KR100716046B1

KR100716046B1 - 압력 구동식 지문 입력장치

Info

Publication number: KR100716046B1
Application number: KR1020057011007A
Authority: KR
Inventors: 도모미 사와노
Original assignee: 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2007-05-09
Also published as: KR20050085683A; JP2004199487A; JP4658443B2; TW200414070A; AU2003285762A1; CN1726505A; TWI252436B; WO2004057523A1; CN100343863C

Abstract

화상입력장치에는, 피검사체가 위치되는 위치면 아래에 위치한 화상판독 어셈블리(2)와, 위치면에 부여된 압력에 의해서, 피검사체가 위치면상에 위치되었음을 감지하는 센서회로(61)가 포함된다.

지문, 화상입력, 압력, 화상판독기.

Description

압력 구동식 지문 입력장치{PRESSURE ACTIVATED FINGERPRINT INPUT APPARATUS}

본 발명은 피검사체가 위치되는 위치면 아래에 화상판독회로를 위치시키고, 화상판독장치에 의해 피검사체를 판독함으로써 피검사체의 화상을 입력하는 화상입력장치에 관한 것이다.

지문은 각 개인마다 고유의 무늬패턴을 갖고 있으므로 각 개인을 인증하는 수단으로서 매우 유용하게 활용되고 있다. 최근에, 지문을 개인 인증수단으로서 적용한 지문인증장치가 개발되었다. 더 구체적으로 설명하면, 이러한 지문인증장치는 미리 등록한 개인별 지문화상데이터를 화상판독기에 의해 판독된 지문화상과 비교함으로써 개인인증을 실시한다. 그리고, 이러한 지문인증장치를 개인컴퓨터, PDA(개인 휴대정보 단말기), 및 휴대폰 등과 같은 정보단말장치에 장착하려는 시도가 검토되고 있다.

일본 특허공보 제2002-94040 호에는 지문인증장치에 사용되는 2-차원 화상판독기가 개시되고 있다. 이 2-차원 화상판독기에는, 투명기판상에 복수의 광센서들이 배열된 광센서어레이, 광센서어레이의 후측에 위치되어 배면에 대향하는 백라이트, 광센서어레이의 표면을 뒤덮는 투명전극층, 및 전극층에서의 전압변화를 감지 하는 센서가 포함된다. 이하에서는, 종래의 2-차원 화상판독장치의 작동 및 이를 이용하는 방법에 대해서 간단하게 설명한다. 피검사인이 자신의 손가락을 전극층상에 올려놓으면, 사람은 그 자신마다 특유의 저항 및 캐패시턴스를 갖고 있으므로, 손가락과 전극층과의 접촉으로 인하여 발생되는 특유의 전압변화를 센서가 감지한다. 이 센서에 의한 지문감지동작에 맞춰, 백라이트는 손가락에 빛을 조명하고, 광센서어레이는 화상판독동작에 의해 지문의 화상을 판독해낸다. 광센서어레이에 의해 판독된 이 지문 화상은 접촉면상의 지문의 굴곡으로부터의 반사광의 세기분포로 나타난다.

또한, 손가락의 발한(發汗)상태는 사람마다 모두 다르며, 전극층상에 위치된 손가락이 전극층을 내리누르는 압력 또한 사람마다 모두 다르다.

손가락이 전극층에 접촉하게 될 때, 서로 다른 손가락의 발한상태는 개인 특유의 전압변화를 일으킨다. 이와 비슷하게, 전극층에 대한 손가락의 서로 다른 압력은 손가락과 전극층간의 접촉면적도 다르므로 각각의 서로 다른 전극층 전압변화를 일으킨다. 그러므로, 이러한 종래의 2-차원 화상판독기에 있어서, 만약, 발한상태에서의 개인간의 변동 허용량과 손가락 압력에서의 변동 허용량이 너무 작으면, 전극층상에 위치한 손가락이 센서에 의해 감지되지 않아서 본인의 지문화상이 판독되지 않게 되는 사람이 있는가 반면에, 전극층상에 위치한 손가락이 센서에 의해 감지되어 본인의 지문화상이 판독되는 사람도 있다. 또한, 동일인의 손가락의 발한상태나 압력도 경우에 따라서는 다르게 되는데, 이 경우 손가락의 지문화상은 판독될 수가 없게 된다. 또한, 만약, 허용량이 너무 크면, 전극층에 접촉되고 있는 손 가락 이외의 다른 물체에 의해 오동작이 발생될 수 있게 된다. 마찬가지로, 만약, 허용량이 약한 전극층 압력도 수용하도록 그 범위가 확장된다면, 지문의 볼록부분은 전극층과 밀접하게 접촉하지 않아도 된다. 이 경우, 지문의 패턴은 선명하게 판독될 수 없으므로, 정확한 인증이 실행되지 않게 된다. 더 나아가, 주변 전기자기파 등의 노이즈로 인하여 매우 약한 전압변화를 정확하게 감지할 수도 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 화상을 간단하고 확실하게 판독할 수 있고, 화상을 선명하게 판독할 수 있는 화상입력장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 화상입력장치는: 그 일측면상에 피검사체가 위치되는 위치면을 갖는 화상판독 어셈블리와; 피검사체에 의하여 위치면에 인가된 압력에 의해서 피검사체가 상기 위치면상에 위치되었음을 감지하는 센서수단으로 구성된다.

상기 본 발명의 실시형태에서, 피검사체가 위치면에 위치되면, 피검사체로부터 압력이 위치면상에 부여된다. 이로써, 센서수단은 위치면에 부여된 압력에 의해서 피검사체가 위치되었음을 감지하므로, 화상판독회로의 판독동작은 피검사체가 위치면상에 위치되지 않는 경우에는 정지되고, 또 피검사체가 위치면상에 위치되면 그 즉시 판독동작을 개시할 수 있게 된다. 따라서, 피검사체가 위치면상에 위치되지 않을 때의 전력소모는 줄일 수 있게 된다. 또한, 판독동작을 개시하기 위하여 손가락을 위치시키는 것 이외에 어떠한 특별한 동작도 수행할 필요가 없다. 따라서, 피검사체의 화상은 위치면상에 피사체를 위치시키는 것에 의해 확실하게 판독할 수가 있다.

또한, 피검사체가 손가락인 경우, 손가락의 발한상태 등으로 인하여, 통상적으로 손가락이 위치됨을 감지하는 것이 불가능하였다. 하지만, 본 발명에서는, 손가락이 위치면상에 위치될 때에 압력이 위치면에 부여되기 때문에, 센서수단은 손가락이 위치되었음을 확실하게 감지할 수 있다. 이것은 손가락의 화상을 확실하게 판독할 수 있도록 해준다.

