KR20170125455A - 지문 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기 - Google Patents

지문 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기 Download PDF

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KR20170125455A
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엄준필
김백준
장신애
전은정
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예의 지문 센싱 장치는 기판과, 지문 센싱 영역을 정의하는 베젤과, 지문 센싱 영역에서 기판 위에 배치된 지문 센서부와, 지문 센서부를 감싸며 배치된 몰딩부 및 몰딩부와 베젤 사이의 이격된 공간에 배치된 쉴드부를 포함한다.

Description

지문 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기{Fingerprint sensing apparatus and electric device including the apparatus}
실시 예는 지문 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.
지문 센싱 기술은 생체 인식 또는 인증 프로세스 등에 널리 이용되고 있다. 예를 들어, 스마트폰(smartphone) 등과 같은 전자 기기에 사용되는 지문 센싱 장치에 포함되는 지문 센서(또는, 지문 인식 센서)는 사람의 지문을 감지하기 위해 사용되고 있다. 이러한 지문 센서를 포함하는 지문 센싱 장치는 일반적으로 기판(미도시), 센싱부(미도시), 몰딩층(미도시) 및 베젤(미도시) 등을 포함한다.
통상적으로 지문 센싱 장치의 기판, 센싱부, 몰딩부 및 베젤은 모듈화되어 있기 때문에, 이들을 조립(assemble)하는 과정에서, 베젤과 몰딩부의 사이에 갭(gap)이 형성될 수 있다. 이 경우, 갭을 통해 지문 센싱 장치의 외부로부터 내부로 수분이나 습기가 기타 전도성을 갖는 이물질이 침투할 경우, 지문 센싱 장치는 오동작을 일으켜 신뢰성이 저하될 수 있다.
실시 예는 개선된 신뢰성을 갖는 지문 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
일 실시 예에 의한 지문 센싱 장치는, 기판; 지문 센싱 영역을 정의하는 베젤; 상기 지문 센싱 영역에서 상기 기판 위에 배치된 지문 센서부; 상기 지문 센서부를 감싸며 배치된 몰딩부; 및 상기 몰딩부와 상기 베젤 사이의 이격된 공간에 배치된 쉴드부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 지문 센싱 장치는 상기 몰딩부 위에 적층되어 배치된 적어도 하나의 기능층을 더 포함하고, 상기 쉴드부는 상기 기능층과 상기 베젤 사이의 이격된 공간으로 더 연장되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 쉴드부는 상기 몰딩부와 상기 베젤 사이의 이격된 공간 또는 상기 기능층과 상기 베젤 사이의 이격된 공간 중 적어도 한 공간에 배치된 제1 부분; 및 상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 몰딩부 위에 배치된 제2 부분을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 쉴드부의 두께는 15 ㎚ 내지 20 ㎚일 수 있다.
예를 들어, 상기 쉴드부는 무색이고 투명한 재질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 쉴드부는 SiO2 또는 TiO2를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 기능층은 상기 몰딩부 위에 배치된 프라이머(primer)층; 및 상기 프라이머층 위에 배치된 컬러층을 포함하고, 상기 쉴드부는 상기 컬러층 위에 배치될 수 있다. 상기 기능층은 상기 컬러층 위에 배치된 보호층을 더 포함하고, 상기 쉴드부는 상기 보호층 위에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 베젤은 상기 기판과 대향하는 하부; 상기 하부의 위에서 상기 몰딩부, 상기 기능층 및 상기 쉴드부와 대향하는 중간부; 및 상기 중간부의 위에서 상기 쉴드부의 위쪽 공간과 대향하는 상부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 베젤의 상기 상부, 상기 중간부 및 상기 하부는 균일한 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 베젤의 상기 상부는 상기 지문 센싱 영역으로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 지문 센서부는 상기 기판 위에 배치된 본체; 상기 본체의 상부에 배치된 센싱부; 및 상기 본체와 상기 기판 사이에 배치된 접착부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 기능층 또는 상기 쉴드부 중 적어도 하나는 코팅된 형태를 가질 수 있다.
다른 실시 예에 의한 전자 기기는, 상기 지문 센싱 장치를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 지문 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기는 베젤과 몰딩부 사이의 공간 또는 베젤과 기능층 사이의 공간 중 적어도 하나의 공간에 쉴드층을 배치함으로써 외부로부터의 수분이나 습기나 이물질이 내부로 침투함을 방지할 수 있어, 개선된 신뢰성을 갖는다.
