KR20170104314A - 지문 감지 센서 - Google Patents

지문 감지 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20170104314A
KR20170104314A KR1020160027230A KR20160027230A KR20170104314A KR 20170104314 A KR20170104314 A KR 20170104314A KR 1020160027230 A KR1020160027230 A KR 1020160027230A KR 20160027230 A KR20160027230 A KR 20160027230A KR 20170104314 A KR20170104314 A KR 20170104314A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piezoelectric
ultrasonic
pvdf
fingerprint
contact plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020160027230A
Other languages
English (en)
Inventor
진병수
Original Assignee
주식회사 아모센스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아모센스 filed Critical 주식회사 아모센스
Priority to KR1020160027230A priority Critical patent/KR20170104314A/ko
Publication of KR20170104314A publication Critical patent/KR20170104314A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • H01L41/08—

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

지문 감지 센서가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 센서는 대상물과 접촉되는 접촉 플레이트; 압전 송신층을 포함하며 상기 접촉 플레이트에 초음파를 발생시키는 초음파 송신기; 및 압전 수신층을 포함하며 상기 접촉 플레이트와 초음파 송신기 사이에 개재되어 상기 초음파 송신기로부터 발생된 초음파를 수신하는 초음파 수신기;를 포함하며, 상기 압전 송신층 및 압전 수신층 각각은, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나를 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어질 수 있다.

