KR20180014810A - 지문 검출 장치를 포함하는 스마트카드 - Google Patents

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KR20180014810A
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이광한
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트 상이 형성되는 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판 상의 일부 영역에 배치되는 지문 센서; 및 상기 지문 센서의 주변을 감싸도록 링 형상으로 형성되는 지지부를 포함하는, 스마트카드가 제공된다.

Description

지문 검출 장치를 포함하는 스마트카드{SMART CARD COMPRISING FINGERPRINT DETECTING DEVICE}
본 발명은 지문 검출 장치를 포함하는 스마트카드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 그 소모 전력이 낮으며, 지문 센서가 외부의 물리적인 충격으로부터 보호될 수 있는 스마트카드에 관한 것이다.
지문의 무늬는 사람마다 다르기 때문에, 개인 식별 분야에 많이 이용되고 있다. 특히, 지문은 개인 인증 수단으로서 금융, 범죄수사, 보안 등의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 지문을 인식하여 개인을 식별하기 위해 지문 인식 센서가 개발되었다. 지문 인식 센서는 사람의 손가락을 접촉하고 손가락 지문을 인식하는 장치로서, 정당한 사용자인지 여부를 판단할 수 있는 수단으로 활용되고 있다. 그 지문 센서는 지문 감지 원리에 따라 광학 방식 센서, 정전용량 방식 센서, 초음파 방식 센서, 열감지식 센서 등으로 구분되며, 각 타입의 지문센서는 각각의 구동 원리에 따라 손가락으로부터 지문 이미지 데이터를 얻어내게 된다.
한편, 이와 같은 지문 센서의 활용도가 높아져, IC 칩을 포함하는 스마트카드의 보안을 위해 스마트카드 자체에 지문 센서가 포함되는 기술이 개발되었다. 스마트카드에 지문 센서를 실장시키게 되면, 사용자 고유정보인 지문을 이용하여 스마트카드 사용자의 정당 사용을 판별할 수 있기 때문에, 스마트카드 사용에 있어서의 보안성이 향상될 수 있다.
스마트카드에 지문 센서가 적용되면, 해당 지문 센서를 구동하기 위한 전원이 필요한데, 일반적으로 스마트카드에 적용되는 배터리는 용량이 적기 때문에, 지문 센서 및 지문 검출 신호를 처리하는 구성요소에서의 소비 전력을 최소화하기 위한 노력이 필요하다.
현재는 스마트카드 내에 포함되는 마이크로 컨트롤러 유닛과 스위치 동작을 개선하여 소모 전류를 낮추는 방법이 제안되고 있지만, 마이크로 컨트롤러 유닛 자체의 소모 전류가 크기 때문에, 대기 모드로 구동이 되더라도 지속적으로 동작이 되는 경우에는 소모 전류의 절감이 효과적으로 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스마트카드 내에서 지문 인식, 지문 인증 및 고유의 동작 수행 등의 과정에서 소모 전류를 최소화하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 스마트카드에 전원을 공급하기 위한 물리적 버튼을 생략하면서도 스마트카드의 소모 전류를 최소화하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스마트카드에 가해지는 물리적인 충격으로부터 지문 센서를 보호하는 구조를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트 상이 형성되는 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판 상의 일부 영역에 배치되는 지문 센서; 및 상기 지문 센서의 주변을 감싸도록 링 형상으로 형성되는 지지부를 포함하는, 스마트카드가 제공된다.
상기 지지부의 상면은 상기 지문 센서와 동일한 높이로 형성될 수 있다.
상기 지지부의 상면 높이는 상기 지문 센서의 상면보다 높게 형성될 수 있다.
상기 지지부의 상부는 상기 지문 센서의 내부 방향으로 절곡되어, 상기 지문 센서의 상면 가장자리 영역을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 지지부의 하부에는 플랜지가 형성될 수 있다.
상기 스마트카드는, 상기 인쇄 회로 기판 상에 형성되되, 상기 스마트카드의 가장자리를 따라 형성되는 스페이서; 및 상기 스페이서 상부에 형성되되, 상기 지문 센서 및 지지부를 제외한 상기 스마트카드의 전 영역을 덮도록 형성되는 상부 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스마트카드의 디스플레이 장치를 제어하며 저전류로 구동되는 중앙 처리 유닛이 지문 인증을 수행하는 마이크로 컨트롤러 유닛 등의 전체 동작을 제어하기 때문에, 그 동작 시 소모 전류가 낮아질 수 있다.
