KR20160025715A - 전기적 측정 방식 지문 인식 센서 모듈 - Google Patents

Abstract

전기적 측정 방식의 지문인식센서 모듈의 지문인식 성능을 향상시키기 위해 커버글라스의 표면에 금속 박막을 상호 간에 절연되는 형태인 도형의 형태로 코팅을 하여 센서로부터의 전자기 신호가 지문으로 잘 전달되게 할 수 있는 기능을 한 지문인식센서 모듈에 관한 것이다.

Description

전기적 측정 방식 지문 인식 센서 모듈{Electrical sensing finger print sensor module}

본 발명은 전기적 측정 방식의 지문인식 센서의 커버플레이트에 관한 것으로서보다 자세히는 센서의 정확도를 올릴 수 있는 커버플레이트의 구조와 제조 공정에 관한 것이다.

일반적으로 스마트폰이나 노트북에 사용되는 지문인식 센서는 전기적 측정방식을 사용한다.

이는 일반적으로 센서에서 전파를 발생시키고 커버플레이트 상에 핑거 터치(Finger Touch)가 된 경우에서는 발생된 전파가 다시 수신되는 신호의 차이를 이용해서 지문의 패턴을 인식해 내는 방식으로 광학적 측정 방식과 구별된다.

따라서 일반적인 지문인식센서 모듈의 구성은 센서와 센서를 덮는 커버플레이트로 구성되어 있다.

따라서 본 발명에서는 지문인식센서의 커버플레이트의 구조를 고안하고 있다.

본 발명은 지문인식센서의 커버플레이트의 구조에 관한 것으로서 지문인식센서의 정확도를 높이고자 하는 것이다.

일반적으로 핑거 터치가 되면 터치가 된 지문에 따라 신호의 전파의 수신이 달라져서 이를 이미지화해서 지문을 알아내는 방식이다.

따라서 지문이 터치되거나 터치되지 않은 상태를 정확하게 분간할 수 있는 신호의 정밀도가 중요하다.

이를 위해서 핑거 터치가 되는 커버플레이트와 지문 간의 정확한 전기적 터치가 되는 것이 중요하다.

본 발명은 터치가 되는 지문으로의 전파의 흡수가 보다 용이하게 발생할 수 있는 커버플레이트의 구조에 관한 것이다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 커버플레이트의 표면에 미세한 금속 박막 도형을 형성하는 것이다.

금속 박막 도형 간에는 전기적으로 절연되는 구조이다.

금속 박막 도형 대신에 금속을 수 나노미터에서 수십 나노미터로 올려서 금속 도트 형태로 코팅이 되면서 금속 간에 절연되게 하는 구조도 가능하다.

또는 ITO(Ondium Tin Oxide)와 같은 투명 도전 박막을 형성하면서 투명 도전 박막 도형으로 에칭해서 사용할 수 있다.

이렇게 금속 박막 도형이 형성된 위에 다시 보호 절연 코팅을 하여 내구성을 강화할 수도 있다.

본 발명에 따른 지문인식센서의 커버플레이트의 특징은 핑거 터치가 되었을 때 정확한 신호의 전달이 가능하게 함으로서 지문인식의 정확도를 높이는 것이다.

도 1은 일반적인 지문인식센서 모듈의 단면도이다.
도 2는 커버플레이트의 표면에 마이크로 사이즈의 도형금속박막을 형성한 도면이다.
도 3은 도형금속 박막이 형성된 상태에서 핑거 터치가 된 지문인식센서 모듈의 단면도이다.
도 4는 도형금속박막이 한 줄의 라인으로 형성된 커버플레이트의 도면이다.
도 5 는 보호코팅이 된 지문인식센서 모듈의 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당 업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1에는 일반적인 지문인식센서 모듈의 단면도가 도시되어 있다.

지문인식센서 모듈(100)은 지문인식 센서 칩(110)과 커버플레이트(120)와 접착제(130)로 일반적으로 구성되어 있다.

지문인식 센서 칩은 전기자기적 방법에 의해 지문을 인식하여 측정을 하며, 스마트폰 등의 CPU와 연결이 된다.

커버플레이트는 일반적으로 유리소재나 세라믹 소재, 사파이어 등을 사용하며, 플라스틱이나 필름소재를 사용하기도 한다.

접착제는 유전율에 의해 적정한 접착제를 사용하여 접착을 한다.

커버플레이트는 직접 핑거 터치가 되는 부분이기 때문에 지문인식에 중요한 기능을 한다.

본 발명에서는 커버플레이트에 다수개의 도형금속박막을 형성을 하여 핑거 터치가 될 때 지문과의 전기적 밀착력을 증가시켜서 정확한 인식이 가능하도록 한 것이다.