센서수단은 위치면에 부여된 압력을 감지하는 압력센서와, 압력센서에 의해 감지된 압력레벨을 위치상태와 비위치상태 서로를 분간케 해주는 임계값과 비교하고, 만약 임계값에 이르게 되면 화상판독회로가 화상판독동작을 수행하도록 하는 트리거 신호를 출력하는 비교수단으로 구성된다.

만약, 피검사체가 위치면상에 위치되면, 피검사체로부터 압력이 위치면에 부여된다. 하지만, 만약, 피검사체로부터 위치면에 부여되는 압력이 낮으면, 피검사체와 위치면 사이의 접촉면적은 작아진다. 그러므로, 화상판독회로가 화상을 판독할지라도, 선명한 화상이 판독될 수 없다. 하지만, 본 구성에서는, 피검사체로부터 위치면상에 부여되는 압력을 나타내는 감지신호의 레벨이 임계값과 동일하거나 또는 그 이상이 되지 않으면, 비교수단은 어떠한 트리거 신호도 출력하지 않고 되고, 따라서 화상판독회로는 화상판독동작을 수행하지 않는다. 그러므로, 불명확한 화상이 판독되지 않게 된다. 만약, 피검사체로부터 위치면상에 부여되는 압력을 나타내는 감지신호의 레벨이 임계값을 초과하면, 비교수단은 트리거 신호를 출력하게 되고, 이로써 화상판독회로는 화상판독동작을 수행한다. 그 결과, 피검사체와 위치면사이의 접촉면적이 충분히 큰 경우에 화상판독회로가 화상을 판독하게 되므로, 선명한 화상을 확실하게 판독할 수 있게 된다.

상기 본 발명의 실시형태에, 피검사체가 위치면에 부여하는 압력에 따라, 피검사체에 빛을 조사하는 광원의 밝기를 조정하는 조정수단이 포함되는 경우, 광원에 의한 조사광 세기는 피검사체에 의해 위치면에 부여된 압력을 기초로 조정되며, 이로써 피검사체와 위치면사이의 접촉면적에 합치되는 광세기를 갖는 빛이 피검사체에 조사된다. 따라서, 피검사체의 화상은 피검사체에 의해 부여된 접촉압력에 상관없이 선명하게 판독될 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시형태에 따른 화상입력장치는: 그 일측면상에 피검사체가 위치되는 위치면을 갖는 화상판독 어셈블리와; 화상판독 어셈블리의 타측면상에 위치되고, 피검사체에 의하여 위치면에 인가된 압력에 의해서, 피검사체가 상기 위치면상에 위치되었음을 감지하는 센서수단으로 구성된다.

이 구성에서, 센서수단은 피검사체가 위치면상에 위치되지 않는 경우에 화상판독회로의 판독동작을 정지시킬 수 있으며, 피검사체가 위치면상에 위치되는 경우에는 즉시 화상판독회로의 판독동작을 개시할 수 있다. 게다가, 센서수단이 화상판독회로의 하부에 위치되기 때문에, 화상입력장치의 2-차원 크기를 감소시킬 수 있게 된다. 그러므로, 본 화상판독장치는 뛰어난 휴대기능을 갖는 인증장치로서 특히 효과적이다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 화상입력장치는: 손가락이 센서수단위에 위치되었을 때에 손가락의 압력에 따르는 감지신호를 출력하는 센서수단; 손가락이 센서수단상에 위치되었을 때에 손가락의 지문부분 아래에 위치되고, 손가락의 굴곡부분에 따른 화상을 판독하는 복수개의 센서소자들; 및, 감지신호에 따라 복수개의 센서소자들의 화상판독동작을 개시하는 구동회로로 구성된다.

상술한 바와 같이, 복수개의 센서소자들은, 손가락이 센서수단상에 위치되었을 때 손가락의 지문부분아래에 위치되도록 배치된다. 이것은 화상판독동작을 수월하게 해준다. 게다가, 센서수단위에 손가락이 위치되지 않는 경우에는, 센서소자들은 화상판독동작을 수행하지 않게 되고, 이로써 전력소모는 감소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 화상입력장치가 적용된 지문판독기를 도시하는 평면도이다.

도 2a는 도 1에서의 (Ⅱ) - (Ⅱ)선에 따른 단면도로서, 손가락이 위치되지 않은 상태를 나타내고 있으며, 도 2b는 도 1에서의 (Ⅱ) - (Ⅱ)선에 따른 단면도로서, 손가락이 위치되고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 3은 도 1에서의 (Ⅲ) - (Ⅲ)선에 따른 단면도로서, 지문판독기의 화상판독회로를 도시한다.

도 4a는 화상판독회로에서의 하나의 화소를 도시하는 평면도이며, 도 4b는 (ⅣB) - (ⅣB)선에 따른 단면도이다.

도 5는 지문판독기의 회로구성을 도시하는 블럭도이다.

도 6a는 상기 지문판독기와 다른 지문판독기상에 손가락이 위치되고 있지 않는 상태를 도시하는 단면도이며, 도 6b는 손가락이 위치되고 있는 상태를 도시하는 단면도이다.

도 7은 도 6a와 도6b에서 도시된 지문판독기를 도시하는 단면도이다.

도 8은 도 7에서 도시된 지문판독기의 회로구성을 도시하는 블럭도이다.

이하부터는, 본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하면서 설명한다. 하지만, 본 발명의 범위는 도면에서 선보인 이러한 실시예들로 국한되는 것은 아니다.

[제 1 실시예]

도 1은 본 발명의 실시예의 화상입력장치가 적용된 지문판독기(1)를 도시하는 평면도이다. 도 2a와 도 2b들은 도 1에서의 (Ⅱ) - (Ⅱ)선에 따른 단면도로서, 각각 손가락이 위치되지 않은 상태와 손가락이 위치된 상태를 나타낸다.

지문판독기(1)에는 손가락(FN)에 의해 반사된 빛의 양 또는 세기와 손가락(FN)을 통과한 빛의 양 또는 세기를 전기신호로 변환함으로써, 접촉면(32a)상에 위치된 손가락(FN)의 제 1 관절이상부분의 지문화상을 판독하는 화상판독회로(2) 또는 화상판독 어셈블리가 구비된다. 화상판독회로(2)는 고체 촬상소자와 그 드라이버들이 일체화되어 이루워지며, 여기에는 그 일측면상에 접촉면(32a), 즉 본 실시예에서는 상층부, 가 포함된다. 또한, 지문판독기(1)에는 화상판독회로(2)로부터의 전기신호를 감지함으로써 손가락(FN)의 지문 화상데이터를 획득하는 구동회로(10); 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)상에 위치한 손가락(FN)에 빛을 조사하는 광조사수단; 제 2 관절부터 제 1 관절까지의 손가락(FN) 부분이 센서와 접촉되기 시작할 때에 부여되는 압력을 감지하는 필름형 압력센서(50); 및 화상판독회로(2) 및 압력센 서(50)내에서의 소정 위치에 손가락(FN)을 지지하는 손가락 지지부(16)로 구성된다.

