KR20160068713A - 센서 모듈을 위한 인터페이스 장치 및 포인팅 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 인터페이스 장치는, RF 신호를 출력하는 RF 단자와, 사용자의 손가락과 접촉하는 접촉면을 구비하고, 상기 손가락에 의해 변형된 RF 신호를 수신하는 센서 모듈을 포함하고, 상기 접촉면은 UV 코팅 처리된 것을 특징으로 한다.

Description

센서 모듈을 위한 인터페이스 장치 및 포인팅 디바이스{Interface apparatus for sensor module and pointing device}

본 발명은 센서 모듈을 위한 인터페이스 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 휴대 단말기에 탑재되는 지문인식센서 모듈을 위한 인터페이스 장치 및 포인팅 디바이스에 관한 것이다.

사용자 인터페이스의 일 예인 지시장치로는 마우스 등과 같은 포인팅 디바이스가 있으며, 그 포인팅 디바이스 중에는 리모컨 또는 휴대폰 몸체에 직접 탑재되는 모바일 포인팅 디바이스(이하, '포인팅 디바이스')가 있다.

포인팅 디바이스는 포인팅 디바이스의 표면에서 움직이는 피사체(예, 손가락)의 변위값에 따라 화면상의 포인터가 이동되도록 할 수 있다. 즉, 포인팅 디바이스는 피사체의 상대적 움직임에 따라 화면상의 포인터를 이동시킨다. 상기한 포인팅 디바이스는 컴퓨터의 광 마우스와 같이 전자기기와는 별도로 구비되어 유선 또는 무선으로 연결될 수도 있으나, 스마트폰 또는 리모트 컨트롤과 같은 전자기기의 경우에는 본체에 직접 탑재될 수도 있다.

한편, 상기한 포인팅 디바이스는 피사체의 움직임을 감지 및 추적하기 위해 전기장(electric field) 등을 이용할 수 있으며, 이러한 포인팅 디바이스에는 전기장을 이용하여 사용자 지문을 인식하고 사용자 손가락의 움직임을 감지하는 지문인식센서 모듈이 있을 수 있다.

도 1은 종래 COF(Chip on Flex)형 지문인식센서 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 절단선(A)을 기준으로 지문인식센서 모듈을 절단하였을 때 나타나는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 지문인식센서 모듈(50)은 손가락의 접촉에 의해 변화된 전기장을 수신한 뒤 수신한 전기장으로부터 검출된 패턴신호를 이용하여 사용자 손가락의 움직임을 감지하고 사용자의 지문을 인식하는 센서(10), 플렉서블 인쇄회로기판(20,flexible PCB)을 통해 센서(10) 외부로 연장 형성된 커넥터(22), 및 센서(10)가 실장된 플렉서블 인쇄회로기판(20)의 일면과 반대되는 면에 박막으로 형성되며 사용자의 손가락이 접촉되는 접촉부(5, 또는 접촉면)로 구성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 플렉서블 인쇄회로기판(20)에는 센서(10)와 전기적으로 연결된 RF단자가 형성되어 있으며, 이 RF단자는 센서(10)로부터 RF신호를 수신하여 사용자 손가락의 접촉면에 전기장을 형성한다.

한편, 최근에 휴대폰 등 모바일 기기들이 스마트화되면서 보안과 편리성에 대한 사용자 요구가 증가함에 따라, 상기한 지문인식센서 모듈의 탑재를 고려하는 모바일 전자기기들이 점차 증가하고 있는 추세이다.

상기한 지문인식센서 모듈의 경우 COF형으로 제작되기 때문에 경량화 슬림화되는 모바일 전자기기에 채용되기에는 유리한 측면이 있다. 하지만, COF형 제품의 형태 특성(예컨대, 크랙에 취약)으로 인해 전자기기 탑재시 기능 및 품질에 대해 만족할 만한 신뢰성을 제공하기 어렵다는 문제점이 있다. 나아가, 변경이 용이하지 않은 커넥터 형태로 인해 다양한 종류의 전자기기에 최적화하여 커스터마이징(customizing)하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 전기장이 형성되는 접촉면은 외부로 노출되기 때문에 스크래치나 파손등에 취약하며, 이로 인해 지문 인식과 이동의 감지의 성능 저하가 발생할 우려가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것을 목적으로 한다.

지문인식센서 모듈의 전자기기 탑재시, 센서 모듈의 기능 및 품질에 대해 만족할 만한 신뢰성을 제공할 수 있도록 하는 인터페이스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 센서 모듈의 전자기기 탑재시, 전자기기 내부의 복잡한 구조변경이나 회로변경 없이 인터페이스 장치의 단순 구조변경만으로 다양한 타입을 갖는 전자기기에 센서 모듈을 최적화하여 커스터마이징하는 것이 가능한 인터페이스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 센서 모듈과 손가락과의 접촉면에 발생할 수 있는 스크래치와 파손을 방지할 수 있는 인터페이스 장치 제공하는 것을 목적한다.