도 2에는 커버플레이트(120)의 표면에 마이크로 사이즈의 다수개의 도형금속박막(210)을 형성한 도면이다.

도형금속박막은 크기가 0.1 micrometer 에서 100 micrometer 사이의 크기로 각각이 절연되면서 정형의 또는 비정형의 도형의 형태로 금속박막이 형성된 것이다.

각각의 도형금속박막은 분리가 되어 전기적으로 절연되어 있다.

금속 박막의 도형은 원형, 다각형, 비정형의 형태 등 다양한 형태가 가능하다.

또한 금속이 아니더라도 ITO, ZTO, PRDOT 등의 산화물 전기전도성 물질이나 유기물 전기전도성 물질 등의 전기 전도성 물질은 모두 사용 가능하다.

도 3에는 도형금속 박막이 형성된 상태에서 핑거 터치가 된 지문인식센서 모듈의 단면도가 도시되어 있다.

커버플레이트(120)에 핑거 터치가 되면, 커버플레이트의 표면에 형성된 도형금속박막(210)에 터치가 되고 지문인식센서 칩(110)으로부터의 신호가 도형금속박막(210)을 통해서 접촉이 된 지문으로 빠져나가기 때문에 신호의 전달이 정확하여진다.

지문인식센서칩(110)에는 지문인식을 위한 각 픽셀센서(220)이 있으며 각 픽셀센서가 지문의 굴곡을 이미지화 해서 지문의 형상을 인식하고 이를 지문인식 데이타로 변환한다.

도형금속박막(210)의 각 금속 박막 도형의 폭은 픽셀센서(220)의 크기와 다를 수 있으며, 보통의 경우는 각 도형금속박막의 크기가 픽셀센서의 크기보다 작게 만든다.

예를 들어서 픽셀센서의 폭이 0.05밀리미터이면 도형 금속 박막의 폭은 0.05 밀리미터 이내로 만들며, 더우기는 0.001 밀리미터 폭까지 만들어서 한개의 픽셀센서에 여러개의 도형 금속 박막이 대응할 수 있도록 제작할 수도 있다.

이러한 구조로서 금속박막에 의한 접촉 저항은 낮추면서 금속박막 자체가 픽셀센서의 데이타 측정에 방해를 하지 않게 하는 것이다.

커버플레이트에 형성되는 도형금속박막의 금속 종류는 크롬, 알루미늄, 니켈, 티타늄 등의 모든 금속을 사용할 수 있으며, 경우에 따라서는 합금의 사용도 가능하다.

금속 박막의 두께는 보통 0.01 micrometer 에서 0.5 micrometer 정도까지 다양한 두께가 가능하다.

또 금속 박막을 보호하기 위해 금속 박막의 위에 다시 실리콘 옥사이드 등의 산화물내지 유기물로 보호코팅을 할 수도 있다.

산화물이나 질화물 등의 물질은 스퍼터링이나 ebeam evaporation 등의 방법으로 코팅을 한다.

유기물일 경우 자외선 경화 수지로 스프레이등의 방법으로 코팅을 하고 경화를 시킨다.

도형금속박막을 도 2와 같이 이차원적으로 면적에 형성할 수도 있고, 또는 정밀도를 높이기 위해서 한 줄로 형성할 수도 있다.

한 줄로 형성할 경우는 스와이프(Swipe) 방식으로 지문인식을 할 경우 유리하다.

도 4에는 커버플레이트에 도형금속박막(210)이 한 줄로 형성된 도형이 도시되어 있다.

금속박막으로 도형을 제작하려면 미세한 마이크로 사이즈의 포토리쏘그라피 공정에 나타내는 금속을 코팅하면 된다.

금속 박막 을 도형의 형태로 제작해서 상호간에 전기적으로 절연이 되는 구조에 추가해서,도형을 만들지 않고도 코팅만해서 전기적으로 절연이 되는 물질을 사용하거나 고 저항의 물질을 사용할 수도 있다.

주석은 공정 조건에 따라 10 micrometer - 100 nanometer 수준의 두께로 코팅하면 전기가 통하지 않는다.

따라서 커버플레이트의 표면에 주석을 일정 두께 이하로 코팅을 하며 사용을 한다.

주석 외에도 일정 두께 이하로 코팅을 할 경우 전기적으로 절연되는 모든 금속을 사용할 수 있다.

일반적인 금속은 금속의 종류에 따라 조건이 달라지지만 5 nanometer 이하의 두께로 코팅을 하면 면 저항(Sheet Resistance)이 전기적인 절연성을 가진다.

