KR20170071248A - Finterprint sensing device and manufacturing method of the same - Google Patents

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KR20170071248A
KR20170071248A KR1020150179344A KR20150179344A KR20170071248A KR 20170071248 A KR20170071248 A KR 20170071248A KR 1020150179344 A KR1020150179344 A KR 1020150179344A KR 20150179344 A KR20150179344 A KR 20150179344A KR 20170071248 A KR20170071248 A KR 20170071248A
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KR
South Korea
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insulating layer
fingerprint
insulating
electrodes
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Application number
KR1020150179344A
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Inventor
김현준
허신행
권용일
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삼성전기주식회사
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    • G06K9/0002—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • H01L27/20—

Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 지문 감지 장치는, 복수의 전극을 갖는 센서 어레이, 상기 센서 어레이 상에 배치되는 절연층, 및 상기 절연층 상에 배치되어 적어도 일면을 통해 지문을 수용하며, 상기 절연층의 유전율보다 크거나 같은 유전율을 갖는 물질을 포함하는 커버층을 포함하며, 상기 절연층은, 상기 커버층을 부착하기 위한 접착층으로서 제공된다.A fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a sensor array having a plurality of electrodes, an insulating layer disposed on the sensor array, and a fingerprint sensor disposed on the insulating layer and receiving the fingerprint through at least one surface, Wherein the insulating layer is provided as an adhesive layer for attaching the cover layer.

Description

지문 감지 장치 및 그 제조 방법{FINTERPRINT SENSING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fingerprint sensing device,

본 발명은 지문 감지 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a fingerprint sensing apparatus and a method of manufacturing the same.

최근 스마트폰, 태블릿 PC, 랩톱 등 다양한 모바일 기기가 보급되고, 모바일 기기와 다양한 전자 기기를 결합하여 네트워크 시스템을 구성하는 IoT(사물 인터넷) 기술이 개발되면서 보안 관련 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 비밀번호나 패턴을 이용하는 기존의 방식은 구현이 간단하지만 해킹 등에 취약한 단점이 있으며, 이를 보완하기 위해 최근에는 다양한 생체 인증 장비가 개발되고 있다.Recently, various mobile devices such as smart phones, tablet PCs and laptops have been widely used. IoT (Object Internet) technology, which combines mobile devices and various electronic devices to form a network system, has been developed, have. Conventional methods using passwords or patterns are simple to implement, but they are vulnerable to hacking and the like. To complement this, a variety of biometric authentication devices have recently been developed.

생체 인증 장비 중에 지문 감지 장치는 작은 크기로 구현이 가능한 장점이 있어서 다양한 모바일 기기에 적용되고 있다. 지문 감지 장치는 사용자가 지문을 접촉하는 경우, 접촉한 지문에 의해 생성되는 전기 신호를 검출하여 지문 데이터를 생성하고 이를 미리 저장된 지문 데이터와 비교하여 사용자를 인증한다. 최근에 지문 감지 장치가 모바일 기기에 적용되면서, 지문 감지 장치의 감도를 높이기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.
Among the biometric authentication devices, the fingerprint sensing device is being applied to various mobile devices because it can be implemented in a small size. The fingerprint sensing device detects an electrical signal generated by the fingerprint when the user touches the fingerprint, generates fingerprint data, and compares the generated fingerprint data with previously stored fingerprint data to authenticate the user. Recently, various methods for increasing the sensitivity of the fingerprint sensing device have been studied while the fingerprint sensing device has been applied to mobile devices.

본 발명의 과제는 지문 접촉 시에 높은 감도를 갖는 신호를 생성할 수 있는 지문 감지 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fingerprint sensing device capable of generating a signal having high sensitivity at the time of fingerprint contact and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치는, 복수의 전극을 갖는 센서 어레이, 상기 센서 어레이 상에 배치되는 절연층, 및 상기 절연층 상에 배치되며, 상기 절연층의 유전율보다 크거나 같은 유전율을 갖는 물질을 포함하는 커버층을 포함하며, 상기 절연층은, 상기 커버층을 부착하기 위한 접착층으로서 제공된다.
A fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a sensor array having a plurality of electrodes, an insulating layer disposed on the sensor array, and a dielectric layer disposed on the insulating layer and having a dielectric constant Wherein the insulating layer is provided as an adhesive layer for attaching the cover layer.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치의 제조 방법은, 복수의 전극을 포함하는 센서 어레이를 마련하는 단계, 상기 센서 어레이 상에 절연물질을 마련하는 단계, 상기 절연물질 상에 커버층을 마련하는 단계, 및 상기 절연물질을 경화시켜 절연층을 형성하고, 상기 커버층을 상기 절연층에 결합시키는 단계를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a fingerprint sensing device, including: providing a sensor array including a plurality of electrodes; providing an insulating material on the sensor array; And curing the insulating material to form an insulating layer, and bonding the cover layer to the insulating layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치는, 복수의 전극을 갖는 센서 어레이 상부에 순차적으로 배치되는 제1 절연층 및 커버층을 가지며, 커버층의 유전율이 제1 절연층의 유전율보다 크거나 적어도 같을 수 있다. 따라서, 커버층 상에 접촉되는 지문과 전극 사이의 정전용량 변화량을 높일 수 있으며, 그로부터 감도 특성을 개선할 수 있다.A fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first insulation layer and a cover layer sequentially disposed on a sensor array having a plurality of electrodes, wherein the dielectric constant of the cover layer is larger than the dielectric constant of the first insulation layer At least it can be the same. Therefore, it is possible to increase the capacitance change amount between the fingerprint and the electrode which are in contact with the cover layer, and to improve the sensitivity characteristic therefrom.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
The various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and can be more easily understood in the course of describing a specific embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치를 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치에 포함되는 센서 어레이를 간단하게 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치의 감도 특성을 설명하기 위해 제공되는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치의 제조 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치의 제조 방법을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치가 적용될 수 있는 모바일 기기를 나타낸 사시도이다.1 is a block diagram briefly showing a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram briefly showing a sensor array included in a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are cross-sectional views illustrating the sensitivity characteristics of the fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 to 10 are views illustrating a method of manufacturing a fingerprint sensing device according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view illustrating a mobile device to which a fingerprint sensing device according to an embodiment of the present invention can be applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소일 수 있다.
The embodiments of the present invention may be modified into various other forms, or various embodiments may be combined, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings may be the same element.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치를 간단하게 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram briefly showing a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 장치(10)는 센서 어레이(20), 감지 회로(30), 및 제어 회로(40) 등을 포함할 수 있다. 센서 어레이(20)는 사용자의 지문을 수용하는 입력 영역을 제공할 수 있으며, 입력 영역에는 복수의 노드가 배치될 수 있다. 감지 회로(30)는 복수의 노드로부터 정전용량 변화를 검출할 수 있다. 제어 회로(40)는 감지 회로가 검출한 정전용량 변화를 이용하여 지문 정보를 생성하고, 지문 정보를 미리 저장된 사용자 인증 정보와 비교하여 사용자를 인증한다. 제어 회로(40)는 사용자 인증 여부를 호스트(50)로 전달할 수 있다. 호스트(50)는 지문 감지 장치(10)가 장착되는 전자 기기의 어플리케이션 프로세서(AP) 또는 연산 처리 장치(CPU) 등일 수 있다. 또는, 다른 실시예에서, 제어 회로(40)는 지문 정보만을 생성하여 호스트(50)로 전달하고, 호스트(50)가 지문 정보를 사용자 인증 정보와 비교하여 사용자를 인증할 수도 있다.Referring to FIG. 1, the fingerprint sensing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention may include a sensor array 20, a sensing circuit 30, and a control circuit 40. The sensor array 20 may provide an input area for receiving a fingerprint of a user, and a plurality of nodes may be disposed in the input area. The sensing circuit 30 can detect a capacitance change from a plurality of nodes. The control circuit 40 generates fingerprint information using the capacitance change detected by the sensing circuit, and compares the fingerprint information with previously stored user authentication information to authenticate the user. The control circuit 40 may transmit the user authentication result to the host 50. [ The host 50 may be an application processor (AP) or an arithmetic processing unit (CPU) of an electronic device on which the fingerprint sensing device 10 is mounted. Alternatively, in another embodiment, the control circuit 40 may generate only the fingerprint information and transmit it to the host 50, and the host 50 may authenticate the user by comparing the fingerprint information with the user authentication information.