본 발명에 따르면 마이크로 컨트롤러 유닛이 지문 검출 장치 상에 손가락이 존재하는 경우에만 활성화되어 지문 인증 동작을 수행하기 때문에, 소모 전류가 더욱 낮아질 수 있다.
본 발명에 따르면, 마이크로 컨트롤러 유닛에 의한 지문 인증 동작 완료 후에는 마이크로 컨트롤러 유닛에 대한 전원 공급이 차단되므로, 소모 전류는 최소화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 스마트카드의 중앙 처리 유닛이 지문 검출 장치에 손가락이 존재하는 경우에만 지문 인증 동작을 수행하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 활성화시키므로, 중앙 처리 유닛 및 마이크로 컨트롤러 유닛을 활성화시키기 위한 물리적 스위치 없이도 소모 전류가 낮은 스마트카드의 구현이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 지문 센서 주변에 링 형상의 지지부가 마련됨으로써 물리적인 충격으로부터 지문 센서가 보호될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스마트카드의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드의 배면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드에서 보조칩과 지문 검출 장치의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드의 내부 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 4에 도시된 스마트카드의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트카드의 내부 구성을 나타내는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트카드의 내부 구성을 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드의 전면에서 지문 검출 장치가 형성된 영역을 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트카드의 지문 검출 장치 구성을 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지지부의 형상을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지지부의 형상을 나타내는 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 지지부가 적용된 스마트카드의 지문 검출 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스마트카드의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 1a를 참조하면, 일 실시예에 따른 스마트카드(100)는 플라스틱 등의 물질로 이루어지는 플레이트(110), 상기 플레이트(110)의 일부 영역에 배치되는 보조칩(120), 및 지문 검출 장치(130)를 포함한다. 또한, 스마트카드(100)가 OTP(One Time Password) 카드 등인 경우에는, 스마트카드(100)의 일부 영역에 디스플레이 장치(103)가 더 포함될 수 있다. 이러한 디스플레이 장치(103)는 액정 표시 장치 또는 전기영동 디스플레이(EPD: ElectroPhoresis Display)로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지는 않으며, 예를 들면, LED 인디게이터가 그 역할을 대신할 수도 있다. 스마트카드(100)가 OTP(One Time Password) 카드인 경우, 디스플레이 장치(103)에는 당해 생성된 OTP 번호가 표시될 수 있다. 이러한 디스플레이 장치(103)는 스마트카드(100)가 OTP 카드가 아닌 경우 등에서 생략될 수도 있다.
보조칩(120)은 금속 형태의 칩으로 형성되며, 이러한 보조칩(120)에는 스마트카드(100)에 대한 정보(예를 들면, 신용카드 정보 등)가 암호화된 형태로 저장될 수 있다. 보조칩(120)은 예를 들면 EMV(Europay Mastercard Visa)규격의 금융칩(EMV Chip)일 수 있다. 이러한 보조칩(120)은 IC 칩의 형태로 구현될 수도 있으나, 플래시메모리, CPU(Central Processing Unit) 등 다른 형태의 칩으로 구현될 수도 있다.
지문 검출 장치(130)는 그 상부에 접촉된 손가락의 지문을 센싱하는 기능을 수행한다. 지문 검출 장치(130)는 지문 센싱 방식에 따라, 정전용량 방식 지문 센서, 광학 방식 지문 센서 또는 초음파 방식 센서 등으로 구현될 수 있다.
지문 검출 장치(130)가 정전용량 방식 지문 센서로 구현되는 경우, 지문 검출 장치(130) 내에 존재하는 복수개의 전극 또는 복수개의 센싱 셀 각각에서 손가락의 융선 또는 골의 접촉에 따라 형성되는 정전용량이 달라지게 된다. 따라서, 상기 복수개의 전극 또는 복수개의 센싱 셀 각각으로부터 출력되는 신호를 종합하면 지문 이미지가 획득되게 된다.
또한, 지문 검출 장치(130)가 광학 방식 지문 센서로 구현되는 경우에는, 광원으로부터 출사된 광이 손가락의 융선과 만나는지 또는 골과 만나는지 여부에 따라 그 반사광의 특성이 달라지게 된다. 따라서, 손가락 지문의 각 위치에서 반사되는 광의 특성을 종합하면 지문 이미지가 획득될 수 있다.
