KR20160028805A - 지문인식센서 모듈 - Google Patents

Abstract

지문인식 센서 모듈에 있어서, 지문인식센서를 덮는 커버로서 종래의 사출 플라스틱커버나 유리 커버 내지 사파이어커버를 사용하지 않고, 지문인식센서위에 하드코팅층이이형전사필름을 포밍한 형태로서 전사한 구조로 형성이 되게 함으로서, 지문인식센서 위의 카바 두께를 최소화 해서 지문인식센서의 감도를 높이는 구조이다.

Description

지문인식센서 모듈{Finger Print Recognition Sensor Module}

본 발명의 기술 분야는 지문인식 센서의 모듈의 제작에 관한 것으로서 상세하게는 지문인식 센서의 감도를 높이기 위한 지문인식 센거 제조 구조와 공정과 소재에 관한 것이다.

지문인식센서가 스마트폰에 적용이 되면서 종래의 구조와는 달리 버튼기능을 하거나 디자인을 위해서 카바를 씌우게 된다.

카바의 종류로서는 일반적으로 플라스틱 사출 버튼을 씌우게 된다.

또는 사파이어 기판이나 글라스 기판을 디자인에 맞춰서 지문인식 센서 위에 씌우게 된다.

지문인식 센서는 0.5 밀리미터 이내의 해상도의 지문을 인식하는 것이기 때문에 카바의 종류도 중요하다.

전자파를 이용해서 측정하는 방식이기 때문에 카바의 두께, 유전율, 경도 등의 특성이 지문인식 센서 모듈의 감도와 정확도에 영향을 미치게 된다.

기존의 사출 방식의 카바는 0.5mm 이상의 사출 밖에 되지를 않기 때문에 두께를 낮추는 데에 한계가 있고 강화유리 카바나 사파이어 카바도 이와 유사한 두께로서 제작되기 때문에 두께를 줄이는 데에 한계가 있다.

따라서 지문인식 센서 모듈의 제조에 있어서 지문인식 센서 못지않게 카바의 종류와 구조도 중요하다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 지문인식센서의 카바를 이용한 구조에서 감도특성을 최대화 하는 것이다.

이를 위해서 카바의 두께를 최소화 해서 카바의 표면과 지문인식센서 칩까지의 거리를 최소화 하고자 하는 것이다.

본 발명에 의한 과제를 해결하기 위해서는 이형 전사 필름을 사용하되 몰딩 기법을 사용해서 제작하는 것이다.

이형 전사 필름의 구조는 베이스 필름에 이형코팅이 되어 있으며 그 위에 하드코팅이 되어 있으며, 하드코팅층에는 인쇄 내지 부착을 위해서 프라이머층이 형성된 구조이다.

프라이머 층에는 다시 데코레이션을 위해서 부분적으로 인쇄 내지 메탈이나 산화물을 단층 내지 적층으로 코팅을 하기도 한다.

이렇게 형성이 된 이형 전사 필름을 일정한 형태로 포밍을 한다.

포밍을 하기 위해서는 먼저 지그를 제작하며, 지그에 필름을 장착한 상태에서 압력을 가해서 필름이 일정한 형상을 가질 수 있도록 포밍을 한다.

경우에 따라서는 압력을 인가할 때 필름의 연신력을 높이기 위해서 온도를 올리기도 한다.

온도를 올릴 때는 지그에 열을 가해서 온도를 올리며 통상적으로 80도 이상의 온도가 되도록 한다.

또 한 형태를 유지하기 위해 지그의 한쪽에서 진공을 뽑기도 한다.

이렇게 포밍이 된 상태에서 FPCB까지 부착이 된 지문인식 센서를 포밍된 이형 전사 필름에 부착을 한다.

부착방법으로는 액상의 접착제를 포밍된 이형 접착 필름에 디스펜싱으로 일정량을 도포한 다음 지문인식 센서를 눌러서 최대한 밀착시키고 경화를 시킨다.

액상의 접착제를 경화하는 방법으로는 열경화 법과 에폭시 접착제등을 사용할 경우 자연 경화 등의 방법이 있다.