센서 어레이(20)에 포함되는 복수의 노드는, 복수의 구동 전극과 복수의 감지 전극이 서로 교차하는 지점으로 정의될 수 있다. 복수의 노드에서는, 센서 어레이(20)에 근접한 사용자의 지문에 의해 정전용량 변화가 생성될 수 있다. 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화량은, 센서 어레이(20)에 근접한 지문의 융, 그리고 골과 지문의 거리 차이에 의해 결정될 수 있다.A plurality of nodes included in the sensor array 20 may be defined as a point where a plurality of driving electrodes and a plurality of sensing electrodes cross each other. At a plurality of nodes, a capacitance change can be generated by a fingerprint of a user close to the sensor array 20. [ The amount of capacitance change generated at the plurality of nodes can be determined by the difference in distance between the finger and the fingerprint of the fingerprint close to the sensor array 20.

감지 회로(30)는 복수의 구동 전극에 구동 신호를 인가하는 드라이버(31), 복수의 감지 전극과 연결되어 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화를 전압 신호로 변환하는 적분 회로(32), 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC, 33) 등을 포함할 수 있다. 드라이버(31)는 소정의 구동 신호를 복수의 구동 전극에 인가하며, 상기 구동 신호에 의해 센서 어레이(20)에 포함되는 복수의 노드에서 상호 정전용량(Mutual Capacitance)이 발생할 수 있다. 센서 어레이(20)에 지문이 근접하면, 지문의 융과 골에 의해 복수의 노드 각각의 상호 정전용량이 서로 다르게 변화하며, 적분 회로(32)가 이 변화량을 감지할 수 있다.The sensing circuit 30 includes a driver 31 for applying a driving signal to the plurality of driving electrodes, an integrating circuit 32 connected to the plurality of sensing electrodes for converting a capacitance change generated at the plurality of nodes into a voltage signal, An analog-to-digital converter (ADC) 33, and the like. The driver 31 applies a predetermined driving signal to the plurality of driving electrodes, and mutual capacitance may occur in a plurality of nodes included in the sensor array 20 by the driving signal. When the fingerprint approaches the sensor array 20, the mutual electrostatic capacities of the plurality of nodes are differently changed due to the fusion and valleys of the fingerprint, and the integration circuit 32 can sense this variation.

적분 회로(32)는 차지 펌프(Charge Pump) 회로 등을 포함할 수 있으며, 센서 어레이(20)의 노드 각각에서 발생하는 정전용량 변화를 검출할 수 있다. 일례로, 적분 회로(32)는 센서 어레이(20)의 노드 각각에서 발생하는 정전용량 변화를 전압 신호 형태로 검출할 수 있다. 적분 회로(32)가 생성하는 전압 신호는, 아날로그-디지털 컨버터(33)에 의해 디지털 신호 형태의 센싱 데이터로 변환되어 제어 회로(40)로 전달될 수 있다.The integrating circuit 32 may include a charge pump circuit and the like and can detect a capacitance change occurring at each node of the sensor array 20. For example, the integrating circuit 32 can detect a capacitance change occurring in each node of the sensor array 20 in the form of a voltage signal. The voltage signal generated by the integrating circuit 32 can be converted into sensing data in the form of a digital signal by the analog-to-digital converter 33 and transmitted to the control circuit 40.

제어 회로(40)는 연산 로직을 포함할 수 있으며, 아날로그-디지털 컨버터(33)가 전달하는 센싱 데이터를 이용하여 지문 데이터를 생성할 수 있다. 지문 데이터는, 센서 어레이(20)에 근접한 지문의 형상에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제어 회로(40)는 상기 지문 데이터를 미리 저장된 기준 지문 데이터와 비교하여 사용자를 인증할 수 있다. 또한, 제어 회로(40)는 드라이버(31)의 동작, 예를 들어 드라이버(31)가 인가하는 구동 신호의 타이밍, 전압 레벨 등을 조절할 수 있다. 제어 회로(40)는 감지 회로(30)와 함께 하나의 집적 회로 칩(IC)으로 제공될 수 있다.The control circuit 40 may include arithmetic logic and may generate fingerprint data using the sensing data delivered by the analog-to-digital converter 33. [ The fingerprint data may include information on the shape of the fingerprint close to the sensor array 20. The control circuit 40 can authenticate the user by comparing the fingerprint data with previously stored reference fingerprint data. Further, the control circuit 40 can adjust the operation of the driver 31, for example, the timing of the drive signal applied by the driver 31, the voltage level, and the like. The control circuit 40 may be provided as an integrated circuit chip (IC) together with the sensing circuit 30.

호스트(50)는 지문 감지 장치(10)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 전자 장치의 어플리케이션 프로세서 또는 연산 처리 장치 등일 수 있다. 호스트(50)는 제어 회로(40)가 생성한 지문 정보를 수신하여 사용자 인증 프로세스를 처리하거나, 또는 제어 회로(40)로부터 사용자 인증 결과를 수신하여 그에 맞는 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 감지 회로(30) 및 제어 회로(40)는, 호스트(50)와 하나의 집적회로 칩(IC)으로 제공될 수도 있다.
The host 50 may be communicably connected to the fingerprint sensing device 10 and may be an application processor or an arithmetic processing unit of the electronic device. The host 50 may receive the fingerprint information generated by the control circuit 40 and process the user authentication process or may receive the user authentication result from the control circuit 40 and perform an operation corresponding thereto. In one embodiment, the sensing circuit 30 and the control circuit 40 may be provided as one integrated circuit chip (IC) with the host 50.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치에 포함되는 센서 어레이를 간단하게 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram briefly showing a sensor array included in a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이(20)는, 제1 방향(도 2의 세로 방향)으로 연장되는 복수의 구동 전극 D1-Dm과, 제1 방향과 다른 제2 방향(도 2의 가로 방향)으로 연장되는 복수의 감지 전극 S1-Sn을 포함할 수 있다. 복수의 구동 전극 D1-Dm과 복수의 감지 전극 S1-Sn은 서로 교차하며, 복수의 구동 전극 D1-Dm과 복수의 감지 전극 S1-Sn의 교차 지점은 사용자의 지문에 의해 정전용량 변화가 생성되는 복수의 노드로 정의될 수 있다.Referring to FIG. 2, the sensor array 20 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of driving electrodes D1-Dm extending in a first direction (vertical direction in FIG. 2) And a plurality of sensing electrodes S1-Sn extending in the horizontal direction (the horizontal direction in FIG. 2). The plurality of driving electrodes D1-Dm and the plurality of sensing electrodes S1-Sn cross each other, and a crossing point of the plurality of driving electrodes D1-Dm and the plurality of sensing electrodes S1-Sn is generated by a fingerprint of the user It can be defined as a plurality of nodes.

복수의 구동 전극 D1-Dm에는 드라이버(31)에 의해 구동 신호가 인가될 수 있으며, 복수의 감지 전극 S1-Sn은 적분 회로(32)와 연결될 수 있다. 일 실시예로, 드라이버(31)는 복수의 구동 전극 D1-Dm 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가할 수 있으며, 적분 회로(32)는 복수의 감지 전극 S1-Sn과, 구동 신호가 인가된 구동 전극 D1-Dm이 교차하는 노드로부터 정전용량 변화를 검출할 수 있다. A driving signal may be applied to the plurality of driving electrodes D1 to Dm by the driver 31, and the plurality of sensing electrodes S1 to Sn may be connected to the integrating circuit 32. [ In one embodiment, the driver 31 can sequentially apply a driving signal to each of the plurality of driving electrodes D1 to Dm, and the integrating circuit 32 includes a plurality of sensing electrodes S1 to Sn, The capacitance change can be detected from the node where the electrodes D1-Dm intersect.