도 1은 실시 예에 의한 지문 센싱 장치를 포함하는 전자 기기의 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 지문 센싱 장치를 I-I'선을 따라 절개한 일 실시 예의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 지문 센싱 장치를 I-I'선을 따라 절개한 다른 실시 예의 단면도를 나타낸다.
도 4는 비교 례에 의한 지문 센싱 장치의 단면도를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
이하, 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B) 및 이 장치(200, 200A, 200B)를 포함하는 전자 기기(1000)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B) 및 이를 포함하는 전자 기기(1000)를 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에 의할 경우, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지 않고 교차할 수도 있다.
이하에서 설명되는 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)란, 지문 센서와 같은 기능 센서를 포함하며, 기능 센서의 주변에 지문 센싱 영역(SA:Sensing Area)을 정의하는 베젤(bezel)을 포함하는 어느 장치도 해당할 수 있다. 여기서, 지문 센싱 영역(SA)이란 지문을 감지하는 지문 센서부가 배치되는 영역으로서, 입력 장치가 터치되는 영역을 의미할 수 있다. 여기서, 입력 장치란, 지문을 갖는 사용자의 손가락일 수 있다. 또는, 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)는 사용자의 지문 대신에 스타일러스 펜의 터치를 센싱할 수도 있으며, 그 센싱 대상에 국한되지 않는다.
또한, 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)는 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)는 사용자 인증이 필요한 분야에서 이용될 수 있다. 사용자 인증이 필요한 경우는 예를 들어, 언로킹(unlocking), 온라인 거래를 인정하거나 부인을 방지(Non-repudiation), 웹 사이트들 및 이메일을 포함한 디바이스 시스템들 및 서비스들에 대한 액세스, 패스워드 및 PIN들의 교체, 도어락(door lock) 등과 같은 물리적 액세스, 시간 및 출석관리 시스템들에서 각종 증명, 모바일 폰들 및 게이밍(gaming)을 위한 손가락 기반 입력 디바이스들/내비게이션, 또는 손가락 기반 단축키(shortcuts)의 사용 등이 있다. 이와 같이, 사용자 인증, 등록, 결재 또는 보안 등 다양한 분야에서 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)가 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이 다양한 분야에 적용될 수 있는 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)를 포함하는 전자 기기로서, 예를 들어 휴대폰, 스마트폰, 휴대 정보 단말기(PDA:Personal Digital Assistant), 휴대용 멀티미디어 플레이어(PMP:Portable Multimedia Player), 노트북 또는 테블릿(tablet) 개인용 컴퓨터(PC:Personal Computer) 등과 같은 휴대용 단말기에 해당할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
또한, 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)는 패키지화 또는 모듈화되어 전자 기기(1000)에 포함될 수 있으나, 실시 예는 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)가 전자 기기(1000)에 포함되는 형태에 국한되지 않는다.
또한, 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)의 이해를 돕기 위해, 도 1에 도시된 바와 같은 전자 기기(1000)를 예를 들어 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)는 도 1에 도시된 전자 기기(1000)와 다른 다양한 형태의 전자 기기에 포함될 수 있음은 물론이다.
도 1은 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200)를 포함하는 전자 기기(1000)의 평면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 의한 전자 기기(1000)는 커버 유리(100), 지문 센싱 장치(200) 및 디스플레이부(300)를 포함할 수 있다.
커버 유리(100)는 디스플레이부(300)를 보호하며 전자 기기(1000)의 전면(front surface)에 배치된다. 디스플레이부(300)는 터치 스크린의 역할을 수행한다.
지문 센싱 장치(200)는 사용자의 지문을 센싱하거나 사용자의 손가락의 움직임을 센싱하거나 스타일러스의 접촉을 센싱하여 포인터를 조작할 수 있도록 할 수 있다. 도 1의 경우, 지문 센싱 장치(200)는 전자 기기(1000)에서 디스플레이부(300)의 아래쪽에 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 도 1에 도시된 바와 달리, 지문 센싱 장치(200)는 디스플레이부(300)의 위쪽이나 측부쪽에 배치될 수도 있다. 즉, 실시 예는 지문 센싱 장치(200)가 전자 기기(1000)에서 배치되는 위치에 국한되지 않는다.
