KR20160090071A - Finger sensor - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 지문 센서에 관한 것이다.An embodiment relates to a fingerprint sensor.
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.The fingerprint sensor is a sensor for detecting human fingerprints and is widely used not only in devices such as door locks which have been widely used but also in deciding whether to turn on / off or sleep mode of electronic devices in recent years .
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.The fingerprint sensor can be classified into an ultrasonic wave type, an infrared ray type, and a capacitive type according to its operation principle. For example, in the case of an ultrasonic wave method, when acoustic waves of a certain frequency emitted from a plurality of piezoelectric sensors are reflected from valleys and ridges of fingerprints, the difference in acoustic impedance between respective bones and floors The cause of the ultrasonic wave is that the fingerprint is detected by using the corresponding plural piezoelectric sensors. In particular, the advantage of the ultrasonic wave method is that the ultrasonic wave is generated in a pulse type beyond the function of the fingerprint recognition, and the Doppler effect It is possible to determine whether the fingerprint is fingerprinted or not by using the fingerprint detection function.
이러한 지문 센서는 기판 상에 압전 물질을 배치하고, 압전 물질의 양면에 전극들을 배치하여 초음파 발생에 따라 지문을 인식할 수 있으나, 압전 물질을 배치할 때, 압전 물질의 헤이즈 값이 증가되어, 압전 센서가 외부에서 시인될 수 있는 문제점이 있다.In such a fingerprint sensor, a piezoelectric material is disposed on a substrate and electrodes are disposed on both sides of the piezoelectric material to recognize the fingerprint according to the generation of ultrasonic waves. However, when the piezoelectric material is disposed, the haze value of the piezoelectric material increases, There is a problem that the sensor can be viewed from the outside.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 지문 인식 센서가 요구된다.Therefore, there is a demand for a fingerprint sensor of a new structure that can solve such a problem.
실시예는 향상된 투명도를 가지는 지문 센서를 제공하고자 한다.Embodiments provide a fingerprint sensor having improved transparency.
실시예에 따른 지문 센서는, 기판; 상기 기판 상의 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상의 압전층; 및 상기 압전층 상의 제 2 전극을 포함하고, 상기 압전층의 헤이즈(haze) 값은 4% 이하이다A fingerprint sensor according to an embodiment includes: a substrate; A first electrode on the substrate; A piezoelectric layer on the first electrode; And a second electrode on the piezoelectric layer, wherein a haze value of the piezoelectric layer is 4% or less
실시예에 따른 지문 센서는 낮은 헤이즈 값을 가지는 압점층을 포함할 수 있고, 이에 따라 향상된 시인성을 가질 수 있다.The fingerprint sensor according to the embodiment can include a pressure point layer having a low haze value, and thus can have improved visibility.
자세하게, 지문 센서를 디스플레이가 표시되는 영역에 배치할 때, 헤이즈가 높은 압전층이 배치되는 경우, 외부에서 압전층이 시인되어 시인성이 저하될 수 있다.In detail, when a fingerprint sensor is disposed in a region where a display is displayed, when a piezoelectric layer having a high haze is disposed, the piezoelectric layer may be visually recognized from outside, thereby reducing visibility.
반면에, 실시예에 따른 지문 센서는 헤이즈 값을 감소시켜, 향상된 투명도를 가지는 압전층을 구현할 수 있고, 이에 따라, 지문 센서를 디스플레이가 표시되는 영역에 배치하는 경우에도 압전층이 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있어 향상된 시인성을 가질 수 있다.On the other hand, the fingerprint sensor according to the embodiment can reduce the haze value and realize a piezoelectric layer having an improved transparency. Accordingly, even when the fingerprint sensor is disposed in a region where the display is displayed, And it is possible to have improved visibility.
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 절단한 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는센서의 동작원리를 설명하기 위한 단면도를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 실시예들에 따른 지문 센서가 적용되는 다양한 장치를 도시한 도면들이다.1 is a perspective view of a fingerprint sensor according to a first embodiment.
2 is a plan view of the fingerprint sensor according to the first embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG.