즉, 동작이 활성화되어 있는 동안, 복수의 구동 전극(D1-Dm)은 드라이버(31)로부터 구동 신호를 인가받게 되며, 상기 구동 신호에 의해 복수의 구동 전극(D1-Dm)과 복수의 감지 전극(S1-Sn) 사이에서 정전용량(Capacitance)이 형성될 수 있다. 정전용량이 형성된 상태에서 센서 어레이(20) 상에 지문이 접촉하게 되면, 도전성을 갖는 지문에 의해 정전용량에 변화가 발생할 수 있다. 적분 회로(32)는 지문에 의해 생성된 정전용량 변화를 검출하며, 제어 회로(40)는 정전용량 변화에 기초하여 지문을 감지할 수 있다. 특히, 제어 회로(40)는 지문의 융과 골에 의해 서로 다르게 생성되는 정전용량 변화를 이용하여 지문을 감지할 수 있다.In other words, while the operation is being activated, the plurality of driving electrodes D1-Dm are supplied with the driving signal from the driver 31, and the driving electrodes D1-Dm and the plurality of sensing electrodes A capacitance may be formed between the source and drain electrodes S1-Sn. When the fingerprint is brought into contact with the sensor array 20 in the state where the electrostatic capacitance is formed, the electrostatic capacity may change due to the fingerprint having conductivity. The integration circuit 32 detects the capacitance change generated by the fingerprint, and the control circuit 40 can detect the fingerprint based on the capacitance change. In particular, the control circuit 40 can detect the fingerprint using the electrostatic capacitance change that is differently generated by the fingerprint and the fingerprints.

따라서, 센서 어레이(20)에 접촉하는 지문에 의해 발생하는 정전용량 변화를 증가시킴으로써, 지문 감지 장치(10)의 감도 특성을 개선할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 지문 감지 장치(10)의 감도 특성 개선을 위해, 센서 어레이(20)의 상부에 마련되는 절연층 및 커버층의 유전율을 적절히 한정할 수 있다. 특히, 지문에 가장 가깝게 배치되는 커버층을, 커버층과 센서 어레이(20) 사이에 마련되는 절연층의 유전율보다 크거나 같은 유전율을 갖는 물질로 형성함으로써, 지문 감지 장치(10)의 감도 특성을 개선할 수 있다.
Therefore, the sensitivity characteristic of the fingerprint sensing device 10 can be improved by increasing the capacitance change caused by the fingerprint contacting the sensor array 20. In the embodiment of the present invention, the dielectric constant of the insulating layer and the cover layer provided on the sensor array 20 can be appropriately limited in order to improve the sensitivity characteristic of the fingerprint sensing device 10. [ In particular, by forming the cover layer closest to the fingerprint with a material having a permittivity greater than or equal to the permittivity of the insulation layer provided between the cover layer and the sensor array 20, the sensitivity characteristics of the fingerprint sensing device 10 can be improved Can be improved.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 장치(100)는, 복수의 전극(111, 112)을 갖는 센서 어레이(110), 센서 어레이(110) 상에 배치되는 절연층(120) 및 제1 절연층(120) 상에 배치되는 커버층(130) 등을 포함할 수 있다. 센서 어레이(110)는 인쇄 회로 기판(140) 상에 구현될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(140)의 하부에는 감지 회로(30) 및 제어 회로(40)의 기능을 수행하기 위한 복수의 회로 소자(150)가 마련될 수 있다. 3, a fingerprint sensing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a sensor array 110 having a plurality of electrodes 111 and 112, an insulating layer 120 disposed on the sensor array 110, A cover layer 130 disposed on the first insulating layer 120, and the like. The sensor array 110 may be implemented on the printed circuit board 140 and a plurality of circuit elements 140 for performing the functions of the sensing circuit 30 and the control circuit 40 150 may be provided.

복수의 회로 소자(150)는 솔더 범프(160) 등으로부터 전기적 신호를 공급받을 수 있으며, 감지 회로(30)와 제어 회로(40)를 포함하는 집적회로 소자(151) 및 하나 이상의 수동 소자(152)를 포함할 수 있다. 복수의 회로 소자(150)의 구성 및 실장 방법 등은, 해당 기술분야에서 알려진 다양한 기술에 의해 변형될 수 있다.The plurality of circuit elements 150 may be supplied with electrical signals from the solder bumps 160 and the like and may include integrated circuit elements 151 including sensing circuit 30 and control circuitry 40 and one or more passive elements 152 ). The configuration of the plurality of circuit elements 150, the mounting method, and the like can be modified by various techniques known in the art.

인쇄 회로 기판(140)은 기판 코어(141), 기판 코어(141)의 상면과 하면 각각에 배치되는 제1 및 제2 회로 패턴(142, 143), 및 보호층(144) 등을 포함할 수 있다. 보호층(144)은 솔더 레지스트(Solder Resist)층일 수 있다. 제1 회로 패턴(142)은 기판 코어(141)의 상면에 배치되어 복수의 전극(111, 112) 중 적어도 일부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 회로 패턴(142)은 기판 코어(142)의 하면에 배치되어 복수의 회로 소자(150) 또는 솔더 범프(160) 등과 전기적으로 연결될 수 있다.The printed circuit board 140 may include a substrate core 141, first and second circuit patterns 142 and 143 disposed on the upper and lower surfaces of the substrate core 141, a protective layer 144, and the like have. The protective layer 144 may be a solder resist layer. The first circuit pattern 142 may be disposed on the upper surface of the substrate core 141 and electrically connected to at least a part of the plurality of electrodes 111 and 112. The second circuit pattern 142 may be disposed on the lower surface of the substrate core 142 and electrically connected to the plurality of circuit elements 150 or the solder bumps 160 and the like.

인쇄 회로 기판(140)의 상면 위에는 제1 베이스층(113)이 마련될 수 있으며, 제1 베이스층(113) 상에 복수의 제1 전극(111)이 형성될 수 있다. 한편, 복수의 제1 전극(111) 상에는 제2 베이스층(114)이 마련될 수 있으며, 제2 베이스층(114) 상에 복수의 제2 전극(112)이 형성될 수 있다. 복수의 제1 및 제2 전극(111, 112)은 서로 전기적으로 분리될 수 있으며, 서로 교차하는 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 평면 상에서 복수의 제1 및 제2 전극(111, 112)은 도 2에 도시한 바와 같이 격자 무늬를 형성할 수 있다. 복수의 제1 및 제2 전극(111, 112)의 외곽에는 배선 패턴(115)이 마련될 수 있으며, 배선 패턴(115)에 의해 복수의 제1 및 제2 전극(111, 112)이 인쇄 회로 기판의 회로 패턴(142, 143)과 전기적으로 연결될 수 있다.A first base layer 113 may be formed on the upper surface of the printed circuit board 140 and a plurality of first electrodes 111 may be formed on the first base layer 113. The second base layer 114 may be formed on the plurality of first electrodes 111 and the plurality of second electrodes 112 may be formed on the second base layer 114. The plurality of first and second electrodes 111 and 112 may be electrically separated from each other and may extend in directions intersecting with each other. That is, a plurality of first and second electrodes 111 and 112 on a plane can form a lattice pattern as shown in Fig. A wiring pattern 115 may be provided on the outer periphery of the plurality of first and second electrodes 111 and 112 and the plurality of first and second electrodes 111 and 112 may be formed by a wiring pattern 115, And may be electrically connected to the circuit patterns 142 and 143 of the substrate.