이하에서는 그 첫번째로, 광조사수단에 대해서 설명한다. 광조사수단에는, 발광하는 LED 또는 냉음극 형광램프 등과 같은 광원(14)과, 광원(14)으로부터 방출된 빛을 화상판독회로(2)로 유도하고, 피검사체로서의 손가락(FN)을 화상판독회로(2)를 경유하여 빛을 조사시키는 확산 도광판(15)이 포함된다. 확산 도광판(15)은 대체로 평판이며, 광원(14)에 대향하는 일측면과 화상판독회로(2)의 배면에 대향하는 일측면 또는 상층면을 제외하고 광반사재질(미도시)로 뒤덮혀 있다. 광원(14)으로부터의 빛은 확산 도광판(15)으로 입사되어 확산 도광판(15)내에서 2-차원적으로 확산하고, 확산 도광판(15)의 표면으로부터 2-차원적으로 방사된다. 그리고, 이 빛은 화상판독회로(2)의 배면에 균등하게 조사된다. 여기서, 확산 도광판(15)과 광원(14)을 대신하여, 유기 EL 소자와 같은 면발광소자가 화상판독회로(2)의 배면에 대향하도록 배치될 수도 있다.

이하에서는, 도 1 내지 도 4b를 참조로 하여 화상판독회로(2)에 대해서 설명한다. 도 4a는 화상판독회로에서의 하나의 화소를 도시하는 평면도이며, 도 4b는 도 4a에서의 (ⅣB) - (ⅣB)선에 따른 단면도이다.

화상판독회로(2)에는 대체로 평면형의 투명기판(17), 투명기판(17)의 일측면 또는 상층면상에서 n 행 × m 열의 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 N-채널형 이중-게이트 트랜지스터인 광소자들(20) (이후부터는 센서소자로 칭함), 상부 게이트 드라이버(11), 바닥 게이트 드라이버(12), 센서소자들(20)이 투명기판(17)상에서 배열되는 화상입력영역(8) 주위에 형성된 데이터 드라이버(13), 드라이버들(11, 12, 13)과 센서소자들(20)을 뒤덮는 보호절연막(31), 및 보호절연막(31)위에 형성된 정전기 방지막(32)이 포함된다.

투명기판(17)은, 광원(14)으로부터 방출되는 빛 중에서 센서소자들(20)에 의해 감지가능한 파장영역을 갖는 빛에 대하여 투과성(이후부터는 투광성이라 칭함)을 가지며, 또한 절연성도 가지며, 석영유리와 같은 유리기판 또는 폴리카보네이트와 같은 플라스틱기판에 의해 형성될 수 있다. 투명기판(17)은 화상판독회로(2)의 배면을 형성한다. 확산 도광판(15)은 투명기판(17)에 대향한다.

각 센서소자들(20)은 화소로서 역할을 하는 광전변환소자들이며, 여기에는, 투명기판(17)상에 형성된 바닥 게이트 전극(21), 바닥 게이트 전극(21)상에 형성된 바닥 게이트 절연막(22), 바닥 게이트 절연막(22)을 사이에 끼어두고 바닥 게이트 전극(21)과 대향하도록 형성된 반도체막(23), 반도체막(23)의 중앙부분에 실리콘 질화물로 형성되는 채널 보호막(24), 반도체막(23)의 양단부분에서 서로 격리되어 형성된 불순물-도핑 반도체막들(25, 26), 및 불순물-도핑 반도체막들(25, 26)상에 각각 형성된 소스전극(27)과 드레인전극(28)이 마련된다. 상부 게이트 절연막(29)은 소스전극(27) 및 드레인전극(28)의 상층면을 포함하여 바닥 게이트 절연막(22)과 채널 보호막(24)의 노출면 위에 형성된다. 상부 게이트 전극(30)은 반도체막(23)에 각각 대향하는 상부 게이트 절연막(29)과 채널 보호막(24)을 반도체막(23)과 함께 그 사이에 끼어두도록 상부 게이트 절연막(29)상에 형성된다.

바닥 게이트 전극들(21)은 매트릭스 형태로 배열된 센서소자들(20)에 일-대- 일 대응하도록 투명기판(17)상에서 매트릭스 형태로 배열된다. 투명기판(17)상에서는, n 바닥 게이트 라인들(41)이 횡방향으로 뻗어서 형성된다. 행방향으로 배열된 동일행의 센서소자들(20)의 바닥 게이트 전극들(21)은 공통 바닥 게이트 라인(41)과 일체되어 있다. 바닥 게이트 전극(21)과 바닥 게이트 라인(41)은 도전성과 차광성의 성질을 갖고 있으며, 크롬, 크롬합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 또는 이러한 금속의 합금 등으로 제조된다.

바닥 게이트 전극(21)과 바닥 게이트 라인(41)상에는, 모든 센서소자들(20)에 공통되는 바닥 게이트 절연막(22)이 형성된다. 바닥 게이트 절연막(22)은 절연성과 투과성의 성질을 갖고 있으며, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등으로 제조된다.

바닥 게이트 절연막(22)상에는, 반도체막(23)이 각 센서소자(20)마다 형성된다. 각 반도체막(23)은 위에서 바라보았을 때 대체로 직사각형인 것으로 생각한다. 반도체막(23)은 비결정질 실리콘 또는 폴리실리콘으로 제작되며, 소정의 파장영역을 갖는 빛으로 조사되면 전자-전공쌍을 생성한다. 반도체막(23)위에 형성된 채널 보호막(24)은 패터닝에 이용되는 식각액으로부터 반도체막(23)의 계면을 보호하는 기능을 한다. 채널 보호막(24)은 절연성과 투광성의 성질을 갖고 있으며, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등으로 제조된다. 빛이 반도체막(23)으로 입사하면, 입사된 빛의 양에 대응한 양만큼의 전자-전공쌍이 채널 보호막(24)과 반도체막(23) 사이의 계면 주위에서 생성된다. 이 생성된 캐리어들 중에서, 바닥 게이트 전극(21)과 상부 게이트 전극(30)의 전기장에 따라 전공들이 반도체막(23)과 채널 보호 막(24)에 보존된다.