한편, 지문 검출 장치(130)가 초음파 방식 지문 센서로 구현되는 경우에는, 초음파 송신기로부터 출사되는 초음파들이 손가락의 융선을 만나면 손가락 방향으로 투과되고, 손가락의 골 하부에 존재하는 지문 검출 장치(130) 상단면을 만나면 반사되는데, 이러한 특성을 종합하면, 지문 이미지가 획득된다.
본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치(130)의 구체적인 구조에 대해서는 후에 더욱 상세히 설명하기로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트카드(100)는 도 1b에 도시되는 바와 같이, 보조칩(120)이 생략된 형태로 구현될 수도 있으며, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트카드(100)는 도 1c에 도시되는 바와 같이, 보조칩(120)과 디스플레이 장치(103)가 생략된 형태로 구현될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드의 배면도이다.
도 2를 참조하면, 스마트카드(100)의 플레이트(110) 뒷면에는 마그네틱 스트립(140)이 형성될 수 있다. 마그네틱 스트립(140)은 스마트카드(100)의 기본 정보(예를 들면, 신용카드 정보 등)를 포함하고 있을 수 있으며, 카드리더기에 로딩되면, 접촉 방식으로 저장된 정보를 해당 카드리더기로 전송할 수 있다. 이를 위해 마그네틱 스트립(140)은 카드리더기에 로딩될 수 있는 위치, 바람직하게는, 플레이트(110)의 가장자리 부근에 형성될 수 있다.
한편, 플레이트(110) 뒷면의 적어도 일부에는 스마트카드(100)에 내장된 배터리의 충전 또는 데이터의 송수신을 위한 별도의 콘택트 패드(Contact Pad)(150)가 더 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드에서 보조칩(120)과 지문 검출 장치(130) 간의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 스마트카드(100)의 플레이트(110) 앞면에는 보조칩(120)과 지문 검출 장치(130)가 형성되는데, 보조칩(120)이 IC 칩 등으로 구현되는 경우에는 카드리더기를 통해 보조칩(120)을 인식하여야 할 것이고, 이를 위해, 보조칩(120)은 카드리더기의 삽입구에 로딩되어야 한다. 따라서, 도 3에 도시되는 바와 같이, 플레이트(110)의 일 가장자리로부터 보조칩(120)을 커버하는 영역(A)까지 카드리더기의 삽입구에 삽입되어야 한다.
만약, 지문 검출 장치(130)가 상기 영역(A)에 존재하여 보조칩(120)과 함께 카드리더기의 삽입구에 반복하여 삽입된다면, 카드리더기에 있어서 스마트카드(100)를 내부로 유입하는 롤러 등의 구동 장치와 접촉되어 발생하는 물리적 마찰로 지문 검출 장치(130)가 물리적인 손상을 입을 수 있고, 심한 경우에는 그 기능을 상실할 수 있다. 이러한 지문 검출 장치(130)의 표면 손상을 방지하기 위해, 지문 검출 장치(130)는 스마트카드(100)가 카드리더기에 삽입될 때 보조칩(120)과 함께 삽입되지 않는 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 보조칩(120)의 일 가장자리를 지나는 가상의 직선(L)을 기준으로 스마트카드(100)의 플레이트(110)가 보조칩(120)을 포함하는 영역(A) 및 그렇지 않은 영역으로 나뉘는 경우, 지문 검출 장치(130)는 보조칩(120)을 포함하지 영역에 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 가상의 직선(L)과 스마트카드(100)의 일 가장자리 간 거리가 약 25mm일 수 있으며, 지문 검출 장치(130)는 상기 가상의 직선(L)과 상기 스마트카드(100)의 일 가장자리 사이에 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드의 내부 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 스마트카드(100)는 보조칩(120), 지문 검출 장치(130), 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: Micro Controller Unit)(101), 중앙 처리 유닛(CPU: Central Processing Unit)(102), 디스플레이 장치(103), 배터리(104)를 포함할 수 있다.
또한, 스마트카드(100)의 가장자리를 따라 배치되며, 보조칩(120)과 외부 장치 간의 통신 기능을 담당하는 안테나(105)가 더 포함될 수 있다.
한편, 중앙 처리 유닛(102)에는 3개의 스위치(SWp, SW1, SW2)가 연결될 수 있다. 물리적 스위치(SWp)는 중앙 처리 유닛(102)과 배터리(104) 간의 연결을 온/오프하고, 물리적 스위치(SWp)는 중앙 처리 유닛(102)과 마이크로 컨트롤러 유닛(101) 간의 연결을 온/오프하며, 제2 스위치(SW2)는 중앙 처리 유닛(102)과 보조칩(120) 간의 연결을 온/오프한다. 물리적 스위치(SWp)는 사용자에 의해 조작될 수 있는 물리적인 스위치로 구현될 수 있으며, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 중앙 처리 유닛(102)에 의해 그 동작이 제어될 수 있다.