Description

지문 감지 센서{Fingerprint sensor}
본 발명은 지문 감지 센서에 관한 것으로, 사용자의 지문을 감지할 수 있는 지문 감지 센서에 관한 것이다.
개인 또는 기업간 경쟁이 치열해짐에 의해 자신의 기술 또는 업무상의 비밀을 보호하기 위해 보안 장치가 사용된다. 보안 장치는 제한된 장소 또는 물건을 미리 정해진 사람만이 사용하기 위해 패스워드가 설정되며, 패스워드는 단순한 문자나 숫자를 이용한 것에서 최근에는 지문이나 홍채를 이용하기도 한다.
한편, 지문을 이용하여 패스워드를 설정하기 위해 지문을 감지할 수 있는 지문 감지 센서가 요구되며, 일반적으로, 지문 감지 센서에서 지문을 검출하는 방법은 용량성, 열적, 광학적 및 초음파로 할 수 있다. 지문 감지 센서는 손가락이 센서의 표면 위에 고정적으로 위치하거나, 손가락이 센서의 표면 위로 이동할 때 지문 이미지를 캡쳐할 수 있다.
최근에는 휴대 기기의 보안성을 높이면서 사용의 편리성을 증가시키기 위한 필요성이 증가되면서 지문 감지 센서를 휴대 기기에 탑재하는 경향이 증가되고 있다.
한국공개특허 제2010-0099062호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 제조 비용이 절감될 수 있는 지문 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 동작 신뢰성이 향상될 수 있는 지문 감지 센서를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 대상물과 접촉되는 접촉 플레이트; 압전 송신층을 포함하며 상기 접촉 플레이트에 초음파를 발생시키는 초음파 송신기; 및 압전 수신층을 포함하며 상기 접촉 플레이트와 초음파 송신기 사이에 개재되어 상기 초음파 송신기로부터 발생된 초음파를 수신하는 초음파 수신기;를 포함하며, 상기 압전 송신층 및 압전 수신층 각각은, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나를 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어어진 지문 감지 센서를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 압전 송신층의 두께는 20㎛ 내지 80㎛의 범위에 포함될 수 있다.
또한, 상기 압전 수신층의 두께는 10㎛ 내지 80㎛의 범위에 포함될 수 있다.
또한, 상기 초음파 수신기는 픽셀 회로들이 배열된 기판을 포함하고, 상기 압전 수신층은 상기 기판에 전기적으로 연결되어 상기 접촉 플레이트에서 반사되는 초음파 에너지를 국소화된 전하들로 변환할 수 있다.
또한, 상기 압전 송신층은 인가되는 신호에 따라 팽창 또는 수축되어 초음파를 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 나노 섬유웹은 필름 형태일 수 있다.
본 발명은 베이스부; 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어지고 기둥 형상으로 이루어져서 일단이 상기 베이스부의 상면으로 노출되도록 상기 베이스부에 수용된 복수의 압전 센서;를 포함하는 지문 감지 센서를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 복수의 압전 센서는 상기 베이스부에 상하방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 압전 센서는 서로 일정 간격을 이루면서 패턴 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 압전 센서 각각을 통해 방출되는 초음파 신호로 지문을 검출하는 지문 감지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노 섬유웹은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 용융액을 전기방사하여 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 나노 섬유웹을 전기방사하여 제조하는 과정에서 압전 송신층 및 압전 수신층이 분극되어 별도의 분극 공정을 실시하지 않아도 됨으로써, 제조 공정을 감소시켜서 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나를 포함하는 나노 섬유웹으로 압전 송신층 및 압전 수신층을 제조함으로써, 압전 수신층 및 압전 송신층의 전기전도도를 향상시키기 위하여 전기전도도가 우수한 고가의 도전체 등을 사용하지 않아도 전기전도도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서는 압전 수신층 및 압전 송신층의 전기전도도가 향상되어 종래의 지문 감지 센서보다 동작 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서를 제조하는데 고가있어서 도전체를 사용하지 않아도 됨으로써 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 센서를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 지문 감지 센서의 분해도,
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 센서를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 지문 감지 센서의 구성도, 그리고,
도 5는 도 3의 지문 감지 센서의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 접촉 플레이트(110), 초음파 송신기(120) 및 초음파 수신기(130)를 포함한다.
상기 접촉 플레이트(110)는 대상물과 접촉된다. 여기서 대상물은 사용자의 지문일 수 있다. 접촉 플레이트(110)는 초음파 수신기(130)에 음향적으로 결합될 수 있는 임의의 적절한 재료일 수 있는데, 예컨대 플라스틱, 세라믹, 글라스 및 사파이어 중 선택된 어느 하나일 있다. 이와 다르게, 상기 접촉 플레이트(110)는 커버 플레이트, 예를 들어 디스플레이 패널용 렌즈 글라스 또는 커버 글라스일 수 있다.
