KR102091701B1

KR102091701B1 - 손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법과 트랜스듀서의 제조방법

Info

Publication number: KR102091701B1
Application number: KR1020160163528A
Authority: KR
Inventors: 허신; 송경준; 곽준혁
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2020-03-20
Also published as: WO2018101635A3; WO2018101635A2; KR20180063596A

Abstract

본 발명은 트랜스듀서의 특성이 변화됨으로써, 초음파를 이용하여 손가락의 생체정보를 인식할 때, 초음파의 인식율을 높이고, 손가락의 생체정보 인식에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 이를 위한 트랜스듀서의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 손가락 생체정보 인식모듈은 손가락을 향해 초음파를 출력하고 손가락에서 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 트랜스듀서 및 트랜스듀서가 초음파를 출력하도록 하고 트랜스듀서와 송수신되는 초음파가 손실없이 전달되도록 트랜스듀서에 적층되는 음파제어부재 및 전기적으로 접속되어 수신되는 초음파에 따라 손가락의 생체정보를 감지하는 신호처리유닛을 포함한다.

Description

손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법과 트랜스듀서의 제조방법{MODULE FOR RECOGNIZING BIOMETRIC INFORMATION OF FINGER AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF MODULE FOR RECOGNIZING BIOMETRIC INFORMATION OF FINGER AND MANUFACTURING METHOD OF TRANSDUCER}

본 발명은 손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법과 트랜스듀서의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 트랜스듀서의 특성이 변화됨으로써, 초음파를 이용하여 손가락의 생체정보를 인식할 때, 초음파의 인식율을 높이고, 손가락의 생체정보 인식에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법과 트랜스듀서의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 지문인식센서는 사람의 지문을 감지하는 센서로서, 기존에 널리 적용되던 도어락 등의 장치는 물론, 전자 기기 전원의 온/오프 또는 슬립(sleep) 모드의 해제를 결정하는데 이용되고 있다.

이러한 지문인식센서는 핵심소자의 동작 원리에 따라 초음파를 이용하는 초음파 방식, 적외선 또는 자외선을 이용하는 광방식, 정전용량을 이용하는 정전용량 방식으로 구분할 수 있다. 이 가운데 초음파 방식은 복수의 압전 센서에서 방출되는 일정 주파수의 초음파가 지문의 골(VALLEY)과 마루(RIDGE)에서 음향 임피던스(Acoustic Impedance)의 차이로 인하여 서로 다르게 되돌아오므로, 되돌아오는 초음파를 복수의 압전 센서를 이용하여 측정함으로써, 지문을 인식할 수 있다.

최근에는 지문의 감지를 넘어 사람의 손가락에 분포하는 혈관(손가락 정맥 등)을 감지하는 손가락 생체정보 인식모듈이 개발되고 있다. 이와 같은 손가락 생체정보 인식 기술은 위조 또는 변조가 불가능하고, 정확도가 높아 본인인증 수단으로 급부상하고 있다.

하지만, 손가락 생체정보 인식모듈은 전자기기의 보안에 대한 중요성이 점차 확대되어 감에 따라 모듈을 통한 생체정보의 인식율을 높여야 한다. 특히, 지정맥은 지문에 비해 손가락 내부에 위치하는 바, 초음파가 손가락 내부까지 안정적으로 전달되어야 하고, 되돌아오는 초음파를 안정적으로 수신하여야 한다. 여기서, 지정맥의 인식율을 높이기 위해 압전 센서의 감도를 높이는 경우, 소형화된 전자기기의 소비전력을 증가시키고, 압전 센서의 비용이 증가하며, 압전 센서의 수명이 단축되는 등 부가적인 문제점을 내포하고 있다.

대한민국 공개특허공보 제2015-0080812호(발명의 명칭 : 지문감지센서 및 이를 포함하는 전자기기, 2015. 07. 10. 공개)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 트랜스듀서의 특성이 변화됨으로써, 초음파를 이용하여 손가락의 생체정보를 인식할 때, 초음파의 인식율을 높이고, 손가락의 생체정보 인식에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법과 트랜스듀서의 제조방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈은 접촉되는 손가락으로부터 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나가 포함된 생체정보를 인식하기 위한 손가락 생체정보 인식모듈이고, 상기 손가락을 향해 초음파를 출력하고, 상기 손가락에서 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 트랜스듀서; 송수신되는 초음파가 손실없이 전달되도록 상기 트랜스듀서에 적층되는 음파제어부재; 및 상기 트랜스듀서가 초음파를 출력하도록 하고, 상기 트랜스듀서와 전기적으로 접속되어 수신되는 초음파에 따라 상기 손가락의 생체정보를 감지하는 신호처리유닛;을 포함하고, 상기 트랜스듀서는, 2차원 평면에서 종횡으로 이격 배열되는 다수의 단위압전셀; 및 상호 인접한 상기 단위압전셀 사이에 충진되는 충진재;를 포함하며, 상기 단위압전셀은, 무기압전재료와 유기압전재료 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

여기서, 상기 단위압전셀은, 건식식각 기법 또는 마이크로몰딩 기법으로 모재가 가공되어 기둥 형태를 나타낸다.

여기서, 상기 무기압전재료에는 상호 연통된 다수의 기공이 형성되고, 상기 유기압전재료는 상기 무기압전재료의 외주면을 감싸거나 상기 기공에 형성된다.

본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈은 접촉되는 손가락으로부터 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나가 포함된 생체정보를 인식하기 위한 손가락 생체정보 인식모듈이고, 상기 손가락을 향해 초음파를 출력하고, 상기 손가락에서 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 트랜스듀서; 송수신되는 초음파가 손실없이 전달되도록 상기 트랜스듀서에 적층되는 음파제어부재; 및 상기 트랜스듀서가 초음파를 출력하도록 하고, 상기 트랜스듀서와 전기적으로 접속되어 수신되는 초음파에 따라 상기 손가락의 생체정보를 감지하는 신호처리유닛;을 포함하고, 상기 트랜스듀서는, 상기 손가락을 향해 초음파를 출력하는 플레이트 형상의 압전플레이트;를 포함한다.

여기서, 상기 압전플레이트는, 질화알루미늄(AlN, Aluminium nitride) 또는 티탄산 지르콘산 연(PZT, PbZrTiO3)을 포함한다.

본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈은 상기 트랜스듀서와 상기 음파제어부재 사이에서 초음파가 전달되도록 상기 트랜스듀서와 상기 음파제어부재 사이에 삽입 적층되는 초음파전달부재;를 더 포함한다.

본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈은 초음파가 상기 신호처리유닛으로 전달되는 것을 방지하도록 상기 트랜스듀서와 상기 신호처리유닛 사이에 진공 상태의 공간을 형성하기 위한 포스트부재;를 더 포함한다.

여기서, 상기 신호처리유닛은, 상기 트랜스듀서에 접속되어 상기 트랜스듀서에서 초음파가 출력되도록 상기 트랜스듀서에 구동신호를 인가하는 초음파구동부; 상기 트랜스듀서에 접속되어 상기 트랜스듀서에서 수신되는 초음파를 처리하는 초음파처리부; 상기 초음파처리부의 신호 중 조건에 맞는 특정신호를 선택하여 출력하는 다중화논리부; 상기 다중화논리부에서 출력되는 신호를 변환하는 신호변환부; 및 초음파의 주파수가 조절되도록 상기 초음파구동부에서 인가되는 상기 구동신호를 제어하고, 제어된 상기 구동신호에 대응하여 상기 초음파처리부와 상기 다중화논리부와 상기 신호변환부의 동작을 제어하는 신호처리제어부;를 포함한다.

여기서, 상기 초음파처리부에는, 수신되는 초음파 신호를 모니터링 하여 수신되는 초음파 신호에서 지문 또는 지정맥에 대한 신호를 추출하여 수신되는 초음파 신호를 보정하는 것이 더 포함된다.

여기서, 상기 트랜스듀서에서 출력되는 초음파의 주파수가 제1주파수를 나타내도록 상기 신호처리제어부가 상기 구동신호를 제어하면, 상기 신호처리유닛은 상기 손가락의 지문과 지정맥이 감지되고, 상기 트랜스듀서에서 출력되는 초음파의 주파수가 상기 제1주파수보다 큰 제2주파수를 나타내도록 상기 신호처리제어부가 상기 구동신호를 제어하면, 상기 신호처리유닛은 상기 손가락의 지문이 감지된다.

여기서, 상기 신호처리유닛은, 상기 신호변환부에서 변환된 신호를 힐버트 변환시켜 변환신호를 생성하는 힐버트변환부; 상기 힐버트변환부를 거쳐 생성된 변환신호를 정형화시켜 정형화신호를 생성하는 정형화부; 상기 정형화부를 거쳐 생성된 정형화신호를 3차원 이미지요소로 치환하여 치환신호를 생성하는 이미지치환부; 다수의 상기 이미지치환부를 거쳐 생성된 치환신호를 합성하여 3차원 신호를 생성하는 논리합성부; 및 상기 논리합성부를 거쳐 생성된 3차원 신호를 바탕으로 최종 3차원 이미지를 획득하는 이미지획득부;를 포함한다.

본 발명에 따른 전자기기는 상술한 손가락 생체정보 인식모듈; 및 상기 신호처리유닛에서 출력되는 신호를 기반으로 전자기기를 제어하는 메인제어유닛;을 포함한다.

본 발명에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 건식식각 기법을 이용하여 상술한 트랜스듀서를 제조하는 방법이고, 기 무기압전재료와 상기 유기압전재료 중 적어도 어느 하나를 이용하여 복합압전후막을 제조하는 후막제조단계; 상기 복합압전후막에 구획슬릿이 형성되도록 상기 후막제조단계를 거쳐 제조된 상기 복합압전후막을 재단하는 후막재단단계; 및 상기 구획슬릿에 상기 충진재를 충진하는 슬릿충진단계;를 포함한다.

여기서, 상기 후막제조단계는, 베이스에 기공을 형성하기 위한 탬플을 적층하는 탬플적층단계; 상기 탬플적층단계를 거친 다음, 상기 탬플에 상기 무기압전재료의 전구액을 함침시키는 전구액함침단계; 상기 전구액함침단계를 거친 다음, 상기 무기압전재료의 전구액을 건조시키는 건조단계; 상기 건조단계를 거친 다음, 건조된 상기 무기압전재료의 전구액에서 상기 탬플을 제거하는 탬플제거단계; 상기 탬플제거단계를 거친 다음, 건조된 상기 무기압전재료의 전구액을 결정화시키는 결정화단계; 상기 결정화단계를 거친 다음, 결정화된 상기 무기압전재료의 전구액에 상기 유기압전재료를 투입하는 유기재료투입단계; 및 결정화된 상기 무기압전재료의 전구액과 상기 유기압전재료를 혼합 성형하여 상기 복합압전후막을 제조하는 후막화단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 마이크로몰딩 기법을 이용하여 상술한 트랜스듀서를 제조하는 방법이고, 상기 무기압전재료 또는 상기 유기압전재료 또는 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료를 혼합한 혼합재료를 준비하는 단계; 상기 단위압전셀에 대응하는 셀홈이 형성된 성형몰드를 준비하는 단계; 상기 성형몰드에 상기 유기압전재료 또는 상기 무기압전재료 또는 상기 혼합재료를 주입하여 기저층에 상기 단위압전셀이 형성된 그린어레이를 제조하는 단계; 상기 그린어레이를 소결시켜 소결어레이를 제조하는 단계; 상기 그린어레이 또는 상기 소결어레이를 상기 성형몰드에서 분리하는 단계; 및 상기 소결어레이에서 상호 인접한 상기 단위압전셀 사이에 충진재를 충진하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 상기 소결어레이에 상기 단위압전셀과 상기 충진재만 남도록 상기 충진재가 충진된 상기 소결어레이에서 기저층을 제거하는 단계; 및 상기 단위압전셀의 양단부에 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서의 제조방법.