도 2는 도 1에 도시된 지문 센싱 장치(200)를 I-I'선을 따라 절개한 일 실시 예(200A)의 단면도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 지문 센싱 장치(200A)는 기판(210), 베젤(부)(220A), 지문 센서부(230), 몰딩부(240), 적어도 하나의 기능층(250A) 및 쉴드(shield)부(260)를 포함할 수 있다.
기판(210)은 전기 신호나 이와 관련된 정보를 지문 센서부(230)로 전달하는 역할을 한다. 이를 위해, 지문 센서부(230)의 와이어(238)는 기판(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 와이어(238)의 도움없이 지문 센서부(230)는 기판(210)과 다양한 방법으로 전기적으로 연결될 수 있다. 실시 예는 지문 센서부(230)와 기판(210)의 전기적으로 특정한 연결 형태에 국한되지 않는다.
기판(210)은 지문 센서부(230)를 구동하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 기판(210)은 인쇄 회로 기판(PCB:Printed Circuit Board)일 수도 있고, 전체가 유연한 특성을 갖는 연성(flexible) PCB일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 도시되지는 않았지만, 기판(210)의 아래에 리드 프레임(미도시)이 더 배치될 수 있다. 리드 프레임은 기판(210)의 하부에 표면 실장 기술(SMT:Surface Mounting Technology)에 의거하여 부착될 수 있다.
한편, 베젤(220A)은 제1 지문 센싱 영역(SA1)을 정의한다. 여기서, 제1 지문 센싱 영역(SA1)이란, 도 1에 도시된 지문 센싱 영역(SA)의 실시 예에 해당하며, 지문을 감지하는 지문 센서부(230)가 배치되는 영역으로서, 사용자의 손가락 등 입력 장치가 터치되는 영역을 의미할 수 있다.
또한, 베젤(220A)은 지문 감지를 위한 구동 신호를 손가락을 향해 송출하는 안테나로서의 기능을 수행할 수도 있다. 이 경우, 베젤(220A)은 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 구현될 수도 있다. 또는, 지문 감지를 위한 구동 신호를 송출하는 안테나의 기능은 베젤(220A) 대신에 몰딩부(240)가 수행할 수도 있다.
또한, 베젤(220A)은 하부(222A), 중간부(224A) 및 상부(226A)를 포함할 수 있다. 베젤(220A)의 하부(222A)는 기판(210)과 수평 방향(예를 들어, y축 방향)으로 대향하는 부분을 의미할 수 있다. 중간부(224A)는 하부(222A)의 위에서 몰딩부(240), 기능층(250A) 및 쉴드부(260)와 수평 방향(예를 들어, y축 방향)으로 대향하는 부분을 의미할 수 있다. 상부(226A)는 중간부(224A)의 위에서 쉴드부(260)의 위쪽 공간과 대향하는 부분을 의미할 수 있다. 만일, 기능층(250A)이 생략될 경우, 중간부(224A)는 하부(222A)의 위에서 몰딩부(240) 및 쉴드부(260)와 수평 방향(예를 들어, y축 방향)으로 대향하는 부분을 의미할 수 있다.
도 2에 도시된 베젤(220A)의 경우, 상부(226A), 중간부(224A) 및 하부(222A)는 균일한 제1 두께(T1)를 갖는다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 3은 도 1에 도시된 지문 센싱 장치(200)를 I-I'선을 따라 절개한 다른 실시 예(200B)의 단면도를 나타낸다.
도 3에 도시된 지문 센싱 장치(200B)는 기판(210), 베젤(220B), 지문 센서부(230), 몰딩부(240), 기능층(250B) 및 쉴드부(260)를 포함할 수 있다.
기능층(250B) 및 베젤(220B)의 형태가 다름을 제외하면, 도 3에 도시된 지문 센싱 장치(200B)는 도 2에 도시된 지문 센싱 장치(200A)와 동일하므로, 동일한 참조부호를 사용하였다. 따라서, 도 3에 도시된 지문 센싱 장치(200B)에서 기능층(250B) 및 베젤(220B)을 제외한 부분에 대한 설명 중 누락된 부분은 도 2에 도시된 지문 센싱 장치(200A)에 대한 설명으로 대신한다.