상기 초음파 송신기(120)는 상기 접촉 플레이트(110)에 초음파를 발생시킨다. 상기 초음파 수신기(130)는 상기 접촉 플레이트(110)와 초음파 송신기(120) 사이에 개재되어 상기 초음파 송신기(120)로부터 발생된 초음파를 수신한다.
여기서 상기 초음파 수신기(130)는 압전 수신층(131)을 포함한다. 압전 수신층(131)은 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE: Copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF: Polyvinylidene fluoride) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어진다.
그리고, 상기 초음파 수신기(130)는 기판(132)을 포함할 수 있다. 상기 기판(132) 상에는 픽셀 회로(133)가 형성된다. 이때, 압전 수신층(131)은 상기 기판(132)에 전기적으로 연결되어 상기 접촉 플레이트(110)에서 반사되는 초음파 에너지를 국소화된 전하들로 변환한다.
상기 압전 수신층(131)은 픽셀 회로(133)와 전기적으로 연결될 수 있다. 초음파 수신기(130)는 압전 수신층(131)을 픽셀 회로(133)에 전기적으로 연결하는 픽셀 입력 전극(134)을 포함할 수도 있다.
상기 픽셀 회로(133) 각각은 이와 가장 가깝게 인접한 압전 수신층(131)에서 발생된 전하를 전기 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 이러한 압전 수신층(131)은 판 형상으로 이루어지고, 상기 압전 수신층(131)의 두께는 10㎛ 내지 80㎛의 범위에 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 압전 수신층(131)의 두께는 11㎛ 내지 13㎛의 범위에 포함될 수 있다.
한편, 상기 초음파 수신기(130)는 수신기 바이어스 전극(135)을 포함할 수 있다. 수신기 바이어스 전극(135)이 접촉 플레이트(110)에 근접한 압전 수신층(131) 면 위에 배치된다. 상기 수신기 바이어스 전극(135)은 금속화된 전극일 수도 있다. 그리고, 본 발명에 따른 지문 감지 센서(100)가 적용될 수 있는 전자 장치에 포함된 디스플레이 유닛에 탑재된 TFT(thin film transistor) 어레이(미도시)에 어떤 신호들이 지나가는지를 제어하도록 접지 또는 바이어스될 수 있다.
상기 접촉 플레이트(110)의 노출된(최상부) 표면으로부터 반사되는 초음파 에너지는 압전 수신층(131)에 의해 국소화된 전하들로 변환된다. 이러한 국소화된 전하들은 픽셀 입력 전극(134)들에 의해 모여서 그 밑에 있는 픽셀 회로(133)들로 전달된다. 상기 전하들은 픽셀 회로(133)들에 의해 증폭되어 전자 장치(10)에 제공될 수 있으며, 전자 장치(10)는 출력 신호들을 처리한다. 여기서 전자 장치(10)는 본 발명의 일시예에 따른 지문 감지 센서(100)가 탑재될 수 있는 장치이다.
상기 초음파 송신기(120)는 압전 송신층(121)을 포함한다. 압전 송신층(121)은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF: Polyvinylidene fluoride) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE: Copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어져서 인가되는 신호에 따라 팽창 또는 수축되어 초음파를 발생시킴에 따라, 평편파를 발생시킬 수 있다.
여기서, 초음파 송신기(120)에서 생성되는 초음파들의 주파수들은 대략 1/4 ㎜ 또는 그 미만의 파장들로 5㎒ 내지 30㎒의 범위에 포함될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
이를 위한 상기 압전 송신층(121)은 판 형상으로 이루어지고, 상기 압전 송신층(121)의 두께는 20㎛ 내지 80㎛의 범위에 포함될 수 있다. 초음파 송신기(120)는 일례로 평면파 발생기일 수 있다.
상기 압전 송신층(121)은 상면에 배치된 제 1 송신 전극(122) 및 하면에 배치된 제 2 송신 전극(123)을 통하여 압전 송신층(121)에 전압이 인가될 수 있다. 이와 같은 방식으로 압전 효과를 통해 압전 송신층(121)의 두께가 변경됨으로써 초음파가 생성될 수 있다. 이러한 초음파는 접촉 플레이트(110)를 통과하여 대상물인 손가락으로 이동한다. 여기서, 검출될 대상물에 의해 흡수되지 않은 파의 일부는 다시 접촉 플레이트(110)를 지나서 초음파 수신기(130)에 의해 수신되도록 반사될 수도 있다.
한편, 상기 제 1 송신 전극(122) 및 제 2 송신 전극(123)은 일례로 금속화된 전극들일 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 송신 전극(122) 및 제 2 송신 전극(123)은 압전 송신층(121)의 양쪽 면들에 코팅된 금속일 수 있다.
한편, 압전 송신층(121) 및 압전 수신층(131)으로 사용될 수 있는 나노 섬유웹은 필름 형태일 수 있다. 이러한, 나노 섬유웹은 내화학적, 기계적 물성 및 전기적 특성이 우수한 소재이다. 특히, 나노 섬유웹은 가시광선의 투과도, 가요성이 매우 우수하며, 대면적화가 용이하고, 전기 전도도도 우수하다.