본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법은 플레이트 형태의 상기 압전플레이트가 적용되어 상술한 손가락 생체정보 인식모듈을 제조하는 방법이고, 상부전극의 적층을 위한 지지부를 준비하는 단계; 상기 음파제어부재에 상기 상부전극과, 상기 압전플레이트와, 상기 하부전극을 차례로 적층하는 단계; 단위셀에 대응하여 플레이트 형태의 상기 하부전극이 분리되도록 상기 하부전극을 식각하는 단계; 상기 압전플레이트에 비아홀을 형성하고, 상기 상부전극 및 분리된 상기 하부전극에 각각 전원을 인가하기 위한 연결라인을 패터닝하여 상기 트랜스듀서를 형성하는 단계; 상기 신호처리유닛과 상기 연결라인이 전기적으로 접속되도록 상기 신호처리유닛에 상기 트랜스듀서와 상기 지지부를 적층시키는 단계; 및 상기 지지부에 상기 음파제어부재를 적층시키는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법은 상기 신호처리유닛에 상기 트랜스듀서가 적층되기 전에 실시하고, 초음파가 상기 신호처리유닛으로 전달되는 것을 방지하는 포스트부재를 상기 신호처리유닛에 적층하는 단계;를 더 포함한다.

본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법은 플레이트 형태의 상기 압전플레이트가 적용되어 상술한 손가락 생체정보 인식모듈을 제조하는 방법이고, 상기 트랜스듀서에서 송수신되는 초음파의 전달 경로를 형성하는 초음파전달부재를 형성하기 위한 전달모재를 준비하는 단계; 상기 전달모재에 상기 상부전극과, 상기 압전플레이트와, 상기 하부전극을 차례로 적층하는 단계; 단위셀에 대응하여 플레이트 형태의 상기 하부전극이 분리되도록 상기 하부전극을 식각하는 단계; 상기 압전플레이트에 비아홀을 형성하고, 상기 상부전극 및 분리된 상기 하부전극에 각각 전원을 인가하기 위한 연결라인을 패터닝하여 상기 트랜스듀서를 형성하는 단계; 상기 신호처리유닛과 상기 연결라인이 전기적으로 접속되도록 상기 신호처리유닛에 상기 트랜스듀서와 상기 전달모재를 적층시키는 단계; 및 상기 전달모재를 가공하여 상기 초음파전달부재를 형성하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법은 상기 초음파전달부재에 상기 음파제어부재를 적층하는 단계;를 더 포함한다.

본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법과 트랜스듀서의 제조방법에 따르면, 트랜스듀서의 특성이 변화됨으로써, 초음파를 이용하여 손가락의 생체정보를 인식할 때, 초음파의 인식율을 높이고, 손가락의 생체정보 인식에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 트랜스듀서의 특성 변화를 통해 트랜스듀서와 손가락 사이의 음향 임피던스를 안정되게 매칭시키고, 별도의 정합부재 생략이 가능하다.

또한, 본 발명은 단위압전셀에서 발생되는 진동성분 중 초음파의 진행 방향에 수직인 수평성분(lateral mode)을 감소시킴은 물론 인접한 단위압전셀 사이의 진동 간섭(coupling)을 방지할 수 있고, 단위압전셀의 개별 구동 및 개별 수신이 가능하며, 단위압전셀에서 초음파의 발신 특성과 초음파의 수신 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 단위압전셀에서 초음파의 구동신호와 초음파의 수신신호가 분리됨으로써, 단위압전셀에서 초음파의 발신 특성과 초음파의 수신 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 단위압전셀에서 무기압전재료와 유기압전재료의 결합을 간편하게 하여 트랜스듀서의 제조를 간편하게 함은 물론, 단위압전셀에서 초음파의 파워 또는 초음파의 에너지 손실을 방지하고, 초음파의 피부침투율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 트랜스듀서 및 음파제어부재를 통해 발신되는 초음파와 수신되는 초음파가 에너지 손실없이 모두 전달됨으로써, 초음파의 송수신 감도를 향상시키고, 초음파의 투과율 및 반향파의 반사율 그리고 소멸파의 전달력을 향상시키며, 트랜스듀서와 손가락 사이의 음향 임피던스를 안정되게 매칭시키고, 별도의 정합부재를 생략할 수 있다.

또한, 본 발명은 음파제어부재를 통해 파장 및 진폭이 작아지는 소멸파를 트랜스듀서에서 안정되게 수신하여 신호처리유닛까지 안정되게 전달할 수 있다.

또한, 본 발명은 음파제어부재에서 입력되는 초음파를 진행 방향으로 안정되게 유도하고, 음파제어부재에서 초음파의 공진을 유도하며, 입력되는 초음파가 에너지 손실없이 모두 전달되도록 하여 접촉부재와 신호처리유닛 사이에서 초음파의 전달을 안정화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 음파제어부재에 관통 형성되는 부분에 제어정합부재를 충진함으로써, 초음파의 감쇄를 방지하고, 초음파의 전달을 안정화시키고, 손가락과의 음향 임피던스를 안정적으로 매칭시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 초음파의 주파수를 조절함에 따라 손가락에서 지정맥의 인식과 지문의 인식을 복합 사용할 수 있고, 손가락의 지정맥, 지문 등의 흐름을 정확하게 포착하여 손가락에서 지정맥 또는 지문에 대한 3차원 이미지를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 전자기기에서 지문 또는 지정맥의 인식에 따른 보안성을 향상시키고, 전자기기에 내장된 개인정보를 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 초음파 영역에서의 음향을 제어하기 위한 마이크로미터 단위의 미세 가공을 구현하고, 음파제어부재의 제조를 용이하게 하며, 음파제어부재의 구조물에 대한 강도를 향상시키며, 구조물의 지탱력 또는 버팀력을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 음파제어부재에 형성되는 제1신호전달홈과 제2신호전달홈과 연결라인 사이의 센터링을 간편하게 하고, 적층 오차를 최소화하여 음파제어부재의 불량을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 음파제어부재의 높이를 줄일 수 있고, 손가락 생체정보 인식모듈의 소형화 및 박형화에 이바지할 수 있다.

또한, 본 발명은 손가락에 오염물질(먼지, 땀, 잔류 화장품 등)이 있어도 지정맥 또는 지문의 이미징이 가능하고, 손가락이 접촉되는 접촉부재의 재질(유리, 알루미늄, 사파이어, 플라스틱 등)에 상관없이 신호처리유닛에서 지정맥 또는 지문 인식이 가능하며, 전자기기에서 손가락 생체정보 인식모듈의 디자인을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 실제 지정맥 또는 지문에 대하여 고분해능 3차원 이미지를 획득할 수 있다. 더불어 실제 지정맥 또는 지문에 대한 특징점을 추출하여 사용자의 등록 및 인증에 활용함으로써, 전자기기의 보안성을 향상시키고, 저전력의 초음파를 기반으로 고분해능의 지정맥 인식 또는 지문 인식 기술을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 음파제어부재를 통해 손가락에서의 반향파 중 사라지는 소멸파가 에너지 손실없이 트랜스듀서에 전달되도록 하고, 신호처리유닛에서는 소멸파의 신호까지도 안정되게 감지하여 이미지의 분해능을 향상시키고, 종래와 동일한 초음파 소스에 있어서 종래에 비해 정밀한 이미지를 획득할 수 있고, 신호처리유닛의 성능을 낮출 수 있으며, 소비전력을 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈이 적용된 전자기기에서 손가락의 첫째 마디를 사용하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈이 적용된 전자기기에서 손가락의 둘째 마디를 사용하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서를 도시한 개략단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음파제어부재를 도시한 개략단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리유닛을 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리유닛의 부가 구성을 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈을 도시한 분해도이다.
도 9와 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에서 후막제조단계의 세부 구성을 도시한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에서 구동슬릿과 충진재의 구성에 대한 변형예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에서 재료이형단계에서의 성형몰드와 단위압전셀을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법과 트랜스듀서의 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기에서 손가락의 첫째 마디를 사용하는 상태를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기에서 손가락의 둘째 마디를 사용하는 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서를 도시한 개략단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음파제어부재를 도시한 개략단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리유닛을 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리유닛의 부가 구성을 도시한 구성도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기는 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)을 통해 손가락(F)으로부터 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나가 포함된 생체정보를 인식함으로써, 전자기기의 보안성을 강화시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기는 손가락 생체정보 인식모듈(100)과, 메인제어유닛(200)을 포함한다.

상기 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 초음파를 이용하여 접촉된 손가락(F)에서 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나를 인식한다. 일예로, 상기 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 손가락(F)의 첫째 마디를 감지함에 따라 초음파를 이용하여 접촉된 손가락(F)에서 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나를 인식할 수 있다. 다른 예로, 상기 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 손가락(F)의 둘째 마디를 감지함에 따라 초음파를 이용하여 접촉된 손가락(F)에서 지정맥을 인식할 수 있다.

상기 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)에서 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 메인제어유닛(200)은 상기 손가락 생체정보 인식모듈(100)에 포함된 후술하는 신호처리유닛(20)에서 감지된 신호에 따라 전자기기를 제어한다.

여기서, 상기 메인제어유닛(200)을 한정하는 것은 아니고, 후술하는 신호처리유닛(20)에서 감지된 신호에 따라 전자기기를 제어할 수 있다. 상기 메인제어유닛(200)은 플립칩 본딩 또는 타공된 비아홀에 형성되는 전극을 통해 후술하는 신호처리유닛(20)과 접속될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기는 변환제어유닛(300)을 더 포함할 수 있다. 상기 변환제어유닛(300)은 상기 신호처리유닛(20)에서 감지된 신호를 변환하여 상기 메인제어유닛(200)에 전달한다. 상기 변환제어유닛(300)의 세부 구성은 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)의 설명에 부가하여 자세하게 설명하기로 한다.

지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 초음파를 이용하여 접촉된 손가락(F)에서 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나를 인식하는 것으로 트랜스듀서(10)와, 신호처리유닛(20)을 포함하고, 음파제어부재(40)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 지정맥을 인식하는 것을 주로 설명한다.

상기 트랜스듀서(10)는 상기 손가락(F)을 향해 초음파를 출력하고, 상기 손가락(F)에서 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신한다. 이러한 상기 트랜스듀서(10)는 상기 신호처리유닛(20) 또는 상기 변환제어유닛(300)에 배열 적층될 수 있다.