도 2에 도시된 베젤(220A)과 동일한 역할을 수행하는 도 3에 도시된 베젤(220B)은 하부(222A), 중간부(224A) 및 상부(226B)를 포함한다. 베젤(220B)의 하부(222A) 및 중간부(224A)는 도 2에 도시된 하부(222A) 및 중간부(224A)와 마찬가지로, 서로 균일한 제1 두께(T1)를 갖는다. 그러나, 도 2에 도시된 베젤(220A)과 달리, 도 3에 도시된 베젤(220B)의 상부(226B)는 제2 지문 센싱 영역(SA2)을 향해 돌출된 형상을 갖는다. 여기서, 제2 지문 센싱 영역(SA2)은 도 1에 도시된 지문 센싱 영역(SA)의 실시 예에 해당한다. 이와 같이, 베젤(220B)의 상부(226B)는 하부(222A)나 중간부(224A)의 제1 두께(T1)보다 더 두꺼운 제2 두께(T2)를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 베젤(220B)의 상부(226B)가 제2 지문 센싱 영역(SA2)을 향해 돌출될 경우, 상부(226B)의 아래에 배치된 쉴드부(260), 기능층(250B) 및 몰딩부(240)가 전자 기기(1000) 내에 보다 견고하게 안착 고정될 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 베젤(220A)의 상부(226A)가 제1 지문 센싱 영역(SA1)을 향해 돌출되지 않을 경우, 제1 지문 센싱 영역(SA1)의 감소를 막을 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 제2 지문 센싱 영역(SA2)은 베젤(220B)의 상부(226A)가 돌출된 만큼 제1 지문 센싱 영역(SA1)보다 작을 수 있다. 이와 같이, 제2 지문 센싱 영역(SA2)보다 제1 지문 센싱 영역(SA1)의 면적이 더 넓으므로, 도 2에 도시된 지문 센싱 장치(200A)가 지문의 감지에 더 유리할 수도 있다.
또한, 베젤(220A, 220B)은 전자 기기(1000) 상에서 지문 센싱 영역(SA, SA1, SA2)을 시각적이나 촉감적으로 쉽게 인지할 수 있도록 돕는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 베젤(220A, 220B)은 기판(210)과 지문 센서부(230)를 보호하는 역할을 수행할 수도 있다.
한편, 지문 센서부(230)는 반도체 칩 형태로 표면 실장 기술(SMT)에 의해 기판(210) 위에 실장될 수 있다.
지문 센서부(230)는 지문 센싱 영역(SA, SA1, SA2)에서 기판(210) 위에 배치되며, 지문을 센싱하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 지문 센서부(230)는 픽셀이 어레이 형태로 배치된 센싱 영역을 갖는 지문 센서를 포함할 수 있다. 지문 센서부(230)는 손가락 지문의 산과 골의 형상에 따른 높이 차에 의한 정전 용량의 차이를 찾을 수 있으며, 이를 위해 손가락이 이동함에 따른 지문의 이미지를 스캐닝하여 지문 이미지를 만들어낼 수 있다. 예를 들어, 지문 센서부(230)는 지문을 센싱하여 단편적인 지문 영상들을 읽어들인 후, 단편 지문 영상을 하나의 영상으로 정합하여 온전한 지문 영상을 구현할 수 있다.
또한, 이러한 지문 센서부(230)는 지문의 특징점(예를 들어, Y지점과 같이 지문이 갈라지는 부분 등)에 대한 정보를 사전에 미리 저장해 두고, 지문 영상으로부터 획득한 특징점을 기 저장된 정보와 비교하여 지문의 일치 여부 등을 감지할 수도 있다.
또한, 지문 센서부(230)는 지문 감지의 기능뿐만 아니라 손가락의 존재 여부나 손가락의 움직임을 추적할 수 있으며, 이를 통해 커서와 같은 포인터를 움직이거나 사용자가 원하는 정보 또는 명령을 입력받도록 할 수도 있다.
전술한 동작을 위해, 지문 센서부(230)는 구동 신호를 사용자의 지문을 향해 송출하는 구동 전극(미도시) 및 사용자의 지문을 거친 신호를 수신하는 수신 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 구동 전극은 도전성 폴리머로 이루어져서 구동 신호의 송출의 역할을 달성함과 동시에 다양한 형상과 색상으로 구현될 수 있다.
실시 예는 지문 센서부(230)에서 지문을 센싱하는 방식에 국한되지 않는다. 즉, 지문 센서부(230)는 동작 원리에 따라 구분되는 초음파 방식, 적외선 방식 또는 정전용량 방식 지문 센서일 수 있다.
또한, 실시 예는 지문 센서부(230)의 특정한 구조에 국한되지 않는다. 지문 센서부(230)의 예시적인 구성을 살펴보면 다음과 같다.