본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서(100)는 전술한 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나를 포함하는 나노 섬유웹으로 압전 송신층(121) 및 압전 수신층(131)을 제조함으로써, 압전 송신층(121) 및 압전 수신층(131)의 전기전도도를 향상시키기 위하여 전기전도도가 우수한 고가의 도전체 등을 사용하지 않아도 전기전도도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서(100)는 압전 송신층(121) 및 압전 수신층(131)의 전기전도도가 향상되어 종래의 지문 감지 센서보다 동작 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서(100)를 제조하는데 있어서 고가의 도전체를 사용하지 않아도 됨으로써 제조 비용을 더욱 절감할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 일시예에 따른 지문 감지 센서(100)가 탑재될 수 있는 전자 장치(10)는 초음파 송신기(120) 및 초음파 수신기(130)에 연결될 수 있고 초음파 송신기(120)로 하여금 하나 또는 그보다 많은 초음파들을 발생시키게 하는 타이밍 신호들을 공급할 수 있다.
또한, 상기 전자 장치(10)는 반사된 초음파 에너지를 나타내는 초음파 수신기(130)로부터의 신호들을 수신할 수 있다. 전자 장치(10)는 초음파 수신기(130)로부터 수신된 출력 신호들을 사용하여 대상물의 디지털 이미지를 생성할 수 있다. 상기 전자 장치(10)는 시간이 흐름에 따라 연속적으로 출력 신호들을 샘플링하여 대상물의 움직임을 검출하는 것도 가능할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 지문 감지 센서(200)는 베이스부(210)와 복수의 압전 센서(220)를 포함한다.
상기 베이스부(210)는 압전 센서(220)를 수용한다. 상기 베이스부(210)는 일례로 폴리머 충진재(210)일 수 있다. 폴리머 충진재(210)는 복수의 압전 센서(220) 각각에서 초음파가 발생되면서 진동할때, 각각의 진동이 서로에게 영향을 미치는 것을 방지한다.
복수의 압전 센서(220)는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어지고 기둥 형상으로 이루어져서 일단이 상기 베이스부(210)의 상면으로 노출되도록 상기 베이스부(210)에 수용된다.
상기 복수의 압전 센서(220)는 상기 베이스부(210)에 상하방향으로 배치될 수 있다. 상기 복수의 압전 센서(220)는 서로 일정 간격을 이루면서 패턴 형성될 수 있다. 즉, 복수의 압전 센서(220)는 폴리머 충진재(210)와 함께 2차원 평면 상에서 행렬 구조로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 지문 감지 센서(200)는 지문 감지부(230)를 포함한다.
상기 지문 감지부(230)는 상기 복수의 압전 센서(220) 각각을 통해 방출되는 초음파 신호로 지문을 검출한다. 상기 지문 감지부(230)는 압전 센서(220) 각각의 상면 및 하면에 형성된 전극에 초음파 대역의 공진 주파수를 갖는 전압을 인가하여 상기 압전 센서(220)를 상하방향으로 진동시킴으로써 초음파 신호를 생성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 이러한 지문 감지부(230)는 일례로 신호 생성부(231), 신호 감지부(232) 및 처리부(233) 등을 포함할 수 있다.
상기 신호 생성부(231)는 압전 센서(220)의 전극과 전기적으로 연결되고, 각 전극에 소정의 주파수를 갖는 교류 전압을 인가한다. 전극에 인가되는 교류 전압에 의해 압전 센서(220)가 상하로 진동하면서 소정의 공진 주파수(ex> 10MHz)를 갖는 초음파 신호가 외부로 방출된다.
상기 압전 센서(220) 상에는 보호층(미도시)이 추가로 형성될 수 있으며, 상기 보호층의 일면에 특정 물체가 접촉될 수 있다. 상기 보호층의 일면에 접촉되는 물체가 지문을 포함하는 사람의 손가락(F)인 경우, 지문에 존재하는 미세한 골(V, valley)과 마루(R, ridge)에 따라 압전 센서(220)가 방출하는 초음파 신호의 반사 패턴이 다르게 결정된다.
상기 보호층의 일면과 같은 접촉면에 어떠한 물체도 접촉되지 않은 경우를 가정하면, 접촉면과 공기의 매질 차이로 인해 압전 센서(220)에서 생성되는 초음파 신호는 거의 대부분이 접촉면을 통과하지 못하고 반사되어 되돌아온다. 반면, 접촉면에 지문을 포함하는 특정 물체가 접촉된 경우에는, 지문의 마루(R)에 직접 맞닿은 압전 센서(220)에서 생성되는 초음파 신호의 일부가 접촉면과 지문의 계면을 통과하게 되고, 생성된 초음파 신호의 일부만이 반사되어 되돌아온다.
이와 같이 반사되어 돌아오는 초음파 신호의 세기는 각 물질의 음향 임피던 스에 따라 결정될 수 있다.
상기 신호 감지부(232)는 지문의 골(V)과 마루(R)에서 초음파 신호에 의해 생성되는 음향 임피던스 차이를 각 압전 센서(220)로부터 측정하여 해당 압전 센서(220)가 지문의 마루(R)에 맞닿은 센서인지 여부를 판단할 수 있다.
상기 처리부(233)는 신호 감지부(232)가 감지한 신호를 분석하여 지문 패턴을 연산한다. 앞서 설명한 바와 같이, 반사 신호의 강도가 낮게 생성된 압전 센서(220)는 지문의 마루(R)에 맞닿은 압전 센서(220)며, 반사 신호의 강도가 높게 생성된 압전 센서(220)는 지문의 골(V)에 대응하는 압전 센서(220)이다. 따라서, 각 압전 센서(220)에서 검출되는 음향 임피던스의 차이로부터 지문 패턴을 연산할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 전술한 지문 감지 센서의 동작 과정을 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 지문 감지 센서(200) 위에 손가락(F) 등의 물체가 접촉된다. 지문 감지 센서(200)의 단면 일부를 확대 도시한 원을 살펴보면, 지문 감지 센서(200)는 압전 센서(220)와 폴리머 충진재(210)가 교대로 배치되며, 압전 센서(220)을 통해 소정의 주파수를 갖는 초음파 신호가 손가락(F)으로 방출된다.