지문인식 센서가 포밍이 된 이형전사 필름에 몰딩 경화가 되고 난 다음에는 베이스 필름을 분리시킨다.

베이스필름을 분리시키면 베이스필름에 코팅이 된 이형코팅층과 하드코팅층 사이가 분리가 된다.

따라서 지문인식센서의 상면에는 하드코팅층이 노출이 되며 남게 된다.

하드코팅층의 두께는 통상적으로 5~10 마이크로미터 (0.005~0.01 밀리미터) 이기 때문에 사출 카바의 두께인 0.5~0.7 밀리미터 이거나 사파이어나 강화유리의 0.2~0.5 밀리미터 보다도 훨씬 얇게 만들 수 있다.

본 발명의 효과는 지문인식 센서의 카바의 두께를 최소화 할 수 있다는 것이다.

일반적으로 플라스틱 사출로 형성된 카바는 사출 금형의 한계때문에 0.5mm 이내의 두께는 제작이 쉽지가 않다.

따라서 지문의 크기가 보통 0.5 밀리미터 이내이기 때문에 카바가 이 정도 두께이면 감도에 영향을 준다.

지문인식 센서의 픽셀의 크기가 0.05 밀리미터 이내이기 때문에 카바가 이 보다 열배의 높이를 가지면 해상도에 문제가 발생한다.

따라서 본 발명에 기술된 대로 포밍이 된 이형 전사 필름을 황용할 경우 카바의 두께를 10 마이크로미터 (0.01 밀리미터) 근처에서 가능하기 때문에 지문인식 센서의 픽셀과 지문과의 거리를 최소화 할 수 있어서 지문인식센서의 인식 정밀도를 최대로 높일 수 있다.

제 1도는 이형전사필름의 구조의 단면도이다.
제 2도는 포밍이 된 구조의 단면도이다.
제 3도는 지문인식센서 모듈 단면도이다.
제 4도는 금속 도형이 형성된 이형전사필름의 사시도이다.
제 5도는 금속도형이 형성된 지문인식센서 모듈 단면도이다.

본 발명에 의한 과제를 해결하기 위해서는 이형 전사 필름을 사용하되 몰딩 기법을 사용해서 제작하는 것이다.

도 1 에는 본 발명에 사용될 이형 전사 필름의 구조가 도시되어 있다.

카바용 이형 전사 필름(101)의 구조는 베이스 필름(102)에 이형코팅이 되어 있는 이형코팅층(103)이 형성되어 있으며, 그 위에 하드코팅층(104)이 형성되어 있다,

하드코팅층에는 인쇄 내지 부착을 위해서 프라이머층을 별도로 형성하기도 한다.

하드코팅 층에는 다시 데코레이션을 위해서 부분적으로 인쇄 내지 메탈이나 산화물을 단층 내지 적층으로 코팅을 하기도 한 데코레이션층(105)이 형성된다.

베이스 필름(102)은 통상적으로 PET 필름을 사용한다.

PET 필름의 두께는 통상적으로 50~200 마이크로미터를 사용한다.

베이스필름위의 이형코팅층(103)은 실리콘 계 내지 우레탄계의 밀착력이 떨어지는 코팅이며, 이형코팅층에 의해 이형코팅층 위에 형성되는 추가적인 하드코팅층과 분리가 된다.

이형코팅층의 두께는 보통 1~5 마이크로미터로 형성한다.

이형코팅층 위에는 다시 하드코팅층(104)가 형성된다.

하드코팅층은 자외선 경화 수지나 열경화 수지로 경화되는 수지를 코팅을 한 다음 경화시키는 구조로서 나중에 이형층과 분리되는 층이 된다.

하드코팅층의 다음에는 인쇄층 등과의 밀착력을 높이기 위해 프라이머층이 형성될수도 있다.

프라이머층은 인쇄등의 밀착이 나오거나 메탈 코팅, 산화물 코팅등에 있어서 밀착력이 나오게 하는 기능을 가진다.

하드코팅층에는 인쇄등으로 추가적인 데코레이션층(105)이 형성될 수도 있다.

도 2에는 이렇게 형성된 이형전사필름을 지문인식센서의 구조에 맞게 포밍(Forming)을 한 구조(201)가 도시되어 있다.