일 실시 예에 의하면, 지문 센서부(230)는 접착부(232), 본체(234), 센싱부(236) 및 와이어(238)를 포함할 수 있다.
본체(234)는 기판(210) 위에 배치될 수 있다. 접착부(232)는 본체(234)와 기판(210) 사이에 배치될 수 있다. 접착부(232)는 본체(234)를 기판(210)에 접착시켜 고정하는 에폭시 접착제일 수 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 지문 센서부(230)는 접착부(232)를 포함하지 않을 수 있으며, 이 경우 예를 들어 본체(234)와 기판(210)은 끼워 맞춤식으로 서로 결합 또는 체결될 수도 있다.
센싱부(236)는 본체(234)의 상부에 배치될 수 있다. 센싱부(236)는 사용자의 지문을 거친 신호를 수신하며, 지문 센싱 영역(SA, SA1, SA2)에서 어레이 형태로 배치된 픽셀을 포함할 수 있다. 센싱부(236)는 손가락의 지문의 산과 골의 형상에 따른 높이 차에 의한 정전 용량의 차이를 찾을 수 있으며, 손가락이 이동함에 따른 지문의 이미지를 스캐닝하여 지문 이미지를 생성할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 지문 센서부(230)에서 본체(234)가 지문을 센싱하는 역할을 수행하고, 센싱부(236)는 생략될 수도 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, 지문 센서부(230)에서 본체(234)가 지문을 센싱하는 센싱부(236)의 역할을 수행하고, 참조부호 236은 몰딩부(240)로부터 본체(234)를 보호하는 보호 필름에 해당할 수도 있으며 생략될 수도 있다.
그러나, 실시 예는 지문 센서부(230)의 특정한 형상에 국한되지 않는다.
한편, 몰딩부(240)는 지문 센서부(230)를 감싸며 배치된다. 즉, 몰딩부(240)는 베젤(220A, 220B)과 기판(210)에 의해 형성되며 지문 센서부(230)가 수용되는 수용홈에서, 지문 센서부(230)를 감싸며 배치될 수 있다.
또한, 몰딩부(240)는 사출 또는 몰드(mold)로 만들어질 수 있다. 몰딩부(240)는 액상의 폴리머를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 몰딩부(240)는 에폭시 몰드 컴파운드(EMC:Epoxy mold compound), 에폭시 수지, 퍼티(putty) 또는 PPA(Polyphthalamide) 레진 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 몰딩부(240)를 제조할 때 열경화 시에 플라스틱 수축을 줄이거나 없애기 위해, 몰딩부(240)는 실리카겔을 포함할 수 있다. 몰딩부(240)로서 사용되는 EMC는 일반 사출로 형성된 PC 계열보다 단단하여 공차를 미연에 방지할 수 있고, 평탄도를 더 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고열의 공정을 거친 후에도 일반 사출에서 나타난 칩마크를 줄일 수 있다.
또한, 몰딩부(240)는 지문 센서부(230)를 기판(210)의 바닥면에 밀착시킴으로써, 지문 센서부(230)의 신뢰성을 높이는 데 기여할 수도 있다.
한편, 기능층(250A, 250B)은 몰딩부(240) 위에 적층되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 기능층(250A)은 프라이머(primer)층(252), 컬러층(254) 및 보호층(256)을 포함할 수 있다.
프라이머층(252)은 몰딩부(240) 위에 배치되며 베이스층의 역할을 수행할 수 있다. 베이스층은 반사 소재의 코팅일 수 있으며, 실버 코팅으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 베이스층은 나노 분자로 분쇄된 도료와 은(Ag) 입자를 포함하여 구현될 수 있다. 베이스층은 몰딩부(240)의 상부에서 빛을 반사함으로써 몰딩부(240)의 색상이 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다. 이와 같이, 베이스층은 몰딩부(240)에 대한 은폐력을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 베이스층은 몰딩부(240)의 제작시 몰드 금형의 공차 등으로 인하여 간혹 발생될 수 있는 칩 마크(chip mark)도 외관적으로 표시되지 않도록 할 수 있어, 칩 마크 불량에 대한 은폐 효과도 제공할 수 있다.
프라이머층(252)은 컬러층(254)의 안정적인 도포를 돕는 일종의 접착제의 역할을 수행할 수도 있다.
