KR20220103879A

KR20220103879A - 생체 정보 인식 장치 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20220103879A
Application number: KR1020217031543A
Authority: KR
Inventors: 한지엔 렁; 야 웨이
Original assignee: 선전 구딕스 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-07-25
Also published as: US20220230010A1; EP4071662B1; CN219039787U; WO2022151364A1; EP4071662A4; EP4071662A1; US11756328B2

Abstract

본원 발명의 일부 실시예는 생체 정보 인식 장치를 제공하였고, 지문 인식 모듈, 및 지문 인식 모듈이 사용자를 향한 일측에 위치하고 지문 인식 모듈을 패키징하여 지문 인식 모듈이 외부와 절연되도록 하는 패키징층(14)을 포함하며, 상기 패키징층(14)의 최상면(142)은 호면이고; 지문 인식 모듈은, 사용자의 지문 정보를 인식하기 위한 지문 인식 칩(11) 및 복수의 전도성 부재(13)를 포함하되, 지문 인식 칩(11)의 상부 표면에 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)이 설치되어 있고, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)과 사용자 손가락은 커패시턴스를 형성하며; 복수의 전도성 부재(13)는 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)의 상부에 설치된다. 본원 발명의 실시예는 상기 생체 정보 인식 장치를 구비하는 전자 기기를 더 제공한다. 본원 발명의 일부 실시예는 상기 생체 정보 인식 장치를 구비하는 전자 기기를 더 제공한다.

Description

생체 정보 인식 장치 및 전자 기기

본원 발명은 지문 인식 기술 분야에 관한 것으로서, 특히는 생체 정보 인식 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.

사람들의 휴대폰 안전성에 대한 요구가 부단히 높아지고 있고, 생체 인식은 휴대폰의 신원 인증에 광범위하게 사용되고 있다. 예를 들면, 고차원의 휴대폰은 일반적으로 지문 인식 모듈 등 생체 정보 인식 장치가 장착되어 있으며, 지문 인식 모듈은 통상적으로 커패시턴스 타입의 지문 인식을 사용하는바, 구체적인 원리는 하기와 같다. 칩의 센싱 영역은 복수의 작은 영역(이하 약칭 Pixel, 하나의 Pixel의 크기는 손가락 지문의 폭에 대응됨)으로 분할되고, 손가락이 센싱 영역을 누를 때, 손가락 지문의 봉(지문 최고점) 및 골(지문의 최저점)은 상이한 Pixel에 대응되며, 그 높이가 상이하기에, 두 개의 Pixel 사이에 커패시턴스 차이가 발생하게 되고, 이 커패시턴스 차이 값은 지문 인식 칩에 피드백되어 지문 이미지를 생성하도록 한다. 즉, 커패시턴스 타입 지문의 인식에 대해 말하자면, 주요한 신호량은 두 개의 Pixel 사이의 커패시턴스 차이이고, 상기 커패시턴스 차이를 이용하여 손가락 지문의 봉 및 골을 인식하여 지문 이미지를 형성한다.

휴대폰의 풀 스크린의 트렌드로 인해, 고차원 휴대폰 기형에 광범위하게 응용되었던 정면 지문 인식은 점차 스크린 하부 또는 측면으로 이동하게 되었으나, 기존의 커패시턴스 타입 지문 신호는 두꺼운 스크린 또는 호면(arc surface)의 측면 구조를 관통할 수 없기에, 커패시턴스 타입 지문 인식의 신호량이 부족하고, 지문 인식의 정확도가 높지 않으며 심지어 인식 불가한 현상을 초래한다.

본원 발명의 일부 실시예의 목적은 생체 정보 인식 장치 및 전자 기기를 제공하여, 커패시턴스 타입 지문 인식의 신호량을 향상시켜, 커패시턴스 지문 인식의 정확도를 향상시키는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본원 발명의 실시예는 생체 정보 인식 장치를 제공하였고, 지문 인식 모듈, 및 상기 지문 인식 모듈이 사용자를 향한 일측에 위치하고 상기 지문 인식 모듈을 패키징하여 상기 지문 인식 모듈이 외부와 절연되도록 하는 패키징층을 포함하되, 상기 패키징층의 최상면은 호면이고; 상기 지문 인식 모듈은, 사용자의 지문 정보를 인식하기 위한 지문 인식 칩 및 복수의 전도성 부재를 포함하며, 상기 지문 인식 칩의 상부 표면에 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 설치되어 있고, 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 사용자 손가락은 커패시턴스를 형성하며; 복수의 전도성 부재는 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛의 상부에 위치한다.

본원 발명의 실시예는 상기 생체 정보 인식 장치를 포함하는 전자 기기를 더 제공한다.