센서 어레이(110) 상에는 절연층(120)이 마련될 수 있다. 절연층(120)은 제1 및 제2 절연층(121, 122)을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 절연층(121, 122)은 각각 솔더 레지스트층 및 컬러층일 수 있다. 제1 절연층(121)은 센서 어레이(110)의 상면에서 노출되는 복수의 제2 전극(112)을 보호하기 위한 솔더 레지스트층일 수 있으며, 제2 절연층(122)은 솔더 레지스트층 상에 배치되는 컬러층일 수 있다. 제1 및 제2 절연층(121, 122)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질을 포함하며, 제1 및 제2 절연층(121, 122)의 유전율은 서로 같거나 다를 수 있다.An insulating layer 120 may be provided on the sensor array 110. The insulating layer 120 may include first and second insulating layers 121 and 122 and the first and second insulating layers 121 and 122 may be a solder resist layer and a color layer, respectively. The first insulating layer 121 may be a solder resist layer for protecting the plurality of second electrodes 112 exposed from the upper surface of the sensor array 110. The second insulating layer 122 may be disposed on the solder resist layer Color layer. The first and second insulating layers 121 and 122 may include an insulating material having a predetermined permittivity. The dielectric constants of the first and second insulating layers 121 and 122 may be equal to or different from each other.

절연층(120) 상에는 커버층(130)이 배치될 수 있다. 커버층(130)은 지문 감지 장치(100)의 최상부에 배치되는 층일 수 있으며, 외부로 노출되는 커버층(130)의 상면은 지문이 직접 접촉하는 면일 수 있다. 커버층(130)은 강화 글라스 또는 아크릴로 형성될 수 있으며, 절연층(120)에 비해 상대적으로 두꺼울 수 있다. A cover layer 130 may be disposed on the insulating layer 120. The cover layer 130 may be a layer disposed at the top of the fingerprint sensing device 100 and the upper surface of the cover layer 130 exposed to the outside may be a surface directly contacting the fingerprint. The cover layer 130 may be formed of tempered glass or acrylic and may be relatively thick compared to the insulating layer 120.

도 3에 도시한 실시예에 따른 지문 감지 장치(100)는, 지문에 가깝게 배치되는 커버층(130)의 유전율이 절연층(120)의 유전율보다 크거나 최소한 같을 수 있다. 또한, 절연층(120)이 복수의 절연층(121, 122)을 갖는 경우, 커버층(130)에 더 가까이 배치되는 제2 절연층(122)의 유전율이 제1 절연층(121)의 유전율보다 크거나, 최소한 같을 수 있다. 제1 및 제2 절연층(121, 122)의 유전율과 커버층(130)의 유전율을 각각 ε1, ε2, ε3으로 정의할 경우, 각 유전율의 대소 관계는 아래와 같을 수 있다.In the fingerprint sensing device 100 according to the embodiment shown in FIG. 3, the permittivity of the cover layer 130 disposed closer to the fingerprint may be greater than or at least equal to the permittivity of the insulating layer 120. When the insulating layer 120 has a plurality of insulating layers 121 and 122, the dielectric constant of the second insulating layer 122 disposed closer to the cover layer 130 is larger than the dielectric constant of the first insulating layer 121 Greater than, or at least equal to. When the permittivities of the first and second insulating layers 121 and 122 and the permittivity of the cover layer 130 are defined as ε 1 , ε 2 , and ε 3 , the magnitude of each permittivity may be as follows.

Figure pat00001
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즉, 센서 어레이(110)의 전극(111, 112)에 가깝게 배치된 층일수록 상대적으로 작은 유전율을 가질 수 있으며, 전극(111, 112)으로부터 멀리 배치된 층일수록 상대적으로 큰 유전율을 가질 수 있다. 최상층에 배치되는 커버층(130)의 유전율은, 제1 및 제2 절연층(121, 122)의 유전율보다 적어도 작지 않을 수 있다. 지문 감지 장치(100)의 센서 어레이(110)에서 생성되는 신호의 감도 특성은, 전극(111, 112) 사이에서 생성되는 정전용량에 비하여, 지문 접촉 시에 지문과 전극(111, 112) 사이에서 생성되는 정전용량 변화가 클수록 좋을 수 있다. 정전용량 변화는 유전율에 비례할 수 있으므로, 지문과 전극(111, 112) 사이에 위치하는 커버층(130)의 유전율을 다른 절연층(120)에 비해 상대적으로 큰 값으로 설정함으로써, 센서 어레이(110)의 감도 특성을 개선하는 것이 가능하다. That is, a layer disposed close to the electrodes 111 and 112 of the sensor array 110 may have a relatively small dielectric constant, and a layer disposed away from the electrodes 111 and 112 may have a relatively large dielectric constant. The permittivity of the cover layer 130 disposed on the uppermost layer may not be at least smaller than the permittivity of the first and second insulating layers 121 and 122. [ The sensitivity characteristic of the signal generated by the sensor array 110 of the fingerprint sensing apparatus 100 is lower than the capacitance generated between the electrodes 111 and 112 by the difference between the fingerprint and the electrodes 111 and 112 The larger the capacitance change that is generated, the better. The capacitance change can be proportional to the permittivity. Therefore, by setting the permittivity of the cover layer 130 located between the fingerprint and the electrodes 111 and 112 to a relatively larger value than that of the other insulating layer 120, 110 can be improved.

한편, 절연층(120)은 커버층(130)을 부착하기 위한 접착층으로서 제공될 수 있다. 절연층(120)은 열 또는 자외선 등으로 경화시킬 수 있는 특성을 갖는 절연 물질을 포함할 수 있다. 절연층(120)을 형성하기 위해 센서 어레이(110) 상에 상기 특성을 갖는 절연 물질을 도포한 후, 상기 절연 물질이 경화되기 전에 커버층(130)을 상기 절연 물질 상에 배치할 수 있다. 이후, 열 또는 자외선 등으로 상기 절연 물질을 경화시킴으로써 별도의 접착층 없이 커버층(130)과 절연층(120)을 센서 어레이(110) 상에 일괄 공정으로 형성할 수 있다. On the other hand, the insulating layer 120 may be provided as an adhesive layer for attaching the cover layer 130. The insulating layer 120 may include an insulating material having properties capable of being cured by heat, ultraviolet rays, or the like. After applying the insulating material having the characteristic on the sensor array 110 to form the insulating layer 120, the covering layer 130 may be disposed on the insulating material before the insulating material is cured. The cover layer 130 and the insulating layer 120 can be formed on the sensor array 110 in a batch process without curing the adhesive layer by curing the insulating material with heat or ultraviolet rays.

따라서, 커버층(130)과 절연층(120)을 센서 어레이(110) 상에 부착하기 위한 접착층이 생략될 수 있다. 접착층은 커버층(130) 또는 절연층(120)에 비해 상대적으로 작은 유전율을 갖기 때문에, 센서 어레이(110)와 절연층(120) 사이 또는 절연층(120)과 커버층(130) 사이에 접착층이 마련되는 경우, 센서 어레이(110)의 감도 특성이 저하될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 절연층(120)을 접착층으로 이용하여 일괄 공정에서 절연층(120)과 커버층(130)을 함께 형성함으로써, 접착층으로 인해 감도 특성이 저하되는 문제를 해결할 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
Thus, the adhesive layer for attaching the cover layer 130 and the insulating layer 120 on the sensor array 110 can be omitted. Since the adhesive layer has a relatively small dielectric constant as compared to the cover layer 130 or the insulating layer 120, the adhesive layer is formed between the sensor array 110 and the insulating layer 120, or between the insulating layer 120 and the cover layer 130. [ The sensitivity characteristic of the sensor array 110 may be degraded. In the embodiment of the present invention, the insulating layer 120 and the cover layer 130 are formed together in the batch process using the insulating layer 120 as an adhesive layer, thereby solving the problem that the sensitivity characteristic is deteriorated due to the adhesive layer. Hereinafter, a description will be made with reference to Figs. 4 and 5. Fig.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치의 감도 특성을 설명하기 위해 제공되는 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views illustrating the sensitivity characteristics of the fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.