본 발명에 따른 인터페이스 장치는, 센서 모듈과 손가락과의 접촉하는 접촉면을 UV 코팅처리하여 스크래치 및 파손을 방지한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

지문인식센서 모듈의 전자기기 탑재시, 센서 모듈의 기능 및 품질에 대해 만족할 만한 신뢰성을 제공할 수 있다. 또한, 센서 모듈의 전자기기 탑재시, 전자기기 내부의 복잡한 구조변경이나 회로변경 없이 인터페이스 장치의 단순 구조변경만으로 전자기기에 센서 모듈을 최적화하여 커스터마이징하는 것이 가능하다.

또한, 센서 모듈과 손가락과의 접촉면에 발생할 수 있는 스크래치와 파손을 방지할 수 있는 인터페이스 장치 제공하는 것이 가능하다.

도 1은 종래 COF(Chip on Flex)형 지문인식센서 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 절단선(A)을 기준으로 지문인식센서 모듈을 절단하였을 때 나타나는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 포인팅 디바이스를 설명하기 위한 전개도이다.
도 4는 도 3에 도시된 인터페이스 장치의 구성을 세부적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 인터페이스 장치의 배면을 나타낸 배면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 포인팅 디바이스를 설명하기 위한 도면으로서, 도 6의 (a)는 측면도이고, 도 6의 (b)는 평면도, 도 6의 (c)는 배면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 센서 모듈의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명의 주요한 특징과 관계없는 부분은 생략하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함 또는 구비할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 포인팅 디바이스에 탑재되는 지문인식센서 모듈은 전기장(electric field), 캐피시터(capacitaor), 서미스터(thermistor) 등 이용하여 사용자 인증 모드 및 네비게이션 모드(Navi node)를 지원하는 지문인식센서 모듈이 될 수 있다.

여기서, '사용자 인증 모드'는 지문인식센서 모듈에 손가락과 같은 신체부위를 접촉하여 사용자 인증을 수행하는 모드를 의미한다. 예를 들어, 사용자가 포인팅 디바이스에 손가락을 올리면, 포인팅 디바이스에서는 사용자 지문을 인식하고 해당 사용자가 기저장된 지문 데이터와 비교하여 제어권한 또는 컨텐츠 이용권한을 갖는 정당한 사용자인지를 검증한다.

그리고, '네비게이션 모드'는 사용자가 지문인식센서 모듈의 접촉부(또는 접촉면)에 손가락을 올린 후 특정 방향으로 움직이면 그 방향에 따라 화면상에 포인터(또는 커서)가 움직이거나 화면상에 표시된 실행 가능한 아이콘(icon)들이 순차적으로 선택되는 모드를 의미한다.

그리고, 후술할 본 발명에 따른 포인팅 디바이스가 적용될 수 있는 전자기기가 멀티미디어 컨텐츠의 실행이 가능한 전자기기를 모두 포함한다. 예컨대, 정보 단말기, 스마트폰, 게임기, PMP, 태블릿 PC, 카메라 등을 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 지문인식센서 모듈을 위한 인터페이스 장치 및 포인팅 디바이스에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 포인팅 디바이스를 설명하기 위한 전개도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 포인팅 디바이스는, 데코부(150), 지문인식센서 모듈(50), 인터페이스 장치(100), 및 돔 스위치(170)를 구비한다.

인터페이스 장치(100)를 기준으로 설명하면, 인터페이스 장치(100)의 배면에는 돔 스위치(170)가 부착되고, 인터페이스 장치(100)의 상면에는 지문인식센서 모듈(50, 이하 '센서 모듈')이 부착된다. 이때, 인터페이스 장치(100)의 배면과 상면에 부착되는 돔 스위치(170)와 센서 모듈(50)은, 예컨대 접착 시트(160)와 같은 접착 수단에 의해 부착될 수 있다.

돔 스위치(170)는 사용자의 누름 동작에 따라 인터페이스 장치(100)의 배면에 형성된 회로의 접점을 온(ON) 시켜 정해진 전기적인 신호가 발생되도록 한다.

센서 모듈(50)의 상부에는 데코부(150)가 형성된다. 데코부(150)는 센서 모듈(50)의 외측 둘레면에 밀착되어 센서 모듈(50)을 인터페이스 장치(100)에 단단히 고정시키는 역할과, 포인팅 디바이스가 연결대상 전자기기에 탑재되어 있을 때 외부로 노출되어 사용자로 하여금 심미감을 느낄 수 있게 하는 역할을 수행한다.