4 is a sectional view for explaining the operation principle of the sensor.
5 to 8 are views showing various devices to which the fingerprint sensor according to the embodiments is applied.
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.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under / under" Quot; includes all that is formed directly or through another layer. The criteria for top / bottom or bottom / bottom of each layer are described with reference to the drawings.
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. Also, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only a case of being "directly connected" but also a case of being "indirectly connected" with another member in between. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 실시예에 따른 지문 센서를 설명한다.1 to 4, a fingerprint sensor according to an embodiment will be described.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 지문 센서는 기판(100), 제 1 전극(210), 제 2 전극(220) 및 압전층(300)을 포함할 수 있다.1 to 4, a fingerprint sensor according to an embodiment may include a
상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판(100)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다. The
또한, 상기 기판(100)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판(100)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 기판(100)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판(100)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 기판(100)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤(Random)한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다. Also, the
또한, 상기 기판(100)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. In addition, the
또한, 상기 기판(100)은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 즉, 상기 기판을 포함하는 지문 센서도 플렉서블, 커브드 또는 벤디드 특성을 가지도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 실시예에 따른 지문 센서는 휴대 또는 결합이 용이하며, 다양한 디자인으로 변경이 가능할 수 있다.
In addition, the
상기 압전층(300)은 상기 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 압전층(300)은 압전 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전층(300)은 투명, 반투명 또는 불투명한 압전 필름을 포함할 수 있다. The
상기 압전층(300)은 다양한 압전 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전층(300)은 단결정 세라믹스, 다결정 세라믹스, 고분자 재료, 박막 재료 또는 다결정재료와 고분자 재료를 복합한 복합 재료 등을 포함할 수 있다.The
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.A piezoelectric material of the single crystal ceramic is α-AlPO 4, α-SiO 2, LiTiO 3, LiNbO 3, Sr x Ba y Nb 2 O 3, Pb 5 -Ge 3 O 11, Tb 2 (MnO 4) 3, Li 2 B 4 O 7, CdS, may include ZnO, Bi12SiO20 or Bi 12 GeO 20.
또한, 상기 다결정 세라믹스의 압전 소재로는 PZT계, PT계, PZT-Complex Perovskite계 또는 BaTiO3을 포함할 수 있다.The piezoelectric material of the polycrystalline ceramics may include a PZT system, a PT system, a PZT-Complex perovskite system, or BaTiO 3.
또한, 상기 고분자 재료의 압전 소재로는, PVDF, P(VDF-TrFe), P(VDFTeFE) 또는 TGS를 포함할 수 있다.The piezoelectric material of the polymer material may include PVDF, P (VDF-TrFe), P (VDFTeFE), or TGS.
또한, 상기 박막 재료의 압전 소재로는, ZnO, CdS 또는 AlN을 포함할 수 있다.The piezoelectric material of the thin film material may include ZnO, CdS, or AlN.
또한, 상기 복합 재료의 압전 소재로는, PZT-PVDF, PZT-Silicon Rubber, PZT-Epoxy, PZT-발포 polymer 또는 PZT-발포 우레탄을 포함할 수 있다.The piezoelectric material of the composite material may include PZT-PVDF, PZT-Silicon Rubber, PZT-Epoxy, PZT-foamed polymer, or PZT-foamed urethane.
실시예에 따른 압전층(300)은 고분자 재료의 압전 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 압전층(400)은 PVDF, P(VDF-TrFe) 및 P(VDFTeFE) 중 적어도 하나의 압전 소재를 포함할 수 있다.
The
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 압전층(300)에는 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)이 정의될 수 있다.2 and 3, the
상기 유효 영역(AA)은 지문이 인식되는 영역일 수 있다. 또한, 상기 유효 영역(AA)에 인접하여 배치되는 상기 비유효 영역(UA)은 지문이 인식되지 않는 영역일 수 있다.The valid area AA may be a region in which a fingerprint is recognized. In addition, the non-valid area UA disposed adjacent to the valid area AA may be an area where the fingerprint is not recognized.