일 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 지문 검출 장치(130)와 연결되며, 지문 검출 장치(130)로부터 전송되는 지문 검출 신호를 수신하여, 내장된 알고리즘을 통해 지문 이미지를 획득한다. 지문 이미지 획득 후에는 기 저장된 지문 이미지와 비교 작업을 거쳐 지문 인증을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 물리적 스위치와 제1 스위치(SWp, SW1)가 온 상태로 전환되는 경우, 대기(sleep) 모드로 구동된다. 이 때, 지문 검출 장치(130) 상에 손가락이 접촉됨으로써 기준값을 넘는 신호가 지문 검출 장치(130)로부터 수신되면, 활성화(active) 상태가 되어, 상기 지문 인식 및 지문 인증 동작을 수행한다.
일 실시예에 따른 중앙 처리 유닛(102)은 물리적 스위치(SWp)를 통해 배터리와 선택적으로 연결되고, 제1 스위치(SW1)를 통해 마이크로 컨트롤러 유닛(101)과 선택적으로 연결되며, 제2 스위치(SW2)를 통해 보조칩(120)과 선택적으로 연결된다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치(103)는 중앙 처리 유닛(102)과 연결되며, 중앙 처리 유닛(102)의 제어에 의해 구동된다.
한편, 도 4에서는 스마트카드(100) 내에 배터리(104)가 내장되는 형태로 예시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 구동 전력이 외부로부터 안테나(105) 등을 통해 수신될 수도 있다. 또한, 배터리(104)는 에너지를 수집해 전기 에너지로 변환하는 에너지 하베스팅 전원 등으로 구현될 수도 있으며, 보조칩(120)이 에너지를 공급하는 외부 장치와 접촉을 함으로써, 전원을 인가 받을 수도 있다.
도 5는 도 4에 도시된 스마트카드의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드의 구동 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 사용자에 의해 물리적 스위치(SWp)가 온 상태로 전환되면(S510), 배터리(104)로부터 중앙 처리 유닛(102)으로 전원이 인가되어(S520), 중앙 처리 유닛(102)이 구동된다(S530).
이때, 중앙 처리 유닛(102)은 디스플레이 장치(103)를 활성화시키고, 제1 스위치(SW1)를 온 상태로 전환하여, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)을 대기 상태로 구동시킨다(S540). 제1 스위치(SW1)가 온 상태가 됨에 따라, 지문 검출 장치(130) 또한 마이크로 컨트롤러 유닛(101)을 통해 중앙 처리 유닛(102)과 연결된다. 한편, 배터리(104)로부터 공급되는 전원은 중앙 처리 유닛(102) 및 마이크로 컨트롤러 유닛(101)을 통해 지문 검출 장치(130)에도 공급된다. 이에 따라, 중앙 처리 유닛(102), 마이크로 컨트롤러 유닛(101), 지문 검출 장치(130)가 활성화되게 된다(S540).
마이크로 컨트롤러 유닛(101)이 대기 상태로 구동되면, 주기적 또는 비주기적으로 지문 검출 장치(130)로부터 전기적 신호를 수신한다. 전기적 신호는 지문 검출 장치(130) 상에 손가락이 접촉하는 경우 발생하는 전기적 특성 변화와 관련된 신호일 수 있다. 즉, 지문 검출 장치(130) 상에 손가락이 존재하지 않는 경우에 발생하는 전기적 신호와 손가락이 접촉되었을 때 발생하는 전기적 신호 간에는 차이가 존재하는데, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 지문 검출 장치(130)로부터 수신되는 전기적 신호를 통해 현재 지문 검출 장치(130) 상에 손가락이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
이를 위해, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 지문 검출 장치(130) 상에 손가락이 존재하지 않는 경우 지문 검출 장치(130)로부터 송신되는 신호의 범위를 기준값으로 저장하고 있을 수 있으며, 당해 지문 검출 장치(130)로부터 송신되는 신호를 상기 기준값과 비교하는 과정을 수행할 수 있다(S550).