컬러층(254)은 프라이머층(252) 위에 배치될 수 있다. 컬러층(254)은 몰딩부(240)의 색상이 보통 검정색이므로 이를 은폐하기 위해 별도의 색상을 재현하는 역할을 한다. 컬러층(254)은 나노 분자로 분쇄된 도료와 컬러 피그먼트(pigment)를 포함하여 이루어질 수 있다. 컬러층(254)을 구성하는 나노 분자로 분쇄된 도료는 프라이머층(252)을 구성하는 나노 분자로 분쇄된 실리콘 도료와 동일한 물질일 수 있으며, 실리콘 계열의 소재일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 컬러층(254)은 나노 분자로 분쇄된 도료와 나노 크기의 컬러 피그먼트가 혼입되어 조색됨으로써, 이를 통해 색상을 가질 수 있다. 여기서, 컬러 피그먼트는 티타늄 산화물(TiO2) 또는 니켈 산화물(NiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 컬러층(254)에서 구현하고자 하는 색상에 따라 컬러 피그먼트를 적절하게 선택할 수 있다.
보호층(256)은 컬러층(254) 위에 배치되어 컬러층(254)을 보호하는 역할을 수행하며, 우수한 내화학성 또는 내마모성 중 적어도 하나의 특징을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 내화학성과 내마모성을 향상시키기 위해, 보호층(256)에는 첨가제가 부가적으로 더 포함될 수 있다.
또한, 보호층(256)은 구현하고자 하는 질감에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 보호층(256)에는 헤어 라인(hairline)이 패터닝될 수 있다. 헤어 라인은 가는 실선의 형태일 수 있으며, 일정한 간격으로 패터닝될 수 있다. 그 밖에 보호층(256)은 다양한 패턴을 가질 수도 있다.
또한, 보호층(256)의 코팅 시에 펄(pearl) 소재 등과 같은 질감을 나타낼 수 있도록 별도의 소재가 더 추가될 수 있다.
또한, 보호층(256)은 자외선(UV) 보호막 또는 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층일 수 있다. 만일 보호층(256)이 세라믹 코팅층으로 구현될 경우, 낮은 도막 두께, 내마모성 및 내열성 보장과 지문 센서부(230)의 동작성을 향상시킬 수 있고, 지문 센서부(230)의 신호 손실을 줄여 동작성을 개선시킬 수 있다.
또한, 보호층(256)은 수지 또는 유리일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
다른 실시 예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이 기능층(250B)은 프라이머층(252) 및 컬러층(254)을 포함하며, 보호층(256)을 포함하지 않고 생략할 수 있다. 이와 같이, 보호층(256)이 생략됨을 제외하면, 도 3에 도시된 기능층(250B)은 도 2에 도시된 기능층(250A)과 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.
또한, 도 2에 도시된 기능층(250A)은 도 3에 도시된 기능층(250B)으로 대체될 수도 있고, 도 3에 도시된 기능층(250B)은 도 2에 도시된 기능층(250A)으로 대체될 수도 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, 기능층(250A, 250B)은 생략될 수도 있다.
한편, 기능층(250A, 250B)이 생략될 경우, 쉴드부(260)는 몰딩부(240)와 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간에 배치될 수 있다. 또는, 기능층(250A, 250B)이 생략되지 않을 경우, 쉴드부(260)는 몰딩부(240)와 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간으로부터 기능층(250A, 250B)과 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간으로 더 연장되어 배치될 수 있다.
쉴드부(260)는 제1 및 제2 부분(S1, S2)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 쉴드부(260)의 제1 부분(S1)은 몰딩부(240)와 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간 또는 기능층(250A, 250B)과 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다.
예를 들어, 기능층(250A, 250B)이 생략될 경우, 쉴드부(260)의 제1 부분(S1)은 몰딩부(240)와 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간에 배치될 수 있다. 또는, 기능층(250A, 250B)이 생략되지 않을 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 쉴드부(260)의 제1 부분(S1)은 몰딩부(240)와 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간으로부터 기능층(250A, 250B)과 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간으로 더 연장되어 배치될 수 있다. 또는, 쉴드부(260)의 제1 부분(S1)은 기능층(250A, 250B)과 베젤(220A, 220B) 사이의 이격된 공간에만 배치될 수도 있다.
제2 부분(S2)은 제1 부분(S1)으로부터 지문 센서부(230)의 두께 방향(예를 들어, x축 방향)과 다른 방향(예를 들어, y축 방향)으로 연장되어 기능층(250A, 250B) 위에 배치될 수 있다. 만일, 기능층(250A, 250B)이 생략될 경우, 제2 부분(S2)은 몰딩부(240) 위에 배치될 수 있다.