본원 발명의 실시예는 종래기술에 비해, 지문 정보를 인식하기 위한 지문 인식 칩에 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛을 설치하고, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛의 상부에 전도성 부재를 추가 설치하며, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 손가락 지문을 센싱할 때 생성되는 커패시턴스 값에 따라 공식 C＝εS/4πkd를 산출하며, d는 전도성 부재가 손가락과 떨어진 거리(전도성 부재를 설치하지 않을 경우, d는 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 손가락과 떨어진 높이)이고, 사용자 손가락이 커패시턴스 타입 픽셀 유닛의 상부를 눌러 인식할 때, 추가 설치된 전도성 부재를 도체로 하여 손가락 지문과 커패시턴스 타입 픽셀 유닛 사이의 거리 d를 변칙적으로 감소함으로써, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛에 의해 생성되는 커패시턴스의 커패시턴스 값 C을 증가시켰다. 그러므로, 상기 생체 정보 인식 장치가 전자 기기에 응용될 경우, 상기 지문 인식 모듈은 더욱 많은 신호량을 생성할 수 있고, 나아가 인식 불가 또는 커패시턴스 신호량이 비교적 적어 인식이 정확하지 않은 상황의 발생을 감소시킬 수 있다.

하나의 예에서, 상기 전도성 부재는 중공형 구조이다.

하나의 예에서, 상기 전도성 부재의 최저부는 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛의 최상부와 접촉한다. 전도성 부재와 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛은 직접 연결되어, 양자는 커패시턴스의 전극판을 감응하여 손가락 접촉을 감응하여 생성된 커패시턴스를 공동으로 구성하고, 추가 설치된 전도성 부재는 직접 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 손가락 사이의 간격을 감소시켜 더욱 많은 신호량을 획득하도록 한다.

하나의 예에서, 상기 지문 인식 칩은 중부, 및 상기 중부를 둘러싸고 설치된 엣지부를 포함하고; 상기 중부로부터 상기 엣지부까지의 방향에서, 상기 복수의 전도성 부재의 높이는 점차 감소된다. 이렇게 설치하면, 전도성 부재의 높이 변화 추세와 패키징층의 최상면의 변화 추세가 일치하기에, 각 곳의 패키징층의 최상면으로부터 전도성 부재의 최상단까지의 거리는 기본적으로 일치하며, 사용자 손가락이 최상면을 접촉할 경우, 각각의 전도성 부재로부터 손가락 표면까지의 거리가 대체적으로 동일함을 보장함으로써, 상이한 영역의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 감응한 커패시턴스 차이 값이 비교적 큰 문제를 개선하였고, 생체 정보 인식 장치가 단말기의 돌기 영역 하부에 응용되는 장면에 더욱 바람직하게 적응한다.

하나의 예에서, 상기 복수의 전도성 부재의 횡단면적은 동일하다.

하나의 예에서, 상기 전도성 부재는 기둥 형태의 전도성 칼럼이다. 이렇게 설치하면, 생산 제작에 간편할 뿐만 아니라, 각 전도성 부재의 형태의 일치성을 보장할 수도 있어, 각 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 검출한 커패시턴스 신호의 일치성을 향상시킨다.

하나의 예에서, 상기 복수의 전도성 부재의 높이는 동일하다.

하나의 예에서, 상기 지문 인식 칩은 중부, 및 상기 중부를 둘러싸고 설치된 엣지부를 포함하고; 상기 중부로부터 상기 엣지부까지의 방향에서, 상기 복수의 전도성 부재의 횡단면적은 점차 감소된다. 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 감응한 커패시턴스 값은 C＝εS/4πkd이기에, 따라서 C와 전도성 부재의 횡단면적은 양의 상관을 이루고, 전도성 부재와 손가락의 거리(즉 전도성 부재 상부 패키징층의 두께)는 음의 상관을 이룬다. 상기 생체 정보 인식 장치의 엣지 부분의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 손가락 사이의 거리가 생체 정보 인식 장치의 중부의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 손가락 사이의 거리보다 짧을 경우, 상기 가장자리의 전도성 부재의 횡단면적이 중부의 전도성 부재의 횡단면적보다 작은 방식을 통해, 지문 신호의 알고리즘 처리를 위해, 생체 정보 인식 장치의 상이한 부분의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 획득한 지문 정보가 최대한 일치하도록 하며, 아울러 지문 신호의 데이터 상하 포화의 위험성을 감소하고, 지문 인식 성능을 개선하는 목적에 도달할 수 있다. 예를 들면, 상기 패키징층의 최상면은 호면일 경우, 패키징층의 중부는 두껍고 양측은 얇으며, 생체 정보 인식 장치의 엣지 부분의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 손가락 사이의 거리가 생체 정보 인식 장치의 중부의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 손가락 사이의 거리보다 짧도록 하여, 상기 가장자리의 전도성 부재의 횡단면적이 중부의 전도성 부재의 횡단면적보다 작은 방식을 통해, 각 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 획득한 신호량 크기가 대체적으로 일치하도록 한다.

