로 연장하는 상기 제 1 전극 패턴(311) 및 상기 제 2 전극 패턴(321)이 교차하는 노드 영역(N)을 포함할 수 있다.
상기 노드 영역(N)에서는 상기 압전 기재(200) 방향으로 접근 또는 접촉하는 물체에 의해 신호를 송신하거나 수신할 수 있다. 자세하게, 상기 노드 영역(N)에서는 초음파 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 즉, 상기 노드 영역(N)은 손가락의 접근 또는 접촉에 따라 지문을 인식하는 센서일 수 있다.
상기 노드 영역(N)은 상기 압전 기재(200) 상에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 노드 영역(N)은 상기 압전 기재(200) 상에 복수 개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 노드 영역(N)은 상기 압전 기재에 대해 약 400 dpi 내지 약 500 dpi의 해상도로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 노드 영역(N)들의 간격은 약 100㎛ 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 노드 영역(N)은 서로 인접하는 제 1 노드 영역(N1) 및 제 2 노드 영역(N2)을 포함할 수 있고, 상기 제 1 노드 영역(N)과 상기 제 2 노드 영역(N2)은 약 100㎛ 이하의 간격으로 이격될 수 있다.
예를 들어, 상기 노드 영역(N)을 형성하는 제 1 전극 패턴(311)들의 제 1 간격 및 상기 제 2 전극 패턴(321)들의 제 2 간격 중 적어도 하나의 간격은 약 100㎛ 이하, 자세하게, 약 70㎛ 이하, 더 자세하게, 약 50㎛ 이하의 간격으로 이격될 수 있다.
상기 노드 영역(N)들의 간격은 약 50㎛을 초과하는 경우 노드 영역(N)들의 해상도가 저하될 수 있고, 이에 따라, 노드 영역(N)들에서 송신 및 수신되는 초음판 신호가 약해 지문을 정확하게 인식할 수 없어 지문 센서의 신뢰성이 저하될 수 있다.
상기 노드 영역(N)은 초음파 신호의 송신 및 수신의 역할을 동시에할 수 있다. 자세하게, 손가락이 접촉 또는 접근하는 경우, 상기 노드 영역(N)에서는 초음파 신호가 손가락 방향으로 송신될 수 있고, 상기 손가락에서 반사되는 초음파 신호들은 다시 상기 노드 영역(N)으로 수신될 수 있다. 실시예에 따른 지문 센서는 이러한 송신 및 수신의 신호 차이로 인해 손가락의 지문을 인식할 수 있다.
도 4는 손가락의 접촉 또는 접근에 따른 지문 센서의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 외부의 제어부로부터 압전 기재(200)의 일면 및 타면에 배치되는 제 1 전극(310) 및 제 2 전극(320)에 초음파 대역의 공진 주파수를 가지는 전압이 인가되어, 압전 기재(200)에 초음파 신호를 발생시킬 수 있다.
이러한 초음파 신호는 손가락 등이 접촉 또는 접근하지 않는 경우에는, 초음파 신호가 방출되는 압전 기재(200)의 노드(N)와 공기 사이의 음향 임피던스 차이로 인해, 압전 기재(200)의 노드(N)에서 송신되는 초음파 신호의 대부분이 압전 센서(200)와 공기의 계면을 통과하지 못하고 압전 기재(200) 내부로 되돌아 온다.
반면에, 도 4와 같이 손가락이 접촉 또는 접근하는 경우에는 압전 기재(200)의 노드(N)에서 송신되는 초음파 신호의 일부가 손가락의 피부와 압전 기재(200)의 경계면을 뚫고 손가락 내부로 진행하게 되며, 따라서 반사되어 돌아오는 신호의 강도가 낮아져 이로부터 지문 패턴을 감지할 수 있다.
육안으로는 확인이 어려우나, 손가락의 지문은 수많은 골과 마루가 반복되어 나타나는 패턴을 가질 수 있으며, 골과 마루가 반복되면서 높이 차를 가질 수 있다. 따라서, 도 4에 도시되었듯이, 지문의 골(610)에서는 압전 기재(200)가 피부와 직접 맞닿지 않으며, 지문의 마루(620)에서는 압전 기재(200)가 피부와 직접 맞닿게 될 수 있다.