포밍을 하기 위해서는 먼저 지그를 제작하며, 지그에 필름을 장착한 상태에서 압력을 가해서 필름이 일정한 형상을 가질 수 있도록 포밍을 한다.

경우에 따라서는 압력을 인가할 때 필름의 연신력을 높이기 위해서 온도를 올리기도 한다.

온도를 올릴 때는 지그에 열을 가해서 온도를 올리며 통상적으로 80도 이상의 온도가 되도록 한다.

본 발명에서는 이렇게 형성된 이형 전사 필름을 지문인식센서 위에 전사를 한다.

도 3 에는 전사를 하는 구조와 과정이 도시되어 있다.

도 3의 (a) 에는 지문인식센서(301)와 여기에 부착된 FPCB(302)가 있으며, 지문인식 센서의 상부에 접착제층(303)으로 카바용 이형전사필름(101)을 부착한 구조이다.

이때 카바용 이형 전사 필름은 지문인식센서에 맞는 적절한 크기로 재단을 한다.

도 3의 (b) 는 이형 전사 필름의 베이스필름과 베이스필름에 형성된 이형층이 분리가 된 구조로서, 지문인식센서(301)위에 접착제층(303)이 있으며, 접착제층 위에 데코레이션층(105)이 있으며 데코레이션 층 위에 하드코팅층(104)이 최 외곽으로 형성된 구조이다.

실제로 지문인식 센서의 동작을 위해서는 하드코팅층에 지문이 닿으면 이의 신호를 지문인식센서에서 감지를 해서 지문을 판별한다.

본 발명의 장점은 종래의 지문인식센서모듈과 같이 지문인식센서위에 접착제로 별도의 카바를 씌우지 않기 때문에 두께가 얇아지는 장점이 있다.

기존의 제품에서는 지문인식센서위에 접착제로 사출 플라스틱과 같은 카바를 씌우는데, 기존의 사출 방식의 카바는 0.5mm 이상의 사출 밖에 되지를 않기 때문에 두께를 낮추는 데에 한계가 있고 강화유리 카바나 사파이어 카바도 이와 유사한 두께로서 제작되기 때문에 두께를 줄이는 데에 한계가 있다.

하드코팅층의 두께는 통상적으로 5~10 마이크로미터 (0.005~0.01 밀리미터) 이기 때문에 사출 카바의 두께인 0.5~0.7 밀리미터 이거나 사파이어나 강화유리의 0.2~0.5 밀리미터 보다도 훨씬 얇게 만들 수 있다.

지문인식 센서의 픽셀의 크기가 0.05 밀리미터 이내이기 때문에 카바가 이 보다 열배의 높이를 가지면 해상도에 문제가 발생하므로 카바의 두께가 최소화 되는 것이 유리하며, 본 발명에 의해 하드코팅층 만에 의한 카바는 0.01 밀리미터 까지도 줄일 수 있기 때문에 지문인식센서의 감도를 높일 수 있다..

본 발명에 기술된 대로 포밍이 된 이형 전사 필름을 황용할 경우 카바의 두께를 10 마이크로미터 근처에서 가능하기 때문에 지문인식 센서의 픽셀과 지문과의 거리를 최소화 할 수 있어서 지문인식센서의 인식 정밀도를 최대로 높일 수 있다.

본 발명에 있어서 이형 전사 필름을 사용한 구조로서 센서의 구조가 평탄할 경우 이형 전사 필름을 포밍을 하지 않고 사용할 수도 있다.

본 발명의 다른 특징은 하드코팅층에 메탈을 코팅해서 사용하는 것이다.

지문인식센서는 전자파를 활용해서 접촉이 된 지문을 인식하는 것으로서 중간에 메탈이 매개체가 되는 측정도 가능하다.

메탈이 지문인식센서의 픽셀을 모두 덮으면 픽셀간의 간섭을 일으키기 때문에 본 발명에서는 다수개로 도형화된 메탈층을 사용하며, 각 메탈 도형간에는 전기적으로 절연이 되어 있다.

