KR100338978B1 - 광감지부에 광차폐층이 형성된 박막트랜지스터 지문입력기 - Google Patents
광감지부에 광차폐층이 형성된 박막트랜지스터 지문입력기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 TFT형 지문입력기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광감지부의 표면에, 광입사층를 제외한 영역에 광차폐층을 형성하여 지문에서 반사된 광의 입사범위를 줄이는 구조를 갖는 TFT 지문입력기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 TFT 지문입력기의 광감지부는, 지문에서 반사되어 입사되는 광이 입사되는 광입사층, 상기 광입사층의 양단에 연결된 드레인전극 및 소스전극, 상기 드레인전극 및 소스전극의 표면에 형성된 절연층, 상기 절연층 위에 형성되되 상기 광입사층이 노출되도록 형성되는 광차폐층으로 구성되는 구조를 갖는다. 이러한 구조로써, 상기 광입사층에 입사되는 광의 입사각도가 상기 광차폐층의 에지에 의해 제한되어 광입사층에 입사되는 광의 입사각 범위를 감소시키고 구조상의 물리적 강도를 증대시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 TFT형 지문입력기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광감지부의 표면에, 광입사층을 제외한 영역에 광차폐층을 형성하여 지문에서 반사된 광의 입사범위를 줄이는 구조를 갖는 TFT 지문입력기에 관한 것이다.
컴퓨터의 사용자 접근권한(access authority)을 부여하는 기술의 하나로서, 미리 등록된 사용자의 지문을 인식하여 접근권한을 부여하는 지문인식장치 (fingerprint recognition system)가 사용되고 있다. 지문인식장치는 지문에 빛을 비추어 반사된 지문영상을 해석하여 데이터베이스에 저장되어 있는 지문과 비교함으로써 악세스 인증을 하는 장치이다. 지문인식장치는 대형 컴퓨터는 물론, 소형 휴대용 컴퓨터, 무선키보드, 마우스몸체 등에 많이 설치되어 있다.
지문인식장치에는 크게, 렌즈나 프리즘을 사용하는 방식과, 무렌즈 방식으로서 평면형인 박막트랜지스터(thin film transistor, TFT) 지문입력기가 있다. TFT 지문입력기는 a-Si:H의 감광성을 이용한 접촉식 이미지센서의 일종인데, 비교적 얇은 구조로써 높은 감광성을 얻을 수 있다.
TFT 지문입력기의 구조와 작용원리에 대해서 도1a와 1b를 참조하여 설명한다. 도1a는 TFT 지문입력기의 단위셀(unit cell)의 종단면도이고, 도1b는 도1a의 지문입력기와 같은 단위셀이 4개 배열된 등가회로를 나타내고 있다.
도1a에서 TFT 지문입력기(10)는 투명기판(11)에 광감지부(12)와 스위칭부(13)가 횡으로 배열되며, 투명기판(11) 아래에는 백라이트(back light)가 위를 향해 발광하여 지문입력기(10)를 통과하고 있다. 광감지부(12)의 소스전극(12-S)과 스위칭부(13)의 드레인전극(13-D)은 제1전극(14)을 통해 전기적으로 연결되고, 광감지부(12)의 게이트전극(12-G)에는 제2전극(15)이 연결되어 있다.
상기 구성에서, 광감지부(12)의 드레인전극(12-D)과 소스전극(12-S) 사이에는 아모퍼스실리콘(a-Si:H) 등의 감광층(12-P)이 형성되어 있어, 이 감광층(12-P)으로 소정 광량 이상의 빛이 입사되면 드레인전극(12-D)과 소스전극(12-S)이 전기적으로 도통된다. 이에 따라, 컴퓨터에 접근하려는 자가 지문을 지문입력기(10)에 대면 투명기판(11) 하부의 백라이트로부터 발생된 빛(L)이 지문패턴에 따라 반사되어 광감지부(12)의 감광층(12-P)에 수광됨으로써, 광감지부(12)가 도통된다.