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.In detail, when a finger approaches or contacts the valid area AA, the fingerprint can be recognized by the ultrasonic waves transmitted and received in the valid area. The driving principle of the fingerprint sensor will be described in detail below.
상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)은 상기 압전층(300) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)은 상기 압전 층(300)의 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면 중 적어도 하나의 면 상에 배치될 수 있다.The
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제 1 전극(210)은 상기 압전층(300)의 일면 상에 배치되고, 상기 제 2 전극(220)은 상기 압전층(300)의 타면 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(210)은 상기 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극(210)은 상기 기판(100)과 상기 압전층(300) 사이에 배치될 수 있다.2 and 3, the
상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 중 적어도 하나의 전극은 전도성 물질을 포함할 수 있다.At least one of the
예를 들어, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 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.For example, at least one of the
또는, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 중 적어도 하나의 전극은 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 전도성 폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. Alternatively, at least one of the
또는, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 중 적어도 하나의 전극은 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 중 적어도 하나의 전극은은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. Alternatively, at least one of the
상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 중 적어도 하나의 전극은 메쉬 형상으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 중 적어도 하나의 전극은 서로 교차하는 서브 전극들에 의해 메쉬 형상으로 배치될 수 있다,At least one of the
상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)은 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛의 메쉬선 폭을 가질 수 있다. 상기 메쉬선의 폭이 약 0.1㎛ 미만인 메쉬선은 제조 공정 상 불가능한거나, 메쉬선의 단락이 발생할 수 있고, 약 10㎛를 초과하는 경우, 전극 패턴이 외부에서 시인되어 시인성이 저하될 수 있다. 바람직하게는, 상기 메쉬선(LA)의 선폭은 약 0.5㎛ 내지 약 7㎛일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 메쉬선의 선폭은 약 1㎛ 내지 약 3.5㎛일 수 있다.The
상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)은 다양한 방법에 의해 메쉬 형상으로 배치될 수 있다.The
예를 들어, 상기 압전층(300)의 적어도 일 면 상에 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)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 압전층(300)의 적어도 일 면 상에 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.For example, a metal layer such as copper (Cu) may be disposed on at least one surface of the
상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)은 상기 비유효 영역(UA) 상에 배치되는 배선 전극과 연결될 수 있다. 상기 배선 전극은 상기 비유효 영역(UA)에 배치되는 인쇄회로기판(도면에 미도시)과 연결될 수 있다.The
상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)은 서로 교차하며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 전극(210)은 일 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제 1 전극 패턴(211)을 포함하고, 상기 제 2 전극(220)은 상기 일 방향과 다른 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제 2 전극 패턴(221)을 포함할 수 있다.The
도 1에서는 상기 제 1 전극 패턴(211) 및 제 2 전극 패턴(221)이 바(bar) 패턴으로 형성되는 것에 대해 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 전극 패턴(211) 및 제 2 전극 패턴(221)은 사각형, 다이아몬드, 오각형, 육각형 등의 다각형 또는 원형 등 다양한 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.Although the
이에 따라, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)은 서로 다른 방향으로 연장하고, 상기 제 1 전극 패턴(211) 및 상기 제 2 전극 패턴(221)이 교차하는 교차 영역에는 노드 영역(N)이 형성될 수 있다.Accordingly, the
상기 노드 영역(N)에서는 상기 압전층(300) 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.In the node region N, a signal can be transmitted or received by an object approaching or contacting the
상기 노드 영역(N)은 상기 압전층(300) 상에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 노드 영역(N)은 상기 압전층(300) 상에 복수 개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 노드 영역(N)은 상기 압전층(300)에 대해 약 400 dpi 내지 약 500 dpi의 해상도로 형성될 수 있다.At least one or more node regions (N) may be formed on the piezoelectric layer (300). In detail, a plurality of the node regions N may be formed on the
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.Accordingly, the interval between the node regions N may be about 100 탆 or less. For example, the node region N may include a first node region N1 and a second node region N2 that are adjacent to each other, and the first node region N and the second node region N2 N2 may be spaced apart by an interval of about 100 mu m or less.