여기서, 상기 트랜스듀서(10)는 2차원 평면에서 종횡으로 이격 배열되는 다수의 단위압전셀(13)과, 상호 인접한 상기 단위압전셀(13) 사이에 충진되는 충진재(14)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 단위압전셀(13) 사이에는 구획슬릿(13a)이 형성됨에 따라 상기 구획슬릿(13a)에 상기 충진재(14)가 충진되도록 한다.

또한, 상기 트랜스듀서(10)는 상기 단위압전셀(13) 일측에 전기적으로 접속되는 하부전극(11)과, 상기 단위압전셀(13) 타측에 전기적으로 접속되는 상부전극(15)을 더 포함할 수 있다. 일예로, 상기 하부전극(11)은 상기 단위압전셀(13)이 모두 접속되고, 상기 상부전극(15)은 개별의 상기 단위압전셀(13)에 1:1 대응으로 접속될 수 있다. 다른 예로, 상기 하부전극(11)과 상기 상부전극(15)은 모두 개별의 상기 단위압전셀(13)에 1:1 대응으로 접속될 수 있다.

상기 단위압전셀(13)은 초음파 신호의 특성을 향상시키면서도 상기 단위압전셀(13) 사이의 피치에 따라 지정맥 패턴 또는 지문 패턴에 대응하여 이미지 획득을 용이하게 할 수 있다.

상기 단위압전셀(13)은 건식식각 기법 또는 마이크로몰딩 기법 등으로 모재가 가공되어 기둥 형태를 나타낼 수 있다. 특히, 상기 단위압전셀(13)은 사각기둥 또는 육각기둥 또는 원기둥 등의 형태를 나타냄으로써, 초음파의 파워 또는 초음파의 에너지를 극대화시킬 수 있다. 상기 트랜스듀서(10)는 후술하는 트랜스듀서의 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

그러면, 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)에서 상기 단위압전셀(13)은 무기압전재료와 유기압전재료 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 단위압전셀(13)은 무기압전재료와 유기압전재료가 혼합된 것으로 설명한다.

여기서, 무기압전재료는 초음파의 발신 특성이 우수하고, 유기압전재료는 초음파의 수신 특성이 우수하므로, 상기 단위압전셀(13)의 초음파 발신 특성과 초음파 수신 특성을 모두 향상시키기 위해 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료는 기설정된 중량비로 혼합될 수 있다.

상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료는 1:9 내지 9:1 의 중량비로 혼합될 수 있다. 이와 같이 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료의 혼합으로 인해, 초음파의 구동신호에 대응하여 적어도 상기 무기압전재료가 활성화되어 초음파의 발신 특성을 우수하게 하고, 초음파의 수신신호에 대응하여 적어도 상기 유기압전재료가 활성화되어 초음파의 수신 특성을 우수하게 한다.

상기 무기압전재료는 질화알루미늄(AlN), 지르콘산티탄산(PZT), 티탄산바륨(BaTiO3) 등으로 이루어질 수 있고, 압전 특성이 상대적으로 우수하나 유연하지 못하고 초음파 감지 성능이 상대적으로 낮다. 상기 유기압전재료는 폴리플루오르화비닐리덴(PVDF), 부드러운 재질 또는 유연한 재질의 압전물질 등으로 이루어질 수 있고, 압전 특성이 상대적으로 좋지 않으나 유연성이 우수하고 상기 손가락(F)과의 임프던스 정합에 유리하다.

상기 유기압전재료와 상기 무기압전재를 혼합하여 제조된 상기 트랜스듀서(10)는 초음파의 발신 특성과 초음파의 수신 특성이 모두 우수하므로, 높은 압전성능지수를 가지게 되고, 상기 손가락(F)의 임피던스 정합에 유리하게 되어 상기 손가락(F)과 상기 트랜스듀서(10) 사이에 별도의 정합부재가 생략되어도 안정되게 초음파가 전달될 수 있다.

이때, 상기 단위압전셀(13)에서 상기 무기압전재료에는 상호 연통된 다수의 기공(미도시)이 형성되고, 상기 유기압전재료는 상기 무기압전재료의 외주면을 감싸거나 상기 기공(미도시)에 형성되도록 할 수 있다.

상기 충진재(14)는 상기 단위압전셀(13)에서 발생되는 진동성분 중 초음파의 진행 방향에 수직인 수평성분(lateral mode)을 감소시킴은 물론 인접한 상기 단위압전셀(13) 사이의 진동이 간섭(coupling)되는 것을 방지할 수 있다.

상기 신호처리유닛(20)은 상기 트랜스듀서(10)가 초음파를 출력하도록 하고, 상기 트랜스듀서(10)와 전기적으로 접속되어 수신되는 초음파에 따라 상기 손가락(F)의 지정맥을 감지한다. 상기 신호처리유닛(20)은 수신되는 초음파에 따라 도플러 효과를 이용하여 상기 손가락(F)의 지정맥을 감지할 수 있다. 여기서, 상기 손가락(F)의 지정맥을 감지한다는 것은 상기 손가락(F)의 지정맥과 상기 손가락(F)의 지문 중 적어도 어느 하나를 감지할 수 있다는 것이 포함된다.

상기 트랜스듀서(10)는 우수한 압전 특성을 가지는 다중 동작 주파수를 가지므로, 상기 신호처리유닛(20)은 50 마이크로미터 급과 같이 초미세 선폭을 가지는 임의 형상을 3차원으로 이미징할 수 있다. 또한, 상기 트랜스듀서(10)는 상기 단위압전셀(13)을 통해 병렬로 초음파를 송수신할 수 있으므로, 상기 신호처리유닛(20)은 깊이 있는 임의 3차원 형상을 이미징할 수 있다.

일예로, 상기 트랜스듀서(10)에서 출력되는 초음파의 주파수가 제1주파수를 나타내도록 상기 신호처리유닛(20)이 상기 구동신호를 제어하면, 손가락(F)의 첫째 마디 또는 둘째 마디가 감지됨에 따라 상기 신호처리유닛(20)은 손가락(F)의 지문과 지정맥 중 적어도 어느 하나를 감지할 수 있다. 상기 구동신호는 저주파 영역의 초음파를 발생시켜 초음파의 침투율을 높이고, 상기 손가락(F)의 지정맥 감지를 원활하게 할 수 있다.

다른 예로, 상기 트랜스듀서(10)에서 출력되는 초음파의 주파수가 상기 제1주파수보다 큰 제2주파수를 나타내도록 상기 신호처리유닛(20)이 상기 구동신호를 제어하면, 손가락(F)의 첫째 마디가 감지됨에 따라 상기 신호처리유닛(20)은 손가락(F)의 지문을 감지할 수 있다. 상기 구동신호는 고주파 영역의 초음파를 발생시켜 초음파의 침투율을 상대적으로 낮추고, 상기 손가락(F)의 지문 감지를 원활하게 할 수 있다. 저주파 영역의 초음파는 고주파 영역의 초음파에 비해 상대적으로 초음파의 파워 또는 초음파의 에너지가 크다고 볼 수 있다.

여기서, 상기 신호처리유닛(20)이 상기 구동신호를 제어하여 상기 트랜스듀서(10)에서 초음파가 출력되면, 상기 신호처리유닛(20)은 상기 트랜드듀서(10)에서 수신되는 초음파에 대한 수신정보를 합성하여 손가락(F)의 지문과 지정맥 중 적어도 어느 하나에 대한 3차원 이미지를 구현할 수 있다.

상기 신호처리유닛(20)은 상기 단위압전셀(13)에 접속되어 상기 단위압전셀(13)에서 초음파가 출력되도록 상기 단위압전셀(13)에 구동신호를 인가하는 초음파구동부(21)와, 상기 단위압전셀(13)에 접속되어 상기 단위압전셀(13)에서 수신되는 초음파를 처리하는 초음파처리부(22)와, 초음파처리부(22)의 신호 중 조건에 맞는 특정신호를 선택하여 출력하는 다중화논리부(23)와, 상기 다중화논리부(23)에서 출력되는 신호를 변환하는 신호변환부(24)를 포함할 수 있다. 상기 초음파처리부(22)는 수신되는 초음파를 원래 상태로 복구하는 기능을 포함하여 수신되는 초음파를 처리할 수 있다.

상기 초음파처리부(22)는 수신되는 초음파 신호를 모니터링하여 수신되는 초음파 신호에서 지문 또는 지정맥에 대한 신호를 추출하여 수신되는 초음파 신호를 보정할 수 있다.

좀더 자세하게, 상기 손가락(F)은 표피와 진피로 구성되고, 지정맥의 경우, 피하조직 내에 위치하게 된다. 여기서, 상기 트랜스듀서(10)는 2차원 평면에 단위압전셀(13)이 종횡으로 배열된 상태를 나타낸다.

그리고 상기 트랜스듀서(10)는 상기 손가락(F)에 초음파 신호를 송신하고, 상기 손가락(F)으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신한다. 이때, 지문의 골(valley) 부분에서는 공기층으로 인하여 수신되는 초음파 신호에는 공기층, 표피, 진피, 지정맥에서 반사되는 초음파 신호가 일정 시간 지연되어 순차적으로 수신되고, 지문의 산(ridge) 부분에서는 진피, 지정맥에서 반사되는 초음파 신호가 일정 시간 지연되어 순차적으로 수신된다. 그러면, 수신되는 초음파 신호들을 지연과 합(delay and sum) 방식을 이용하여 이미지 데이터를 형성할 수 있다. 이때, 지문의 골 부분으로 공기층으로 인한 신호의 왜곡이 발생하므로, 상기 초음파처리부(22)는 수신되는 초음파 신호에서 지문의 골과 산에 대한 정보 및 지정맥에 대한 정보를 분리하여 추출함으로써, 수신되는 초음파 신호를 보정할 수 있고, 추출된 정보를 바탕으로 3차원 이미지를 용이하게 형성할 수 있다.

상기 신호변환부(24)는 상기 다중화논리부(23)에서 출력되는 2차원 아날로그 신호를 2차원 디지털 신호로 변환할 수 있다.

또한, 상기 신호처리유닛(20)은 초음파의 주파수가 조절되도록 상기 초음파구동부(21)에서 인가되는 상기 구동신호를 제어하고, 제어된 상기 구동신호에 대응하여 상기 초음파처리부(22)와 상기 다중화논리부(23)와 상기 신호변환부(24)의 동작을 제어하는 신호처리제어부(25)를 더 포함할 수 있다. 일예로, 상기 신호처리제어부(25)는 상기 신호처리유닛(20)에 포함되는 에이직(ASIC, Application Specific Integrated Circuit) 반도체를 제어할 수 있다.

이때, 상기 신호처리제어부(25)는 상기 구동신호에 대응하여 초음파를 출력하기 위해 상기 단위압전셀(13)의 구동패턴을 형성하고, 상기 구동신호에 대응하여 초음파를 수신하기 위해 상기 단위압전셀(13)의 수신패턴을 형성한다. 여기서, 상기 구동패턴에 대응되는 단위압전셀(13)은 상기 수신패턴에 대응되는 단위압전셀(13)과 겹치지 않도록 함으로써, 상기 단위압전셀(13)에서의 신호 중첩을 방지하고, 신호 간섭을 최대한 줄여 상기 단위압전셀(13)에서 정확도 높은 신호를 송수신할 수 있도록 한다.