도형의 형태는 원형 내지 다각형 내지 비정형의 형태를 가질 수 있으며, 각 도형의 크기는 지문인식 센서의 픽셀 센서의 크기보다 작게 만든다.

이 구조에 있어서 메탈 도형이 지문인식센서로 부터의 전자파 신호를 매개하는기능을 한다.

도 4에는 메탈 도형이 형성된 필름의 구조가 도시되어 있다.

카바용 이형 전사 필름(101)의 구조애서 베이스 필름(102)에 이형코팅이 되어 있는 이형코팅층(103)이 형성되어 있으며, 그 위에 하드코팅층(104)이 형성되어 있으며, 하드코팅층에는 메탈 도형(401)이 형성되어 있는 구조이다.

이렇게 형성된 구조에서 추가적으로 실크인쇄 등으로 인쇄층(402)을 형성할 수도 있으며, 밀착력에 따라서 프라이머층을 형성할 수도 있다.

베이스 필름(102)은 통상적으로 PET 필름을 사용한다.

PET 필름의 두께는 통상적으로 50~100 마이크로미터를 사용한다.

베이스필름위의 이형코팅층(103)은 실리콘 계 내지 우레탄계의 점착력이 떨어지는 코팅이며, 이형코팅층에 의해 이형코팅층 위에 형성되는 추가적인 코팅층과 분리가 된다.

이형코팅층의 두께는 보통 1~5 마이크로미터로 형성한다.

이형코팅층 위에는 다시 하드코팅층(104)가 형성된다.

하드코팅층은 자외선 경화 수지나 열경화 수지로 경화되는 수지를 코팅을 한 다음 경화시키는 구조로서 나중에 이형층과 분리되는 층이 된다.

하드코팅층에 형성된 메탈 도형층(401)은 메탈을 스퍼터링, Ebeam evaporation 등의 방법으로 형성한 다음 에칭을 하는 방법을 사용한다.

또는 1~10 마이크로미터 수준의 구리 박판과 같은 포일 형태의 금속 박판을 이용해서 접착제 등으로 하드코팅층에 부착을 한 다음 도형형태로 메탈 박판을 에칭해 낼 수 있다.

에칭의 방법으로는 포토마스크를 이용한 화학적 에칭, 리액티브 이온에칭등의 다양한 방법으로 메탈 도형을 만드는 에칭이 가능하다.

도 5 에는 지문인식 센서위에 메탈 도형이 형성된 이형 전사가 된 카바의 구조가 되어 있다.

이형 전사가 되어 있기 때문에 베이스필름과 이형층은 분리가 된 구조이다.

도 5 에 나타난대로, 지문인식센서(301)위에 접착제층(303)이 있으며, 접착제층 위에 인쇄층(402)이 있으며 인쇄층위에 금속도형층(401)이 있고 금속도형층과 인쇄층 위에는 하드코팅층(104)이 최외곽으로 형성된 구조이다.

본 구조에 의해 메탈에 의해 매개되는 지문인식 측정이 가능하다.

금속 코팅층은 하드코팅층에 의해 보호되면서 지문인식 센서로 부터의 신호와 지문으로의 신호 전파를 매개하는 기능을 한다.

위의 설명에서는 구리나 알루미늄이나 크롬과 같은 일반적인 금속(Metal)을 언급하였지만, ITO (Indium Tin Oxide)와 같은 전기전도성 금속 산화물이나, PEDOT 와 같은 유기물 전도 물질이거나 실버페이스트나 카본페이스트와 같은 도전성 잉크이거나 실버나노와이어, 카본나노와이어등의 물질도 적용 된다.

또는 전기전도성 물질을 도형 형태로 만들지 않더라도 일정두께 이하로 코팅을 하면 전기가 흐르지 않기 때문에 일정 두께 이하로 코팅을 해서 사용할 수 있으며, 특히 주석과 같은 물질은 0.05 마이크로미터 까지도 전기가 흐르지 않기 때문에 전기적으로 절연이 되는 도형을 만들지 않고도 사용이 가능하다.

실버나노와이어나 카본나노와이어와 같은 전기전도성 나노 와이어도 농도를 조절하면 와이어 끼리 연결 되지 않는 구조의 제작이 가능하다.