예를 들어, 상기 노드 영역(N)을 형성하는 제 1 전극 패턴(211)들의 제 1 간격 및 상기 제 2 전극 패턴(221)들의 제 2 간격 중 적어도 하나의 간격은 약 100㎛ 이하, 자세하게, 약 70㎛ 이하, 더 자세하게, 약 50㎛ 이하의 간격으로 이격될 수 있다.For example, at least one of the first spacing of the
상기 노드 영역(N)들의 간격이 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.If the spacing of the node regions N exceeds about 50 mu m, the resolution of the node regions N may deteriorate, and thus the supersonic plate signal transmitted and received in the node regions N may be weakened The reliability of the fingerprint sensor may be deteriorated.
상기 노드 영역(N)은 초음파 신호의 송신 및 수신의 역할을 동시에 할 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.The node region N can simultaneously perform transmission and reception of ultrasonic signals. In detail, when a finger touches or approaches, an ultrasonic signal can be transmitted in the finger direction in the node region N, and ultrasonic signals reflected from the finger can be received again in the node region N. [ The fingerprint sensor according to the embodiment can recognize the fingerprint of the finger due to such a difference in the transmission and reception signals.
도 1 및 도 2에서는 상기 제 1 전극(210)이 상기 기판(100) 상에 배치되고, 상기 제 2 전극(220)이 상기 압전층(300) 상에 배치되는 것에 대해 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220)은 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 사이에 압전층(300)이 배치되는 구조면 충분하고, 상기 제 1 전극(210)과 상기 압전층(300), 상기 제 2 전극(220)과 상기 압전층(300) 사이에 다른 중간층이 더 배치될 수도 있다.Although the
또한, 상기 제 1 전극(210)과 상기 제 2 전극(220)이 상기 기판(100)의 동일한 면 상에 배치될 수 있고, 노드 영역 상에서만 상기 제 1 전극(210) 및 상기 제 2 전극(220) 사이에 압전층(300)이 배치될 수도 있다.
The
도 4는 손가락의 접촉 또는 접근에 따른 지문 센서의 구동을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the driving of the fingerprint sensor according to the contact or approach of the finger.
도 4를 참조하면, 외부의 제어부로부터 압전층(300)의 일면 및 타면에 배치되는 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220)에 초음파 대역의 공진 주파수를 가지는 전압이 인가되어, 압전층(300)에 초음파 신호를 발생시킬 수 있다. 4, a voltage having a resonance frequency of an ultrasonic wave is applied to the
이러한 초음파 신호는 손가락 등이 접촉 또는 접근하지 않는 경우에는, 초음파 신호가 방출되는 압전층(300)의 노드 영역(N)와 공기 사이의 음향 임피던스 차이로 인해, 압전층(300)의 노드 영역(N)에서 송신되는 초음파 신호의 대부분이 압전층(300)와 공기의 계면을 통과하지 못하고 압전층(300) 내부로 되돌아 온다. This ultrasonic signal is transmitted to a node region (not shown) of the
반면에, 도 4와 같이 손가락이 접촉 또는 접근하는 경우에는 압전층(300)의 노드 영역(N)에서 송신되는 초음파 신호의 일부가 손가락의 피부와 압전층(300)의 경계면을 뚫고 손가락 내부로 진행하게 되며, 따라서 반사되어 돌아오는 신호의 강도가 낮아져 이로부터 지문 패턴을 감지할 수 있다.4, a part of the ultrasonic signal transmitted from the node region N of the
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(510)에서는 압전층(300)이 피부와 직접 맞닿지 않으며, 지문의 마루(520)에서는 압전층(300)이 피부와 직접 맞닿게 될 수 있다.The fingerprint of a finger can have a pattern in which a number of valleys and floors are repeatedly displayed, and a height difference can be obtained by repeating the valley and the floor. 4, the