상기 신호처리유닛(20)은 상기 신호변환부(24)에서 변환된 신호를 힐버트 변환시켜 변환신호를 생성하는 힐버트변환부(31)와, 상기 힐버트변환부(31)를 거쳐 생성된 변환신호를 정형화시켜 정형화신호를 생성하는 정형화부(32)와, 상기 정형화부(32)를 거쳐 생성된 정형화신호를 3차원 이미지요소로 치환하여 치환신호를 생성하는 이미지치환부(33)와, 다수의 상기 이미지치환부(33)를 거쳐 생성된 치환신호를 합성하여 3차원 신호를 생성하는 논리합성부(34)와, 상기 논리합성부(34)를 거쳐 생성된 3차원 신호를 바탕으로 최종 3차원 이미지를 획득하는 이미지획득부(35)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 이미지획득부(35)를 거쳐 획득된 최종 3차원 이미지는 상기 메인제어유닛(200)에 의해 전자기기를 제어하여 사용자를 인증하거나 전자기기에 표시될 수 있다.

좀더 자세하게, 본 발명의 일 실시예에서 상기 신호처리유닛(20)은 도 6에 도시된 바와 같이 제1주파수 대역 또는 제2주파수 대역을 기준으로 서로 다른 두 주파수(A, B)를 기반으로 발생되는 수신정보를 합성하여 고분해능의 3차원 이미지를 구현할 수 있다.

그러면, 상기 신호처리제어부(25)가 상기 구동신호를 제어하여 상기 트랜스듀서에서 출력되는 초음파의 주파수가 1차주파수 발신신호와, 상기 1차주파수 발신신호보다 큰 2차주파수 발신신호를 나타내면, 상기 신호처리유닛(20)은 3차원 이미지를 구현하기 위해 상기 1차주파수 발신신호에 대응하는 제1수신정보와 상기 2차주파수 발신신호에 대응하는 제2수신정보를 합성하게 된다.

상기 힐버트변환부(31)는 상기 제1수신정보에 대응하여 상기 신호변환부(24)에서 변환된 제1신호를 힐버트 변환시켜 제1변환신호를 생성하는 제1힐버트변환부(31a)와, 상기 제2수신정보에 대응하여 상기 신호변환부(24)에서 변환된 제2신호를 힐버트 변환시켜 제2변환신호를 생성하는 제2힐버트변환부(31b)로 구분할 수 있다.

상기 정형화부(32)는 상기 제1힐버트변환부(31a)를 거쳐 생성된 제1변환신호를 정형화시켜 제1정형화신호를 생성하는 제1정형화부(32a)와, 상기 제2힐버트변환부(31b)를 거쳐 생성된 제2변환신호를 정형화시켜 제2정형화신호를 생성하는 제2정형화부(32b)로 구분할 수 있다.

상기 이미지치환부(33)는 상기 제1정형화부(32a)를 거쳐 생성된 제1정형화신호를 3차원 이미지요소로 치환하여 제1치환신호를 생성하는 제1이미지치환부(33a)와, 상기 제2정형화부(32b)를 거쳐 생성된 제2정형화신호를 3차원 이미지요소로 치환하여 제2치환신호를 생성하는 제2이미지치환부(33b)로 구분할 수 있다.

상기 논리합성부(34)는 상기 제1이미지치환부(33a)를 거쳐 생성된 제1치환신호와 상기 제2이미지변환부(33b)를 거쳐 생성된 제2치환신호를 합성하여 3차원 디지털 신호를 생성하게 된다.

상기 신호처리유닛(20)은 2차원으로 배열된 상기 단위압전셀(13)에 최적화된 신호 합성 기술로써, 저전력이고 고효율인 3차원 이미지 알고리즘을 구현할 수 있다. 상기 신호처리유닛(20)은 선폭 50 마이크론 또는 선폭 100 마이크론의 하이브리드 미세 패턴을 병렬로 수집하여 고속 3차원 이미징이 가능하고, 상기 트랜스듀서(10)에서 2차원으로 배열된 상기 단위압전셀(13)에 대한 구동부와 수신부를 통합 제어할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)에서 상기 트랜스듀서(10)는 상기 신호처리유닛(20)과 더불어 다중 동작 주파수를 가지는 하이브리드 초음파 소자 어레이를 구현할 수 있다. 그러면, 고주파수의 초음파 소자로 기존보다 우수한 50 마이크론급의 미세 선폭을 가지는 임의의 형상을 3차원 이미징할 수 있다. 또한, 병렬로 수신되는 저주파수를 통해 깊이 있는 임의 3차원 형상을 이미징하여 초음파를 이용한 이미징 기능을 활성화시키고, 3차원의 지정맥 이미징을 용이하게 구현할 수 있으며, 전자기기에서 보안성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 음파제어부재(40)를 더 포함할 수 있다.

상기 음파제어부재(40)는 상기 트랜스듀서(10)에 적층된다. 상기 음파제어부재(40)는 상기 트랜스듀서(10)에서 송수신되는 초음파 에너지가 손실없이 전달되도록 한다.

상기 음파제어부재(40)는 상기 단위압전셀(13)에서 송수신되는 초음파 에너지를 손실없이 전달하는 도파관 구조를 나타낼 수 있다.

상기 음파제어부재(40)는 발생된 특정 주파수 영역의 초음파에 대하여 근접장 초음파를 흡수하고, 공진 터널링 등과 같은 특성을 이용하여 초음파 에너지를 공진시켜 투과시키는 특성을 나타낼 수 있다.

이에 따라 상기 음파제어부재(40)는 초음파 에너지를 손실없이 전달할 수 있고, 파장 이하의 초음파에 대해서도 이미징을 할 수 있다.

상기 음파제어부재(40)는 Helmholtz resonator 어레이 구조, surface resonant effect in doubly negative 또는 single negative-mass metamaterials, FabryPerot (FP) resonant, Near-zero mass, 이방성 메타소재의 공진 터널링 방식 등을 사용할 수 있다.

상기 음파제어부재(40)에는 상기 트랜스듀서(10)와 마주보는 일측면에 함몰 형성되는 제1신호전달홈(41)과, 일측면과 대향되는 타측면에 함몰 형성되는 제2신호전달홈(42)과, 상기 제1신호전달홈(41)과 상기 제2신호전달홈(42)을 연결하는 연결라인(43)이 포함된다. 그러면, 상기 음파제어부재(40)의 일측면에는 상기 제1신호전달홈(41)이 함몰 형성되고, 상기 음파제어부재(40)의 타측면에는 상기 제2신호전달홈(42)이 함몰 형성된다.

이때, 상기 음파제어부재(40)에는 제어정합부재(45)가 내부에 충진되도록 한다. 다른 표현으로, 상기 제1신호전달홈(41)과 상기 제2신호전달홈(42)과 상기 연결라인(43)에는 상기 트랜스듀서(10)와 상기 손가락(F) 사이의 음향 임피던스를 매칭시키는 제어정합부재(45)가 충진된다.

상기 제어정합부재(45)는 상기 음파제어부재(40)가 액체 내에서 작동할 때 사용될 수 있다. 다른 표현으로, 상기 제어정합부재(45)는 상기 트랜스듀서(10)에서 송수신되는 초음파의 에너지 손실을 실질적으로 방지하기 위해 손가락(F)의 음향 임피던스 또는 손가락 내 혈액 또는 조직의 음향 임피던스와 실질적으로 동일한 음향 임피던스를 갖도록 한다.

상기 제어정합부재(45)는 상기 음파제어부재(40)에서 초음파의 투과율을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 제1신호전달홈(41)과 상기 제2신호전달홈(42)은 상호 동일한 직경을 나타내고, 상기 제1신호전달홈(41)은 상기 연결라인(43)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 상기 음파제어부재(40)에는 상기 연결라인(43)과 직경이 다른 크기로 상기 연결라인(43) 상에 형성되는 버퍼공간(44)이 더 포함될 수 있다. 일예로, 상기 버퍼공간(44)은 상기 연결라인(43)의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 상기 버퍼공간(44)에는 상기 제어정합부재(45)가 충진되도록 한다.

상기 음파제어부재(40)는 MEMS 공정, NEMS 공정, 3D Printing 공정, 나노 임프린팅 공정, 사출 공정 등에서 선택되는 적어도 하나에 의해 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 상기 손가락(F)이 접촉되도록 상기 음파제어부재(40)에 적층되는 접촉부재(50)를 더 포함할 수 있다.

상기 접촉부재(50)는 상기 손가락(F)이 접촉된다. 상기 접촉부재(50)는 유리, 알루미늄, 사파이어, 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 상기 접촉부재(50)는 초음파를 손가락(F)으로 전달하고, 손가락(F)으로부터 되돌아오는 초음파를 상기 트랜스듀서(10) 측으로 전달한다.

상기 접촉부재(50)는 전자기기에 구비되는 터치스크린 장치 또는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치와 일체로 형성될 수 있다. 상기 접촉부재(50)는 터치스크린 장치 또는 디스플레이 장치의 전면에 부착되는 커버로 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 상기 음파제어부재(40)와 상기 접촉부재(50) 사이에 적층 지지되는 전달정합부재(60)를 더 포함할 수 있다. 상기 접촉부재(50)와 상기 전달정합부재(60)는 상기 트랜스듀서(10)와 상기 손가락(F) 사이의 음향 임피던스를 매칭시킨다.

일예로, 상기 전달정합부재(60)는 상기 음파제어부재(40)와 상기 접촉부재(50) 사이에서 상기 제2신호전달홈(42)을 통한 초음파의 전달을 용이하게 할 수 있다. 좀더 자세하게, 상기 제어정합부재(45)와 상기 접촉부재(50) 사이의 공기층이 형성되는 것을 방지하고, 초음파의 전달을 용이하게 할 수 있다.

다른 예로, 상기 전달정합부재(60)는 상기 음파제어부재(40)와 상기 접촉부재(50)를 상호 접합시킬 수 있다.

지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)의 동작에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 상기 신호처리유닛(20)과 상기 트랜스듀서(10)와 상기 음파제어부재(40)와 상기 접촉부재(50)가 순차적으로 적층 고정된다. 이때, 상기 음파제어부재(40)에는 상기 제어정합부재(45)가 충진된다.

상기 손가락(F)의 지정맥 패턴에 대하여 혈관의 사이즈가 200 마이크론 내지 1000 마이크론 이고, 상기 손가락(F)의 지문 패턴에 대하여 인접한 골과 마루의 주기는 약 200 마이크론 내지 300 마이크론 이므로, 패턴 이미지 분해능은 약 50 마이크론이 필요하다. 여기서, 상기 무기압전재료에 대한 임피던스는 약 30 Mrayl 이지만, 상기 유기압전재료는 상기 손가락(F)의 임피던스(약 1.5 Mrayl)와 유사한 임피던스 특성을 가지므로, 별도의 정합부재를 생략하더라도 상기 트랜스듀서(10)에서 초음파의 송수신 특성을 유지시킬 수 있다.