우선 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 지문 감지 장치(200)는 센서 어레이(210)와 센서 어레이(210) 상에 배치되는 절연층(220), 및 커버층(230) 등을 포함할 수 있다. 도 3에 도시한 실시예와 달리, 도 4에 도시한 실시예에서 절연층(220)은 하나의 층일 수 있으며, 일례로 솔더 레지스트층일 수 있다.4, the fingerprint sensing device 200 according to the present embodiment includes a sensor array 210, an insulating layer 220 disposed on the sensor array 210, and a cover layer 230 and the like . Unlike the embodiment shown in FIG. 3, in the embodiment shown in FIG. 4, the insulating layer 220 may be a single layer, and may be, for example, a solder resist layer.

복수의 제1 전극(211)에 구동 신호가 공급되면, 복수의 제1 전극(211)과 복수의 제2 전극(212) 사이에 전극 간 정전용량 CE가 생성될 수 있다. 전극 간 정전용량 CE의 크기는 구동 신호의 전압 크기와, 복수의 제1 및 제2 전극(211, 212) 사이에 배치되는 제2 베이스층(214)의 유전율 등에 의해 결정될 수 있다. 제2 베이스층(214)의 유전율이 클 경우, 전극 간 정전용량 CE의 크기가 증가할 수 있다.When a drive signal is supplied to the plurality of first electrodes 211, the interelectrode capacitance C E can be generated between the plurality of first electrodes 211 and the plurality of second electrodes 212. The magnitude of the interelectrode capacitance C E can be determined by the voltage magnitude of the driving signal and the dielectric constant of the second base layer 214 disposed between the first and second electrodes 211 and 212. When the dielectric constant of the second base layer 214 is large, the magnitude of the interelectrode capacitance C E may increase.

한편, 커버층(230)의 상면에 손가락(400)이 접근하면, 지문-전극 간 정전용량 CF가 생성될 수 있다. 지문-전극 간 정전용량 CF는 손가락(400)에 존재하는 지문의 융과 골의 위치에 따라 사람마다 서로 다르게 발생할 수 있다. 한편, 지문-전극 간 정전용량 CF는 전극 간 정전용량 CE에 의해 생성된 전하 중 일부가 손가락(400)에 의해 영향을 받아 전극 간 정전용량 CE으로부터 이탈함으로써 생성되는 정전용량일 수 있다. 따라서, 지문-전극 간 정전용량 CF이 클수록, 센서 어레이(210)의 감도 특성이 좋아질 수 있다. On the other hand, when the finger 400 approaches the upper surface of the cover layer 230, the fingerprint-to-electrode capacitance C F can be generated. The fingerprint-to-electrode capacitance C F can be different for each person depending on the position of the finger and the position of the finger on the finger 400. On the other hand, the fingerprint-to-electrode capacitance C F may be a capacitance generated by a part of the electric charge generated by the interelectrode capacitance C E , which is affected by the finger 400 and separated from the interelectrode capacitance C E . Therefore, the larger the fingerprint-to-electrode capacitance C F , the better the sensitivity characteristics of the sensor array 210 can be.

지문-전극 간 정전용량 CF는 커버층(230) 상면에 접촉하는 손가락(400)의 면적 및 전극(211, 212)과 손가락(400) 사이에 위치하는 커버층(230)과 절연층(220)의 유전율에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 커버층(230)과 절연층(220)의 유전율이 클수록, 지문-전극 간 정전용량 CF는 커질 수 있다.The fingerprint-to-electrode capacitance C F is determined by the area of the finger 400 contacting the upper surface of the cover layer 230 and the area of the cover layer 230 between the electrodes 211 and 212 and the finger 400, Of the dielectric constant. For example, the larger the dielectric constant of the cover layer 230 and the insulating layer 220, the larger the fingerprint-to-electrode capacitance C F can be.

이때, 손가락(400)에 의해 생성되는 지문-전극 간 정전용량 CF의 크기를 높이기 위해서, 커버층(230)의 유전율이 절연층(220)의 유전율보다 크거나, 최소한 같을 수 있다. 커버층(230)의 유전율이 절연층(220)의 유전율보다 작으면, 손가락(400)에 의해 영향을 받아 전극 간 정전용량 CE으로부터 빠져나가는 전하량이 상대적으로 작을 수 있다. 커버층(230)의 상면에 접촉한 손가락(400)이 전극 간 정전용량 CE에 미치는 영향을 높이기 위해서는, 손가락(400)에 가깝게 배치되는 커버층(230)의 유전율을 절연층(220)의 유전율보다 큰 값으로 하거나 최소한 같은 값으로 결정할 수 있다. 커버층(230)은 강화 글라스 또는 아크릴 등으로 형성될 수 있으며, 일 실시예에서 커버층(230)의 유전율은 7 내지 10의 값을 가질 수 있다.
At this time, the dielectric constant of the cover layer 230 may be greater than or at least equal to the dielectric constant of the insulating layer 220 to increase the size of the fingerprint-to-electrode capacitance C F generated by the finger 400. If the dielectric constant of the cover layer 230 is smaller than the dielectric constant of the insulating layer 220, the amount of charge that is affected by the finger 400 and escapes from the interelectrode capacitance C E may be relatively small. The dielectric constant of the cover layer 230 disposed close to the finger 400 is set to be larger than the dielectric constant of the insulating layer 220 in order to enhance the influence of the finger 400 contacting the upper surface of the cover layer 230 on the interelectrode capacitance C E. It can be determined to be a value larger than the permittivity or at least the same value. The cover layer 230 may be formed of tempered glass or acrylic, etc. In one embodiment, the dielectric constant of the cover layer 230 may have a value of 7 to 10.

다음으로 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 지문 감지 장치(300)는 센서 어레이(310)와 센서 어레이(310) 상에 배치되는 절연층(320), 및 커버층(330) 등을 포함할 수 있다. 도 4에 도시한 실시예와 달리, 도 5에 도시한 실시예에서 절연층(320)은 복수의 절연층(321, 322)을 포함할 수 있다. 5, the fingerprint sensing device 300 includes a sensor array 310, an insulating layer 320 disposed on the sensor array 310, a cover layer 330, and the like. can do. 4, the insulating layer 320 in the embodiment shown in FIG. 5 may include a plurality of insulating layers 321 and 322. In the embodiment shown in FIG.

복수의 제1 전극(311)에 구동 신호가 공급되면 복수의 제1 및 제2 전극(311, 312) 사이에서 전극 간 정전용량 CE가 생성된다. 한편, 커버층(330)의 상면에 손가락(400)이 근접하면, 도전성을 갖는 손가락(400)의 특성으로 인해, 전극 간 정전용량 CE을 형성한 전하 중 일부가 이탈하여 지문-전극 간 정전용량 CF를 형성할 수 있다. 감지 회로(30) 및 제어 회로(40) 등은 지문-전극 간 정전용량 CF에 의해 복수의 전극(311, 312)에서 생성되는 전압 변화를 검출하고, 그로부터 지문 정보를 생성할 수 있다. 따라서, 지문-전극 간 정전용량 CF의 크기를 높임으로써, 지문 감지 장치(300)의 감도 특성을 개선할 수 있다.When a drive signal is supplied to the plurality of first electrodes 311, the interelectrode capacitance C E is generated between the plurality of first and second electrodes 311 and 312. On the other hand, when the finger 400 approaches the upper surface of the cover layer 330, due to the characteristic of the conductive finger 400, some of the charges forming the interelectrode capacitance C E are separated and the fingerprint- The capacity C F can be formed. The sensing circuit 30, the control circuit 40 and the like can detect a voltage change generated in the plurality of electrodes 311 and 312 by the fingerprint-electrode capacitance C F and generate fingerprint information therefrom. Therefore, by increasing the size of the fingerprint-electrode capacitance C F , the sensitivity characteristic of the fingerprint sensing apparatus 300 can be improved.