이에 따라, 지문의 골(510)에 대응하는 압전층(300)의 노드 영역(N)에서 송신되는 초음파 신호는 외부로 극히 적은 신호만이 방출되고 거의 대부분의 초음파 신호가 내부로 반사되어 상기 노드 영역(N)로 다시 수신되고, 지문의 마루(520)에 대응하는 압전층(300)의 노드 영역(N)에서 방출되는 초음파 신호는 상당량이 손가락 경계면을 통과하고 진행하여 반사되어 다시 노드 영역(N)로 수신되는 초음파 신호의 강도가 상대적으로 크게 감소한다. Accordingly, the ultrasonic signal transmitted from the node region N of the
따라서, 각각의 노드 영역(N)에서 지문의 골(510)과 마루(520)에 따른 음향 임피던스 차이로부터 발생하는 초음파 신호가 수신되는 반사 신호의 세기 또는 반사 계수를 측정함으로써 손가락의 지문 패턴을 감지할 수 있다.Therefore, the fingerprint pattern of the finger is detected by measuring the intensity or reflection coefficient of the reflected signal from which the ultrasonic signal generated from the acoustic impedance difference according to the
상기 제 2 전극(220) 상에는 커버 기판(400)이 더 배치될 수 있다. 상기 커버 기판(400)은 앞서 설명한 기판과 동일 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다.A
상기 커버 기판(400) 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.
A decor layer having a color may be disposed on the
상기 압전층(300)은 투명할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전층(300)은 일정한 범위의 헤이즈(haze) 값을 가질 수 있다.The
상기 압전층(300)은 약 4% 이하의 헤이즈 값을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 압전층(300)은 약 2% 이하의 헤이즈 값을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 압전층은 약 1% 내지 약 2%의 헤이즈 값을 가질 수 있다.The
상기 압전층(300)의 헤이즈 값이 약 4% 이상인 경우 압전층(300) 상에 백탁 현상 등이 발생하여, 압전층이 외부에서 시인될 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 지문 센서가 디스플레이 영역 등에 배치될 때, 상기 압전층이 외부에서 시인될 수 있어 시인성이 저하될 수 있다.
When the haze value of the
실시예에 따른 압전층(300)은 하기의 공정으로 형성될 수 있다.The
먼저, 상기 압전층을 이루는 물질을 용매에 분산시켜 혼합물을 형성할 수 있다. 자세하게, PVDF, P(VDF-TrFe) 및 P(VDFTeFE) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 압전 분말을 DMSO(Dimethyl sulfoxide), 2-Butoxyethanol 및 DMF(N,N Dimethyl Formamideormamide) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 용매에 투입하여 이를 혼합하여 혼합물을 형성할 수 있다.First, the material constituting the piezoelectric layer may be dispersed in a solvent to form a mixture. In detail, a piezoelectric powder containing at least one of PVDF, P (VDF-TrFe) and P (VDFTeFE) is mixed with at least one of DMSO (dimethyl sulfoxide), 2-butoxyethanol and N, N dimethyl formamideormamide May be added to a solvent containing them and mixed to form a mixture.
이어서, 상기 혼합물을 코팅하고자 하는 기재 상에 도포할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합물을 앞서 설명한 다양한 종류의 기판 상에 코팅할 수 있다.The mixture can then be applied onto the substrate to be coated. For example, the mixture can be coated on the various types of substrates described above.
이어서, 상기 기판 상에 도포된 혼합물을 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 약 60℃ 내지 약 70℃의 온도에서 상기 혼합물을 건조시킬 수 있다.The applied mixture on the substrate can then be dried. For example, the mixture can be dried at a temperature of about 60 ° C to about 70 ° C.
이어서, 상기 기판 상에 도포된 혼합물을 경화시킬 수 있다. 예를 들어, 약 90℃ 이하의 온도에서 상기 혼합물이 도포된 기판을 에이징(aging)할 수 있다.
The applied mixture on the substrate can then be cured. For example, the substrate coated with the mixture can be aged at a temperature of about 90 ° C or less.