그러면, 상기 트랜스듀서(10)는 임피던스(물체의 밀도와 물체의 음파전파속도) 특성에 의해 결정되는 투과파와 손가락(F)으로부터 되돌아오는 반향파의 크기를 이용하여 측정하게 된다.

상기 트랜스듀서(10)에서 발생되는 초음파 및 손가락(F)으로부터 되돌아오는 반향파는 상기 음파제어부재(40)를 통과하면서 공진에 의해 거의 100%(90% 내지 100% 또는 95% 내지 100%)가 투과되는 주파수를 갖게 된다.

또한, 상기 트랜스듀서(10)에 입력되는 반향파에서의 시간 지연값 또는 상기 신호처리유닛(20)을 통한 반향파의 변환을 이용하여 3차원 이미지를 구현할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 소멸파가 상기 음파제어부재(40)를 통과하면서 초음파 에너지의 손실없이 상기 트랜스듀서(10)에 전달됨으로써, 3차원 이미지 구현을 용이하게 할 수 있다.

상술한 설명에 기초하여 상기 변환제어유닛(300)은 상기 신호처리유닛(20)에서 감지된 신호를 상기 메인제어유닛(200)에 전달한다. 상기 변환제어유닛(300)은 상기 신호변환부(24)에서 변환된 신호를 전자기기에서 출력이 가능한 출력신호로 변환하여 상기 메인제어유닛(200)에 전달할 수 있다.

상기 변환제어유닛(300)은 플립칩 본딩 또는 타공된 비아홀에 형성되는 전극을 통해 상기 신호처리유닛(20)과 상기 메인제어유닛(200)에 각각 접속될 수 있다.

도시되지 않았지만, 상기 변환제어유닛(300)은 상기 신호처리유닛(20)을 대신하여 서로 다른 두 주파수 영역(A, B)에 대한 수신정보를 합성하여 고분해능의 3차원 이미지를 구현할 수 있다. 이에 따라 상기 변환제어유닛(300)은 상기 신호처리유닛(20)을 대신하여 상기 힐버트변환부(31)와, 상기 정형화부(32)와, 상기 이미지치환부(33)와, 상기 논리합성부(34)와, 이미지획득부(35)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 이미지획득부(35)를 거쳐 획득된 최종 3차원 신호는 상기 메인제어유닛(200)에 의해 전자기기를 제어하여 사용자를 인증하거나 전자기기에 표시될 수 있다.

이에 따라 상기 변환제어유닛(300)도 2차원으로 배열된 상기 단위압전셀(13)에 최적화된 신호 합성 기술로써, 저전력이고 고효율인 3차원 이미지 알고리즘을 구현할 수 있다.

지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)에 대하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈을 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈을 도시한 분해도이며, 도 9와 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 결합 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 6 및 도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 접촉되는 손가락(F)으로부터 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나가 포함된 생체정보를 인식하기 위한 손가락 생체정보 인식모듈로써, 상기 손가락(F)을 향해 초음파를 출력하고 상기 손가락(F)에서 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 트랜스듀서(10)와, 상기 트랜스듀서(10)가 초음파를 출력하도록 하고 상기 트랜스듀서(10)와 전기적으로 접속되어 수신되는 초음파에 따라 상기 손가락(F)의 생체정보를 감지하는 신호처리유닛(20)을 포함하고, 송수신되는 초음파가 손실없이 전달되도록 상기 트랜스듀서(10)에 적층되는 음파제어부재(40)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 신호처리유닛(20)과 상기 음파제어부재(40)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 신호처리유닛(20)과 상기 음파제어부재(40)와 동일한 구성으로 이에 대한 설명은 생략한다.

이때, 상기 트랜스듀서(10)는 상기 손가락(F)을 향해 초음파를 출력하는 플레이트 형상의 압전플레이트(16)를 포함할 수 있다. 상기 압전플레이트(16)는 질화알루미늄(AlN, Aluminium nitride) 또는 티탄산 지르콘산 연(PZT, PbZrTiO3)을 포함할 수 있다.

상기 트랜스듀서(10)는 상기 압전플레이트(16)의 일측면에 전기적으로 접속되는 하부전극(11)과, 상기 압전플레이트(16)의 타측면에 전기적으로 접속되는 상부전극(15)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 상기 하부전극(11)은 단위셀에 대응하여 2차원 평면에서 종횡으로 분리 배열된 상태로 상기 압전플레이트(16)에 접속되고, 상기 상부전극(15)은 플레이트 형태로 상기 압전플레이트에 접속된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 상기 트랜스듀서(10)와 상기 음파제어부재(40) 사이에서 초음파가 전달되도록 상기 트랜스듀서(10)와 상기 음파제어부재(40) 사이에 삽입 적층되는 초음파전달부재(70)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 초음파전달부재(70)에는 지지부(71)가 적층 지지될 수 있다. 상기 지지부(71)는 상기 트랜스듀서(10)와 상기 초음파전달부재(70) 사이의 결합력을 향상시키고, 상기 초음파전달부재(70)에서 상기 트랜스듀서(10)를 안정적으로 지지할 수 있다.

상기 초음파전달부재(70)에는 단위셀 또는 상기 압전플레이트(16)에 대응하여 초음파가 전달되는 전달홀이 관통 형성될 수 있다. 그러면, 상기 초음파전달부재(70)는 상기 압전플레이트(16)에서 송수신되는 초음파 에너지를 손실없이 전달하는 도파관 구조를 나타낼 수 있다. 상기 초음파전달부재(70)는 발생된 특정 주파수 영역의 초음파에 대하여 근접장 초음파를 흡수하고, 공진 터널링 등과 같은 특성을 이용하여 초음파 에너지를 공진시켜 투과시키는 특성을 나타낼 수 있다.

이때, 상기 초음파전달부재(70)에 관통 형성된 홀에는 임피던스층(72)이 충진됨으로써, 상기 손가락(F)과 상기 트랜스듀서(10) 사이의 음향 임피던스 차이를 줄이고, 상기 손가락(F)과 상기 트랜스듀서(10) 사이의 음향 임피던스를 매칭시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)은 초음파가 상기 신호처리유닛(20)으로 전달되는 것을 방지하도록 상기 트랜스듀서(10)와 상기 신호처리유닛(40) 사이에 진공 상태의 공간을 형성하기 위한 포스트부재(80)를 더 포함할 수 있다. 상기 포스트부재(80)는 접착부(81)를 매개로 상기 신호처리유닛(20)에 적층 고정될 수 있다. 상기 접착부(81)는 전기 전달을 위해 전도성을 나타낼 수 있지만, 전도성이 아니어도 무방하다.

여기서, 상기 포스트부재(80)에는 단위셀 또는 상기 압전플레이트(16)에 대응하여 공간부(82)가 관통 형성된다. 상기 트랜스듀서(10)와 상기 포스트부재(80)와 상기 신호처리유닛(20)이 적층 결합될 때, 상기 공간부(82)는 진공 상태를 형성함으로써, 상기 트랜스듀서(10)에서 발생하는 초음파 또는 상기 트랜스듀서(10)에 수신되는 초음파가 상기 신호처리유닛(20)으로 전달되는 것을 방지하고, 초음파 신호로부터 상기 신호처리유닛(20)을 보호할 수 있다. 이와 더불어 상기 포스트부재(80)와 상기 접착부(81)는 초음파가 상기 신호처리유닛(20)에 전달되는 것을 방지하도록 완충 기능을 가질 수 있다.

상기 공간부(82)는 상기 포스트부재(80)의 형상에 대응하여 상기 접착부(81)에도 형성될 수 있다.

미설명 부호 73은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)을 제조할 때, 상기 초음파전달부재(70)를 보호하기 위한 보호층(73)이다. 상기 보호층(73)은 손가락 생체정보 인식모듈(100)을 제조하는 과정에서 상기 초음파전달부재(70)로부터 제거될 수 있다.

지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈(100)의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법을 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법은 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈을 제조하는 방법이다.

일예로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법은 상기 신호처리유닛(20)에 상기 트랜스듀서(10)와 상기 초음파전달부재(70)가 적층될 수 있다.

먼저, 상기 초음파전달부재(70)를 형성하기 위한 전달모재(70a)를 준비한다. 이때, 상기 전달모재(70a)의 상하면에는 상기 지지부(71)와 상기 보호층(73)이 형성될 수 있다. 상기 전달모재(70a)의 상면에 상기 지지부(71)가 형성되어도 무방하다.

그리고, 상기 전달모재(70a)에 상기 상부전극(15)과 상기 압전플레이트(16)와 상기 하부전극(11)을 플레이트 형태로 적층한다. 상기 상부전극(15)과 상기 압전플레이트(16)와 상기 하부전극(11)은 상기 전달모재(70a)에 순차적으로 적층 고정되도록 한다.

다음으로, 단위셀에 대응하여 플레이트 형태의 상기 하부전극(11)이 분리되도록 상기 하부전극(11)을 식각한다. 상기 하부전극(11)의 식각은 다양한 형태의 습식 식각 또는 건식 식각으로 실시할 수 있다.

다음으로, 상기 압전플레이트(16)에 상기 상부전극(15)과의 전기적 연결을 위한 비아홀을 형성하고, 상기 상부전극(15) 및 분리된 상기 하부전극(11)에 각각 전원을 인가하기 위한 연결라인(111)을 패터닝하여 상기 트랜스듀서(10)를 형성한다.

다음으로, 상기 신호처리유닛(20)과 상기 연결라인(111)이 전기적으로 접속되도록 상기 전달모재(70a)에 일체로 형성된 상기 트랜스듀서(10)를 상기 신호처리유닛(20)에 적층한다.

여기서, 상기 신호처리유닛(20)에는 초음파가 상기 신호처리유닛(20)으로 전달되는 것을 방지하는 포스트부재(80)가 적층된다. 그리고 상기 공간부(82)가 진공 상태를 형성하기 위해 진공 분위기에서 상기 전달모재(70a)에 일체로 형성된 상기 트랜스듀서(10)를 상기 신호처리유닛(20)에 적층된 상기 포스트부재(80)에 적층하도록 한다.

마지막으로, 상기 전달모재(70a)를 가공하여 상기 초음파전달부재(70)를 형성한다. 상기 전달모재(70a)에 상기 전달홀을 타공함은 물론 상기 보호층(73)을 제거함으로써, 상기 전달모재(70a)를 매개로 상기 초음파전달부재(70)를 형성할 수 있다.

여기에 추가하여, 상기 초음파전달부재(70)에 상기 음파제어부재(40)를 적층할 수 있다.

상술한 일련의 과정을 통해 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈을 제조할 수 있다.

다른 예로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법은 상기 신호처리유닛(20)에 상기 트랜스듀서(10)와 상기 음파제어부재(40)가 적층될 수 있다.

먼저, 상기 상부전극(15)의 적층을 위한 베이스를 준비한다.

그리고, 상기 베이스에 상기 상부전극(15)과 상기 압전플레이트(16)와 상기 하부전극(11)을 플레이트 형태로 적층한다. 상기 상부전극(15)과 상기 압전플레이트(16)와 상기 하부전극(11)은 상기 음파제어부재(40)에 순차적으로 적층 고정되도록 한다.