본 발명에서는 이형전사 필름을 사용하는 지문인식센서 모듈의 카바인 것에 추가해서 하드코팅이 된 필름을 포밍으로 사용해서 지문인식센서 모듈의 카바로 사용할 수 있다.

필름을 직접 사용할 경우 필름의 두께를 20마이크로미터정도의 얇은 필름을 사용함으로서 지문과 센서간의 거리를 최소화 해서 감도를 올릴 수 있다.

이 구조에서는 지문인식센서위에 배면에는 인쇄층이 있으며 바깥으로 나타나는 상면에는 하드코팅이 되어 있는 필름을 포밍을 해서 접착제로 지문인식센서와 접착한 구조가 된다.

이 구조에서 금속과 같은 전기전도성 물질을 절연의 형태로 코팅할 경우 인쇄층의 위에 필름에 형성을 할 수도 있고 인쇄층의 배면에 형성할 수도 있다.

101: 이형 전사 필름 102: 베이스필름
103: 이형코팅층 104: 하드코팅층
105: 데코레이션층 201; 포밍이된 구조
301: 지문인식세서 302: FPCB
303: 접착제층 401: 메탈도형
402: 인쇄층

Claims (12)

1. 지문인식 센서 모듈에 있어서,
   지문인식 센서 위에 접착제 층이 있으며,
   접착제 층 위에 인쇄층이 있으며,
   인쇄층 위에 하드코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   하드코팅층을 형성하기 위한 공정의 소재로서,
   이형 전사 필름의 구조는 베이스 필름에 이형코팅이 되어 있는 이형코팅층이 형성되어 있으며, 그 위에 하드코팅층이 형성되어 있으며, 하드코팅층에 데코레이션이 형성된 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
3. 청구항 1에 있어서,
   하드코팅층을 형성하기 위한 공정의 소재와 공정으로서,
   이형 전사 필름의 구조는 베이스 필름에 이형코팅이 되어 있는 이형코팅층이 형성되어 있으며, 그 위에 하드코팅층이 형성되어 있으며, 하드코팅층에 데코레이션이 형성된 필름을 지문인식센서에 접착제로 접착하며,
   접착이 된 다음 이형코팅층과 베이스필름을 분리시키는 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
4. 청구항 1에 있어서,
   하드코팅층을 형성하기 위한 공정의 소재와 공정으로서,
   이형 전사 필름을 일정한 형태로 포밍을 하며,
   포밍이 된 형태로 지문인식센서에 접착제로 접착하며,
   접착이 된 다음 이형코팅층과 베이스필름을 분리시키는 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
5. 지문인식 센서 모듈에 있어서,
   지문인식 센서 위에 접착제 층이 있으며,
   접착제 층 위에 전기전도성 물질 코팅층이 있으며,
   전기전도성 물질 코팅층 위에 하드코팅층이 형성된
6. 청구항 5에 있어서,
   전기전도성 물질은 다수개의 도형 형태를 지니며,것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
   전기전도성물질 도형간에는 전기적으로 절연이 된 것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
7. 청구항 5에 있어서,
   전기전도성 물질은 금속내지 전기전도성 금속산화물 내지 전기전도성 유기물 내지 전기전도성 나노와이어인 것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
8. 청구항 1 에 있어서,
   전기전도성 물질은 금속을 일정한 두께 이내로 코팅을 해서 전기적으로 절연이 된 것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
9. 지문인식 센서 모듈에 있어서,
   지문인식 센서 위에 접착제 층이 있으며,
   접착제 층 위에 필름이 포밍이 된 상태로 접착되며,
   필름의 배면에는 인쇄층이 있으며, 상면에는 하드코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
10. 청구항 9에 있어서 필름의 일면에 전기 전도성 물질이 코팅이 된 것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
11. 청구항 10에 있어서 전기전도성 물질은 다수개의 도형 형태로 제작된 것을 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
12. 청구항 10에 있어서 전기전도성 물질은 전기가 흐르지 않는 두께로 코팅이 된 특징으로 하는 지문인식 센서 모듈.
    
    
    
    
    

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