이하, 실시예들 및 비교예들을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기 위하여 예시로 제시한 것에 불과하다. 따라서 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. These embodiments are merely illustrative of the present invention in order to explain the present invention in more detail. Therefore, the present invention is not limited to these embodiments.
실시예 1Example 1
P(VDF-TrFe) 분말을 DMF 용매에 혼합하였다. 이때, 상기 P(VDF-TrFe) 분말과 DMF 용매의 중량비가 약 7:3이 되도록 혼합하였다.P (VDF-TrFe) powder was mixed with DMF solvent. At this time, the mixture was mixed so that the weight ratio of the P (VDF-TrFe) powder to the DMF solvent was about 7: 3.
이어서, 약 24시간 동안 이들을 혼합하여 혼합물을 형성한 후, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기판 상에 혼합물을 도포하였다.Subsequently, the mixture was formed by mixing them for about 24 hours, and then the mixture was applied onto a polyethylene terephthalate (PET) substrate.
이어서, 약 60℃ 내지 약 70℃의 온도에서 혼합물을 건조시켰다.The mixture was then dried at a temperature of about 60 캜 to about 70 캜.
이어서, 약 90℃의 온도에서 혼합물을 약 2시간 동안 에이징(aging)하여 기판 상에 압전층을 형성하였다.The mixture was then aged for about 2 hours at a temperature of about 90 DEG C to form a piezoelectric layer on the substrate.
이후, 상기 압전층의 헤이즈를 측정하였다.Thereafter, the haze of the piezoelectric layer was measured.
실시예 2Example 2
DMSO 용매를 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
Except that a DMSO solvent was used as the piezoelectric layer in Example 1. The piezoelectric layer was measured for haze after the piezoelectric layer was formed.
실시예 3Example 3
DMSO와 2-Butoxyethanol를 약 8:2의 중량비로 혼합한 용매를 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
Except that a solvent in which DMSO and 2-Butoxyethanol were mixed at a weight ratio of about 8: 2 was used as the piezoelectric layer.
비교예 1Comparative Example 1
에이징 온도를 약 120℃의 온도로 하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
And the aging temperature was set to a temperature of about 120 캜, the haze of the piezoelectric layer was measured after forming the piezoelectric layer in the same manner as in Example 1. [
비교예 2Comparative Example 2
에이징 온도를 약 120℃의 온도로 하였다는 점을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
The haze of the piezoelectric layer was measured after forming the piezoelectric layer in the same manner as in Example 2, except that the aging temperature was set to a temperature of about 120 캜.
비교예 3Comparative Example 3
에이징 온도를 약 120℃의 온도로 하였다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
And the aging temperature was set to a temperature of about 120 ° C., the haze of the piezoelectric layer was measured after the piezoelectric layer was formed in the same manner as in Example 3.
비교예 4Comparative Example 4
에이징 온도를 약 140℃의 온도로 하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
The piezoelectric layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the aging temperature was set at about 140 캜, and then the haze of the piezoelectric layer was measured.
비교예 5Comparative Example 5
에이징 온도를 약 140℃의 온도로 하였다는 점을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
The piezoelectric layer was formed in the same manner as in Example 2 except that the aging temperature was set at about 140 캜, and then the haze of the piezoelectric layer was measured.
비교예 6Comparative Example 6
에이징 온도를 약 140℃의 온도로 하였다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
The piezoelectric layer was formed in the same manner as in Example 3 except that the aging temperature was set at about 140 캜, and then the haze of the piezoelectric layer was measured.
비교예 7Comparative Example 7
에이징 시간을 약 5시간 만큼 진행하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
The measurement of the haze of the piezoelectric layer was performed after forming the piezoelectric layer in the same manner as in Example 1, except that the aging time was about 5 hours.
비교예 8Comparative Example 8
에이징 시간을 약 5시간 만큼 진행하였다는 점을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
The piezoelectric layer was formed in the same manner as in Example 2 except that the aging time was changed by about 5 hours, and then the haze of the piezoelectric layer was measured.
비교예 9Comparative Example 9
에이징 시간을 약 5시간 만큼 진행하였다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 압전층을 형성한 후 압전층의 헤이즈를 측정하였다.