지문-전극 간 정전용량 CF의 크기를 높이기 위해, 손가락(400)과 전극(311, 312) 사이에 배치되는 커버층(330)과 절연층(320)의 유전율을 특정 조건에 맞게 설정할 수 있다. 특히, 손가락(400)에 가깝게 배치되는 커버층(330)의 유전율이 절연층(320)의 유전율보다 크거나 또는 같도록 함으로써, 동일한 조건에서 지문-전극 간 정전용량 CF의 크기를 높일 수 있다. The dielectric constant of the cover layer 330 and the insulating layer 320 disposed between the finger 400 and the electrodes 311 and 312 can be set to meet specific conditions to increase the fingerprint-to-electrode capacitance C F . In particular, by setting the dielectric constant of the cover layer 330 disposed close to the finger 400 to be larger than or equal to the dielectric constant of the insulating layer 320, the size of the fingerprint-to-electrode capacitance C F can be increased under the same conditions .

한편, 전극 간 정전용량 CE 대비 지문-전극 간 정전용량 CF의 크기를 높이기 위해, 커버층(330)과 절연층(320)의 유전율은 전극(311, 312)이 형성되는 베이스층(313, 314)의 유전율보다 크거나 같을 수 있다. 상기와 같은 유전율의 조건은, 도 4에 도시한 실시예에도 동일하게 결정될 수 있다. 즉, 도 4에 도시한 실시예에서도, 커버층(230)과 절연층(220)의 유전율이 베이스층(213, 214)의 유전율보다 크거나 같을 수 있다.On the other hand, the inter-electrode capacitance C E compared to fingerprint - to increase the size of the capacitance C F between the electrodes, the dielectric constant of the cover layer 330 and the insulating layer 320 are electrodes 311 and 312 of the base layer (313 is formed , And 314, respectively. The conditions of the dielectric constant as described above can be similarly determined in the embodiment shown in Fig. 4, the permittivity of the cover layer 230 and the insulating layer 220 may be greater than or equal to the permittivity of the base layers 213 and 214. In other words,

커버층(230, 330)의 유전율이 절연층(220, 320)의 유전율보다 크거나 같도록 함으로써, 상대적으로 큰 두께를 갖는 강화 글라스를 커버층(230, 330)에 적용할 수 있다. 최근 들어 지문 감지 장치(200, 300)가 널리 적용되고 있는 스마트 기기의 경우, 디스플레이 장치와 터치스크린 장치를 보호하기 위해 스마트 기기의 전면에 강화 글라스를 채용하는 것이 일반적이다. 지문 감지 장치(200, 300)는 통상적으로 디스플레이 장치와 같은 면에 배치되는데, 강화 글라스로 지문 감지 장치(200, 300)를 덮는 경우, 지문 감지 장치(200, 300)의 감도 특성이 저하되어 지문이 제대로 검출되지 않는 문제가 있었다.The reinforcing glass having a relatively large thickness can be applied to the cover layers 230 and 330 by making the dielectric constant of the cover layers 230 and 330 equal to or greater than the dielectric constant of the insulating layers 220 and 320. [ In recent years, in the case of a smart device in which the fingerprint sensing devices 200 and 300 are widely applied, it is general to use tempered glass on the front side of the smart device in order to protect the display device and the touch screen device. When the fingerprint sensing devices 200 and 300 are covered with the reinforcing glass, the sensitivity characteristics of the fingerprint sensing devices 200 and 300 are lowered, There was a problem in that it was not detected properly.

본 발명의 실시예에서는, 일반적인 강화 글라스를 커버층(230, 330)으로 그대로 채용하고, 강화 글라스의 하부에 위치하게 되는 절연층(220, 320)을 강화 글라스보다 작은 유전율을 갖는 물질로 형성할 수 있다. 이 경우, 강화 글라스로 인한 지문 감지 장치(200, 300)의 감도 특성 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 상대적으로 큰 두께를 갖는 강화 글라스를 스마트 기기의 전면 전체에 채용하여, 강화 글라스가 디스플레이 장치는 물론 지문 감지 장치(200, 300)까지 보호할 수 있다.
In the embodiment of the present invention, a general tempered glass is used as it is as the cover layers 230 and 330, and the insulating layers 220 and 320 located under the tempered glass are formed of a material having a smaller dielectric constant than the tempered glass . In this case, deterioration of the sensitivity characteristics of the fingerprint sensing devices 200 and 300 due to the reinforced glass can be prevented. Therefore, a tempered glass having a relatively large thickness can be applied to the entire front face of the smart device, so that the tempered glass can protect not only the display device but also the fingerprint sensing device 200, 300.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치의 제조 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 이하, 도 3을 함께 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 장치의 제조 방법을 설명하기로 한다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 장치의 제조 방법은, 센서 어레이(110)를 마련하는 것으로 시작될 수 있다(S10). 일 실시예로, 인쇄 회로 기판(140)의 상면에 센서 어레이(110)를 마련할 수 있다. 센서 어레이(110)는 복수의 베이스층(113, 114) 및 각 베이스층(113, 114) 상에 마련되는 복수의 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)은, 배선 패턴(115)을 통해 인쇄 회로 기판(140) 상면의 제1 회로 패턴(142)과 연결될 수 있다. Referring to FIG. 6, a method of manufacturing a fingerprint sensing apparatus according to an embodiment of the present invention may begin with providing a sensor array 110 (S10). In one embodiment, the sensor array 110 may be provided on the top surface of the printed circuit board 140. The sensor array 110 may include a plurality of base layers 113 and 114 and a plurality of first and second electrodes 111 and 112 provided on the respective base layers 113 and 114. The plurality of first electrodes 111 and the plurality of second electrodes 112 may be connected to the first circuit patterns 142 on the upper surface of the printed circuit board 140 through the wiring patterns 115.

센서 어레이(110)가 마련되면, 센서 어레이(110) 상에 절연물질을 도포할 수 있다(S11). 절연물질은, 도 3에 도시한 실시예에서, 센서 어레이(110)의 상면을 덮는 절연층(120)을 형성하기 위한 물질일 수 있다. 도 3에 도시한 실시예와 같이 복수의 절연층(121, 122)이 마련되는 경우, 하부에 마련되는 제1 절연층(121)을 형성하기 위한 제1 절연물질을 센서 어레이(110) 상에 도포한 후, 이를 경화시켜 제1 절연층(121)을 형성할 수 있다. 이후, 제1 절연층(121)의 상면에 제2 절연층(122)을 형성하기 위한 제2 절연물질을 도포할 수 있다.When the sensor array 110 is provided, an insulating material may be applied on the sensor array 110 (S11). The insulating material may be a material for forming the insulating layer 120 covering the upper surface of the sensor array 110 in the embodiment shown in Fig. When a plurality of insulating layers 121 and 122 are provided as in the embodiment shown in FIG. 3, a first insulating material for forming the first insulating layer 121 provided on the bottom is formed on the sensor array 110 After the application, the first insulating layer 121 can be formed by curing it. Then, a second insulating material for forming the second insulating layer 122 may be applied to the upper surface of the first insulating layer 121.

절연물질은, 열 또는 자외선 등에 의하여 경화될 수 있는 수지 및 수지 내에 함유되는 복수의 필러를 포함할 수 있다. 수지 내에 포함되는 필러의 성분 및 양을 조절하여 절연층(120)의 유전율을 조절할 수 있다. The insulating material may include a resin that can be cured by heat or ultraviolet rays, and a plurality of fillers contained in the resin. The dielectric constant of the insulating layer 120 can be controlled by adjusting the amount and the amount of the filler contained in the resin.

절연물질이 도포되면, 절연물질 상에 커버층(130)을 배치한다(S12). 커버층(130)은 절연물질을 경화하기 전에 배치될 수 있으며, 이후 절연물질을 경화시켜 절연층(120)을 형성함으로써, 절연층(120) 상에 커버층(130)을 부착할 수 있다. 즉, 별도의 접착층 없이 절연층(120)과 커버층(130)을 센서 어레이(110) 상에 형성할 수 있다.When the insulating material is applied, the cover layer 130 is disposed on the insulating material (S12). The cover layer 130 may be disposed prior to curing the insulating material and then the cover layer 130 may be deposited on the insulating layer 120 by curing the insulating material to form the insulating layer 120. That is, the insulating layer 120 and the cover layer 130 can be formed on the sensor array 110 without a separate adhesive layer.