하나의 예에서, 상기 전도성 부재의 최저부와 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛의 최상부는 이격 설치되고, 상기 지문 인식 모듈은, 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 상기 전도성 부재 사이에 설치되는 유전체층을 더 포함하며, 상기 유전체층은 상기 상부 표면에 설치되고 상기 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛을 커버하며; 상기 유전체층은, 상기 패키징층 일측과 가까운 제1 표면을 포함하고, 상기 복수의 전도성 부재는 상기 제1 표면에 설치된다.

하나의 예에서, 상기 제1 표면은 호면이다. 이렇게 설치하면, 패키징층이 비평면일 때 신호량에 영향을 미치는 것을 상쇄할 수 있다.

하나의 예에서, 각 상기 전도성 부재의 높이는 100 마이크로미터보다 크거나 같다.

하나의 예에서, 각 상기 전도성 부재의 횡단면적 범위는 400 제곱마이크로미터 내지 900 제곱마이크로미터이다.

하나의 예에서, 임의의 서로 인접한 두 개의 전도성 부재 사이의 간격 범위는 20 마이크로미터 내지 30 마이크로미터이다.

하나의 예에서, 각 상기 전도성 부재는 하나의 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛에 대응되게 설치된다. 이렇게 설치하면, 해상도의 불변을 보장하는 전제하에서, 생체 정보 인식 장치의 각 위치에서 획득한 신호량을 향상시켜, 지문 인식의 정확도를 향상시킨다.

하나의 예에서, 상기 전도성 부재는 구리 칼럼이다.

하나의 예에서, 상기 생체 정보 인식 장치는 상기 전자 기기의 측면에 설치된다.

도 1은 본원 발명의 실시예에 따라 제공하는 생체 정보 인식 장치의 구조 모식도이다.
도 2는 본원 발명의 실시예에 따라 제공하는 다른 한 생체 정보 인식 장치의 구조 모식도이다.
도 3은 본원 발명의 실시예에 따라 제공하는 또 다른 한 생체 정보 인식 장치의 구조 모식도이다.
도 4는 본원 발명의 실시예에 따라 제공하는 또 다른 한 생체 정보 인식 장치의 구조 모식도이다.
도 5는 본원 발명의 실시예에 따라 제공하는 또 다른 한 생체 정보 인식 장치의 구조 모식도이다.
도 6은 본원 발명의 실시예에 따라 제공하는 또 다른 한 생체 정보 인식 장치의 구조 모식도이다.
도 7은 손가락이 생체 정보 인식 장치를 터치할 때 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 감응한 커패시턴스 값의 모식도이다.

본원 발명의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 장점을 더욱 분명하게 하기 위해, 이하 도면을 결부하여 본원 발명의 각 실시예를 상세하게 서술하도록 한다. 그러나, 당업자는 이해할 수 있는 바, 본원 발명의 각 실시예에서, 독자가 본원 발명을 더욱 잘 이해하게 하기 위해 수많은 기술적 절차를 제기하였다. 하지만 이러한 기술적 절차 및 하기의 각 실시예에 따른 여러 변화 및 보정이 없어도 본원 발명이 보호받고자 하는 기술적 해결수단을 구현할 수 있다.

본원 발명의 실시예는 생체 정보 인식 장치에 관한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제공하는 생체 정보 인식 장치는, 지문 인식 모듈, 및 지문 인식 모듈이 사용자를 향한 일측에 위치하고 지문 인식 모듈을 패키징하여 지문 인식 모듈이 외부와 절연되도록 하는 패키징층(14)을 포함하고, 패키징층(14)의 최상면은 호면이며, 지문 인식 모듈은, 지문 인식 칩(11) 및 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)을 포함하고, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)은 지문 인식 칩(11)의 상부 표면에 위치하며, 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)은 사용자 지문 정보를 수집하고, 지문 인식 칩(11)은 지문 정보를 인식하며, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)과 사용자 손가락은 커패시턴스를 형성하고, 생체 정보 인식 장치는 복수의 전도성 부재(13)를 더 포함하며, 복수의 전도성 부재(13)는 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)의 상부에 위치한다.

지문 정보를 인식하기 위한 지문 인식 칩(11)에 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)을 설치하고, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)의 상부에 전도성 부재(13)를 추가 설치하며, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)이 손가락 지문을 센싱할 때 생성되는 커패시턴스 값에 따라 공식 C＝εS/4πkd를 산출하며, d는 전도성 부재(13)가 손가락과 떨어진 거리(전도성 부재(13)를 설치하지 않을 경우, d는 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)이 손가락과 떨어진 높이)이고, 사용자 손가락이 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)의 상부를 눌러 인식할 때, 추가 설치된 전도성 부재(13)를 도체로 하여 손가락 지문과 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12) 사이의 거리 d를 변칙적으로 감소함으로써, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛에 의해 생성되는 커패시턴스의 커패시턴스 값 C을 증가시켰다. 그러므로, 상기 생체 정보 인식 장치가 전자 기기에 응용될 경우, 지문 인식 모듈은 더욱 많은 신호량을 생성할 수 있고, 나아가 인식 불가 또는 커패시턴스 신호량이 비교적 적어 인식이 정확하지 않은 상황의 발생을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 지문 인식 모듈의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛 상부/외측의 절연 부재가 비교적 두꺼울지라도, 본원 발명에서 제공하는 생체 정보 인식 장치는 여전히 비교적 정확한 지문 인식을 구현할 수 있다.