반도체막(23)의 일측단에서의 불순물-도핑 반도체막(25)은 부분적으로 채널 보호막(24)과 겹쳐져 있다. 이와 같은 방식으로, 반도체막(23)의 타측단에서의 불순물-도핑 반도체막(26)은 부분적으로 채널 보호막(24)과 겹쳐져 있다. 이 불순물-도핑 반도체막들(25, 26)은 각 센서소자들(20)마다 패터닝되고 있다. 불순물-도핑 반도체막들(25, 26)은 n-형 불순물 이온이 포함된 비결정질 실리콘(n⁺실리콘)으로 제조된다.

소스전극(27)과 드레인전극(28)들은 불순물-도핑 반도체막들(25, 26)상에서 각각의 센서소자들(20)마다 패터닝에 의해 형성된다. 바닥 게이트 절연막(22)상에서는, m 기준전압라인(42)과 데이터라인(43)들이 종방향으로 뻗쳐져 형성된다. 종방향으로 뻗쳐져 있는 동일열의 센서소자들(20)의 소스전극들(27)은 공통 기준전압라인(42)과 일체되어 있으며, 종방향으로 뻗쳐져 있는 동일열의 센서소자들(20)의 드레인전극들(28)은 공통 데이터라인(43)과 일체되어 있다. 소스전극들(27), 드레인전극들(28), 공통 기준전압라인(42), 및 공통 데이터라인(43)들은 도전성과 투광성의 성질을 갖고 있으며, 크롬, 크롬합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 또는 이러한 금속의 합금 등으로 제조된다.

모든 센서소자들(20)에 공통되는 상부 게이트 절연막(29)은 모든 센서소자들(20)의 채널 보호막(24), 소스전극(27), 드레인전극(28), 기준 전압라인(42), 및 데이터라인(43)상에 형성된다. 상부 게이트 절연막(29)은 절연성과 투광성의 성질 을 갖고 있으며, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등으로 제조된다.

상부 게이트 절연막(29)상에서는, 각 센서소자들(20)마다 패터닝된 상부 게이트 전극(30)이 형성된다. 횡방향으로 뻗쳐진 n 상부 게이트 라인들(41)은 상부 게이트 절연막(29)상에 형성된다. 횡방향으로 뻗쳐져 있는 동일행의 센서소자들(20)의 상부 게이트 전극들(30)은 상부 게이트 라인(44)과 일체화되어 있다. 상부 게이트 전극들(30)과 상부 게이트 라인(44)들은 도전성과 투광성의 성질을 갖는 도전체들로서, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물 또는 이러한 금속이 적어도 하나 포함된 혼합물 (예로서, 주석-도핑 인듐 산화물(ITO) 또는 아연-도핑 인듐 산화물) 등으로 제조된다.

상술한 바와 같이 구성된 센서소자(20)는 반도체막(23)을 수광부로서 갖는 광전변환소자이다.

모든 센서소자들(20)의 상부 게이트 전극(30)과 상부 게이트 라인(44)상에는, 공통 보호절연막(31)이 상부 게이트 전극(30)과 상부 게이트 라인(44)과 접촉하면서 형성된다. 보호절연막(31)은 절연성과 투광성의 성질을 갖고 있으며, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등으로 제조된다.

정전기 방지막(32)은 보호절연막(31)의 전표면상에 형성된다. 정전기 방지막(32)은 도전성과 투광성의 성질을 갖는 도전체들로서, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물 또는 이러한 금속이 적어도 하나 포함된 혼합물 (예로서, 주석-도핑 인듐 산화물(ITO) 또는 아연-도핑 인듐 산화물) 등으로 제조된다. 정전기 방지막(32)은 접지점에 연결되어 0 (V)로 유지되며, 손가락(FN)의 정전기를 제거함으로써 센서소자들(20), 상부 게이트 드라이버(11), 바닥 게이트 드라이버(12) 및 데이터 드라이버(13)들이 정전기에 의해 파괴되는 것을 막아준다. 정전기 방지막(32)의 접촉면(32a)은 화상판독회로(20)의 표면을 형성하는 곳으로서 손가락(FN)이 접촉되는 곳이다.

상술한 바와 같이 화상판독회로(2)에서는, 확산 도광판(15)으로부터 투명기판(17)으로 입사되는 빛의 일부가 바닥 게이트 전극(21)에 의해 차단되므로, 반도체막(23)으로 직접 입사되지 않게 된다. 바닥 게이트 전극(21)은 센서소자들(20)사이에 형성되지 않기 때문에, 빛의 나머지 일부는 센서소자들(20)사이의 부분을 통과하여 화상판독회로(2)의 표면으로부터 외부로 방출된다.

이하에서는 화상판독회로(2)의 드라이버들에 대하여 설명한다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 기준전압라인(42)은 일정 전압으로 유지되고 있는데, 예를 들어, 접지되어 0 (V)로 유지되고 있다. 바닥 게이트 라인(41)은 바닥 게이트 드라이버(12)의 출력에 연결된다. 상부 게이트 라인(44)은 상부 게이트 드라이버(11)의 출력에 연결된다.

상부 게이트 드라이버(11)는 쉬프트 레지스터이고, 첫번째 행의 상부 게이트 라인(44)에서부터 n 번째 행의 상부 게이트 라인(44)까지 차례로 리셋신호를 출력한다(동작처리가 n 번째 행에 도달되면, 필요에 따라, 첫번째 행으로 복귀한다). 리셋신호가 임의의 행의 상부 게이트 라인(44)에 출력되면, 상부 게이트 라인(44)은 하이-레벨의 리셋전위로 설정되며, 이 전위로 인해 반도체막(23)과 채널 보호막(24)에 저장된 정공들이 제거된다. 반대로, 리셋신호가 임의의 행의 상부 게이트 라인(44)에 출력되지 않으면, 상부 게이트 라인(44)과 이에 연결된 상부 게이트 전극(30)은 로우-레벨의 리셋전위로 설정되며, 이로써 반도체막(23)으로 입사되는 빛에 의해 생성된 전자-전공쌍중에서 정공들이 유지된다.

바닥 게이트 드라이버(12)는 쉬프트 레지스터이고, 첫번째 행의 바닥 게이트 라인(41)에서부터 n 번째 행의 바닥 게이트 라인(41)까지 차례로 하이-레벨의 판독신호를 출력한다(동작처리가 n 번째 행에 도달되면, 필요에 따라, 첫번째 행으로 복귀한다). 만약, 판독신호가 임의의 행의 바닥 게이트 라인(41)에 출력되면, 바닥 게이트 라인(41)과 이에 연결된 바닥 게이트 전극(21)은 반도체막(23)내에 채널이 형성되는 판독전위로 설정된다. 각 채널영역의 크기는 반도체막(23)에 입사되는 빛의 양에 의존한다.