이에 따라, 지문의 골(610)에 대응하는 압전 기재(200)의 노드(N)에서 송신되는 초음파 신호는 외부로 극히 적은 신호만이 방출되고 거의 대부분의 초음파 신호가 내부로 반사되어 상기 노드(N)로 다시 수신되고, 지문의 마루(620)에 대응하는 압전 기재(200)의 노드(N)에서 방출되는 초음파 신호(445)는 상당량이 손가락 경계면을 통과하고 진행하여 반사되어 다시 노드(N)로 수신되는 초음파 신호의 강도가 상대적으로 크게 감소한다.
따라서, 각각의 노드(N)에서 지문의 골(610)과 마루(620)에 따른 음향 임피던스 차이로부터 발생하는 초음파 신호가 수신되는 반사 신호의 세기 또는 반사 계수를 측정함으로써 손가락의 지문 패턴을 감지할 수 있다.
실시예에 따른 지문 센서는 지문 센서의 두께를 감소시킬 수 있다. 자세하게, 하나의 노드 영역(N)에서 경우에 따라 초음파 신호의 송신 및 수신을 동시에 할 수 있으므로, 송신층과 수신층을 따로 형성하지 않아도 되므로, 지문 센서의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지문 센서는 투명한 PVDF를 압전 기재로 적용하여 외부에서 육안으로 식별이 불가하므로, 디스플레이 장치의 디스플레이 영역 등에도 적용할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지문 센서는, 센서 역할을 하는 노드 영역의 해상도를 일정 범위 이상으로 형성함으로써, 노드 영역에 의해 정확한 지문 인식을 할 수 있어, 지문 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 13을 참조하여, 다른 실시예에 따른 지문 센서를 설명한다. 다른 실시예에 대한 설명에서는 앞서 설명한 제 1 실시예에 따른 지문 센서와 동일 유사한 내용에 대해서는 설명을 생략하며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 지문 센서는 제 1 전극과 제 2 전극이 다른 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 전극(310)은 상기 커버 기판(100)의 일면에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극(310)은 상기 압전 기재(200)의 일면에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 상기 압전 기재(200)를 기준으로 상기 압전 기재(200)의 상부 및 하부에 배치될 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일하게, 서로 다른 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제 1 전극 패턴(311) 및 제 2 전극 패턴(321)을 포함할 수 있고, 상기 제 1 전극 패턴(311) 및 상기 제 2 전극 패턴(321)이 교차하는 영역에 노드 영역(N)이 형성될 수 있다. 또한 상기 노드 영역(N)에서는 초음파 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 지문 센서는 기판(500)을 더 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 기판(500)은 상기 압전 기재(200) 상에 배치될 수 있다.
상기 기판(500)은 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 기판(500)은 리지드하거나 또는 플렉서블할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(500)은 폴리에틸렌테레프탈리에트(PET) 등을 플라스틱을 포함할 수 있다.
제 3 실시예에 따른 지문 센서는 제 1 전극과 제 2 전극이 다른 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 전극(310)은 상기 압전 기재(200) 상에 배치되고, 상기 제 2 전극(320)은 상기 기판(500) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 상기 압전 기재(200)를 기준으로 상기 압전 기재(200)의 상부 및 하부에 배치될 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일하게, 서로 다른 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제 1 전극 패턴(311) 및 제 2 전극 패턴(321)을 포함할 수 있고, 상기 제 1 전극 패턴(311) 및 상기 제 2 전극 패턴(321)이 교차하는 영역에 노드 영역(N)이 형성될 수 있다. 또한 상기 노드 영역(N)에서는 초음파 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.
도 9 내지 도 13을 참조하면, 제 4 실시예에 따른 지문 센서는 기판(500)을 더 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 기판(500)은 상기 압전 기재(200) 상에 배치될 수 있다.
상기 기판(500)은 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 기판(500)은 리지드하거나 또는 플렉서블할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(500)은 폴리에틸렌테레프탈리에트(PET) 등을 플라스틱을 포함할 수 있다.
제 4 실시예에 따른 지문 센서는 제 1 전극과 제 2 전극이 동일한 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 상기 기판(500)의 동일한 일면 상에 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 전극(310)은 서로 연결되며 배치되고, 상기 제 2 전극(320)은 서로 단락되어 배치될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 압전 기재(200)는 상기 기판(500) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 압전 기재(200)는 상기 기판(500) 상에 배치되는 상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)을 덮으면서 배치될 수 있다.