손가락(F)이 접촉되지 않은 경우를 가정하면, 초음파 신호가 방출되는 압전 센서(220)와 공기 사이의 음향 임피던스 차이로 인해, 압전 센서(220)에서 방출되는 초음파 신호의 대부분이 압전 센서(220)와 공기의 계면을 통과하지 못하고 압전 센서(220) 내부로 되돌아 온다. 반면, 손가락(F)이 접촉된 경우에는 압전 센서(220)에서 방출되는 초음파 신호의 일부가 손가락(F)의 피부와 초음파 센서(310)의 경계면을 뚫고 손가락(F) 내부로 진행하게 되며, 따라서 반사되어 돌아오는 신호의 강도가 낮아지는 것으로부터 지문 패턴을 감지할 수 있다.
육안으로는 확인이 어려우나, 손가락(F)의 지문은 수많은 골(V)과 마루(R)가 반복되어 나타나는 패턴을 가지며, 골(V)과 마루(R)가 반복되면서 높이 차를 나타낸다. 따라서, 도 3의 확대 단면도 부분에 나타난 바와 같이, 지문의 골(V)에서는 압전 센서(220)가 피부와 직접 맞닿지 않으며, 지문의 마루(R)에서는 압전 센서(220)가 피부와 직접 맞닿게 된다.
결국 지문의 골(V)에 대응하는 압전 센서(220)에서 방출되는 초음파 신호(W1)는 외부로 극히 적은 신호만이 방출되고 거의 대부분의 초음파 신호가 내부로 반사되며, 지문의 마루(R)에 대응하는 압전 센서(220)에서 방출되는 초음파 신호(W2)는 상당량이 손가락(F) 경계면을 통과하고 진행하여 반사되는 초음파 신호의 강도가 상대적으로 크게 감소한다. 따라서, 각 압전 센서(220)에서 지문의 골(V)과 마루(R)에 따른 음향 임피던스 차이로부터 발생하는 초음파 신호가 반사되어 되돌아오는 반사 신호의 세기 또는 반사 계수를 측정함으로써 손가락(F)의 지문 패턴을 감지할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 지문 감지 센서에 적용된 나노 섬유웹을 제조하는 방법은 일례로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 용융액을 전기방사하여 제조될 수 있다.
상기 용융액은 방사용액에 5 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 8 중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 만일 용융액이 5 중량% 미만일 경우 섬유로 형성되기 어려울 수 있으며, 방사시 섬유상으로 방사되지 않고 액적상태로 분사되어 필름상을 형성하거나 방사가 이루어지더라도 비드가 많이 형성되고 용매의 휘발이 잘 이루어지지 않아 후술하는 캘린더링 공정에서 기공이 막히는 현상이 발생할 수 있다.
또한, 상기 용융액이 30 중량% 초과할 경우 점도가 상승하여 용액 표면에서 고화가 일어나 장시간 방사가 곤란할 수 있으며, 섬유직경이 증가하여 마이크로미터 이하 크기의 섬유상을 형성하기 어려울 수 있다.
상기 방사용액은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 용융액을 용해시키면서 침전물을 생성시키지 않고 나노 섬유웹의 방사성에 영향을 미치지 않는 용매라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 더욱 바람직하게는 γ-부티로락톤, 사이클로헥사논, 3-헥사논, 3-헵타논, 3-옥타논, N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기와 같은 용융액을 방사하기 위한 전기방사 장치는 통상의 공지된 전기방사 장치를 사용할 수 있고, 방사 노즐이 1개인 단일 방사팩을 구비한 전기방사 장치를 사용하거나 양산성을 위하여 단일 방사팩 복수개로 구비하거나 노즐이 복수개인 방사팩을 구비한 전기방사 장치를 사용하는 것도 무방할 수 있다.
또한 전기방사 방식에 있어서 건식방사 또는 외부응고조를 구비하는 습식방사를 이용할 수 있고 방식에 따른 제한은 없다.
상기 전기방사장치에 교반시킨 또는 교반 중인 방사용액을 투입시켜 종이 등의 콜렉터 상에 전기방사시킬 경우 목적하는 나노섬유를 수득할 수 있다. 상기 콜렉터 상에 축적/수집된 나노섬유는 3차원 네트워크 구조를 가지며, 사용 용도에 적합하도록 열 및/또는 압력이 축적/수집된 나노섬유에 가하여 3차원 네트워크 구조를 가지는 나노 섬유웹을 제조할 수 있다. 상기 열 및/또는 압력을 가하는 구체적인 방법은 공지의 방법을 채택할 수 있으며, 이에 대한 비제한적이 예로써 통상의 캘린더링 공정을 사용할 수 있고 이때 가해지는 열의 온도는 70℃ 내지 190℃ 범위에 포함될 수 있다.
또한, 캘린더링 공정을 수행할 경우 이를 몇 차로 나누어 복수 회 실시할 수도 있고, 예를 들어 1차 캘린더링을 통해 나노섬유에 잔존하는 용매와 수분을 제거하기 위한 건조과정을 수행 후 기공조절 및 강도 향상을 위해 2차 캘린더링을 실시할 수 있다. 이때, 각 캘린더링 공정에서 가해지는 열 및/또는 압력의 정도는 동일하거나 상이할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서의 제조시 나노 섬유웹을 전기방사하여 제조하는데, 전기방사 과정에서 압전 송신층 및 압전 수신층으로 사용되는 나노 섬유웹이 자연적으로 분극될 수 있다. 즉, 종래의 지문 감지 센서 제조 과정에서는 압전 송신층 및 압전 수신층을 형성하기 위하여 별도의 분극 공정을 실시하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 지문 감지 센서의 제조시에는 분극 공적을 실시하지 않아도 됨으로써 제조 공정을 감소시켜서 제조 비용을 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 지문 감지 센서
110: 접촉 플레이트 120: 초음파 송신기
130: 초음파 수신기 131: 압전 수신층
132: 기판 133: 픽셀 회로
134: 픽셀 입력 전극 135: 수신기 바이어스 전극
200: 지문 감지 센서
210: 베이스부 220: 압전 센서
230: 지문 감지부 231: 신호 생성부
232: 신호 감지부 233: 처리부