상부 게이트 드라이버(11)와 바닥 게이트 드라이버(12)들은, 상부 게이트 드라이버(11)가 i 번째 행(여기서, i 는 1 부터 n 까지의 정수)에서의 상부 게이트 라인(44)에 리셋신호를 출력하고 나서, 바닥 게이트 드라이버(12)가 i 번째 행에서의 바닥 게이트 라인(41)에 판독신호를 출력하도록, 그들의 출력신호를 쉬프트시킨다.

데이터 드라이버(13)는 리셋신호의 출력타이밍에서부터 판독신호의 출력타이밍에 이르기까지 소정 레벨(하이레벨)의 사전-충전(pre-charge) 신호를 모든 데이터 라인들(43)에 출력한다. 또한, 이 사전-충전 신호를 출력한 후에는, 데이터 드라이버(13)는 데이터 라인(43)의 전압을 증폭하고, 이 증폭된 전압을 구동회로(10)로 출력한다.

이하에서는, 구동회로(10)에 대해서 설명한다.

구동회로(10)는, 제어신호(Bcnt)를 바닥 게이트 드라이버(12)에 출력하여 바닥 게이트 드라이버(12)가 판독신호를 적절하게 출력하도록 하고, 제어신호(Tcnt)를 상부 게이트 드라이버(11)에 출력하여 상부 게이트 드라이버(11)가 리셋신호를 적절하게 출력하도록 하고, 제어신호(Dcnt)를 데이터 드라이버(13)에 출력하여 데이터 드라이버(13)가 사전-충전신호를 적절하게 출력하도록 한다. 또한, 구동회로(10)는 판독신호가 출력된 후 소정의 시간이 경과되면 데이터 라인(43)의 전압을 검출하거나, 또는 판독신호의 출력타이밍에서부터 데이터 라인(43)의 전압이 소정의 임계값에 도달되는 타이밍까지의 시간을 검출함으로써, 손가락(FN)의 지문화상을 획득한다.

이하에서는, 압력센서(50)에 대해서 설명한다.

도 2a에서 도시된 바와 같이, 압력센서(50)에는, 투명기판(17)상에서 화상판독회로(2)에 인접되고 서로가 행방향으로 평행하게 뻗쳐져 배열된 복수개의 전극라인(51), 투명기판(17)상에서 인접 전극라인(51)사이에 형성되며 전극라인(51)보다 높은 스페이서(53), 복수개의 전극라인(52)이 열방향으로 서로 평행하게 뻗쳐져 형성되어 있는 배면상의 신축성 쉬트부재(55), 및 투명기판(17)과 쉬트부재(55)에 부착되고 쉬트부재(55)의 주변을 뒤덮는 씰부재(54)가 포함된다. 전극라인(52)은 스페이서(53)에 의해 전극라인(51)으로부터 격리된다. 쉬트부재(55)와 투명기판(17)들은 전극라인들(51, 52)이 위에서 바라볼 때에 서로 직교하면서 대향하도록 부착된다. 스페이서(53)는 또한 쉬트부재(55)의 배면상에서 전극라인들(52)사이에 배열 된다. 여기서, 손가락에 의해 압력센서(50)가 반복해서 눌러진 후에 부여되는 압력없이도 전극들(51, 52)이 격리될 수 있게 해주는 충분한 복원력이 있다면, 스페이서(53)는 꼭 형성될 필요는 없다.

(이후에서 후술될) 센서회로(61)는 압력센서(50)의 전극라인들(51, 52)중에서 적어도 하나에 전압을 출력시킨다. 도 2b에서 도시된 바와 같이, 손가락(FN)이 화상판독회로(2)와 압력센서(50)상에 위치되면, 손가락(FN)의 압력은 쉬트부재(55)를 휘게하고, 따라서 전극라인(52)은 밑으로 휘어져 전극라인(51)과 접촉하게 된다. 그 결과로, 전극라인들(51, 52)은 서로 전기적으로 접속된다. 이것은 전극라인들(51, 52)을 통해 흐르는 전류나, 전극라인들(51, 52)중의 적어도 한쪽의 전압 또는 저항 등과 같은 전기특성을 변화시킨다. 이러한 전기특성에서의 변화는 손가락(FN)이 압력센서(50)에 내리누르는 힘에 비례하도록 설계된다. 그러므로, 손가락(FN)이 압력센서(50)를 충분히 눌렀다고 할 정도의 전기특성변화를 센서회로(61)가 감지하면, 손가락(FN)의 끝이 화상판독회로(2)상에 위치된 것으로 판단하여, 광원(14)은 빛을 방출하고 화상판독회로(2)의 판독동작을 개시한다. 만약, 손가락(FN)이 압력센서(50)를 충분할 정도로 누르지 않아서 손가락(FN)이 화상판독회로(2)에 밀접하게 접하지 않는 경우, 전기특성이 미소하게 변하므로, 구동회로(10)는 화상판독회로(2)의 판독동작을 수행하지 않게 된다. 따라서, 접촉이 불충분하기 때문에, 화상판독회로(2)는 선명하지 않는 손가락(FN)의 지문패턴의 화상을 판독하지 않을 뿐만이 아니라, 광원(14)이 빛을 발하지 않기 때문에 피검사인 또한 본인이 인증절차에 의해 거절된 것이 아니라, 손가락(FN)을 충분히 누르지 않았음을 알아 챌 수가 있게 된다. 그러므로, 피검사인은 구동회로(10)가 화상판독회로(2)의 판독동작을 수행하도록 압력센서(50)와 화상판독회로(2)에 대해 손가락(FN)을 충분하도록 누르려고 시도할 것이다. 그 결과, 선명한 화상이 판독될 수 있으며 이것은 인증을 수월하도록 해준다.

압력센서(50)에서, 압력-감지성 잉크층이 전극라인들(51, 52)중의 적어도 한쪽의 표면상에 형성되도 좋다. 이 경우, 압력-감지성 잉크층은 전극라인들(51, 52)의 교차부분에서 서로 겹쳐진다. 전극라인들(51, 52)간의 전기저항은 압력-감지성 잉크층에 부여된 압력에 의존된다. 만약, 압력이 변하면, 전기저항 등도 따라서 변한다. 압력센서(50)에서, 전극라인들(51, 52)의 교차부분에서의 압력은 교차부분에서의 전기저항 등에 의해 감지될 수 있다. 압력센서(50)를 위에서 바라볼 때에, 교차부분들은 매트릭스 형태로 배열된다. 그러므로, 감지회로(61)가 각 교차부분에서 전극라인(51 또는 52)의 전기특성에서의 변화를 측정하면, 종방향의 압력분포와 종방향의 전체압력을 감지할 수 있게 된다. 만약, 센서회로(61)가 종방향의 압력분포가 대체로 균등한 것을 감지하면, 압력센서(50)는 손가락(FN) 끝의 지문부분이 화상판독회로(2)상에 골고루 위치되었다는 것으로 판단하고, 이로써 광원(14)은 빛을 발하여 화상판독회로(2)의 판독동작을 개시한다. 이와는 달리, 종방향의 압력분포가 균등하지 않고 두드러지게 편향되어 있다면, 손가락(FN) 끝의 지문부분은 화상판독회로(2)에 골고루 접하지 않는 것이 된다. 그러므로, 광원(14)은 빛을 발하지 않게되어, 화상판독회로(2)의 판독동작은 개시되지 않는다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 위에서 바라보면(화상판독회로(2)의 접촉면 (32a)의 방향으로), 압력센서(50)와 화상판독회로(2)는 서로 다른 위치에 배치되고 있음을 알 수 있다. 더 구체적으로, 압력센서(50)는 화상판독회로(2)에 인접하여 형성된다. 압력센서(50)의 표면은 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)과 동일 레벨상에 있다. 이러한 압력센서(50)의 표면과 접촉면(32a)은 그 위에 손가락(FN)이 위치되는 위치면을 형성한다.