아래 본 실시예의 생체 정보 인식 장치의 구현 절차에 대해 구체적으로 설명하며, 하기의 내용은 단지 이해의 편의를 위해 제공되는 구현 절차로서 본 방안을 수행하는데 필수적인 것이 아니다.

구체적으로 말하자면, 전도성 부재(13)는 기둥 형태의 전도성 칼럼일 수 있고, 생산 제작이 간편할 뿐만 아니라(예컨대 전기 증착을 통해 형성된 기둥 형태), 각 전도성 부재의 형태의 일치성을 보장할 수도 있어, 각 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 검출한 커패시턴스 신호의 일치성을 향상시킨다. 여기서, 전도성 부재의 재료는 금, 은, 구리 등 전도성 재료일 수 있고, 본 실시예에서, 상기 전도성 부재는 구리 칼럼일 수 있으며, 구리가 비교적 높은 전기 전도성을 구비하기에, 지문 인식의 효과를 더 향상시켰다. 본 실시예에서, 전도성 칼럼은 솔리드 구조일 수 있다. 물론, 도 2에 도시된 바와 같이, 전도성 부재(13)는 중공형 구조일 수도 있으며, 이때, 전도성 부재(13)는 밀봉 챔버(20)를 구비하고, 이는 전도성 부재(13)와 패키징층(14)의 최상면 사이의 거리가 비교적 짧아 검출된 커패시턴스 신호의 신호량이 증가되는 것을 동시에 보장할 수 있고, 재료 및 원가를 절감할 수도 있으며, 제1 유전체층을 제조하기 위한 재료가 챔버의 개구에서 챔버로 진입하는 것을 방지할 수 있다.

실제 응용에서, 패키징층(14)은 지문 인식 칩(11)과 멀리 떨어진 최상면(142), 최상면(142)과 마주하여 설치되는 최저면(141)을 포함하고, 본 실시예에서, 최상면(142)은 호면이다. 기존의 커패시턴스 타입 지문 모듈은 모두 하나의 사각형 또는 원형의 평면 접촉식으로서, 사용자가 사용 시 촉감이 불편하고 외형이 아름답지 않은 등 문제로 인해, 휴대폰 케이싱이 신선감이 부족하여 사용자의 체험에서 새로운 돌파를 가져오기 힘들다. 또한 모래 바람, 분진 등 악렬한 환경에서, 먼지는 평면에 흔히 흡착되어, 사용 시 지문 인식에 오판 등 문제가 나타나게 된다. 그러나 본 실시예에서, 패키징층(14)의 최상면(142)이 호면이라는 이 호면 커패시턴스 지문 설계를 통해, 새로운 구조의 설계 방안은 지문 인식 모듈이 전체 외관에서 감촉을 더 구비하게 되고, 입체감이 있으며 사용자에게 새로운 기시감을 선사하고, 한편으로 호면 입체 설계를 사용하여 떨어뜨릴 경우 접촉하는 것은 하나의 점이며 하나의 면이 아니기에, 휴대폰이 떨어질 경우 전체 커패시턴스 타입 지문 인식 모듈의 평면에 손상을 초래하는 것을 방지할 수 있고, 또한 호면 설계는 전체 기계가 떨어질 경우 완충 작용을 일으킬 수도 있으며; 또한, 호면 설계는 먼지 등 잡질이 쉽게 흡착되지 않기에, 사용 시 지문 인식에 오판이 나타나는 것을 방지하였다. 구체적으로, 본 실시형태에서, 패키징층(14)은 지문 인식 모듈을 코팅하여, 지문 인식 모듈과 외부를 절연하는 코팅층일 수 있다.

본 실시예에서, 전도성 부재(13)의 최저부와 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)의 최상부는 접촉함으로써, 전도성 부재(13)와 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12) 양자는 커패시턴스의 전극판을 감응하여 손가락 터치를 감응하여 생성된 커패시턴스를 공동으로 구성할 수 있고, 추가 설치된 전도성 부재(13)를 이용하여 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)과 손가락 사이의 거리를 직접 감소하여, 더 많은 신호량을 획득할 수 있다.