만약, 지문 검출 장치(130)로부터 송신되는 신호가 상기 기준값을 넘지 않는다면, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 계속적으로 지문 검출 장치(130)로부터 송신되는 신호를 모니터링한다.
반면, 지문 검출 장치(130)로부터 송신되는 신호가 상기 기준값을 넘는다면, 지문 검출 장치(130) 상에 손가락이 존재한다는 것이므로, 지문 검출 장치(130)로부터 송신되는 지문 센싱 신호를 처리하기 위해 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 활성화 상태로 전환된다(S560).
마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 활성화 상태에서, 지문 검출 장치(130)로부터 전송되는 지문 센싱 신호를 통해 지문 이미지를 획득하고, 지문 인증 과정을 수행한다(S570). 지문 이미지 획득과 지문 인증 과정은 마이크로 컨트롤러 유닛(101)에 내장된 알고리즘에 의해 이루어질 수 있다.
지문 인증의 수행 결과, 인증에 실패하면, 지문에 대한 재인증 과정을 거칠 수 있다(S580). 즉, 마이크로 컨트롤러 유닛(101) 자체적으로 지문 인증 과정을 재차 수행하거나, 지문 검출 장치(130)로부터 재차 지문 센싱 정보를 수신할 수도 있으며, 지문 인증 실패 결과를 중앙 처리 유닛(102)에 전송하여, 중앙 처리 유닛(102)의 제어에 따라 디스플레이 장치(103)에 지문 인증 실패 정보를 표시할 수도 있다.
반면, 지문 인증의 수행 결과, 인증에 성공하면, 지문 인증 성공 결과가 중앙 처리 유닛(102)으로 전달되며, 그 인증 성공 정보가 중앙 처리 유닛(102)의 제어에 의해 디스플레이 장치(103)에 표시될 수 있다. 또한, 지문 인증이 성공하면, 중앙 처리 유닛(102)은 제2 스위치(SW2)를 온 상태로 전환하여 보조칩(120)의 기능을 활성화시킨다. 즉, 스마트카드의 기능을 활성화시킬 수 있다(S591). 스마트카드 기능 활성화에 따라 배터리(104)로부터의 전원이 중앙 처리 유닛(102)을 통해 보조칩(120)에도 공급되며, 보조칩(120)은 접촉 또는 비접촉 방식으로 외부 장치와 통신할 수 있다. 스마트카드(100)가 OTP 카드인 경우에는, 보조칩(120)이 활성화됨에 따라 OTP 정보가 외부장치로부터 수신되거나 스마트카드 자체적으로 생성될 수 있다. 이러한 OTP 정보는 중앙 처리 유닛(102)에 의해 디스플레이 장치(103)에 표시될 수 있다.
한편, 중앙 처리 유닛(102)은 제2 스위치(SW2)를 온 상태로 전환함과 동시에, 또는 그 직후에 제1 스위치(SW1)를 오프 상태로 전환하여, 배터리(104)의 전원이 마이크로 컨트롤러 유닛(101)과 지문 검출 장치(130)에 공급되는 것을 차단시킨다(S592).
기존 대부분의 스마트카드에 있어서는 마이크로 컨트롤러 유닛이 주요 제어 기능을 수행하였기 때문에, 마이크로 컨트롤러 유닛이 활성화되어야만 스마트카드의 기능이 가능하였었다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 메모리가 없어 단순한 중앙 처리 유닛(102)이 주요 제어 기능을 수행하기 때문에, 소모 전류가 최소화될 수 있고, 스마트카드에 내장된 배터리(104)의 용량이 작더라도 안정적인 구동이 가능해진다. 또한, 스마트카드(100)가 OTP 카드인 경우에는, 디스플레이 장치(103) 및 디스플레이 장치(103)의 동작을 제어하기 위한 중앙 처리 유닛(102)이 필수적으로 구비되므로, 해당 중앙 처리 유닛(102)을 활용하여 도 4의 회로 구현이 가능해진다.
한편, 단계 S592에서와 같이, 스마트카드의 기능을 수행하는 동안 마이크로 컨트롤러 유닛(101)과 지문 검출 장치(130)의 동작이 차단되기 때문에, 그 소모 전류는 더욱 최소화될 수 있다.