상기 압전 기재(200)에는 홀(H)이 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 압전 기재(200)에는 상기 제 2 전극(320)의 일면을 노출하는 홀(H)이 형성될 수 있다.
상기 압전 기재(200) 상에는 연결 전극(325)이 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 연결 전극(325)은 상기 홀(H)을 통해 상기 제 2 전극(320)을 서로 연결하며 배치될 수 있다.
이때, 상기 제 1 전극(310)과 상기 연결 전극(325)은 서로 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(310)과 상기 제 2 전극(320)은 상기 연결 전극(325)에 의해 상기 압전 기재(200)의 상부 및 하부에 배치될 수 있고, 상기 1 전극(310)과 상기 연결 전극(325)이 중첩되는 위치에서 초음파 신호가 방출되는 노드 영역(N)이 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 압전 기재(200)는 상기 기판(500) 상에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 압전 기재(200)는 상기 기판(500)의 일부 영역 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 압전 기재(200)는 상기 제 1 전극(310)을 덮으면서 배치될 수 있다.
상기 압전 기재(200) 상에는 연결 전극(325)이 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 연결 전극(325)은 상기 압전 기재(200) 상에서, 상기 제 1 전극(310)과 인접하며 상기 기판(500)의 동일 면 상에 배치되는 상기 제 2 전극(320)을 서로 연결하며 배치될 수 있다.
이때, 상기 제 1 전극(310)과 상기 연결 전극(325)은 서로 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(310)과 상기 제 2 전극(320)은 상기 연결 전극(325)에 의해 상기 압전 기재(200)의 상부 및 하부에 배치될 수 있고, 상기 1 전극(310)과 상기 연결 전극(325)이 중첩되는 위치에서 초음파 신호가 방출되는 노드 영역(N)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 압전 기재(200)는 상기 기판(500) 상에서 사이 노드 영역(N)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다.
도 10 및 도 11에서는 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 상에 상기 압전 기재가 배치되는 것을 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 압전 기재 상에 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 배치될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 기판(500) 상에는 연결 전극(325)이 배치되고, 상기 연결 전극(325)을 감싸면서 압전 기재(200)가 배치될 수 있다. 상기 압전 기재(200)는 상기 연결 전극(325)의 일면을 노출하는 홀들이 형성될 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 상기 압전 기재(200) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(310)은 상기 압전 기재(200) 상에 배치되고, 상기 제 2 전극(320)은 상기 홀이 형성되는 압전 기재(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 전극(320)은 상기 홀을 통해 상기 연결 전극(325)과 연결되어 상기 제 2 전극(320)들을 서로 연결할 수 있다.
이때, 상기 제 1 전극(310)과 상기 연결 전극(325)은 서로 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(310)과 상기 제 2 전극(320)은 상기 연결 전극(325)에 의해 상기 압전 기재(200)의 상부 및 하부에 배치될 수 있고, 상기 1 전극(310)과 상기 연결 전극(325)이 중첩되는 위치에서 초음파 신호가 방출되는 노드 영역(N)이 형성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 기판(500) 상에는 연결 전극(325)이 배치되고, 상기 연결 전극(325) 상에 압전 기재(200)가 배치될 수 있다. 상기 압전 기재(200)는 상기 연결 전극(325)의 일 영역 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 압전 기재(200)는 상기 연결 전극(325) 상에 부분적으로 배치될 수 있다.
상기 제 1 전극(310) 및 상기 제 2 전극(320)은 상기 압전 기재(200) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(310)은 상기 압전 기재(200) 상에 배치되고, 상기 제 2 전극(320)은 상기 연결 전극(325)와 접촉하며, 상기 압전 기재(200) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 서로 이격되는 상기 제 2 전극(320)은 상기 연결 전극(325)에 의해 서로 연결될 수 있다.
이때, 상기 제 1 전극(310)과 상기 연결 전극(325)은 서로 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(310)과 상기 제 2 전극(320)은 상기 연결 전극(325)에 의해 상기 압전 기재(200)의 상부 및 하부에 배치될 수 있고, 상기 1 전극(310)과 상기 연결 전극(325)이 중첩되는 위치에서 초음파 신호가 방출되는 노드 영역(N)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 압전 기재(200)는 상기 연결 전극(325) 상에서 사이 노드 영역(N)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다.도 9 내지 도 13에서는 상기 커버 기판(100)이 배치되는 것을 도시하였으나, 상기 커버 기판(100)은 생략되고, 상기 기판(500)이 커버 기판일 수 있다. 즉, 커버 기판 상에 직접 압전 부재 또는 전극들이 배치될 수 있다.