이하부터는, 손가락 지지부(16)에 대해서 설명한다.

손가락 지지부(16)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 개구부 또는 홀 부분(16a)이 손가락(FN)의 끝부분에서부터 손가락의 제 2 관절까지의 손가락형상으로 형성되고 있다. 손가락 지지부(16)는, 센서소자들(20)이 배열된 화상입력영역(8)과 전극라인들(51, 52)들의 교차부분이 배열된 압력감지영역이 개구부에 노출하도록, 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)과 압력센서(50)의 표면에 부착된다. 손가락의 끝마디에 대응하는 손가락 지지부(16)의 개구부는 화상입력영역(8)에 형성된다.

이하에서는, 지문판독기(1)의 회로구성에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 지문판독기(1)에는, 화상판독회로(2), 구동회로(10), 및 압력센서(50) 이외에도, 센서회로(61), 비교회로(62), CPU(63), RAM(64), ROM(65), 및 저장유닛이 포함된다.

센서회로(61)는, 압력센서(50)의 전극라인들(51, 52) 중의 적어도 한쪽에 출력되는 전기특성변화 또는 신호의 변화를 압력센서(50)가 수신하도록 구동시키고, 압력센서(50)에 의해 감지된 종방향의 전체 압력레벨을 나타내는 감시신호를 비교회로(62)에 출력한다. 또한, 센서회로(61)는 압력센서(50)에 의해 감지된 압력분포 를 나타내는 압력분포 데이터를 CPU(63)에 출력한다.

비교회로(62)는 센서회로(61)로부터 감지신호를 수신하고, 감지신호의 레벨을 손가락 위치됨 상태와 손가락 비위치됨 상태 서로를 분간케 해주는 임계값과 비교한다. 만약, 감지신호레벨이 임계값을 초과하면, 비교회로(62)는 구동회로(10)에 트리거 신호를 출력한다.

센서수단은 압력센서(50), 센서회로(61), 및 후술될 비교회로(62)로 구성된다. 센서수단은 압력센서(50)의 표면에 부여된 압력을 기초로, 손가락(FN)이 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)상에 위치됨을 감지한다.

비교회로(62)로부터 트리거 신호를 수신하면, 구동회로(10)는 우선 광원(14)이 빛을 발하도록 하는 신호를 출력하고, 이로써 광원(14)은 빛을 방출한다. 그런 후, 구동회로(10)는 바닥 게이트 드라이버(12)에 제어신호(Bcnt)를 출력하고, 상부 게이트 드라이버(11)에 제어신호(Tcnt)를 출력하고, 데이터 드라이버(13)에 제어신호(Dcnt)를 출력한다. 그 결과로, 화상판독회로(2)는 동작을 개시한다. 이로써, 화상판독회로(2)가 동작하게 되면, 구동회로(10)는 손가락(FN)의 지문화상을 획득하고, 이 지문화상 데이터를 CPU(63)로 출력한다.

저장유닛(66)은 각 등록인의 손가락의 끝마디의 등록 지문화상 데이터를 저장한다. 등록 지문화상 데이터를 저장하는 영역 이외에, 저장유닛(66)은 또한 각종의 데이터를 저장하는 데이터 저장영역을 갖는다. 이 데이터 저장영역은 특정영역과 일반영역을 갖는다. 등록 화상데이터는 지문으로부터 추출된 복수의 특징점의 상대적인 위치를 나타내는 데이터일 수도 있고, 화상 그 자체일 수도 있다.

ROM(65)은 CPU(63)에 의해 실행되는 프로그램을 저장한다. CPU(63)는 작업영역으로서의 RAM(64)을 사용하여 ROM(65)에 저장된 이러한 프로그램에 따라 동작한다. 예를 들어, CPU(63)는 구동회로(10)로부터 지문화상 데이터를 수신하고, 센서회로(61)로부터 압력분포 데이터를 수신하며, 입력된 압력분포 데이터를 기초로 압력센서(50)의 표면상에 위치한 피검사체가 손가락의 중절부로 간주될 수 있는지를 조사하며, 만약 압력센서(50)의 표면상에 위치한 피검사체가 손가락의 중절부로 간주되는 경우, 구동회로(10)로부터 입력된 지문화상 데이터를 저장유닛(66)에 저장된 등록 지문화상 데이터와 비교하고, 이로써 지문화상 데이터가 등록 지문화상 데이터와 일치하는 것으로 간주될 수 있는지를 조사한다. 여기서, 만약 지문화상 데이터가 등록 지문화상 데이터와 일치하는 것으로 CPU(63)가 판단하면, CPU(63)는 비밀모드를 개시한다. 만약, 지문화상 데이터가 등록 지문화상 데이터와 일치하지 않는 것으로 CPU(63)가 판단하면, CPU(63)는 일반모드를 개시한다.

이하에서는, 본 실시예의 지문판독기(1)의 동작과 이 지문판독기(1)의 사용방법에 대하여 설명한다.

압력센서(50)의 표면에 어떠한 물체도 접촉되어 있지 않는 경우에서, 압력센서(50)에 의해 감지된 종방향의 전체압력을 나타내는 감지신호의 레벨은 임계값보다 낮다. 그러므로, 비교회로(62)는 구동회로(10)에 어떠한 트리거 신호도 출력하지 않는다.