일반적으로 접착층은 커버층(130) 또는 절연층(120)에 비해 낮은 유전율을 갖는다. 따라서, 접착층이 커버층(130)과 절연층(120) 사이 또는 절연층(120)과 센서 어레이(110) 사이에 배치되는 경우, 커버층(130) 상면에 접촉하는 손가락과 전극(111, 112) 사이에서 생성되는 정전용량의 크기가 감소할 수 있다. 이는 지문 감지 장치(100)의 감도 특성 저하를 가져오는 원인이 될 수 있다.Generally, the adhesive layer has a lower dielectric constant than the cover layer 130 or the insulating layer 120. Therefore, when the adhesive layer is disposed between the cover layer 130 and the insulating layer 120 or between the insulating layer 120 and the sensor array 110, the finger contacting the upper surface of the cover layer 130 and the electrodes 111 and 112 Can be reduced in size. This may cause degradation of the sensitivity characteristic of the fingerprint sensing apparatus 100. [

본 발명의 실시예에서는, 접착층을 생략하고 커버층(130) 및 절연층(120)을 센서 어레이(110) 상에 부착함으로써, 접착층으로 인한 지문 감지 장치(100)의 감도 특성 저하를 방지할 수 있다. 또한, 강화 글라스 또는 아크릴 등을 채용하는 커버층(130)의 유전율보다 작거나 같은 유전율을 갖는 물질로 절연층(120)을 형성함으로써, 손가락과 전극(111, 112) 사이에서 생성되는 정전용량의 크기를 증가시킬 수 있다. 따라서, 지문 감지 장치(100)의 감도 특성을 개선할 수 있다.
In the embodiment of the present invention, by omitting the adhesive layer and attaching the cover layer 130 and the insulating layer 120 on the sensor array 110, deterioration of the sensitivity characteristic of the fingerprint sensing device 100 due to the adhesive layer can be prevented have. The insulating layer 120 is formed of a material having a dielectric constant lower than or equal to the dielectric constant of the cover layer 130 employing reinforced glass or acrylic or the like so that the capacitance of the capacitance generated between the finger and the electrodes 111 and 112 The size can be increased. Therefore, the sensitivity characteristic of the fingerprint sensing apparatus 100 can be improved.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치의 제조 방법을 설명하기 위해 제공되는 도이다. 도 7 내지 도 10에는 도 2에 도시한 실시예에 따른 지문 감지 장치(200)의 제조 방법을 도시하였으나, 도 7 내지 도 10에 도시한 제조 방법은 도 3 및 도 5에 도시한 지문 감지 장치(100, 300)에도 적용될 수 있다.7 to 10 are views illustrating a method of manufacturing a fingerprint sensing device according to an embodiment of the present invention. 7 to 10 show a manufacturing method of the fingerprint sensing device 200 according to the embodiment shown in FIG. 2, the manufacturing method shown in FIGS. 7 to 10 is the same as the manufacturing method of the fingerprint sensing device 200 shown in FIG. 3 and FIG. (100, 300).

우선 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 장치의 제조 방법은, 센서 어레이(210)를 마련하는 것으로 시작될 수 있다. 센서 어레이(210)는 제1 베이스층(213) 상에 형성되는 복수의 제1 전극(211) 및 제2 베이스층(214) 상에 형성되는 복수의 제2 전극(212)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 및 제2 전극(211, 212)은 서로 교차하여 복수의 노드를 형성할 수 있으며, 복수의 노드에서 정전용량 변화가 생성될 수 있다.Referring first to FIG. 7, a method of manufacturing a fingerprint sensing device according to an embodiment of the present invention may be started by providing a sensor array 210. The sensor array 210 may include a plurality of first electrodes 211 formed on the first base layer 213 and a plurality of second electrodes 212 formed on the second base layer 214 . The plurality of first and second electrodes 211 and 212 may intersect each other to form a plurality of nodes, and a capacitance change may be generated at a plurality of nodes.

다음으로 도 8을 참조하면, 센서 어레이(210) 상에 절연물질(220`)이 도포될 수 있다. 절연물질(220`)은 열 또는 자외선 등에 의해 경화될 수 있는 수지(220a)와, 수지(220a)에 함유되는 복수의 필러(220b)를 포함할 수 있다. 필러(220b)의 성분과 함량에 따라 절연물질(220`)의 유전율이 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 절연물질(220`)의 유전율은, 이후 절연물질(220`) 상에 부착될 커버층(230)의 유전율보다 작거나 같을 수 있다.Next, referring to FIG. 8, an insulating material 220 'may be applied on the sensor array 210. The insulating material 220 'may include a resin 220a that can be cured by heat or ultraviolet rays, and a plurality of fillers 220b that are contained in the resin 220a. The dielectric constant of the insulating material 220 'may be determined according to the content and content of the filler 220b. In one embodiment, the dielectric constant of the insulating material 220 'may be less than or equal to the dielectric constant of the cover layer 230 to be subsequently deposited on the insulating material 220'.

도 9를 참조하면, 절연물질(220`) 상에 커버층(230)이 마련될 수 있다. 커버층(230)은 강화 글라스 또는 아크릴 등의 재질로 형성될 수 있으며, 일 실시예로 스마트 기기의 디스플레이 장치 전면에 부착되는 강화 글라스일 수 있다. 커버층(230)을 절연물질(220`) 상에 마련한 후, 도 10에 도시한 바와 같이 절연물질(220`)의 수지(220a)를 경화시켜 절연층(220)을 형성한다. 수지(220a)가 경화되어 절연층(220)이 형성되면서 절연층(220)이 센서 어레이(210) 및 커버층(230)과 결합할 수 있다. 따라서, 별도의 접착층이 센서 어레이(210)와 절연층(220) 및 커버층(230) 사이에 배치되지 않으므로, 낮은 유전율을 갖는 접착층으로 인한 지문 감지 장치(200)의 감도 특성 저하를 방지할 수 있다.
Referring to FIG. 9, a cover layer 230 may be provided on the insulating material 220 '. The cover layer 230 may be formed of a material such as tempered glass or acrylic, and may be a tempered glass attached to the front surface of the display device of the smart device in one embodiment. The cover layer 230 is formed on the insulating material 220 and then the resin 220a of the insulating material 220 is cured to form the insulating layer 220 as shown in FIG. The insulating layer 220 can be bonded to the sensor array 210 and the cover layer 230 while the resin 220a is hardened and the insulating layer 220 is formed. Therefore, since a separate adhesive layer is not disposed between the sensor array 210 and the insulating layer 220 and the cover layer 230, it is possible to prevent degradation of the sensitivity characteristics of the fingerprint sensing device 200 due to the adhesive layer having a low dielectric constant have.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 장치가 적용될 수 있는 전자 장치를 나타낸 사시도이다.11 is a perspective view showing an electronic device to which a fingerprint sensing device according to an embodiment of the present invention can be applied.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치(500)는, 하우징(510), 디스플레이(520), 키 입력부(530), 음성 출력부(540) 및 지문 감지 장치(550) 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치(500)는 도 11에서 스마트폰으로 도시되었으나, 이와 달리 태블릿 PC, 랩톱 등의 다른 모바일 기기는 물론, 데스크톱 컴퓨터, 텔레비전, 냉장고, 세탁기, 및 가정용 게임기 등의 일반적인 전자 장치도 포함할 수 있다.11, an electronic device 500 according to an embodiment of the present invention includes a housing 510, a display 520, a key input unit 530, a sound output unit 540, and a fingerprint sensing device 550 . ≪ / RTI > Although the electronic device 500 according to the embodiment of the present invention is shown as a smartphone in FIG. 11, the electronic device 500 according to an embodiment of the present invention may be used for a desktop computer, a television, a refrigerator, a washing machine, Common electronic devices may also be included.