한편, 스위칭부(13)는 게이트단자(13-G)에 인가되는 게이트 제어신호에 의해 지문을 스캐닝하도록 설정된 매 프레임마다 스위칭되어, 지문입력기(10)에 입력되는 지문영상을 배열된 각 광감지부(12)별로 스캔한 프레임으로서 형성토록 한다. 따라서, 스위칭부(13)에는 외부광이 입사되지 못하도록 드레인전극(13-D)과 소스전극(12-S)에 광차폐층(13-sh)이 덮혀있다.
그런데, 종래의 TFT 지문입력기에서는 도1c에서와 같은 문제가 있다. 광감지부(12)의 감광층(12-P)의 유효감지영역은 드레인(12-D)과 소스(12-S) 사이에 노출된 감광층(12-P)의 면적(이하 '광입사층')만큼이지만, 실제로 광입사층에 입사되는 지문반사광의 영역(실질입사영역)은 이보다 훨씬 넓어진다. 즉, 물체(지문)로부터 반사된 빛이 산란되어 감광층(12-P)에 도달하기 때문에 매우 넓은 각도로 입사될 수 있는 것이다. 특히, 도1d와 같이 다수의 광감지부가 배열되는 구조에서 인접한광감지부(12a, 12b) 사이에 중첩된 실질입사영역에서 지문이 입력되는 경우에는 지문패턴의 해상도가 저하된다. 렌즈와 프리즘을 사용하는 광학식과 달리, 평면형 지문인식기인 무렌즈 TFT 방식에서는 렌즈나 프리즘으로써 실질입사영역을 줄이는 일이 쉽지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 TFT 지문입력기의 광감지부의 표면에, 광입사층을 제외한 주위 영역에 광차폐층을 형성하여 광감지부에 입사되는 광의 범위를 줄이는 구조를 갖는 TFT 지문입력기를 제공하는 것이다.
도1a는 종래의 TFT 지문입력기의 단면도.
도1b는 도1a에 나타낸 TFT 지문입력기의 등가회로.
도1c는 종래의 TFT 지문입력기의 광감지부 구조도.
도1d는 종래의 TFT 지문입력기의 문제점을 나타내는 모식도.
도2a는 본 발명에 따른 TFT 지문입력기의 구조도.
도2b는 본 발명에 따라 문제점이 해결되는 것을 나타내는 모식도.
<도면부호의 설명>
TFT 지문입력기(10), 투명기판(11), 광감지부(12), 소스전극(12-S), 게이트전극(12-G), 드레인전극(12-D), 감광층(12-P), 스위칭부(13), 드레인전극(13-D), 소스전극(12-S), 광차폐층(13-sh), 제1전극(14), 제2전극(15), 광차폐층(17), 보호막(18)
본 발명에 따른 TFT 지문입력기는,드레인 및 소스전극을 갖는 광입사층이 형성되어 있는 광감지부와, 드레인 및 소스 전극의 표면에 광차폐층이 형성되어 있는 스위칭부로 구성되는 공지의 TFT 지문입력기에 있어서,
상기 광감지부는, 지문에서 반사되어 입사되는 광이 입사되는 광입사층, 상기 광입사층의 양단에 연결된 드레인전극 및 소스전극, 상기 드레인전극 및 소스전극의 표면에 형성된 절연층, 상기 절연층 위에 형성되되 상기 광입사층의 광입사 영역 내에 위치하여 상기 광입사층을 노출시키는 개방부를 갖는 광차폐층으로 구성된다.
이러한 구조로써, 상기 광입사층에 입사되는 광의 입사각도가 상기 광차폐층의 에지에 의해 제한되어 광입사층에 입사되는 광의 입사각 범위를 감소시키고 구조상의 물리적 강도를 증대시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광차폐층 표면에 질화막(Si3N4)이나 PSG 등의 보호막(passivation)을 형성하면 보다 더 입사광의 입사각 범위를 감소시킬 수 있고 광감지부의 물리적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
실시예
도2a는 본 발명에 따른 TFT 지문입력기의 구조도이다. 종래의 TFT 지문입력기(도1a 참조)와 전체적으로 유사한 구조를 갖지만, 광감지부(12)의 드레인(12-D) 및 소스(12-S)위의 절연층 표면에 광차폐층(17)이 형성되어 있다. 이는 스위칭부(13)의 광차폐층(13-sh)과 동일한 공정으로 형성된다.