실제로, 상기 기존 스마트카드에 의하면 40~80mA 수준의 전류 소모를 보이나, 본 발명의 실시예에 따른 스마트카드의 구동 방법에 의하면, 5~20mA 수준의 전류 소모가 나타나는 것을 확인하였다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트카드의 내부 구성을 나타내는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 스마트카드(100)는 마이크로 컨트롤러 유닛(101), 중앙 처리 유닛(102), 배터리(104), 지문 검출 장치(130)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시되는 실시예에서도 도 5에서와 같이 보조칩, 디스플레이 장치, 배터리와 중앙 처리 유닛 간의 연결을 제어하는 물리적 스위치가 구비될 수 있으나, 도면의 간략화를 위해 그 도시를 생략하였다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트카드(100)에 있어서는 지문 검출 장치(130)가 지문 센서(131), 및 지문 센서(131)와 일정거리 이격된 상태로 상기 지문 센서(131) 주변을 감싸는 외부 전극(132)으로 구현된다. 지문 검출 장치(130)가 정전용량 방식 지문 센서로 구현되는 경우, 외부 전극(132)은 구동 전극으로서의 역할을 한다. 즉, 구동 전극의 기능을 하는 외부 전극(132)에 구동 신호가 인가되며, 해당 구동 신호 인가에 따른 손가락으로부터의 응답신호가 지문 센서(131)로 입력된다. 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 상기 지문 센서(131)로부터의 응답신호를 종합하여 지문 이미지를 획득하고 지문 인증 과정을 수행한다.
외부 전극(132)은 예를 들면 알루미늄 등의 금속성 재질로 이루어지며 중앙 처리 유닛(102)과 핀투핀(pin-to-pin) 방식으로 연결된다.
한편, 중앙 처리 유닛(102)과 마이크로 컨트롤러 유닛(101) 간의 연결은 제3 스위치(SW3)를 통해 온/오프되고, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 지문 검출 장치(130)의 지문 센서(131)와 연결된다.
도 6에 도시되는 실시예에서의 스마트카드(100)의 구동은 다음의 과정을 통해 이루어진다.
먼저, 중앙 처리 유닛(102)이 배터리(104)로부터의 전원 공급에 따라 구동되며, 지문 검출 장치(130) 또한 중앙 처리 유닛(102)을 통해 배터리(104)의 전원을 공급받아 구동된다.
중앙 처리 유닛(102)은 전원 공급을 받음에 따라 대기 모드 또는 활성화 모드로 구동될 수 있다. 대기 모드로 구동되는 것이 전류 소모를 최소화하는 데에 유익하지만, 중앙 처리 유닛(102) 자체의 전류 소모가 수백 나노 암페어 수준이기 때문에, 활성화 모드로 구동되어도 무방하다. 한편, 지문 검출 장치(130)는 대기 모드로 구동될 수 있다.
전술한 바와 같이, 중앙 처리 유닛(102)은 지문 검출 장치(130)의 외부 전극(132)과 연결되어 있기 때문에, 외부 전극(132)으로부터 전기적 신호를 주기적 또는 비주기적으로 수신할 수 있다.
만약, 손가락이 지문 검출 장치(130)의 외부 전극(132)에 닿으면, 외부 전극(132)의 전기적 특성(예를 들면, 저항값 또는 유전율 등)이 달라지기 때문에, 외부 전극(132)은 그 상부에 손가락이 존재하지 않는 경우와 다른 전기적 신호를 송신한다.
중앙 처리 유닛(102)은 상기 외부 전극(132)으로부터 송신되는 신호를 기준값(지문 검출 장치(130) 상에 손가락이 존재하지 않는 경우 외부 전극(132)으로부터 수신되는 신호의 범위)과 비교하여, 상기 기준값을 넘는 경우에는, 제3 스위치(SW3)를 온 상태로 전환하여 마이크로 컨트롤러 유닛(101)을 활성화시킨다.
지문 검출 장치(130)의 지문 센서(131)는 외부 전극(132)의 전기적 특성이 달라짐에 따라 대기 모드에서 활성화 모드로 전환되어, 지문 센싱 신호 출력 동작을 수행할 수 있다. 지문 센서(131)로부터 출력되는 신호는 마이크로 컨트롤러 유닛(101)으로 전송되며, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 수신되는 신호를 기초로 지문 이미지 획득 및 지문 인증 과정을 수행한다. 지문 인증이 완료되면, 스마트카드의 보조칩과 외부 장치가 통신되며, 이에 대해서는 도 4 및 5를 참조하여 설명한 바와 동일하다.