다음으로, 상기 신호처리유닛(20)과 상기 연결라인(111)이 전기적으로 접속되도록 상기 트랜스듀서(10)를 상기 신호처리유닛(20)에 적층한다.

여기서, 상기 신호처리유닛(20)에는 초음파가 상기 신호처리유닛(20)으로 전달되는 것을 방지하는 포스트부재(80)가 적층된다. 그리고 상기 공간부(82)가 진공 상태를 형성하기 위해 진공 분위기에서 상기 트랜스듀서(10)를 상기 신호처리유닛(20)에 적층된 상기 포스트부재(80)에 적층함으로서, 상기 공간부(82)가 진공 상태를 형성하도록 한다.

마지막으로, 상기 트랜스듀서(10)에 상기 음파제어부재(40)를 적층시킨다.

여기서, 상기 베이스는 베이스는 별도로 준비될 수 있고, 상기 음파제어부재(40)를 상기 트랜스듀서(10)에 적층시키기 전에 상기 트랜스듀서(10)로부터 분리시킬 수 있다.

또한, 상기 베이스는 상기 음파제어부재(40)로 구비될 수 있다. 이때, 상기 음파제어부재(40)의 상하면에는 상기 지지부(71)와 상기 보호층(73)이 형성될 수 있다. 상기 음파제어부재(40)의 상면에 상기 지지부(71)가 형성되어도 무방하다. 그러면, 마지막 공정인 상기 트랜스듀서(10)에 상기 음파제어부재(40)를 적층시키는 공정이 생략된다.

지금부터는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법을 도시한 순서도이고, 도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에서 후막제조단계의 세부 구성을 도시한 순서도이며, 도 14는 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에서 구동슬릿과 충진재의 구성에 대한 변형예를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 6 및 도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 건식식각 기법을 이용하여 상기 단위압전셀(13)을 형성함으로써, 상기 트랜스듀서(10)를 제조하는 방법이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료를 혼합하여 복합압전후막(10a)을 제조하는 후막제조단계(S11)와, 상기 복합압전후막(10a)에 구획슬릿(13a)이 함몰 형성되도록 상기 후막제조단계(S11)를 거쳐 제조된 상기 복합압전후막(10a)을 식각 기법으로 재단하는 후막재단단계(S12)와, 상기 구획슬릿(13a)에 상기 충진재(14)를 충진하는 슬릿충진단계(S13)를 포함할 수 있다. 상기 슬릿충진단계(S13)에서는 상기 충진재(14)를 소결시킬 수 있다.

여기서, 상기 후막제조단계(S11)는 상기 무기압전재료에 기공을 형성한 다음, 기공이 형성된 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료를 혼합하여 상기 복합압전후막(10a)을 형성할 수 있다.

상기 후막제조단계(S11)는 베이스에 기공(미도시)을 형성하기 위한 탬플을 적층하는 탬플적층단계와, 상기 탬플적층단계(S11a)를 거친 다음 상기 탬플에 상기 무기압전재료의 전구액을 함침시키는 전구액함침단계(S11b)와, 상기 전구액함침단계(S11b)를 거친 다음 상기 무기압전재료의 전구액을 건조시키는 건조단계(S11c)와, 상기 건조단계(S11c)를 거친 다음 건조된 상기 무기압전재료의 전구액에서 상기 탬플을 제거하는 탬플제거단계(S11d)와, 상기 탬플제거단계(S11d)를 거친 다음 건조된 상기 무기압전재료의 전구액을 결정화시키는 결정화단계(S11e)와, 상기 결정화단계(S11e)를 거친 다음 결정화된 상기 무기압전재료의 전구액에 상기 유기압전재료를 투입하는 유기재료투입단계(S11f)와, 결정화된 상기 무기압전재료의 전구액과 상기 유기압전재료를 혼합 성형하여 상기 복합압전후막(10a)을 제조하는 후막화단계(S11g)를 포함할 수 있다.

상기 탬플제거단계(S11d)를 거침에 따라 건조된 상기 무기압전재료의 전구액은 최종 완성되는 상기 무기압전재료와 같이 기공(미도시)을 형성하여 다공질체를 형성하게 된다.

또한, 상기 유기재료투입단계(S11f)에서는 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료의 기설정된 혼합비에 따라 건조된 상기 무기압전재료의 전구액에 상기 유기압전재료를 투입하게 된다. 또한, 상기 유기재료투입단계(S11f)와 상기 후막화단계(S11g)를 거침에 따라 상기 유기압전재료는 건조된 상기 무기압전재료의 전구액의 외주면을 감싸거나, 상기 기공(미도시)에 형성될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에서 상기 후막재단단계(S12)를 거침에 따라 상기 복합압전후막(10a)은 기저층에 다수의 단위압전셀(13)이 상호 이격된 상태로 종횡으로 배열되고, 인접한 단위압전셀(13) 사이에는 상기 구획슬릿(13a)이 형성된다. 그리고 상기 슬릿충진단계(S13)를 거친 다음에는, 상기 기저층을 제거하여 상기 트랜스듀서(10)를 최종 완성할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에서 상기 단위압전셀(13)은 상기 기저층에서 자유단부로 갈수록 직경이 작아지도록 하여 단위 면적당 상기 단위압전셀(13)의 개수를 증가시키고, 초음파의 해상도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제1실시예에서 초음파의 해상도는 500dpi 이상으로 고해상도 초음파 트랜스듀서(10)를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예 중 변형예에서는 상기 후막재단단계(S12)와 상기 슬릿충진단계(S13)는 2회 이상 순환하면서 반복함에 따라 상기 후막재단단계(S12)에서 상기 단위압전셀(13)이 탈락되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제1실시예 중 변형예에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 상기 후막제조단계(S11)와, 상기 단위압전셀(13)에 대응하여 1차로 상기 복합압전후막(10a)을 식각 기법으로 재단하는 제1재단단계(S12a)와, 상기 제1재단단계(S12a)에 의해 형성된 상기 구획슬릿(13a)에 상기 충진재(14)를 충진하는 제1충진단계(S13a)와, 상기 단위압전셀(13)에 대응하여 2차로 상기 복합압전후막(10a)을 식각 기법으로 재단하는 제2재단단계(S12b)와, 상기 제2재단단계(S12b)에 의해 형성된 상기 구획슬릿(13a)에 상기 충진재(14)를 충진하는 제2충진단계(S13b)를 포함하고, 부가적으로 상기 단위압전셀(13)에 대응하여 3차로 상기 복합압전후막(10a)을 식각 기법으로 재단하는 제3재단단계(S12c)와, 상기 제3재단단계(S12c)에 의해 형성된 상기 구획슬릿(13a)에 상기 충진재(14)를 충진하는 제3충진단계(S13c)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 제1실시예 중 변형예에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 상기 제2충진단계(S13b) 또는 상기 제3충진단계(S13c)를 거친 다음, 상기 기저층을 제거하여 상기 트랜스듀서(10)를 최종 완성할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 전극형성단계(S3)를 더 포함할 수 있다.

상기 전극형성단계(S3)는 상기 트랜스듀서(10)에 전원을 인가하기 위해 상기 복합압전후막(10a)의 양면에 각각 상기 하부전극(11)과 상기 상부전극(15)을 형성한다.

상기 전극형성단계(S3)는 상기 복합압전후막(10a)의 일측면에 상기 하부전극(11)을 형성하는 하부전극형성단계(S31)와, 상기 복합압전후막(10a)의 타측면에 상기 상부전극(15)을 형성하는 상부전극형성단계(S32)로 구분할 수 있다.

일예로, 상기 하부전극형성단계(S31)와 상기 상부전극형성단계(S32)는 각각 상기 슬릿충진단계(S13)를 거친 다음 실시될 수 있다.

다른 예로, 상기 하부전극형성단계(S31)와 상기 상부전극형성단계(S32)는 각각 상기 후막제조단계(S11)를 거친 다음 실시될 수 있다.

또 다른 예로, 상기 하부전극형성단계(S31)와 상기 상부전극형성단계(S32) 중 어느 하나는 상기 후막제조단계(S11)를 거친 다음 실시되고, 상기 하부전극형성단계(S31)와 상기 상부전극형성단계(S32) 중 다른 하나는 상기 슬릿충진단계(S13)를 거친 다음 실시될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따라 제조되는 상기 트랜스듀서(10)는 완성된 상태에서 상기 신호처리유닛(20) 또는 상기 변환제어유닛(300)과 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따라 제조되는 상기 트랜스듀서(10)는 상기 복합압전후막(10a)을 상기 신호처리유닛(20) 또는 상기 변환제어유닛(300)에 연결한 상태에서 상기 후막재단단계(S12)와 상기 슬릿충진단계(S13)를 실시할 수 있다.

지금부터는 본 발명의 제2실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법을 도시한 순서도이고, 도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법에서 재료이형단계에서의 성형몰드와 단위압전셀을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 6 및 도 15와 도 16을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 마이크로몰딩 기법을 이용하여 상기 단위압전셀(13)을 형성함으로써, 상기 트랜스듀서(10)를 제조하는 방법이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 재료준비단계(S21)와, 성형몰드준비단계(S22)와, 그린어레이제조단계(S25)와, 소결어레이제조단계(S26)와, 어레이이형단계(S27)와, 어레이충진단계(S28)를 포함하고, 기저층제거단계(S29)와, 전극형성단계(S3)를 더 포함할 수 있다.

상기 재료준비단계(S21)는 상기 무기압전재료 또는 상기 유기압전재료 또는 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료를 혼합한 혼합재료를 준비한다. 상기 무기압전재료 또는 상기 유기압전재료 또는 상기 혼합재료는 액상 또는 페이스트 상태를 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 무기압전재료는 상술한 후막제조단계(S11) 중 상기 탬플적층단계(S11a) 내지 상기 결정화단계(S11e) 까지의 공정을 통해 기공(미도시)을 형성할 수 있다.

상기 성형몰드준비단계(S22)는 상기 단위압전셀(13)에 대응하는 셀홈(411)이 형성된 성형몰드(400)를 준비한다. 상기 성형몰드(400)는 상기 단위압전셀(13)에 대응하는 셀홈(411)이 함몰 형성되는 제1몰드(410)와, 상기 유기압전재료 또는 상기 무기압전재료 또는 상기 혼합재료가 주입되는 주입홀(421)이 관통 형성되는 제2몰드(420)를 포함한다. 상기 제1몰드(410)와 상기 제2몰드(420)는 적층 지지되고, 상기 제2몰드(420)는 상기 제1몰드(410)에 대하여 상대 운동으로 승강이 가능하다. 여기서, 상기 제1몰드(410)와 상기 제2몰드(420) 중 적어도 어느 하나에는 상기 단위압전셀(13)이 배열되는 기저층(12)을 형성하기 위한 기저홈(412)이 함몰 형성될 수 있다.

상기 성형몰드준비단계(S22)는 상기 기저층(12)에 상기 단위압전셀(13)이 상호 이격되어 종횡으로 배열된 상태에 대응하여 단단한 재질의 마스터몰드를 준비하는 마스터준비단계(S23)와, 상기 마스터몰드를 이용하여 유연한 재질 또는 부드러운 재질의 소프트몰드를 제조하는 소프트제조단계(S24)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 소프트몰드는 상기 성형몰드(400) 중 상기 단위압전셀(13)에 대응하는 셀홈(411)이 함몰 형성되는 제1몰드(410)와 같은 형상을 나타낼 수 있다.