Claims (11)

  1. 대상물과 접촉되는 접촉 플레이트;
    압전 송신층을 포함하며 상기 접촉 플레이트에 초음파를 발생시키는 초음파 송신기; 및 압전 수신층을 포함하며 상기 접촉 플레이트와 초음파 송신기 사이에 개재되어 상기 초음파 송신기로부터 발생된 초음파를 수신하는 초음파 수신기;를 포함하며,
    상기 압전 송신층 및 압전 수신층 각각은,
    폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나를 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어진 지문 감지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전 송신층의 두께는 20㎛ 내지 80㎛의 범위에 포함된 지문 감지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압전 수신층의 두께는 10㎛ 내지 80㎛의 범위에 포함된 지문 감지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 수신기는 픽셀 회로들이 배열된 기판을 포함하고,
    상기 압전 수신층은 상기 기판에 전기적으로 연결되어 상기 접촉 플레이트에서 반사되는 초음파 에너지를 국소화된 전하들로 변환하는 지문 감지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압전 송신층은 인가되는 신호에 따라 팽창 또는 수축되어 초음파를 발생시키는 지문 감지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 나노 섬유웹은 필름 형태인 지문 감지 센서.
  7. 베이스부; 및
    폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어지고 기둥 형상으로 이루어져서 일단이 상기 베이스부의 상면으로 노출되도록 상기 베이스부에 수용된 복수의 압전 센서;를 포함하는 지문 감지 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 압전 센서는 상기 베이스부에 상하방향으로 배치된 지문 감지 센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 압전 센서는 서로 일정 간격을 이루면서 패턴 형성된 지문 감지 센서.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 압전 센서 각각을 통해 방출되는 초음파 신호로 지문을 검출하는 지문 감지부를 포함하는 지문 감지 센서.
  11. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 나노 섬유웹은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 용융액을 전기방사한 지문 감지 센서.
KR1020160027230A 2016-03-07 2016-03-07 지문 감지 센서 Ceased KR20170104314A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160027230A KR20170104314A (ko) 2016-03-07 2016-03-07 지문 감지 센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160027230A KR20170104314A (ko) 2016-03-07 2016-03-07 지문 감지 센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170104314A true KR20170104314A (ko) 2017-09-15