이와는 달리, 도 2b에서 도시된 바와 같이, 피검사인이 손가락(FN)의 손가락의 끝마디를 정전기 방지막(32)의 접촉면(32a)상에 위치시키고, 이와 동시에, 손가 락(FN)의 손가락 중절부를 압력센서(50)의 표면상에 위치시키면, 광원(14)은 발광한다. 확산 도광판(15)으로부터의 출력광은 화상판독회로(2)를 경유하여 손가락(FN)에 입사되고, 손가락(FN)으로부터의 반사광은 센서소자(20)의 반도체막(23)에 입사된다. 센서소자(20)의 반도체막(23)으로 입사되는 반사광의 종방향 세기분포는 손가락(FN)의 지문의 굴곡부와 합치한다. 접촉면(32a)과 밀접하게 접한 손가락(FN)의 볼록부로 입사되는 광원(14)으로부터의 빛은 손가락(FN)의 피부로 진행하며, 최종적으로 볼록부 아래에 위치된 센서소자(20)를 향하여 확산된다. 높은 세기를 갖는 이 확산광은 센서소자(20)의 반도체막(23)으로 진입하여 전자-정공쌍을 생성한다. 한편, 접촉면(32a)과 이격되어 있는 손가락(FN)의 오목부에서는, 빛이 이 오목부와 접촉면(32a)사이의 공간내로 들어가게 되고, 오목부와 공간사이에서 난반사를 반복함으로써 감쇄된다. 따라서, 어떠한 충분한 빛도 이러한 오목부 밑에 위치한 센서소자(20)의 반도체막(23)으로 반사되지 않기 때문에, 전자-전공쌍은 충분히 생성되지 않게 된다.

손가락(FN)의 중절부가 압력센서(50)상에 위치되기 때문에, 손가락(FN)으로부터 압력센서(50)에 압력이 부여된다. 만약, 손가락(FN)에 의해 부여되고 있는 압력이 압력센서(50)를 충분하게 누르고 있다는 정도에 이르게 되면, 압력센서(50)의 전극라인들(51, 52)의 교차부분에서의 압력감지점의 일부들은 도전상태가 되어 전위변화를 일으킨다. 만약, 이러한 압력감지점의 도전부들의 갯수가 소정의 수량에 도달하면, 감지신호의 압력레벨은 임계값에 도달되고, 그래서 비교회로(62)는 구동회로(10)에 트리거 신호를 출력한다.

이 트리거 신호가 비교회로(62)로부터 수신되면, 구동회로(10)는 우선 광원(14)이 발광하도록 하는 신호를 출력하고, 이로써 광원(14)은 접촉면(32a)에 빛을 조사하게 된다. 그런 후, 구동회로(10)는 바닥 게이트 드라이버(12)에 제어신호(Bcnt)를 출력하고, 상부 게이트 드라이버(11)에 제어신호(Tcnt)를 출력하고, 데이터 드라이버(13)에 제어신호(Dcnt)를 출력한다.

화상판독회로(2)의 소정 행에서의 각 센서소자들(20)에서, 상부 게이트 드라이버(11)로부터 비교적 양전압의 리셋신호가 상부 게이트 전극(30)에 인가되어 반도체막(23)과 채널 보호막(24)에 저장된 정공들을 이 정도까지 방전시킨다. 이어서, 바닥 게이트 전극(23)이 0(V)로 유지된 상태에서 -20(V)의 전압이 상부 게이트 전극(30)에 인가되고, 이로써 손가락(FN)의 굴곡부로부터의 반사광의 판독을 개시한다.

손가락(FN)의 볼록부는 접촉면(32a)과 접촉하고 있기 때문에, 이 볼록부는 광원(14)으로부터의 빛을 볼록부 아래에 위치한 센서소자(20)의 반도체막(23)을 향해 효과적으로 반사시키며, 이로써 많은 양의 전자-정공쌍을 생성한다. 이 전자-정공쌍 중에서, 오직 양으로 충전된 정공만이 상부 게이트 전극(30)에 인가된 음극의 전기장에 의하여 반도체막(23)과 채널 보호막(24)내에 잡히게 되며, 전자는 이 전기장에 의하여 방출되어 센서소자(20) 외부로 방전된다. 이와는 달리, 손가락(FN)의 오목부는 접촉면(32a)에 접촉되어 있지 않는다. 그러므로, 광원(14)으로부터의 빛은 오목부와 접촉면사이에서 저-반사율 공간에 의해 난반사되고, 이로써 오목부 아래에 위치한 센서소자(20)의 반도체막(23)으로 입사하지 않게 된다. 그 결과, 정 공은 반도체막(23)과 채널 보호막(24)에 충분히 저장되지 않게 된다.

데이터 드라이버(13)는 하이-레벨의, 사전-충전신호를 모든 데이터 라인들(43)에 출력하고 이 데이터 라인들이 소정의 전압을 유지하도록 한다.

- 20(V)의 전압이 상부 게이트 전극(30)에 인가된 이후로 소정의 시간이 경과되면, 바닥 게이트 드라이버(12)는 + 10(V)의 전압을 바닥 게이트 전극(21)에 인가한다. 이 상태에서는, 어떠한 충분한 빛도 손가락(FN)의 오목부 아래에 위치한 센서소자(20)와 손가락(FN)이 위치되지 않은 부분의 아래에 위치한 센서소자(20)에 입사되지 않게 되고, 그래서 어떠한 정공도 반도체막(23)과 채널 보호막(24)에 저장되지 않는다. 그러므로, 각 반도체막(23)에서, 바닥 게이트 전극(21)으로부터 + 10(V)의 전압에 의해 생성되어 채널을 형성하는 전기장은, 상부 게이트 전극(30)으로부터 - 20(V)의 전압에 의해 생성된 전기장에 의하여 소거되며, 이로써 채널이 제거된다. 그 결과, 공핍층이 반도체막(23)내에서 확장되어 어떠한 전류도 소스-드레인 경로에 흐르지 않게 되며, 이로써 데이터 라인(43)상의 사전-충전전압은 유지된다.

광원(14)으로부터의 반사광은 손가락(FN)의 볼록부 아래에 위치한 각각의 센서소자(20)에 적절하게 입사되기 때문에, 정공들은 반도체막(23)과 채널 보호막(24)에 저장된다. 이 정공은 - 20(V)의 전기장에 의해 상부 게이트 전극(30)으로 쏠리게 되고, 이와 동시에 소정량의 정공만큼 상부 게이트 전극(30)의 음전기장은 소실된다. 그러므로, 바닥 게이트 전극(21)이 0(v)이면 채널은 형성되지 않게 된다. 하지만, 바닥 게이트 전극(21)이 + 10(V)로 변하면, 바닥 게이트 전극(21)의 전기장과 저장된 정공에 의해 생성된 양의 전기장은 상부 게이트 전극(30)의 음의 전기장보다 더 커지게 되며, 이로 인해 반도체막(23)내에서 채널이 형성된다. 그 결과, 사전-충전 전압에 의해 고전위로 설정된 드레인 전극(28)에서부터 접지된 소스전극(27)까지 전류가 흐르게 되고, 데이터라인(43)의 전위는 낮아진다.