상기 마스터몰드는 실리콘 등과 같은 단단한 재질로 이루어져 상기 단위압전셀(13)에 대응하는 돌기 형상의 제조가 용이하고, 상기 소프트몰드는 실리콘오일(PDMS, polydimethylsiloxane) 등과 같은 부드러운 재질 또는 유연한 재질로 이루어져 상기 마스터몰드에 형성된 돌기 형상에 대응하여 상기 셀홈(411)을 안정적으로 제조할 수 있다.

상기 그린어레이제조단계(S25)는 상기 성형몰드(400)에 상기 유기압전재료 또는 상기 무기압전재료 또는 상기 혼합재료를 주입하여 상기 기저층(12)에 상기 단위압전셀(13)이 형성된 그린어레이(10b)를 제조한다. 상기 그린어레이제조단계(S25)는 상기 제1몰드(410)와 상기 제2몰드(420)가 합착된 상태에서 상기 주입홀(421)에 상기 유기압전재료 또는 상기 무기압전재료 또는 상기 혼합재료를 주입하여 주입된 재료가 상기 셀홈(411) 및 상기 기저홈(412)에 충진되도록 함으로써, 그린어레이(10b)를 제조할 수 있다.

상기 소결어레이제조단계(S26)는 상기 그린어레이(10b)를 소결시켜 소결어레이를 제조한다. 상기 소결어레이제조단계(S26)는 다양한 형태의 소결 기법을 이용하여 상기 그린어레이(10b)를 소결시킬 수 있다.

상기 어레이이형단계(S27)는 상기 그린어레이(10b) 또는 상기 소결어레이를 상기 성형몰드(400)에서 분리한다.

상기 어레이충진단계(S27)는 상기 소결어레이에서 상호 인접한 상기 단위압전셀(13) 사이에 충진재(14)를 충진한다. 상기 충진재(14)는 소결되어 상기 단위압전셀(13)과 일체를 이루도록 한다.

상기 기저층제거단계(S29)는 상기 소결어레이에 상기 단위압전셀(13)과 상기 충진재(14)만 남도록 상기 충진재(14)가 충진된 상기 소결어레이에서 상기 기저층을 제거한다.

상기 전극형성단계(S3)는 상기 트랜스듀서(10)에 전원을 인가하기 위해 상기 기저층(12)이 제거된 상기 소결어레이의 양면에 각각 상기 하부전극(11)과 상기 상부전극(15)을 형성한다.

상기 전극형성단계(S3)는 상기 기저층(12)이 제거된 상기 소결어레이의 일측면에 상기 하부전극(11)을 형성하는 하부전극형성단계(S31)와, 상기 기저층(12)이 제거된 상기 소결어레이의 타측면에 상기 상부전극(15)을 형성하는 상부전극형성단계(S32)로 구분할 수 있다.

일예로, 상기 하부전극형성단계(S31)와 상기 상부전극형성단계(S32)는 각각 상기 기저층제거단계(S29)를 거친 다음 실시될 수 있다.

다른 예로, 상기 하부전극형성단계(S31)와 상기 상부전극형성단계(S32)는 각각 상기 어레이충진단계(S27)를 거친 다음 실시될 수 있다.

또 다른 예로, 상기 하부전극형성단계(S31)와 상기 상부전극형성단계(S32) 중 어느 하나는 상기 어레이충진단계(S27)를 거친 다음 실시되고, 상기 하부전극형성단계(S31)와 상기 상부전극형성단계(S32) 중 다른 하나는 상기 기저층제거단계(S29)를 거친 다음 실시될 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 트랜스듀서의 제조방법은 상기 기저층(12)에 사기 단위압전셀(13)이 형성된 상기 소결어레이를 제조하고, 상기 소결어레이에 상기 충진재(14)를 충진시킴으로써, 상기 트랜스듀서(10)를 제조할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에 따라 제조되는 상기 트랜스듀서(10)는 완성된 상태에서 상기 신호처리유닛(20) 또는 상기 변환제어유닛(300)과 연결할 수 있다.

본 발명의 제2실시예에서 상기 성형몰드(400)에 형성된 상기 셀홈(411)은 입구에서 내부로 갈수록 직경이 작아지도록 하여 상기 단위압전셀(13)이 상기 기저층에서 자유단부로 갈수록 직경이 작아지도록 할 수 있다. 그러면, 단위 면적당 상기 단위압전셀(13)의 개수를 증가시키고, 초음파의 해상도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제2실시예에서 초음파의 해상도는 500dpi 이상으로 고해상도 초음파 트랜스듀서(10)를 구현할 수 있다.

상술한 손가락 생체정보 인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법과 트랜스듀서의 제조방법에 따르면, 상기 트랜스듀서(10)의 특성이 변화됨으로써, 초음파를 이용하여 상기 손가락(F)의 지정맥 또는 지문과 같은 생체정보를 인식할 때, 초음파의 인식율을 높이고, 상기 손가락(F)의 생체정보 인식에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 트랜스듀서(10)의 특성 변화를 통해 상기 트랜스듀서(10)와 상기 손가락(F) 사이의 음향 임피던스를 안정되게 매칭시키고, 별도의 정합부재 생략이 가능하다.

또한, 상기 단위압전셀(13)에서 발생되는 진동성분 중 초음파의 진행 방향에 수직인 수평성분(lateral mode)을 감소시킴은 물론 인접한 상기 단위압전셀(13) 사이의 진동 간섭(coupling)을 방지할 수 있고, 상기 단위압전셀(13)의 개별 구동 및 개별 수신이 가능하며, 상기 단위압전셀(13)에서 초음파의 발신 특성과 초음파의 수신 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 단위압전셀(13)에서 초음파의 구동신호와 초음파의 수신신호가 분리됨으로써, 상기 단위압전셀(13)에서 초음파의 발신 특성과 초음파의 수신 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 단위압전셀(13)에서 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료의 결합을 간편하게 하여 상기 트랜스듀서(10)의 제조를 간편하게 함은 물론, 상기 단위압전셀(13)에서 초음파의 파워 또는 초음파의 에너지 손실을 방지하고, 초음파의 피부침투율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 트랜스듀서(10) 및 상기 음파제어부재(40)를 통해 발신되는 초음파와 수신되는 초음파가 에너지 손실없이 모두 전달됨으로써, 초음파의 송수신 감도를 향상시키고, 초음파의 투과율 및 반향파의 반사율 그리고 소멸파의 전달력을 향상시키며, 상기 트랜스듀서(10)와 상기 손가락(F) 사이의 음향 임피던스를 안정되게 매칭시키고, 별도의 정합부재를 생략할 수 있다.

또한, 상기 음파제어부재(40)를 통해 파장 및 진폭이 작아지는 소멸파를 상기 트랜스듀서(10)에서 안정되게 수신하여 상기 신호처리유닛(20)까지 안정되게 전달할 수 있다.

또한, 상기 음파제어부재(40)에서 입력되는 초음파를 진행 방향으로 안정되게 유도하고, 상기 음파제어부재(40)에서 초음파의 공진을 유도하며, 입력되는 초음파가 에너지 손실없이 모두 전달되도록 하여 상기 접촉부재(50)와 상기 신호처리유닛(20) 사이에서 초음파의 전달을 안정화시킬 수 있다.

또한, 상기 음파제어부재(40)에 관통 형성되는 부분에 상기 제어정합부재(45)를 충진함으로써, 초음파의 감쇄를 방지하고, 초음파의 전달을 안정화시키고, 손가락과의 음향 임피던스를 안정적으로 매칭시킬 수 있다.

또한, 초음파의 주파수를 조절함에 따라 상기 손가락(F)에서 지정맥의 인식과 지문의 인식을 복합 사용할 수 있고, 상기 손가락(F)의 지정맥, 지문 등의 흐름을 정확하게 포착하여 상기 손가락(F)에서 지정맥 또는 지문에 대한 3차원 이미지를 구현할 수 있다.

또한, 전자기기에서 지문 또는 지정맥의 인식에 따른 보안성을 향상시키고, 전자기기에 내장된 개인정보를 보호할 수 있다.

또한, 초음파 영역에서의 음향을 제어하기 위한 마이크로미터 단위의 미세 가공을 구현하고, 상기 음파제어부재(40)의 제조를 용이하게 하며, 상기 음파제어부재(40)의 구조물에 대한 강도를 향상시키며, 구조물의 지탱력 또는 버팀력을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 음파제어부재(40)에 형성되는 상기 제1신호전달홈(41)과 상기 제2신호전달홈(42)과 상기 연결라인(43) 사이의 센터링을 간편하게 하고, 적층 오차를 최소화하여 상기 음파제어부재(40)의 불량을 방지할 수 있다.

또한, 상기 음파제어부재(40)의 높이를 줄일 수 있고, 손가락 생체정보 인식모듈(100)의 소형화 및 박형화에 이바지할 수 있다.

또한, 상기 손가락(F)에 오염물질(먼지, 땀, 잔류 화장품 등)이 있어도 지정맥 또는 지문의 이미징이 가능하고, 상기 손가락(F)이 접촉되는 상기 접촉부재(50)의 재질(유리, 알루미늄, 사파이어, 플라스틱 등)에 상관없이 상기 신호처리유닛(20)에서 지정맥 또는 지문 인식이 가능하며, 전자기기에서 손가락 생체정보 인식모듈(100)의 디자인을 용이하게 할 수 있다.

또한, 실제 지정맥 또는 지문에 대하여 고분해능 3차원 이미지를 획득할 수 있다. 더불어 실제 지정맥 또는 지문에 대한 특징점을 추출하여 사용자의 등록 및 인증에 활용함으로써, 전자기기의 보안성을 향상시키고, 저전력의 초음파를 기반으로 고분해능의 지정맥 인식 또는 지문 인식 기술을 구현할 수 있다.

또한, 상기 음파제어부재(40)를 통해 상기 손가락(F)에서의 반향파 중 사라지는 소멸파가 에너지 손실없이 상기 트랜스듀서(10)에 전달되도록 하고, 상기 신호처리유닛(20)에서는 소멸파의 신호까지도 안정되게 감지하여 이미지의 분해능을 향상시키고, 종래와 동일한 초음파 소스에 있어서 종래에 비해 정밀한 이미지를 획득할 수 있고, 상기 신호처리유닛(20)의 성능을 낮출 수 있으며, 소비전력을 낮출 수 있다.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.