Family

ID=59926941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160027230A Ceased KR20170104314A (ko) 2016-03-07 2016-03-07 지문 감지 센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170104314A (ko)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108942884A (zh) * 2018-07-19 2018-12-07 昆明理工大学 一种基于pvdf的三维指尖力传感器及其测力方法
WO2019107890A1 (ko) * 2017-11-28 2019-06-06 삼성전자 주식회사 디스플레이 패널과 초음파 센서 사이에 광흡수 부재가 배치된 전자 장치
CN110277484A (zh) * 2019-06-25 2019-09-24 京东方科技集团股份有限公司 压电传感器及其制备方法、电子设备
KR20200097965A (ko) 2019-02-11 2020-08-20 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20200109146A (ko) 2019-03-12 2020-09-22 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20200109145A (ko) 2019-03-12 2020-09-22 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20200122082A (ko) 2019-04-17 2020-10-27 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20210010206A (ko) 2019-07-19 2021-01-27 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20210044605A (ko) 2019-10-15 2021-04-23 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
CN112749582A (zh) * 2019-10-29 2021-05-04 南昌欧菲生物识别技术有限公司 超声波指纹模组及其制作方法和电子设备
CN112749579A (zh) * 2019-10-29 2021-05-04 南昌欧菲生物识别技术有限公司 超声波指纹模组及其制作方法和电子设备
US11126293B2 (en) 2017-11-28 2021-09-21 Samsung Electronics Co., Ltd Electronic device having light absorbing member arranged between display panel and ultrasonic sensor
WO2021227750A1 (zh) * 2020-05-15 2021-11-18 京东方科技集团股份有限公司 超声波纹路识别组件及制备方法、显示装置
KR20220146838A (ko) 2021-04-26 2022-11-02 (주)파트론 지문인식 센서 패키지