여기서, 복수의 전도성 부재(13)의 높이는 모두 동일하고, 각 전도성 부재(13)의 횡단면적은 항상 일정하며, 복수의 전도성 부재(13)의 횡단면적도 모두 동일하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 다른 한 생체 정보 인식 장치 구조에서, 지문 인식 칩(11)은 중부(113), 및 중부(113)를 둘러싸고 설치되는 엣지부(114)를 포함하고, 중부(113)로부터 엣지부(114)까지의 방향에서, 복수의 전도성 부재(13)의 높이는 점차 감소하고, 각 전도성 부재(13)의 횡단면적은 항상 일정하며, 복수의 전도성 부재(13)의 횡단면적도 모두 동일하다. 이렇게 설치하면, 상기 생체 정보 인식 장치가 단말기의 돌기 영역의 하부에 설치되어 지문 인식을 구현할 수 있고, 상기 전도성 부재(13)의 높이 변화 추세는 패키징층(14)의 아크형의 최상면(142)의 변화 추세와 일치함으로써, 각 부분의 패키징층(14)의 최상면(142)이 전도성 부재(13)의 최상단과 떨어진 거리가 기본적으로 일치하여, 사용자 손가락이 최상면(142)을 터치할 때, 각 전도성 부재(13)가 손가락 표면과 떨어진 거리가 대체적으로 동일한 것을 보장하여, 상이한 영역의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)이 감응한 커패시턴스 값의 차이가 비교적 큰 문제를 개선하였고, 생체 정보 인식 장치가 단말기의 돌기 영역 하부의 장면에 응용되는 것에 더 잘 적응하며 생체 정보 인식 장치에서 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 손가락 사이의 절연층의 두께가 비교적 두껍거나 절연층의 두께가 일치하지 않은 상황에 더 잘 적용될 수도 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 호면의 커패시턴스 지문 모듈은, 상기 생체 정보 인식 장치는 휴대폰의 측면에 설치될 수 있고, 측면의 커패시턴스 타입 지문 인식을 구현하는 동시에, 커패시턴스 신호량이 비교적 많아지도록 하여, 지문 인식을 정확하게 진행할 수 있도록 하며, 나아가 현재 풀 스크린의 추세에 적응될 수 있고 사용자의 체험감을 풍부하게 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 또 다른 한 생체 정보 인식 장치 구조에서, 복수의 전도성 부재(13)의 높이는 동일하고, 중부(113)로부터 엣지부(114)까지의 방향에서, 복수의 전도성 부재(13)의 횡단면적은 점차 감소된다. 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)이 감응한 커패시턴스 값은 C＝εS/4πkd이기에, 따라서 C와 전도성 부재(13)의 횡단면적은 양의 상관을 이루고, 전도성 부재(13)와 d는 음의 상관을 이루며, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12) 상부에 전도성 부재(13)를 설치한 후, 상기 생체 정보 인식 장치가 단말기 돌기 영역의 하부에 설치되어 지문 인식을 구현할 때(예를 들면 생체 정보 인식 장치를 휴대폰의 측면 돌기의 전원 버튼 내에 설치할 경우), 패키징층(14)의 최상면은 호면이고, 패키징층(14)의 중부는 두껍고 양측은 얇으며, 이때, 생체 정보 인식 장치의 중부의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 손가락 사이의 거리가 비교적 길고(d가 비교적 김), 생체 정보 인식 장치의 엣지 부분의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 손가락 사이의 거리가 비교적 짧으며(d가 비교적 짧음), 따라서, 중부(113)로부터 엣지부(114)까지의 방향에서, 복수의 전도성 부재(13)의 횡단면적이 점차 감소되도록 하고, 즉, 상기 가장자리의 전도성 부재(13)의 횡단면적이 중부의 전도성 부재(13)의 횡단면적보다 작은 방식을 통해, 생체 정보 인식 장치의 상이한 부분의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 획득한 지문 정보가 최대한 일치하도록 하여, 지문 신호의 알고리즘 처리가 간편하고, 아울러 지문 신호의 데이터 상하 포화 및 위험성을 감소하여 나아가 지문 인식 성능을 개선하는 목적을 달성한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 다른 한 생체 정보 인식 장치 구조에서, 중부(113)로부터 엣지부(114)까지의 방향에서, 복수의 전도성 부재(13)의 높이는 점차 감소하고, 복수의 전도성 부재(13)의 횡단면적도 점차 감소하며, 전도성 부재(13)의 높이 및 횡단면적 이 두 개 차원의 보상을 통해, 상이한 영역에서 획득한 신호량의 크기 차이를 감소할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전도성 부재(13)의 최저부와 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)의 최상부는 이격 설치될 수도 있고, 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)과 전도성 부재(13) 사이에도 유전체층(15)이 증가 설치될 수 있으며, 이때, 유전체층(15)은 상부 표면(111)에 설치되고 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)을 커버하며, 유전체층(15)은 패키징층(14) 일측과 가까운 제1 표면(151)을 포함하고, 복수의 전도성 부재(13)는 제1 표면(151)에 설치되며, 구체적으로, 전도성 부재(13)의 제1 단면(131)은 유전체층의 제1 표면(151)과 접촉하고, 여기서, 제1 표면(151)은 호면일 수 있다. 이렇게 설치하면, 패키징층이 비평면일 경우 신호량에 영향을 미치는 것을 상쇄하거나 감소할 수 있다.