또한, 쉴드부(260)는 제3 두께(T3) 및 제4 두께(T4)를 가질 수 있다. 여기서, 제3 두께(T3)란 제2 부분(S2)의 두께를 의미하고, 제4 두께(T4)란 제1 부분(S1)의 두께를 의미할 수 있다.
만일, 제3 두께(T3)가 20 ㎚보다 클 경우, 사용자의 지문과 지문 센서부(230) 사이의 거리가 멀어짐으로써 지문 센서부(230)에서 지문을 감지하는 감도가 감소될 수 있다.
또한, 베젤(220A, 220B)과 기능층(250A, 250B)(또는 몰딩부(240))이 서로 마주보며 이격된 거리 즉, 수평 방향(예를 들어, y축 방향)으로 서로 이격된 거리는 15 ㎚보다 클 수 있다. 따라서, 제4 두께(T4)가 15 ㎚보다 작을 경우 베젤(220A, 220B)과 복수의 기능층(250A, 250B)(또는, 몰딩부(240))가 서로 이격된 공간에 틈이 생겨 도 4를 예로 들어 후술되는 바와 같은 쉴드부(260)의 역할 즉, 수분이나 습기나 기타 이물질이 침투됨을 방지하는 역할이 충실히 수행되지 못할 수도 있다.
따라서, 쉴드부(260)는 15 ㎚ 내지 20 ㎚의 두께(T3, T4)를 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 쉴드부(260)는 무색이고 투명한 재질을 포함할 수 있다. 만일, 쉴드부(260)가 유색이거나 불투명할 경우, 쉴드부(260) 아래에 배치되는 컬러층(254)에서 구현하는 컬러의 발현이 방해될 수 있다.
예를 들어, 쉴드부(260)는 SiO2 또는 TiO2를 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 수분, 습기 또는 기타 이물질로부터 지문 센싱 장치(200, 200A, 200B)를 보호할 수 있는 방습 또는 방수 또는 방오 가능한 성질을 갖는다면, 쉴드부(260)는 어느 물질로도 구현될 수 있다. 부가적으로, 기능층(250A, 250B)이 존재할 경우, 쉴드부(260)의 재질은 컬러층(254)에서 구현되는 컬러를 방해하지 않은 물질일 수 있다. 또한, 기능층(250A, 250B)이 존재할 경우, 쉴드부(260)의 재질이 유색이며 탁도를 가질 수도 있다. 이 경우, 기능층(250A, 250B)의 컬러층(254)을 이용하여 최종 색상을 조절할 수 있다. 그러나, 지문 센서부(230)의 상부에 컬러층(254)을 배치하여 색상을 구현하므로 바람직하게는 쉴드부(260)는 투명한 재질을 포함할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 베젤(220B)의 상부가 제2 지문 센싱 영역(SA2)을 향해 돌출될 경우, 쉴드부(260)의 방수, 방습 또는 방오 기능이 더 보강될 수 있다. 왜냐하면, 이와 같이 베젤(220B)의 상부가 'ㄱ'자 모양으로 꺾여질 경우 구조적으로 수분, 습기 또는 이물질이 들어가기 어렵기 때문이다.
또한, 쉴드부(260)는 전자 기기(1000)의 커버 유리(100)와 일체형으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(1000)의 전면 전체를 커버 유리(100)로 형성할 수 있게 되어, 디자인 측면에서 유리하며, 원가를 절감시킬 수도 있다.
또한, 기능층(250A, 250B) 또는 쉴드부(260) 중 적어도 하나는 코팅된 형태를 가질 수 있다. 그러나, 실시 예는 기능층(250A, 250B)과 쉴드층(260)의 특정한 형태에 국한되지 않는다. 기능층(250A, 250B) 및 쉴드부(260)의 코팅은 도장 및 인쇄 등의 공법에 의해 실현될 수 있다.
이하, 비교 례 및 실시 예에 의한 지문 센싱 장치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 4는 비교 례에 의한 지문 센싱 장치의 단면도를 나타낸다.
도 4에 도시된 비교 례에 의한 지문 센싱 장치는 도 2에 도시된 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200A)와 달리 쉴드부(260)를 포함하지 않는다. 이를 제외하면, 도 4에 도시된 비교 례에 의한 지문 센싱 장치는 도 2에 도시된 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200A)와 동일하다.