본 실시예에 따르면, 지문 검출 장치(130)가 지문 센싱 과정을 수행하기 전에는 소모 전류가 작은 중앙 처리 유닛(101)만 구동되므로, 소모 전류가 최소화될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 지문 검출 장치(130)의 외부 전극(132)의 전기적 특성에 따라 마이크로 컨트롤러 유닛(101)의 구동이 결정되므로, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)을 구동시키기 위해 사용자가 조작하여야 했던 물리적인 스위치가 생략될 수 있다.
물리적 스위치의 생략에 따라, 스마트카드(100)의 제조 단가가 절감되고, 소비 전류가 더욱 감소될 수 있다. 또한, 물리적인 스위치가 생략되기 때문에, 스위치 온/오프에 따른 물리적인 충격이 감소되며, 이에 따라, 스마트카드(100) 내의 인쇄 회로 기판이 받는 충격이 최소화될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트카드의 내부 구성을 나타내는 회로도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예는 도 6에 도시된 실시예의 변형예로서, 스마트카드(100)는 중앙 처리 유닛이 생략되었다는 것을 알 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 지문 검출 장치(130)의 외부 전극(132)과 직접적으로 연결되며, 지문 센서(131)와는 제4 스위치(SW4)를 통해 선택적으로 연결된다.
도 7에 도시된 실시예에서의 스마트카드 구동 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
배터리(104)로부터 마이크로 컨트롤러 유닛(101)으로 전원이 공급되면 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 대기 모드로 구동되며, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)을 통해 배터리(104)의 전원을 공급받은 지문 검출 장치(130) 또한 구동된다. 지문 검출 장치(130)는 대기 모드로 구동되는 것이 바람직하다.
마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 지문 검출 장치(130)의 외부 전극(132)으로부터 수신되는 전기적 신호를 기준값과 비교하며, 전기적 신호가 그 기준값을 넘은 경우에는, 손가락이 지문 검출 장치(130) 상에 존재한다는 것이므로, 대기 모드에서 활성화 모드로 전환한다.
이와 동시에, 또는 그 직후, 마이크로 컨트롤러 유닛(101)은 제4 스위치(SW4)를 온 상태로 전환하고, 지문 검출 장치(130)의 지문 센서(131)로부터 지문 센싱에 따른 출력 신호를 수신하여, 지문 이미지 획득 및 지문 인증 과정을 수행한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트카드의 전면에서 지문 검출 장치가 형성된 영역을 나타내는 분해 사시도이며, 도 9는 도 8의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도를 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 스마트카드(100)는 하부 플레이트(160), 상기 하부 플레이트(160) 상에 형성되는 플렉서블 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Print Circuit Board)(170), 상기 인쇄 회로 기판(170) 상에 형성되되, 스마트카드(100)의 가장자리를 따라 형성되는 스페이서(180)를 포함한다. 일 실시예에 따른 지문 검출 장치(130)는 상기 인쇄 회로 기판(170) 상의 일부 영역에 장착될 수 있으며, 상기 스페이서(180) 상부에는 지문 검출 장치(130)를 제외한 스마트카드(100)의 전 영역을 덮도록 상부 플레이트(190)가 형성된다.
일 실시예에 따른 지문 검출 장치(130)는 지문 센서(131) 및 상기 지문 센서(131)의 주변을 감싸도록 링 형상으로 형성되는 지지부(133)로 구성될 수 있다.
지지부(133)는 알루미늄 등의 금속성 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 지지부(133)의 하면은 지문 센서(131)와 동일하게 인쇄 회로 기판(170)에 접하며, 일 실시예에 따르면, 그 상면은 지문 센서(131)와 동일한 높이로 형성된다.
지지부(133)는 금속성 재질로 이루어지기 때문에, 지문 검출 장치(130)가 물리적인 충격(예를 들면, 스마트카드의 휘어짐 또는 뒤틀림 등)을 받을 때 1차적으로 지문 검출 장치(130)를 보호해주는 역할을 한다. 종래에는 지문 센서가 적용되는 스마트카드에서 지문 센서를 보호하기 위해 지문 센서 하부에 금속판을 추가적으로 부착하였었는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속성 재질의 지지부(133)에 의해 지문 검출 장치(130)가 물리적인 충격으로부터 보호되므로, 지문 센서 하부에 금속판을 추가적으로 부착할 필요가 없어지며, 이에 따라, 금속판 추가에 따른 두께 부담 없이도 물리적인 충격에 안전한 스마트카드 구현이 가능해진다.