The piezoelectric layer was formed in the same manner as in Example 3 except that the aging time was changed by about 5 hours, and then the haze of the piezoelectric layer was measured.
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3의 압전층은 약 2.0% 이하의 헤이즈 값을 가지는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the piezoelectric layers of Examples 1 to 3 have a haze value of about 2.0% or less.
반면에. 비교예 1 내지 비교예 6의 압전층은 약 2.0%을 초과하는 자세하게, 약 4.0%를 초과하는 헤이즈 값을 가지는 것을 알 수 있다.On the other hand. It can be seen that the piezoelectric layers of Comparative Examples 1 to 6 have a haze value exceeding about 4.0% in detail exceeding about 2.0%.
즉, 에이징 온도를 약 90℃ 이하의 온도로 진행하여 형성된 압전층의 경우 공정 과정에서 백탁 현상 등의 발생이 적어 낮은 헤이즈 값을 가지는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the piezoelectric layer formed by advancing the aging temperature to a temperature of about 90 ° C or less has a low haze value because of little occurrence of clouding phenomenon during the process.
반면에, 에이징 온도를 약 90℃를 초과한 온도로 진행하여 형성된 압전층의 경우 공정 과정에서 백탁 현상 등이 발생하여 높은 헤이즈 값을 가지게 되고, 이에 따라 투명도가 저하되는 것을 알 수 있다.On the other hand, in the case of the piezoelectric layer formed by progressing the aging temperature to a temperature exceeding about 90 캜, the whitening phenomenon occurs in the process, resulting in a high haze value, thereby lowering the transparency.
또한, 비교예 7 내지 비교예 9를 참조하면, 에이징 시간은 압전층의 헤이즈 값에는 크게 영향을 주지 않는 것을 알 수 있다.
In addition, referring to Comparative Examples 7 to 9, it can be seen that the aging time does not greatly affect the haze value of the piezoelectric layer.
즉, 실시예에 따른 지문 센서는 낮은 헤이즈 값을 가지는 압점층을 포함할 수 있고, 이에 따라 향상된 시인성을 가질 수 있다.That is, the fingerprint sensor according to the embodiment may include a pushing layer having a low haze value, and thus may have improved visibility.
자세하게, 지문 센서를 디스플레이가 표시되는 영역에 배치할 때, 헤이즈가 높은 압전층이 배치되는 경우, 외부에서 압전층이 시인되어 시인성이 저하될 수 있다.In detail, when a fingerprint sensor is disposed in a region where a display is displayed, when a piezoelectric layer having a high haze is disposed, the piezoelectric layer may be visually recognized from outside, thereby reducing visibility.
반면에, 실시예에 따른 지문 센서는 헤이즈 값을 감소시켜, 향상된 투명도를 가지는 압전층을 구현할 수 있고, 이에 따라, 지문 센서를 디스플레이가 표시되는 영역에 배치하는 경우에도 압전층이 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있어 향상된 시인성을 가질 수 있다.
On the other hand, the fingerprint sensor according to the embodiment can reduce the haze value and realize a piezoelectric layer having an improved transparency. Accordingly, even when the fingerprint sensor is disposed in a region where the display is displayed, And it is possible to have improved visibility.
실시예들에 따른 지문 센서는 잠금 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에 따른 지문 센서는 전자 제품 등에 적용되어 잠금장치로서 적용될 수 있다.The fingerprint sensor according to the embodiments can be applied to the locking device. For example, the fingerprint sensor according to the embodiments can be applied to electronic products and the like as a locking device.
자세하게, 도 5에 도시되어 있듯이, 실시예들에 따른 지문 센서는 도어락 에 결합되어 도어락의 잠금 장치로 적용될 수 있다. 또는 도 6과 같이 핸드폰과 결합되어 핸드폰의 잠금 장치에 적용될 수 있다.In detail, as shown in FIG. 5, the fingerprint sensor according to the embodiments can be applied to the door lock by being coupled to the door lock. Or may be combined with a mobile phone as shown in FIG. 6 and applied to a locking device of a mobile phone.