도 4에 도시된 기판(210), 몰딩부(240), 기능층(250A)과 베젤(220A)은 모듈화되어 있기 때문에, 이들을 조립(assemble)하는 과정에서 지문 센서부(230)와 베젤(220A)이 갖는 공정 마진(margin)에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, 베젤(220A)과 기능층(250A)의 사이 및 베젤(220A)과 몰딩부(240)의 사이에 갭(G1, G2)이 형성될 수 있다. 이 경우, 갭(G1, G2)을 통해 외부로부터 수분, 습기, 이물질이 침투할 경우, 비교 례에 의한 지문 센싱 장치가 오동작을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 기판(210)의 회로에 전도성 이물질이 침투할 경우 회로가 단락될 가능성이 있다.
그러나, 실시 예에 의한 지문 센싱 장치(200A)의 경우 갭(G1, G2)에 쉴드부(260)가 배치됨으로써, 외부의 수분, 습기 또는 이물질이 침투하는 것이 방지되어, 지문 센싱 장치(200A)의 안정적인 동작을 보장할 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 커버 유리 200, 200A, 200B: 지문 센싱 장치
210: 기판 220A, 220B: 베젤(부)
230: 지문 센서부 232: 접착부
234: 본체 236: 센싱부
238: 와이어 240: 몰딩부
250A, 250B: 기능층 252: 프라이머층
254: 컬러층 256: 보호층
260: 쉴드부 300: 디스플레이부
1000: 전자 기기

Claims (14)

  1. 기판;
    지문 센싱 영역을 정의하는 베젤;
    상기 지문 센싱 영역에서 상기 기판 위에 배치된 지문 센서부;
    상기 지문 센서부를 감싸며 배치된 몰딩부; 및
    상기 몰딩부와 상기 베젤 사이의 이격된 공간에 배치된 쉴드부를 포함하는 지문 센싱 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 몰딩부 위에 적층되어 배치된 적어도 하나의 기능층을 더 포함하고,
    상기 쉴드부는 상기 기능층과 상기 베젤 사이의 이격된 공간으로 더 연장되어 배치된 지문 센싱 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 쉴드부는
    상기 몰딩부와 상기 베젤 사이의 이격된 공간 또는 상기 기능층과 상기 베젤 사이의 이격된 공간 중 적어도 한 공간에 배치된 제1 부분; 및
    상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 몰딩부 위에 배치된 제2 부분을 포함하는 지문 센싱 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉴드부의 두께는 15 ㎚ 내지 20 ㎚인 지문 센싱 장치.
  5. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 쉴드부는 무색이고 투명한 재질을 포함하는 지문 센싱 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 쉴드부는 SiO2 또는 TiO2를 포함하는 지문 센싱 장치.
  7. 제2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기능층은
    상기 몰딩부 위에 배치된 프라이머(primer)층; 및
    상기 프라이머층 위에 배치된 컬러층을 포함하고,
    상기 쉴드부는 상기 컬러층 위에 배치된 지문 센싱 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 기능층은
    상기 컬러층 위에 배치된 보호층을 더 포함하고,
    상기 쉴드부는 상기 보호층 위에 배치된 지문 센싱 장치.
  9. 제2 항에 있어서, 상기 베젤은
    상기 기판과 대향하는 하부;
    상기 하부의 위에서 상기 몰딩부, 상기 기능층 및 상기 쉴드부와 대향하는 중간부; 및
    상기 중간부의 위에서 상기 쉴드부의 위쪽 공간과 대향하는 상부를 포함하는 지문 센싱 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 베젤의 상기 상부, 상기 중간부 및 상기 하부는 균일한 두께를 갖는 지문 센싱 장치.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 베젤의 상기 상부는 상기 지문 센싱 영역으로 돌출된 형상을 갖는 지문 센싱 장치.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 지문 센서부는
    상기 기판 위에 배치된 본체;
    상기 본체의 상부에 배치된 센싱부; 및
    상기 본체와 상기 기판 사이에 배치된 접착부를 포함하는 지문 센싱 장치.
  13. 제2 항에 있어서, 상기 기능층 또는 상기 쉴드부 중 적어도 하나는 코팅된 형태를 갖는 지문 센싱 장치.
  14. 제1 항 내지 제3 항 및 제7 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 지문 센싱 장치를 포함하는 전자 기기.
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