데코부(150)에는 금속막이 코팅 또는 증착되어 있으며, 이 금속막은 센서 모듈(50)의 송신부(41,도 7 참조)와 전기적으로 연결되어 있다. 이에, 데코부(150)는 센서 모듈(50)로부터 RF 신호를 수신하여 사용자 손가락이 접촉되는 접촉면에 전기장이 형성되도록 한다.

한편, 인터페이스 장치(100)에 구비된 커넥터는 본 발명에 따른 포인팅 디바이스가 탑재될 연결대상 전자기기에 구비된 커넥터(미도시)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 인터페이스 장치에 형성된 접속부(118, 도 5 참조)는 센서 모듈(50)에 구비된 커넥터와 전기적으로 연결되어 있다. 이에 인터페이스 장치(100)는 센서 모듈(50)을 통해 입력되는 전기적인 신호를 연결대상 전자기기로 전달하는 역할을 수행한다.

이하, 도 3을 통해 전술한 인터페이스 장치(100)와 센서 모듈(50)을 도 4 내지 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 도 3에 도시된 인터페이스 장치의 구성을 세부적으로 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 도 3에 도시된 인터페이스 장치의 배면을 나타낸 배면도이다. 그리고, 도 6은 본 발명에 따른 포인팅 디바이스를 설명하기 위한 도면으로서, 도 6의 (a)는 측면도이고, 도 6의 (b)는 평면도, 도 6의 (c)는 배면도이다.

여기서, 도 6에 도시된 포인팅 디바이스는 도 3에 도시된 인터페이스 장치(100) 상면에 센서 모듈(50)만이 안착되어 있는 상태를 도시한 것이다. 즉, 데코부(150)와 돔 스위치(170)는 생략 도시하였다.

먼저, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 인터페이스 장치(100)는 외부로 연장되어 형성된 커넥터와 사용자 손가락이 접촉되는 접촉면을 구비하는 센서 모듈(50)을 위한 인터페이스 장치에 관한 것으로서, 인터페이스 장치(100)는 제1기판(110)과 제2기판(120)으로 구분될 수 있는 인쇄회로기판을 구비한다.

먼저, 제1기판(110)에는 센서 모듈(50)의 접촉면과 반대되는 면이 맞닿아 안착되는 안착부(112)와 센서 모듈(50)의 커넥터와 전기적으로 연결되는 접속부(118)가 형성되어 있다.

안착부(112)는 센서 모듈(50)의 저면 면적과 동일하거나 더 큰 면적으로 제1기판(110)의 상면에 형성되며, 전술한 바와 같이 센서 모듈(50)의 접촉면과 반대되는 면이 맞닿아 안착된다.

접속부(118)에는 복수 개의 도전성 패턴이 형성되어 있으며, 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film)에 의해 센서 모듈(50)의 커넥터와 전기적으로 연결된다. 이방성 도전 필름은 LCD Panel Glass나 COF에 IC를 Bonding, 혹은 Glass에 TCP를 Bonding 할 경우 사용되는 접착 및 통전재료로 반도체 실장에 많이 사용되는 대표적인 재료이다.

보다 상세하게는, 이방성 도전 필름은 열에 의해 경화되는 접착제와 그 안에 미세한 도전볼을 혼합시킨 양면 테이프 상태의 재료로, 고온의 압력을 가하면 회로패턴의 패드가 맞닿는 부분의 도전볼이 파괴되면서 파괴된 도전볼이 패드간의 통전을 하게 되고, 패드부분 외의 요철면에 나머지의 접착제가 충진/경화되어 서로 접착을 하도록 해준다.

접속부(118)는 안착부(112)가 형성된 제1기판(110)의 일면과 반대되는 면에 형성되어 있다. 즉, 제1기판(110)의 배면에 형성되어 있다.

이에, 커넥터가 형성되어 있고 외부로 연장되어 일정 길이를 갖는 센서 모듈(50)의 플렉서블 기판이 제1기판(110)의 길이 방향 내측으로 절곡홈(114)을 따라 절곡된 상태로 제1기판(110)에 설치된다(도 6 참조).

한편, 도 6에 도시된 센서 모듈(50) 외부 또는 접촉면(5)는 외부 손상을 방지하기 위한 UV 코팅이 수행될 수 있다. UV 코팅은 UV 도료를 바라고 자외선을 조사하여 짧은 시간에 경화시키는 방식으로 경화 후 고체로 형성되기 때문에 외부 손상에 강하며, 센서 모듈이 지문을 인식하는데 영향을 거의 주지 않는다.

본 발명에서는 센서 모듈(50)의 커넥터와 전기적으로 연결되는 접속부(118)를 제1기판(110)의 배면에 형성해줌으로써, 센서 모듈(50)과 연결대상 전자기기를 전기적으로 인터페이스 해주기 위해 필요한 장치(즉, 본 발명에 따른 인터페이스 장치)의 사이즈를 최소화하였다.