F: 손가락 100: 손가락 생체정보 인식모듈 200: 메인제어유닛
300: 변환제어유닛 10: 트랜스듀서 10a: 복합압전후막
10b: 그린어레이. 11: 하부전극 111: 연결라인
12: 기저층 13: 단위압전셀 14: 구획슬릿
15: 상부전극 16: 압전플레이트 20: 신호처리유닛
21: 초음파구동부 22: 초음파처리부 23: 다중화논리부
24: 신호변환부 25: 신호처리제어부 31: 힐버트변환부
32: 정형화부 33: 이미지치환부 34: 논리합성부
35: 이미지획득부 40: 음파제어부재 41: 제1신호전달부
42: 제2신호전달부 43: 연결라인 44: 버퍼공간
45: 제어정합부재 50: 접촉부재 60: 전달정합부재
70: 초음파전달부재 70a: 전달모재 71: 지지부
72: 임피던스층 80: 포스트 81: 접착부
82: 공간부 400: 성형몰드 410: 제1몰드
411: 셀홈 412: 기저홈 420: 제2몰드
421: 주입홀 S11: 후막제조단계 S11a: 탬플적층단계
S11b: 전구액함침단계 S11c: 건조단계 S11d: 탬플제거단계
S11e: 결정화단계 S11f: 유기재료투입단계 S11g: 후막화단계
S12: 후막재단단계 S12a: 제1재단단계 S12b: 제2재단단계
S12c: 제3재단단계 S13: 슬릿충진단계 S13a: 제1충진단계
S13b: 제2충진단계 S13c: 제3충진단계 S21: 재료준비단계
S22: 성형몰드준비단계 S23: 마스터준비단계 S24: 소프트제조단계
S25: 그린어레이제조단계 S26: 소결어레이제조단계
S27: 어레이이형단계 S28: 어레이충진단계
S29: 기저층제거단계 S3: 전극형성단계
S31: 하부전극형성단계 S32: 상부전극형성단계

Claims

접촉되는 손가락으로부터 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나가 포함된 생체정보를 인식하기 위한 손가락 생체정보 인식모듈이고,
상기 손가락을 향해 초음파를 출력하고, 상기 손가락에서 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 트랜스듀서;
송수신되는 초음파가 손실없이 전달되도록 상기 트랜스듀서에 적층되는 음파제어부재; 및
상기 트랜스듀서가 초음파를 출력하도록 하고, 상기 트랜스듀서와 전기적으로 접속되어 수신되는 초음파에 따라 상기 손가락의 생체정보를 감지하는 신호처리유닛;을 포함하고,
상기 트랜스듀서는 2차원 평면에서 종횡으로 이격 배열되는 다수의 단위압전셀 및 상호 인접한 상기 단위압전셀 사이에 충진되는 충진재를 포함하며,
상기 음파제어부재는 상기 트랜스듀서와 마주보는 일측면에 함몰 형성되는 제1신호전달홈과, 상기 일측면과 대향되는 타측면에 함몰 형성되는 제2신호전달홈과, 상기 제1신호전달홈과 상기 제2신호전달홈을 연결하고, 상기 제1신호전달홈과 상기 제2신호전달홈의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 연결라인과, 상기 제1신호전달홈, 상기 제2신호전달홈 및 상기 연결라인에 충진되어 상기 트랜스듀서와 상기 손가락 사이의 음향 임피던스를 매칭시키는 제어정합부재를 가지는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제1항에 있어서,
상기 단위압전셀은,
건식식각 기법 또는 마이크로몰딩 기법으로 모재가 가공되어 기둥 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제1항에 있어서,
상기 단위압전셀은 무기압전재료와 유기압전재료 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 무기압전재료에는 상호 연통된 다수의 기공이 형성되고,
상기 유기압전재료는 상기 무기압전재료의 외주면을 감싸거나 상기 기공에 형성되는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
접촉되는 손가락으로부터 지정맥과 지문 중 적어도 어느 하나가 포함된 생체정보를 인식하기 위한 손가락 생체정보 인식모듈이고,
상기 손가락을 향해 초음파를 출력하고, 상기 손가락에서 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 트랜스듀서;
송수신되는 초음파가 손실없이 전달되도록 상기 트랜스듀서에 적층되는 음파제어부재; 및
상기 트랜스듀서가 초음파를 출력하도록 하고, 상기 트랜스듀서와 전기적으로 접속되어 수신되는 초음파에 따라 상기 손가락의 생체정보를 감지하는 신호처리유닛;을 포함하고,
상기 트랜스듀서는 상기 손가락을 향해 초음파를 출력하는 플레이트 형상의 압전플레이트를 포함하고,
상기 음파제어부재는 상기 트랜스듀서와 마주보는 일측면에 함몰 형성되는 제1신호전달홈과, 상기 일측면과 대향되는 타측면에 함몰 형성되는 제2신호전달홈과, 상기 제1신호전달홈과 상기 제2신호전달홈을 연결하고, 상기 제1신호전달홈과 상기 제2신호전달홈의 직경보다 작은 직경으로 형성되는 연결라인과, 상기 제1신호전달홈, 상기 제2신호전달홈 및 상기 연결라인에 충진되어 상기 트랜스듀서와 상기 손가락 사이의 음향 임피던스를 매칭시키는 제어정합부재를 가지는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제4항에 있어서,
상기 트랜스듀서와 상기 음파제어부재 사이에서 초음파가 전달되도록 상기 트랜스듀서와 상기 음파제어부재 사이에 삽입 적층되는 초음파전달부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
초음파가 상기 신호처리유닛으로 전달되는 것을 방지하도록 상기 트랜스듀서와 상기 신호처리유닛 사이에 진공 상태의 공간을 형성하기 위한 포스트부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호처리유닛은,
상기 트랜스듀서에 접속되어 상기 트랜스듀서에서 초음파가 출력되도록 상기 트랜스듀서에 구동신호를 인가하는 초음파구동부;
상기 트랜스듀서에 접속되어 상기 트랜스듀서에서 수신되는 초음파를 처리하는 초음파처리부;
상기 초음파처리부의 신호 중 조건에 맞는 특정신호를 선택하여 출력하는 다중화논리부;
상기 다중화논리부에서 출력되는 신호를 변환하는 신호변환부; 및
초음파의 주파수가 조절되도록 상기 초음파구동부에서 인가되는 상기 구동신호를 제어하고, 제어된 상기 구동신호에 대응하여 상기 초음파처리부와 상기 다중화논리부와 상기 신호변환부의 동작을 제어하는 신호처리제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제7항에 있어서,
상기 초음파처리부에는,
수신되는 초음파 신호를 모니터링 하여 수신되는 초음파 신호에서 지문 또는 지정맥에 대한 신호를 추출하여 수신되는 초음파 신호를 보정하는 것이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제7항에 있어서,
상기 트랜스듀서에서 출력되는 초음파의 주파수가 제1주파수를 나타내도록 상기 신호처리제어부가 상기 구동신호를 제어하면, 상기 신호처리유닛은 상기 손가락의 지문과 지정맥이 감지되고,
상기 트랜스듀서에서 출력되는 초음파의 주파수가 상기 제1주파수보다 큰 제2주파수를 나타내도록 상기 신호처리제어부가 상기 구동신호를 제어하면, 상기 신호처리유닛은 상기 손가락의 지문이 감지되는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제7항에 있어서,
상기 신호처리유닛은,
상기 신호변환부에서 변환된 신호를 힐버트 변환시켜 변환신호를 생성하는 힐버트변환부;
상기 힐버트변환부를 거쳐 생성된 변환신호를 정형화시켜 정형화신호를 생성하는 정형화부;
상기 정형화부를 거쳐 생성된 정형화신호를 3차원 이미지요소로 치환하여 치환신호를 생성하는 이미지치환부;
다수의 상기 이미지치환부를 거쳐 생성된 치환신호를 합성하여 3차원 신호를 생성하는 논리합성부; 및
상기 논리합성부를 거쳐 생성된 3차원 신호를 바탕으로 최종 3차원 이미지를 획득하는 이미지획득부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 손가락 생체정보 인식모듈; 및
상기 신호처리유닛에서 출력되는 신호를 기반으로 전자기기를 제어하는 메인제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제1항에 기재된 트랜스듀서를 제조하는 방법이고,
상기 단위압전셀이 포함하는 무기압전재료와 유기압전재료 중 적어도 어느 하나를 이용하여 복합압전후막을 제조하는 후막제조단계;
상기 복합압전후막에 구획슬릿이 형성되도록 상기 후막제조단계를 거쳐 제조된 상기 복합압전후막을 재단하는 후막재단단계; 및
상기 구획슬릿에 상기 충진재를 충진하는 슬릿충진단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서의 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 후막제조단계는,
베이스에 기공을 형성하기 위한 탬플을 적층하는 탬플적층단계;
상기 탬플적층단계를 거친 다음, 상기 탬플에 상기 무기압전재료의 전구액을 함침시키는 전구액함침단계;
상기 전구액함침단계를 거친 다음, 상기 무기압전재료의 전구액을 건조시키는 건조단계;
상기 건조단계를 거친 다음, 건조된 상기 무기압전재료의 전구액에서 상기 탬플을 제거하는 탬플제거단계;
상기 탬플제거단계를 거친 다음, 건조된 상기 무기압전재료의 전구액을 결정화시키는 결정화단계;
상기 결정화단계를 거친 다음, 결정화된 상기 무기압전재료의 전구액에 상기 유기압전재료를 투입하는 유기재료투입단계; 및
결정화된 상기 무기압전재료의 전구액과 상기 유기압전재료를 혼합 성형하여 상기 복합압전후막을 제조하는 후막화단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서의 제조방법.
제1항에 기재된 트랜스듀서를 제조하는 방법이고,
상기 단위압전셀이 포함하는 무기압전재료와 유기압전재료 중 적어도 어느 하나로부터, 상기 무기압전재료 또는 상기 유기압전재료 또는 상기 무기압전재료와 상기 유기압전재료를 혼합한 혼합재료를 준비하는 단계;
상기 단위압전셀에 대응하는 셀홈이 형성된 성형몰드를 준비하는 단계;
상기 성형몰드에 상기 유기압전재료 또는 상기 무기압전재료 또는 상기 혼합재료를 주입하여 기저층에 상기 단위압전셀이 형성된 그린어레이를 제조하는 단계;
상기 그린어레이를 소결시켜 소결어레이를 제조하는 단계;
상기 그린어레이 또는 상기 소결어레이를 상기 성형몰드에서 분리하는 단계; 및
상기 소결어레이에서 상호 인접한 상기 단위압전셀 사이에 충진재를 충진하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서의 제조방법.
제14항에 있어서,
상기 소결어레이에 상기 단위압전셀과 상기 충진재만 남도록 상기 충진재가 충진된 상기 소결어레이에서 기저층을 제거하는 단계; 및
상기 단위압전셀의 양단부에 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서의 제조방법.
제4항에 기재된 손가락 생체정보 인식모듈을 제조하는 방법이고,
상부전극의 적층을 위한 베이스를 준비하는 단계;
상기 베이스에 상기 상부전극과, 상기 압전플레이트와, 하부전극을 차례로 적층하는 단계;
단위셀에 대응하여 플레이트 형태의 상기 하부전극이 분리되도록 상기 하부전극을 식각하는 단계;
상기 압전플레이트에 비아홀을 형성하고, 상기 상부전극 및 분리된 상기 하부전극에 각각 전원을 인가하기 위한 연결라인을 패터닝하여 상기 트랜스듀서를 형성하는 단계; 및
상기 신호처리유닛과 상기 연결라인이 전기적으로 접속되도록 상기 신호처리유닛에 상기 트랜스듀서와 상기 베이스를 적층시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락 생체정보 인식모듈의 제조방법.