또한, 인쇄 회로 기판(170) 상에서 금속성 재질의 지지부(133)와 접하는 지점에 별도의 패드(미도시됨)를 마련한다면, 지문 센서(131)의 지문 인식률이 향상되는 효과도 기대할 수 있으며, 이러한 지지부(133)는 외부 정전기로부터 지문 센서(131)를 보호하는 그라운드 링으로서의 역할도 수행할 수 있다.
한편, 지지부(133)가 금속성 재질로 이루어지기 때문에, 지문 검출 장치(130)가 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 정전용량 방식의 지문 센서로 구현되는 경우에는 구동 신호를 공급하는 외부 전극(132, 도 6 및 도 7 참조)의 역할도 할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트카드의 지문 검출 장치 구성을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 지문 검출 장치(130)에 있어서, 지문 센서(131)를 감싸는 지지부(133)의 상면은 지문 센서(131)의 상면보다 더 높게 형성될 수도 있다. 지지부(133)가 지문 센서(131)보다 더 높은 높이로 형성됨에 따라 지문 센서(131)의 윗면 보호가 더욱더 잘 이루어질 수 있다.
또한, 도 11에 도시되는 바와 같이, 지지부(133)의 상면이 지문 센서(131) 상면보다 더 높게 형성되되 지문 센서(131)의 내부 방향으로 절곡되어, 지문 센서(131)의 상면 가장자리 영역이 덮여지도록 형성될 수도 있다. 도 11에 도시된 실시예에 따르면, 지문 센서(131)에 대한 보호력 향상 및 방수 효과도 기대할 수 있다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지지부의 형상을 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 지지부(133)는 그 상면과 하면이 평평한 구조로 형성될 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 다른 실시예에 따르면, 지지부(133)는 그 상면의 가장자리가 라운딩 처리된 형태로 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 14에 도시된 또 다른 실시예에 따르면, 지지부(133)의 상부에는 그 내부 지름이 상면 방향으로 갈수록 점차 넓어지는 형태로 경사면이 형성될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지지부의 형상을 나타내는 사시도이며, 도 16은 도 15에 도시된 지지부가 적용된 스마트카드의 지문 검출 장치 구성을 나타내는 단면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 지문 센서(131)를 감싸는 지지부(133)의 하부에 플랜지(flange)(133a)가 형성될 수도 있다. 즉, 지지부(133)의 하단면 형상이 플랜지(133a)의 형태로 형성될 수 있다. 플랜지(133a)가 형성됨으로 인해 지지부(133)와 그 주변의 구성요소들, 즉, 인쇄 회로 기판(170) 및 스페이서(180) 등과의 결합력 및 체결력이 향상될 수 있다. 또한, 지지부(133)와 지문 센서(131) 간의 이격 공간 등을 에폭시 등의 수지 등으로 충진시키면, 방수 효과 또한 우수해질 수 있다.
도 16에는 지지부(133)의 상단면이 지문 센서(131)의 가장자리를 덮도록 내부로 절곡되는 형태의 실시예가 도시되었으나, 그 상단면은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 지문 센서(131)의 가장자리를 덮지 않는 형태로 형성되어도 무방하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 스마트카드
101: 마이크로 컨트롤러 유닛
102: 중앙 처리 유닛
103: 디스플레이 장치
104: 배터리
110: 플레이트
120: 보조칩
130: 지문 검출 장치
131: 지문 센서
132: 외부 전극
133: 지지부
140: 마그네틱 스트립
150: 콘택트 패드

Claims (6)

  1. 하부 플레이트;
    상기 하부 플레이트 상이 형성되는 인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판 상의 일부 영역에 배치되는 지문 센서; 및
    상기 지문 센서의 주변을 감싸도록 링 형상으로 형성되는 지지부를 포함하는, 스마트카드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 상면은 상기 지문 센서와 동일한 높이로 형성되는, 스마트카드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 상면 높이는 상기 지문 센서의 상면보다 높게 형성되는, 스마트카드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지부의 상부는 상기 지문 센서의 내부 방향으로 절곡되어, 상기 지문 센서의 상면 가장자리 영역을 덮도록 형성되는, 스마트카드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 하부에는 플랜지가 형성되는, 스마트카드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판 상에 형성되되, 상기 스마트카드의 가장자리를 따라 형성되는 스페이서; 및
    상기 스페이서 상부에 형성되되, 상기 지문 센서 및 지지부를 제외한 상기 스마트카드의 전 영역을 덮도록 형성되는 상부 플레이트를 더 포함하는, 스마트카드.
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