면 저항이 일정한 값이 나오더라도 Mega

이상이면 지문인식이 가능하기 때문에 금속박막의 두께는 지문인식센서의 특징에 따라 다르게 설정할 수 있다.

이는 주석과 같은 금속이면서 일정 두께 이하로 코팅되면 전기절연성을 띄는 물질외에도 전기전도성 산화물이나 유기물도 일정 두께 이내로 코팅을 해서 전기 절연성을 가지거나, 고저항을 가질 경우 별도의 도형 형태로 추가적인 공정으로 제작을 하지않고 사용할 수 있다.

또 금속 박막을 보호하기 위해 금속 박막의 위에 다시 실리콘 옥사이드 등의 산화물내지 유기물로 보호코팅을 할 수도 있다.

산화물이나 질화물 등의 물질은 스퍼터링이나 ebeam evaporation 등의 방법으로 코팅을 한다.

유기물일 경우 자외선 경화 수지로 스프레이등의 방법으로 코팅을 하고 경화를 시킨다.

도 5 에는 금속 박막 도형을 보호하는 코팅이 있는 구조가 도시되어 있다.

커버플레이트(120)의 표면에 형성된 도형금속박막(210)에는 이를 보호하기 위한 보호코팅층(510)이 형성된다.

보호코팅층의 종류로서는 SiO2, TiO2, TiN 등과 같은 금속 산화물이나 금속 질화물 등이 스퍼터링이나 CVE, E-Beam Evaporation등의 방법으로 코팅될 수 있으며, 또는 자외선 경화 수지 내지 열경화 수지, 에폭시수지등이 스프레이등의 방법으로 코팅될 수 있다.

보호코팅층이 형성되면 도형금속박막과 지문이 직접 접촉 되지를 않지만, 지문인식을 측정하기 위한 신호가 고주파 무선 신호이기 때문에 금속층을 매개로 지문으로 전달되어 측정할 수 있는 기능을 한다.

보호코팅층은 금속층을 마모를 방지하는 기능을 가지고 있다.

상기의 도면에서는 커버플레이트의 상면에 도형금속박막이 형성되어 있는 구조이며, 커버플레이트의 지문인식센서와 가까운 면인 배면에 형성될 수도 있어서, 지문인식센서의 상면 또는 배면의 일면 내지 양면에 형성되는 구조도 가능하다.

상기의 도면과 발명에서는 금속박막으로 설명을 하였는데 금속에 추가해서 전기가 흐르는 물질인 전기전도성 물질로 제작할 수 있으며 전기전도성 물질은 금속(metal) 을 포함해서 ITO와 같은 전기전도성 산화물이거나 PEDOT 와 같은 전기전도성 유기물도 포함된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당 업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 지문이식센서 모듈
110 : 지문인식센서 칩
120 : 커버플레이트
130 : 접착제
210 : 도형금속박막
220 : 픽셀센서
510 : 보호코팅층

Claims (10)

1. 지문인식 센서 모듈의 커버플레이트에 있어서,
   커버플레이트의 일면내지 양면에 전기전도성 물질이 다수개의 도형의 형태로 코팅되어 형성되며, 각각의 도형 형태의 전기전도성 물질은 상호 간에 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 지문인식센서모듈.
2. 제 1항에 있어서,
   전기전도성 물질은 도형의 형태는 원형 내지 다각형 내지 비정형의 형태인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
3. 제 1항에 있어서,
   전기전도성 물질은 금속 내지 산화물 전기전도성 물질 내지 유기물 전기전도성 물질인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
4. 제 1항에 있어서,
   전기전도성 물질의 도형의 크기는 0.1 micrometer ~ 100 micrometer 사이의 크기인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
5. 제 1항에 있어서,
   전기전도성 물질의 박막 도형이 이차원적인 배열을 한 것 내지 한 줄의 라인으로 배열된 것을 특징으로 하는 지문 인식 센서 모듈.
6. 제 1 항에 있어서,
   전기전도성 물질 위에 보호코팅이 되어 있는 것을 특징으로 하는 지문인식센서모듈.
7. 지문인식 센서 모듈의 커버플레이트에 있어서,
   커버플레이트의 일면 내지 양면에 전기전도성 물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 지문인식센서모듈.
8. 제 7항에 있어서, 전기전도성 물질이 코팅이 된 상태에서 면 저항이 1 mega

   

   이상인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
9. 제 7항에 있어서,
   전기전도성 물질이 주석(Tin)인 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
10. 제 1 항에 있어서 커버플레이트의 종류는 유리 내지 사파이어 내지 플라스틱내지 필름내지 세라믹인 것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
    

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