그러나, 그 작용에 있어서는 전혀 다르다. 스위칭부(13)의 광차폐층(13-sh)은 외부광을 완전히 차폐하여 오로지 스위칭동작만을 할 수 있도록 하기 위한 것이지만, 광감지부(12)의 광차폐층(17)은 광입사층에 입사되는 반사광의 입사범위를 최대한 줄여서 도1c에서 설명한 것과 같은 실질입사영역을 줄이기 위한 것이다.
광감지부(12)의 광차페층(17)은 불투광성 절연막에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 산화막이나 질화막이나 절연성 폴리실리콘막 등으로 형성할 수 있다. 또한, 광차폐층(17)의 제조공정은 스위칭부(13)의 광차폐층의 공정과 유사하다. 다만, 광입사층을 노출시켜야 하므로, 포토마스크 공정과 에칭 공정이 추가될 것이다. 예를 들어, 광감지부(12)의 드레인(12-D)과 소스(12-S) 표면의 절연층 전체를 덮도록 광차폐층을 증착하고 나서, 광입사층을 제외한 영역을 리소그래피 방법에 의해 포토레지스트로 코팅하고 에칭에 의해 광입사층을 노출시킬 수 있다.
한편, 광차폐층(17)의 상부에 다시 보호막(passivation)(18)을 형성할 수 있다. 보호막은 집적회로를 형성하고 패키징하기 전의 최종 외부층에 형성되는 질화막 또는 글라스(PSG)층을 말한다. 주로 물리적 강도 증대, 외부 습기나 온도 등에 대한 내성 향상, 절연성 향상 등의 목적으로 보호막을 형성한다.
본 발명에서도 광차폐층(17) 상부에 보호막(18)을 형성하면 입사광이 산란되는 에지가 더욱 두꺼워지므로 실질입사영역을 더 줄일 수 있으며, 지문입력기 자체의 물리적 강도를 광차폐층(17) 단독일 때보다도 더욱 증대시킬 수 있다. 보호막(18)의 제조 공정도 광차폐층(17)과 유사하게 이루어진다.
본 발명에 따르면, TFT 지문입력기의 광입사층에 지문반사광이 입사되는 실질입사영역을 줄일 수 있으므로, 광입사층의 유효감지영역에 근접한 광만을 감지할 수 있게 된다. 따라서, 광감지부를 배열구조로 사용하는 실제의 지문입력기에 있어서, 각 광감지부별로 자신이 담당하는 범위 내의 빛만을 받아들일 수 있게 되므로, 입력된 지문영상의 해상도와 콘트라스트가 높아지게 된다. 또한, 지문입력기 자체의 물리적 기계적 강도를 증대시킬 수 있다. 물리적 강도는 보호막을 추가로 형성함으로써 더욱 더 증대된다.
Claims (3)
- 드레인 및 소스전극을 갖는 광입사층이 형성되어 있는 광감지부와, 드레인 및 소스 전극의 표면에 광차폐층이 형성되어 있는 스위칭부로 구성되는 공지의 TFT 지문입력기에 있어서,상기 광감지부는, 지문에서 반사되어 입사되는 광이 입사되는 광입사층; 상기 광입사층의 양단에 연결된 드레인전극 및 소스전극; 상기 드레인전극 및 소스전극의 표면에 형성된 절연층; 상기 절연층 위에 형성되되, 상기 광입사층의 광입사 영역 내에 위치하여 상기 광입사층을 노출시키는 개방부를 갖는 광차폐층으로 구성되어,상기 광입사층에 입사되는 광의 입사각도가 상기 광차폐층의 에지에 의해 제한되어 광입사층에 입사되는 광의 입사각 범위를 감소시키는 것을 특징으로 하는, TFT 지문입력기.
- 청구항 1에서, 상기 광차폐층은최소한 상기 드레인전극과 소스전극 전체를 덮는 범위에 걸쳐 형성되고상기 개방부는 광입사층의 광입사 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, TFT 지문입력기.
- 청구항 1 또는 2에서, 상기 광차폐층의 상부에 상기 개방부를 통해 광입사층이 노출되도록 보호막이 형성되는 것을 특징으로 하는, TFT 지문입력기.
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