이해할 수 있는 것은, 어떠한 전도성 부재(13)의 높이 설치 방식에 대해서도, 각 전도성 부재(13)의 높이 차이는 설계, 제조 단계에서 이미 알려진 것이므로, 설계 소프트웨어 프로그램을 통해 각 전도성 부재(13)의 높이 차이로 인한 신호량 크기가 일치하지 않은 문제를 보완할 수 있고, 이로써, 소프트웨어를 통해 신호량 차이를 보완하는 상황에서, 설계 제조 과정에서 반드시 특정된 구조 설계(예컨대 높이, 횡단면적 등)를 통해 신호량의 일치를 확보할 필요가 없으며, 전도성 부재(13)의 구조가 더욱 간단하고 제작 과정이 더욱 용이하다.

물론, 최상면(142)은 평면 또는 다른 형태의 표면일 수도 있고, 대응되게, 상기와 같은 전도성 부재(13)의 높이 설치 방식 외에도, 생체 정보 인식 장치 조립 위치 표면의 형태가 상이함에 따라, 전도성 부재(13)의 높이, 전도성 부재(13) 말단이 구성하는 형태와 조립 위치 표면의 형태 매칭을 적응성 개변할 수 있으며 여기서 일일이 예를 들지 않는다.

이 밖에, 해상도가 불변하는 것을 보장하는 전제하에서, 생체 정보 인식 장치 각 위치에서 획득한 신호량을 향상시키기 위해, 지문 인식의 정확도를 향상시키고, 본 실시예에서, 각 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)에 대응되게 전도성 부재(13)를 설치한다. 물론, 적어도 일부의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)이 전도성 부재(13)를 공용하도록 할 수도 있으며, 이때, 전도성 부재(13)의 개수는 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)보다 적고, 적어도 일부의 전도성 부재(13)가 상부 표면(111)에서의 투영, 적어도 두 개의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)이 상부 표면(111)에서의 투영 부분이 중첩되며, 즉, 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)은 하나의 전도성 부재(13)에 대응되고, 전도성 부재(13)의 개수를 감소하고 전도성 부재(13)의 횡단면적을 증가하는 것을 통해, 전도성 부재(13)의 제작 공정의 난이도를 감소하였다.

지문 인식의 정확도를 보장하기 위해, 실제 응용에서 신호 대 잡음비 SNR가 5보다 클 것을 요구하며, SNR=73.35* △C이고, 즉, SNR과 △C는 정비례를 이루며, 따라서, 신호량을 향상시켜 요구를 만족해야 한다. 구체적으로, 커패시턴스 산출 공식은, C＝εS/4πkd이고, 공식으로부터 알 수 있다시피 C는 유전체층 K값, 유전체층 두께, 전극판 면적의 영향을 받는다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이는 손가락이 생체 정보 인식 장치를 터치할 때 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)이 감응한 커패시턴스 값 C의 모식도이다. 커패시턴스 지문 신호량은 주요하게 커패시턴스 차이 △C의 영향을 받는데, △C가 클수록, 모듈이 검출한 지문 신호가 강하다는 것을 설명하며, 여기서, △C=Cmax-Cmin이고, Cmax는 손가락이 생체 정보 인식 장치를 터치할 때 지문의 봉에 대응되는 값이며, Cmin은 손가락이 생체 정보 인식 장치를 터치할 때 지문의 골에 대응되는 값이다.

각 영향 요소가 신호량 크기에 대한 영향을 인지하기 위해, 발명자는 제어 변수법에 따라 시뮬레이션 실험을 진행하였고 구체적인 데이터는 하기와 같다.

S 및 ε는 항상 일정하고(S=30um*30um, εPI=4, εEMC=7), 전도성 부재(13)의 높이
h(nm)	△C	SNR
＼	0.004	0.2934
50	0.00618	0.453303
100	0.0073	0.535455
150	0.0119	0.872865
200	0.0215	1.577025

h 및 ε는 항상 일정하고(h=400um, εPI=4, εEMC=7), 전도성 부재(13)의 횡단면적
S(um2)	△C	SNR
＼	0.004	0.2934
20*20	0.00765	0.5611275
25*25	0.00825	0.6051475
30*30	0.0073	0.535455
35*35	0.00692	0.507582

h 및 S는 항상 일정하고(h=150um, S=30*30), 패키징층(14)과 유전체층(15)의 유전 상수
εPI	εEMC	SNR	SNR
4	7	0.219	16.06365
7	4	0.158	11.5893
7	7	0.262	19.2177

표 1, 표 2, 표 3에서, EMC는 패키징층(14)이고, PI는 유전체층(15)이며, εEMC는 패키징층(14)의 유전 상수이고, εPI는 유전체층(15)의 유전 상수이며, h는 전도성 부재(13)의 높이이고, S는 전도성 부재(13)의 횡단면적이며, H는 패키징층(14)의 두께이다. 설명해야 할 것은, 시뮬레이션에서 패키징층(14) 및 유전체층(15)의 두께는 모두 항상 일정하고 불변하며, 구체적으로는, 패키징층(14)의 두께는 200 um이고, 유전체층(15)의 두께는 10 um(마이크로미터)이다.