도 11에 도시한 실시예에서, 전자 장치(500)가 포함하는 지문 감지 장치(550)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 실시예가 적용된 장치일 수 있다. 즉, 지문 감지 장치(550)는 사용자의 지문을 수용하기 위한 입력 영역을 제공하는 센서 어레이와, 센서 어레이와 연결되어 지문 정보를 생성하고, 사용자를 인증하는 컨트롤러 IC를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러 IC는, 별도의 메모리 또는 전자 장치(500)에 포함되는 메모리와 연동되어 사용자 인증 정보를 관리할 수 있으며, 전자 장치(500)의 애플리케이션 프로세서(AP)이거나 또는 상기 애플리케이션 프로세서와 별도로 제공되는 집적회로 칩일 수도 있다.In the embodiment shown in FIG. 11, the fingerprint sensing device 550 included in the electronic device 500 may be an apparatus to which the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 10 is applied. That is, the fingerprint sensing device 550 may include a sensor array that provides an input area for receiving a fingerprint of a user, and a controller IC connected to the sensor array to generate fingerprint information and authenticate the user. The controller IC can operate in association with a memory included in a separate memory or electronic device 500 to manage user authentication information and can be either an application processor (AP) of the electronic device 500, Or may be an integrated circuit chip.

특히, 도 11에 도시한 실시예에서, 전자 장치(500)의 전면에는 디스플레이(520) 등을 보호하기 위한 강화 글라스가 부착될 수 있다. 상기 강화 글라스가 지문 감지 장치(550) 상에도 배치되는 경우, 지문 감지 장치(550)의 감도 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 감지 장치(550)에서는, 강화 글라스의 유전율보다 작거나 같은 유전율을 갖는 물질로 형성되는 절연층이 강화 글라스와 센서 어레이 사이에 배치될 수 있다. 또한, 절연층을 접착층으로 이용하여 별도의 접착층 없이 강화 글라스와 절연층을 부착할 수 있다. 따라서, 감도 특성 저하 없이 강화 글라스가 부착된 지문 감지 장치(550)를 제공할 수 있다.
11, a reinforcing glass for protecting the display 520 and the like may be attached to the front surface of the electronic device 500. In addition, If the tempered glass is also disposed on the fingerprint sensor 550, the sensitivity characteristic of the fingerprint sensor 550 may deteriorate. In the fingerprint sensing device 550 according to various embodiments of the present invention, an insulating layer formed of a material having a dielectric constant less than or equal to the dielectric constant of the tempered glass may be disposed between the tempered glass and the sensor array. Further, the reinforcing glass and the insulating layer can be attached without an additional adhesive layer using the insulating layer as an adhesive layer. Accordingly, it is possible to provide the fingerprint sensing apparatus 550 with the tempered glass attached thereto without deteriorating the sensitivity characteristic.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

10, 100, 200, 300: 지문 감지 장치
20, 110, 210, 310: 센서 어레이
120, 220, 320: 절연층
130, 230, 330: 커버층10, 100, 200, 300: Fingerprint sensor
20, 110, 210, 310: sensor array
120, 220, 320: insulation layer
130, 230, 330: cover layer

Claims (16)

복수의 전극을 갖는 센서 어레이;
상기 센서 어레이 상에 배치되는 절연층; 및
상기 절연층 상에 배치되어 적어도 일면을 통해 지문을 수용하며, 상기 절연층의 유전율보다 크거나 같은 유전율을 갖는 물질을 포함하는 커버층; 을 포함하며,
상기 절연층은, 상기 커버층을 부착하기 위한 접착층으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
A sensor array having a plurality of electrodes;
An insulating layer disposed on the sensor array; And
A cover layer disposed on the insulating layer and containing a fingerprint through at least one surface thereof and having a dielectric constant greater than or equal to a dielectric constant of the insulating layer; / RTI >
Wherein the insulating layer is provided as an adhesive layer for attaching the cover layer.
제1항에 있어서,
상기 절연층은 복수의 절연층이며,
상기 복수의 절연층 각각의 유전율은 상기 커버층의 유전율보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the insulating layer is a plurality of insulating layers,
Wherein a dielectric constant of each of the plurality of insulating layers is smaller than or equal to a dielectric constant of the cover layer.
제2항에 있어서,
상기 복수의 절연층은, 제1 절연층 및 상기 제1 절연층보다 상기 커버층에 가깝게 배치되는 제2 절연층을 포함하며,
상기 제2 절연층의 유전율은 상기 제1 절연층의 유전율보다 큰 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of insulating layers includes a first insulating layer and a second insulating layer disposed closer to the cover layer than the first insulating layer,
Wherein the dielectric constant of the second insulating layer is larger than the dielectric constant of the first insulating layer.
제2항에 있어서,
상기 복수의 절연층 각각은, 상기 복수의 절연층 각각의 상부에 다른 절연층 또는 상기 커버층을 부착하기 위한 접착층으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein each of the plurality of insulating layers is provided as an adhesive layer for attaching another insulating layer or the cover layer on top of each of the plurality of insulating layers.
제1항에 있어서,
상기 절연층은 상기 전극을 덮는 솔더 레지스트층, 상기 솔더 레지스트층 상에 배치되는 컬러층, 및 상기 컬러층 상에 배치되는 프라이머층 중 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the insulating layer comprises at least a part of a solder resist layer covering the electrode, a color layer disposed on the solder resist layer, and a primer layer disposed on the color layer.
제5항에 있어서,
상기 컬러층의 유전율은, 상기 솔더 레지스트층의 유전율보다 크고, 상기 커버층의 유전율보다 작은 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the permittivity of the color layer is larger than the permittivity of the solder resist layer and smaller than the permittivity of the cover layer.
제1항에 있어서,
상기 커버층은 강화 글라스 및 아크릴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the cover layer comprises at least one of a reinforcing glass and acrylic.
제1항에 있어서,
상기 커버층의 유전율은 7 내지 10인 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the cover layer has a dielectric constant of 7 to 10.
제1항에 있어서, 상기 센서 어레이는,
복수의 제1 전극;
상기 복수의 제1 전극과 교차하며, 상기 복수의 제1 전극 상부에 마련되는 복수의 제2 전극; 및
상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극 사이에 마련되는 제2 절연층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
2. The sensor array as claimed in claim 1,
A plurality of first electrodes;
A plurality of second electrodes crossing the plurality of first electrodes and provided over the plurality of first electrodes; And
A second insulating layer provided between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes; And a fingerprint sensor for detecting the fingerprint.
제9항에 있어서,
상기 제2 절연층의 유전율은, 상기 절연층의 유전율보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the dielectric constant of the second insulating layer is smaller than or equal to the dielectric constant of the insulating layer.
제1항에 있어서,
상기 커버층은 상기 절연층보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the cover layer is thicker than the insulating layer.
제1항에 있어서,
상기 센서 어레이에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하여 지문 데이터를 생성하는 컨트롤러; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치.
The method according to claim 1,
A controller for detecting a change in electrostatic capacitance generated in the sensor array to generate fingerprint data; And a fingerprint sensor for detecting the fingerprint.
복수의 전극을 포함하는 센서 어레이를 마련하는 단계;
상기 센서 어레이 상에 절연물질을 마련하는 단계;
상기 절연물질 상에 커버층을 마련하는 단계; 및
상기 절연물질을 경화시켜 절연층을 형성하고, 상기 커버층을 상기 절연층에 결합시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치의 제조 방법.
Providing a sensor array including a plurality of electrodes;
Providing an insulating material on the sensor array;
Providing a cover layer on the insulating material; And
Curing the insulating material to form an insulating layer, and bonding the cover layer to the insulating layer; The fingerprint sensing device comprising:
제13항에 있어서,
상기 커버층은, 상기 절연물질의 유전율보다 크거나 같은 유전율을 갖는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the cover layer is formed of a material having a dielectric constant that is greater than or equal to a dielectric constant of the insulating material.
제13항에 있어서,
상기 커버층은 강화 글라스 또는 아크릴로 형성되는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the cover layer is formed of tempered glass or acrylic.
제13항에 있어서,
상기 커버층은 상기 절연층보다 두꺼운 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지문 감지 장치의 제조 방법.


14. The method of claim 13,
Wherein the cover layer is formed to have a thickness larger than that of the insulating layer.


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