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019107890A1 (ko) * 2017-11-28 2019-06-06 삼성전자 주식회사 디스플레이 패널과 초음파 센서 사이에 광흡수 부재가 배치된 전자 장치
US11126293B2 (en) 2017-11-28 2021-09-21 Samsung Electronics Co., Ltd Electronic device having light absorbing member arranged between display panel and ultrasonic sensor
CN108942884A (zh) * 2018-07-19 2018-12-07 昆明理工大学 一种基于pvdf的三维指尖力传感器及其测力方法
KR20200097965A (ko) 2019-02-11 2020-08-20 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20200109146A (ko) 2019-03-12 2020-09-22 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20200109145A (ko) 2019-03-12 2020-09-22 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20200122082A (ko) 2019-04-17 2020-10-27 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
CN110277484A (zh) * 2019-06-25 2019-09-24 京东方科技集团股份有限公司 压电传感器及其制备方法、电子设备
WO2020259224A1 (zh) * 2019-06-25 2020-12-30 京东方科技集团股份有限公司 压电传感器及其制备方法、电子设备
US11861931B2 (en) 2019-06-25 2024-01-02 Boe Technology Group Co., Ltd. Piezoelectric sensor and manufacturing method therefor, and electronic device
CN110277484B (zh) * 2019-06-25 2021-11-26 京东方科技集团股份有限公司 压电传感器及其制备方法、电子设备
KR20210010206A (ko) 2019-07-19 2021-01-27 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
KR20210044605A (ko) 2019-10-15 2021-04-23 (주)파트론 지문인식 센서 패키지
CN112749579A (zh) * 2019-10-29 2021-05-04 南昌欧菲生物识别技术有限公司 超声波指纹模组及其制作方法和电子设备
CN112749582A (zh) * 2019-10-29 2021-05-04 南昌欧菲生物识别技术有限公司 超声波指纹模组及其制作方法和电子设备
WO2021227750A1 (zh) * 2020-05-15 2021-11-18 京东方科技集团股份有限公司 超声波纹路识别组件及制备方法、显示装置
US11762509B2 (en) 2020-05-15 2023-09-19 Boe Technology Group Co., Ltd. Ultrasonic pattern recognition assemblies, preparation methods thereof and display devices
KR20220146838A (ko) 2021-04-26 2022-11-02 (주)파트론 지문인식 센서 패키지

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170104314A (ko) 지문 감지 센서
KR102207928B1 (ko) 음향 센싱 소자 및 주파수 정보 획득 방법
Wang et al. Broad bandwidth, self‐powered acoustic sensor created by dynamic near‐field electrospinning of suspended, transparent piezoelectric nanofiber mesh
JP2557796B2 (ja) 圧電型面圧入力パネル
KR101320138B1 (ko) 지문 인식 센서 및 그 제조 방법
US12284481B2 (en) Audio speaker and proximity sensor with piezoelectric polymer technology
CN109387235A (zh) 基于薄膜体声波谐振器的柔性触觉传感器阵列
KR101928902B1 (ko) 압력 센서, 이를 구비하는 복합 소자 및 전자기기
US20200134280A1 (en) Fingerprint Sensor
TW202143014A (zh) 包括超音波指紋感測器和庫侖力裝置的設備
JP2015015054A5 (ko)
JP2004085304A (ja) 複合機能デバイス及び触覚情報システム
CN109858313B (zh) 超声波指纹识别模组、器件及电子设备
WO2018151547A1 (ko) 생체정보 인식 장치 및 이를 이용한 생체정보 인식 방법
US11087108B2 (en) Fingerprint sensor system including metamaterial
CN101874231A (zh) 多点触摸屏及触摸检测方法
EP4405920A1 (en) Fingerprint sensor with force or pressure feedback
Poncet et al. Development of haptic button based on electro active polymer actuator
CN106257485B (zh) 集成式振波发射感测元及感测阵列及电子设备及制造方法
US12051267B2 (en) Fingerprint sensor with detection of latent fingerprints
JPH01312485A (ja) 静電容量型超音波トランスデューサ
Schmitt et al. Acoustic impediography: Imaging surface acoustic impedance using 1–3 piezo-composite for Integrated fingerprinting
CN109508124B (zh) 基于金属表面的通用性非接触式手势识别装置
CN119865749A (zh) Mems器件、传感器和电子设备
KR20170079892A (ko) 접촉 감응 소자 및 접촉 감응 소자를 포함하는 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20160307

PG1501 Laying open of application
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20210305

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20160307

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20230119

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20230830

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20230119

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I