표 1은 전도성 부재(13)의 횡단면적, 및 패키징층(14)의 유전 상수 및 유전체층(15)의 유전 상수가 항상 일정한 상황하에서, 신호 대 잡음비가 전도성 부재(13)의 높이 변화의 추세에 따라, 표 1의 데이터로부터 알 수 있다시피, 전도성 부재(13)가 높을수록 커패시턴스 신호량이 많은 것을 표시하였다.

표 2는 전도성 부재(13)의 높이, 및 패키징층(14)의 유전 상수 및 유전체층(15)의 유전 상수가 항상 일정한 상황하에서, 신호 대 잡음비가 전도성 부재(13)의 횡단면적 변화의 추세에 따라, 표 2의 데이터로부터 알 수 있다시피, 전도성 부재(13)의 횡단면적은 신호량에 대한 영향이 크지 않다는 것을 표시하였다.

표 3은 전도성 부재(13)의 높이 및 횡단면적이 항상 일정한 상황하에서, 신호 대 잡음비가 패키징층(14)의 유전 상수 및 유전체층(15)의 유전 상수 변화의 추세에 따라, 표 3의 데이터로부터 알 수 있다시피, 패키징층(14) 및 유전체층(15)의 유전 상수가 클수록, 커패시턴스 신호량이 많다는 것을 표시하였다.

이 밖에, 설명해야 할 것은, 임의의 서로 인접한 두 개의 전도성 부재(13) 사이의 간격 범위는 20 마이크로미터 내지 30 마이크로미터일 수 있고, 손가락 지문의 봉 및 골과 매칭된다.

전도성 부재(13)가 솔리드 구조 또는 중공형 구조, 및 유전체층(15)의 설치 여부가 신호량에 대한 영향을 인지하기 위해, 발명자는 상이한 패키징층(14)의 두께에서 신호 대 잡음비에 대해 검출 시뮬레이션 실험을 진행하였고 구체적인 데이터는 하기와 같다.

h=100um, S=25um*25um, εPI=4, εEMC=7, H(um)
H(um)	△C	SNR
250	0.389	28.53315
350	0.078	5.7214

h=100um, S=25um*25um, εPI=4, εEMC=7
H(um)	△C	SNR
250	0.218	15.9903
350	0.051	3.74085

h=100um, S=25um*25um, εPI=4, εEMC=7
H(um)	△C	SNR
250	0.219	16.06365
350	0.052	3.8142

표 4, 표 5, 표 6에서, EMC는 패키징층(14)이고, PI는 유전체층(15)이며, εEMC는 패키징층(14)의 유전 상수이고, εPI는 유전체층(15)의 유전 상수이며, h는 전도성 부재(13)의 높이이고, S는 전도성 부재(13)의 횡단면적이며, H는 패키징층(14)의 두께이다.전도성 부재(13)의 높이, 전도성 부재(13)의 횡단면적, 패키징층(14)의 두께, 및 유전체층(15)의 두께가 신호 대 잡음비 SNR에 대한 영향 추세에 따라, 본 실시예에서, 각 전도성 부재(13)의 높이는 100 마이크로미터보다 크거나 같을 수 있고, 각 전도성 부재(13)의 횡단면적 범위는 400 제곱마이크로미터 내지 900 제곱마이크로미터(바람직하게, 625 제곱마이크로미터)일 수 있으며, 패키징층(14)의 두께 범위는 150 마이크로미터 내지 250 마이크로미터(바람직하게, 200 마이크로미터)일 수 있고, 유전체층(15)의 두께 범위는 8 마이크로미터 내지 12 마이크로미터(바람직하게, 10 마이크로미터)일 수 있으며, 이러한 범위 내에서 합리하게 값을 취하여, 신호 대 잡음비 SNR가 5보다 크도록 함으로써, 지문 인식의 정확도를 보장하였다.

설명해야 할 것은, 시뮬레이션에서 유전체층(15)의 두께는 항상 일정하고 불변하며, 구체적으로는, 유전체층(15)의 두께는 10 um이다.