또는, 실시예들에 따른 지문 센서는 전원 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에 따른 지문 센서는 가전 기기, 차량 등에 적용될 수 있다.Alternatively, the fingerprint sensor according to the embodiments may be applied to a power supply apparatus. For example, the fingerprint sensor according to the embodiments can be applied to household appliances, vehicles, and the like.
자세하게, 도 7과 같이 에어컨 등의 가전 기기에 결합되어 전원 장치로서 적용될 수 있다. 또는, 도 8과 같이 차량 등에 적용되어 차량의 시동 장치, 카오디오 등의 전원 장치에 적용될 수 있다.
In detail, as shown in FIG. 7, it can be coupled to a home appliance such as an air conditioner and used as a power supply device. Alternatively, it may be applied to a vehicle or the like as shown in Fig. 8 and applied to a starting device of a vehicle, a power supply device such as car audio.
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. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
Claims (10)
상기 기판 상의 제 1 전극;
상기 제 1 전극 상의 압전층; 및
상기 압전층 상의 제 2 전극을 포함하고,
상기 압전층의 헤이즈(haze) 값은 4% 이하인 지문 센서.Board;
A first electrode on the substrate;
A piezoelectric layer on the first electrode; And
And a second electrode on the piezoelectric layer,
Wherein the piezoelectric layer has a haze value of 4% or less.
상기 압전층의 헤이즈(haze) 값은 1% 내지 2% 이하인 지문 센서.The method according to claim 1,
Wherein a haze value of the piezoelectric layer is 1% to 2% or less.
상기 압전층은 PVDF, P(VDF-TrFe) 및 P(VDFTeFE) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 지문 센서,The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric layer comprises a fingerprint sensor comprising at least one of PVDF, P (VDF-TrFe) and P (VDFTeFE)
상기 압전층은,
압전물질 및 용매를 혼합하여 혼합물을 형성하고,
상기 혼합물을 기판 상에 코팅하고,
상기 혼합물을 건조하고,
상기 혼합물을 90℃ 이하의 온도에서 에이징(aging)하여 형성되는 지문 센서.The method according to claim 1,
The piezoelectric layer is made of,
The piezoelectric material and the solvent are mixed to form a mixture,
Coating the mixture on a substrate,
The mixture was dried,
Wherein the mixture is aged at a temperature of 90 DEG C or lower.
상기 혼합물은 85℃ 내지 95℃의 온도에서 에이징(aging)하여 형성되는 지문 센서.5. The method of claim 4,
Wherein the mixture is formed by aging at a temperature of 85 캜 to 95 캜.
상기 용매는 DMSO(Dimethyl sulfoxide), 2-Butoxyethanol 및 DMF(N,N Dimethyl Formamideormamide) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 지문 센서.The method according to claim 1,
Wherein the solvent comprises at least one material selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide (DMSO), 2-butoxyethanol and N, N-dimethyl formamide (DMF).
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 서로 교차하는 복수 개의 노드 영역들을 형성하며,다른 방향으로 연장하고,
상기 노드 영역들의 간격은 50㎛ 이하인 지문 센서.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode form a plurality of node regions intersecting with each other and extend in different directions,
Wherein a distance between the node regions is 50 mu m or less.
상기 압전층은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 지문 센서.8. The method of claim 7,
And the piezoelectric layer is disposed between the first electrode and the second electrode.
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 기판의 동일한 면 상에 배치되고,
상기 압전층은 상기 노드 영역 상에서 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 배치되는 지문 센서.8. The method of claim 7,
Wherein the first electrode and the second electrode are disposed on the same side of the substrate,
Wherein the piezoelectric layer is disposed between the first electrode and the second electrode on the node region.
상기 노드 영역은 상기 압전 기재에 대해 500 dpi 이상의 해상도를 가지는 지문 센서.The method according to claim 1,
Wherein the node region has a resolution of 500 dpi or more with respect to the piezoelectric substrate.
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