실시예들에 따른 지문 센서는 잠금 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에 따른 지문 센서는 전자 제품 등에 적용되어 잠금장치로서 적용될 수 있다.
자세하게, 도 14에 도시되어 있듯이, 실시예들에 따른 지문 센서는 도어락 에 결합되어 도어락의 잠금 장치로 적용될 수 있다. 또는 도 15와 같이 핸드폰과 결합되어 핸드폰의 잠금 장치에 적용될 수 있다.
또는, 실시예들에 따른 지문 센서는 전원 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에 따른 지문 센서는 가전 기기, 차량 등에 적용될 수 있다.
자세하게, 도 16과와 같이 에어컨 등의 가전 기기에 결합되어 전원 장치로서 적용될 수 있다. 또는, 도 17과 같이 차량 등에 적용되어 차량의 시동 장치, 카오디오 등의 전원 장치에 적용될 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 (13)

  1. 압전 기재; 및
    상기 압전 기재 상의 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 압전 기재의 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 중 적어도 일면에 배치되는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 교차하는 적어도 하나의 노드 영역을 포함하고,
    상기 노드 영역은 상기 압전 기재 방향으로 접촉 또는 근접하는 물체에 의해 신호를 송신 및 수신하는 지문 센서.
  2. 제 1항에 있어서
    상기 제 1 전극은 일 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제 1 전극 패턴을 포함하고,
    상기 제 2 전극은 상기 일 방향과 다른 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제 2 전극 패턴을 포함하고,
    상기 제 1 전극 패턴과 상기 제 2 전극 패턴은 상기 노드 영역에서 교차되는 지문 센서.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 복수 개의 제 1 전극 패턴들을 포함하고,
    상기 제 2 전극은 복수 개의 제 2 전극 패턴들을 포함하고,
    상기 제 1 전극 패턴들 또는 상기 제 2 전극 패턴들의 간격은 50㎛ 이하인 지문 센서.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 노드 영역은 서로 인접하는 제 1 노드 영역 및 제 2 노드 영역을 포함하고,
    상기 제 1 노드 영역 및 제 2 노드 영역의 간격은 50㎛ 이하인 지문 센서.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 노드 영역은 상기 압전 기재에 대해 500 dpi 이상의 해상도를 가지는 지문 센서.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 적어도 하나의 전극은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 또는 전도성 폴리머, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo) 금(Au), 티타늄(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는 지문 센서.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 압전 기재는 투명, 반투명 또는 불투명한 지문 센서.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 압전 기재는 PVDF를 포함하는 지문 센서.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 일면 상에 배치되고,
    상기 제 2 전극은 상기 타면 상에 배치되는 지문 센서.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 압전 기재는 상기 노드 영역과 중첩되는 위치에 배치되는 지문 센서.
  11. 커버 기판;
    상기 커버 기판 상의 압전 기재; 및
    상기 압전 기재 상의 전극을 포함하고,
    상기 전극은, 상기 커버 기판의 일면에 배치되는 제 1 전극 및 상기 압전 기재의 일면에 배치되는 제 2 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 교차하는 적어도 하나의 노드 영역을 포함하고,
    상기 노드 영역은 상기 압전 기재 방향으로 접촉 또는 근접하는 물체에 의해 신호를 송신 및 수신하는 지문 센서.
  12. 기판;
    상기 기판 상의 압전 기재; 및
    상기 압전 기재 상의 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 압전 기재 일면에 배치되는 제 1 전극 및 상기 기판의 일면에 배치되는 제 2 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 교차하는 적어도 하나의 노드 영역을 포함하고,
    상기 노드 영역은 상기 압전 기재 방향으로 접촉 또는 근접하는 물체에 의해 신호를 송신 및 수신하는 지문 센서.
  13. 기판;
    상기 기판 상의 압전 기재; 및
    상기 기판 상의 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 기판의 동일한 면에 배치되고, 서로 다른 방향으로 연장하는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 교차하는 적어도 하나의 노드 영역을 포함하고,
    상기 노드 영역은 상기 압전 기재 방향으로 접촉 또는 근접하는 물체에 의해 신호를 송신 및 수신하는 지문 센서.
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