상기 시뮬레이션 데이터로부터 알 수 있다시피, 동일한 조건하에서, 전도성 부재(13)는 솔리드 구조이고 유전체층(15)(전도성 부재(13)와 커패시턴스 타입 픽셀 유닛(12)은 직접 연결됨)을 설치하지 않을 경우, 더욱 많은 신호량을 획득할 수 있다.

이 밖에, 본원 발명의 실시예는 전자 기기를 더 제공하며, 상기 전자 기기는 휴대폰, PAD 등 휴대용 전자 장치일 수 있고, 이는 상기 실시예에 따른 임의의 생체 정보 인식 장치를 포함한다.

선택 가능하게, 생체 정보 인식 장치는 상기 전자 기기의 측면에 설치되어, 사용자 손가락이 전자 기기의 측면을 터치할 경우, 생체 정보 인식 장치를 이용하여 커패시턴스 변화를 검출하며, 사용자 손가락의 지문을 인식하고, 생체 정보 인식 장치의 패키징층의 최상면은 호면이므로, 전자 기기 측면의 호면 영역과 더욱 바람직하게 적응할 수 있다.

상기 각 실시예는 본원 발명의 구체적인 실시예를 구현하고, 실제 응용에서, 형식상에서 또는 절차상에서 이에 대해 진행한 여러 가지 변화는 본원 발명의 구상과 범위를 벗어나지 않음을 당업자는 이해할 수 있다.

Claims

생체 정보 인식 장치로서,
지문 인식 모듈, 및 상기 지문 인식 모듈이 사용자를 향한 일측에 위치하고 상기 지문 인식 모듈을 패키징하여 상기 지문 인식 모듈이 외부와 절연되도록 하는 패키징층을 포함하되, 상기 패키징층의 최상면은 호면(arc surface)이고;
상기 지문 인식 모듈은 사용자의 지문 정보를 인식하기 위한 지문 인식 칩 및 복수의 전도성 부재를 포함하되,
상기 지문 인식 칩의 상부 표면에 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛이 설치되어 있고, 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 사용자 손가락은 커패시턴스를 형성하며;
상기 복수의 전도성 부재는 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛의 상부에 위치하는, 생체 정보 인식 장치.
제1항에 있어서,
상기 전도성 부재는 중공형 구조인, 생체 정보 인식 장치.
제1항에 있어서,
상기 전도성 부재의 최저부는 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛의 최상부와 접촉하는, 생체 정보 인식 장치.
제3항에 있어서,
상기 지문 인식 칩은 중부, 및 상기 중부를 둘러싸고 설치된 엣지부를 포함하고; 상기 중부로부터 상기 엣지부까지의 방향에서, 상기 복수의 전도성 부재의 높이는 점차 감소되는, 생체 정보 인식 장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 전도성 부재의 횡단면적은 동일한 것을 특징으로 하는 생체 정보 인식 장치.
제5항에 있어서,
상기 전도성 부재는 기둥 형태의 전도성 칼럼인, 생체 정보 인식 장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 전도성 부재의 높이는 동일한 것을 특징으로 하는 생체 정보 인식 장치.
제7항에 있어서,
상기 지문 인식 칩은 중부, 및 상기 중부를 둘러싸고 설치된 엣지부를 포함하고; 상기 중부로부터 상기 엣지부까지의 방향에서, 상기 복수의 전도성 부재의 횡단면적은 점차 감소되는, 생체 정보 인식 장치.
제1항에 있어서,
상기 전도성 부재의 최저부와 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛의 최상부는 이격 설치되고, 상기 지문 인식 모듈은, 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛과 상기 전도성 부재 사이에 설치되는 유전체층을 더 포함하며, 상기 유전체층은 상기 상부 표면에 설치되고 상기 복수의 커패시턴스 타입 픽셀 유닛을 커버하며;
상기 유전체층은, 상기 패키징층 일측과 가까운 제1 표면을 포함하고, 상기 복수의 전도성 부재는 상기 제1 표면에 설치되는, 생체 정보 인식 장치.
제9항에 있어서,
상기 유전체층의 제1 표면은 호면인, 생체 정보 인식 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
각 상기 전도성 부재의 높이는 100 마이크로미터보다 크거나 같은, 생체 정보 인식 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
각 상기 전도성 부재의 횡단면적 범위는 400 제곱마이크로미터 내지 900 제곱마이크로미터인, 생체 정보 인식 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
임의의 서로 인접한 두 개의 전도성 부재 사이의 간격 범위는 20 마이크로미터 내지 30 마이크로미터인, 생체 정보 인식 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
각 상기 전도성 부재는 하나의 상기 커패시턴스 타입 픽셀 유닛에 대응되게 설치되는, 생체 정보 인식 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 부재는 구리 칼럼인, 생체 정보 인식 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 생체 정보 인식 장치를 포함하는 전자 기기.
제16항에 있어서,
상기 생체 정보 인식 장치는 상기 전자 기기의 측면에 설치되는, 전자 기기.