즉, 본 발명에 따르면, 센서 모듈을 연결대상 전자기기에 탑재할 때 설치 공간을 최소화시킬 수 있는 인터페이스 장치를 구현할 수 있음과 동시에, 센서 모듈의 기능 및 품질에 대해 만족할 만한 신뢰성을 제공하는 인터페이스 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

제2기판(120)은 제1기판(110) 외부로 연장되어 형성되며, 접속부(118)를 통해 센서 모듈(50)로부터 수신되는 전기적 신호를 외부로 출력하기 위한 하나 이상의 도전성 패턴이 형성되어 있다.

그리고, 제2기판(120)의 일측 끝단에는 센서 모듈(50)로부터 수신한 전기적 신호를 연결대상 전자기기(미도시)로 전달하기 위한 ZIP 타입 커넥터(122) 또는 B to B 타입 커넥터가 형성되어 있다. 본 발명에 적용될 수 있는 커넥터 타입이 앞서 언급한 타입의 커넥터에만 국한되는 것은 아니며, 연결대상 전자기기에 구비된 커넥터 타입에 대응하여 변경될 수 있는 것은 물론이다.

한편, 제1기판(110)은 리지드(rigid) 인쇄회로기판(116)으로 구현될 수 있고, 제2기판(120)은 플렉서블(flexible) 인쇄회로기판(124)으로 구현될 수 있다.

즉, 제1기판(110)의 경우 센서 모듈(50)이 전자기기에 보다 안정적으로 설치 또는 실장될 수 있도록 하기 위해서는 리지드 인쇄회로기판으로 구현되는 것이 보다 바람직하고, 제2기판(120)의 경우에는 연결대상 전자기기 내부에서 여유 공간에 따라 자유롭게 절곡될 수 있도록 하기 위해 플렉서블 인쇄회로기판으로 구현되는 것이 바람직하다.

그러나, 제1기판(110)과 제2기판(120)은 상기한 구성으로만 이루어 져야하는 것은 아니며, 경우에 따라 플렉서블 또는 리지드 인쇄회로기판 일체형으로 이루어질 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 센서 모듈의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 센서 모듈(50)은 데코부(150)를 통해 사용자 손가락의 접촉면에 전기장을 형성하는 송신부(41), 손가락의 접촉에 의해 변화된 전기장을 수신한 뒤 수신한 전기장으로부터 패턴신호를 검출하여 검출부(43), 및 검출부(43)에 의해 검출된 패턴신호를 이용하여 사용자 손가락의 움직임에 대응하는 변위 데이터를 산출하는 산출부(45)를 구비한다.

여기서, 데코부(150)는 센서 모듈(50)의 외측 둘레면에 밀착되어 센서 모듈(50)을 고정시키고, 겉면에는 금속막이 코팅 또는 증착되어 송신부(41)와 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 도 7의 실시예에서는 송신부(41)가 데코부(150)를 통해 사용자 손가락의 접촉면에 전기장을 형성하는 것으로 설명하였으나, 데코부(150)는 설계 환경에 따라 생략될 수 있다. 즉, 사용자 손가락에 전기장을 형성하기 위해 송신부(41)에 구비되어 있는 도전성 패턴이 사용자 손가락에 직접 전기장을 형성할 수도 있다.

전술한 바와 같은, 본 발명에 따르면, 지문인식센서 모듈의 전자기기 탑재시, 센서 모듈의 기능 및 품질에 대해 만족할 만한 신뢰성을 제공할 수 있다. 또한, 센서 모듈의 전자기기 탑재시, 전자기기 내부의 복잡한 구조변경이나 회로변경 없이 인터페이스 장치의 단순 구조변경만으로 전자기기에 센서 모듈을 최적화하여 커스터마이징하는 것이 가능하다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

50:지문인식센서 모듈 100:인터페이스 장치
150:데코부 160:접착시트
170:돔 스위치 112:안착부
118:접속부 110:제1기판
120:제2기판

Claims (5)

1. 휴대 단말기에 탑재되는 지문인식센서 모듈에 있어서,
   기판;
   상기 기판에 실장되고, 일면에 사용자 손가락이 닿는 접촉면을 구비하며 전기장을 통해 상기 사용자 손가락의 지문을 감지하는 센서; 및
   상기 기판 하면에 형성된 돔스위치를 포함하는 지문인식센서 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 사용자 손가락이 닿는 접촉면은 외부 손상을 방지하기 위한 UV코팅이 된 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 UV코팅은 UV도료를 바르고 자외선을 조사하여 경화시키는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 지문인식센서 모듈 외측 둘레면에 구비되고, 상기 사용자 손가락이 닿는 접촉면에 상기 전기장이 발생하도록 하는 데코부를 더 포함하는 지문인식센서 모듈.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 데코부는 금속막이 형성된 것을 특징으로 하는 지문인식센서 모듈.

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