입사광의 존재/부존재에 따라 변하게 되는 데이터 라인(43)상의 전압강하를 판독함으로써, 데이터 드라이버(13)는 손가락의 볼록부 또는 오목부를 검출할 수 있게 된다. 상기 리셋신호의 출력에서부터 데이터 라인(43)의 전위판독에 이르는 일련의 동작들은 행마다 수행된다.

CPU(63)는 센서소자(20)로부터 입력된 지문 화상데이터가 저장유닛(66)에서의 등록 지문화상 데이터와 일치하는 것으로서 간주될 수 있는지를 조사한다. 만약, 지문 화상데이터가 등록 지문화상 데이터와 일치하는 것으로서 CPU(63)가 판단하면, CPU(63)는 비밀모드를 개시한다. 이 비밀모드에서는, CPU(63)가 저장유닛(66)에서의 특정영역과 일반영역에 엑세스 가능한 상태, 즉 잠금설정 등이 해제된다. 한편, 만약, 지문 화상데이터가 등록 지문화상 데이터와 일치하지 않는 것으로서 CPU(63)가 판단하면, CPU(63)는 일반모드를 개시한다. 이 일반모드에서는, CPU(63)가 저장유닛(66)에서의 일반영역에는 엑세스 가능하지만 특정영역에는 엑세스 불가능한 상태, 즉 잠금설정 등이 해제되지 않는다.

이하에서는, 본 실시예의 효과에 대하여 설명한다.

제 1 관절에서부터 손가락(FN)의 끝마디 부분을 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)상에 위치시키고, 이와 동시에 손가락(FN)의 제 2 관절에서부터 제 1 관절까 지의 부분을 압력센서(50)의 표면상에 위치시키는 것만으로, 손가락이 위치되었는지를 검출하여 지문화상의 판독을 개시할 수 있다. 그러므로, 피검사인이 예를 들어, 본인의 손가락을 소정부분에 위치시키고, 지문인증을 개시하는 버튼을 누르는 두 단계를 수행하는 것 없이 지문판독은 간단하게 개시될 수 있다. 또한, 손가락(FN)이 위치되지 않으면 화상판독회로(2)는 동작하지 않기 때문에, 전력소모를 줄일 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 손가락(FN)이 화상판독회로(2)의 표면위에 위치되는 것과 거의 동시적으로 손가락(FN)의 중절부가 압력센서(50)의 표면위에 위치되어 손가락(FN)으로부터 압력이 압력센서(50)에 부여된다. 만약, 손가락(FN)의 지문을 갖는 손가락의 끝마디가 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)의 넓은 영역에 위치되지 않는다면, 비록 일부의 압력감지점에 충분한 압력이 부여된다 할지라도, 접촉면(32a)상의 종방향 전압분포를 나타내는 전압변화는 편향된다. 따라서, 감지신호의 압력레벨은 임계값에 도달하지 않게 되고, 그래서 화상판독회로(2)는 화상판독을 수행하지 않게 된다. 이것은 선명하지 않은 화상을 판독하지 못하도록 한다. 광원(14)은 발광하지 않기 때문에, 피검사인은 광원(14)으로부터의 빛을 관찰할 수 없게 되고, 이로써 피검사인은 화상판독회로(2)가 판독동작을 수행하지 않고 있음을 알아챌 수 있게 된다.

만약, 손가락(FN)이 화상판독회로(2)에 대하여 충분한 힘을 갖고 누르지 않았거나, 또는 지문을 갖는 손가락의 끝마디가 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)의 넓은 범위에 접촉되지 않았기 때문에 화상판독회로(2)가 지문판독동작을 수행하지 않 은 것을 피검사인이 알게 되면, 피검사인은 즉시 손가락(FN)을 화상판독회로(2)와 압력센서(50)에 대하여 강하게 누르거나, 지문을 갖는 손가락의 끝마디가 넓은범위에 걸치도록 누르는 것이 가능해진다. 피검사인이 충분한 압력을 갖고 손가락(FN)을 압력센서(50)의 넓은범위에 걸쳐 눌러서 복수개의 압력감지점들의 도전부의 갯수가 소정의 수량에 도달되면, 감지신호의 압력레벨은 임계값에 도달되고, 비교회로(62)는 구동회로(10)에 트리거 신호를 출력하고, 이로써 화상판독회로(2)는 지문판독을 개시한다. 따라서, 선명한 지문 화상데이터가 확실하게 판독될 수 있으므로, 정확한 인증이 수행가능해진다.

만약, 손가락(FN)의 볼록부가 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)에 밀접하게 접하지 않게 된다면, 손가락(FN)과 압력센서(50)의 표면사이의 접촉압력레벨은 임계값보다 낮아진다. 그러므로, 이 상태에서 지문이 판독된다면, 지문화상은 선명하지 않게 된다. 하지만, 화상판독회로(2)는 손가락(FN)으로부터 압력센서(50)의 표면에 부여된 압력을 나타내는 감지신호의 레벨이 임계값과 동일하거나 또는 이보다 높지않는다면 화상판독동작을 수행하지 않는다. 따라서, 이러한 불충분한 압력으로 인하여 선명하지 않은 지문화상이 판독되는 일이 없게 된다. 이와는 반대로, 압력센서(50)가 손가락(FN)에 의해 눌러졌다고 판단될 수 있는 정도의 압력이 부여되는 동안에, 화상판독회로(2)는 선명한 지문화상을 확실하게 판독할 수 있다.

비교회로(62)의 임계치의 상/하한을 설정함으로써, 손가락(FN)과 압력센서(50)의 표면사이의 접촉압력이 적정범위내에 들어서게 되는 경우에서만 화상판독회로(2)가 화상판독동작을 수행하도록 해준다. 이것은, 화상판독회로(2)에 대하여 손 가락(FN)을 너무 강하게 누름으로써 손가락(FN)의 굴곡부의 높이차는 줄어들기 때문에, 광지문인증을 수행하는 것이 까다롭다는 것과, 또는 지문이 왜곡화상을 형성하여 정확한 인증을 불가능하게 해주는 불편함을 제거해 준다.

[제 2 실시예]

이하에서는, 도 6a 내지 도 8을 참조하여 제 1 실시예의 지문판독기(1)와는 다른 지문판독기(101)에 대해서 설명한다.

제 2 실시예에서는, 확산 도광판(15)이 화상판독회로(2)와 겹치게 되며, 화상판독회로(2)의 배면과 대향하는 확산 도광판(15)의 표면이 화상판독회로(2)의 배면과 접한다.

제 1 실시예에서는, 압력센서(50)의 표면은 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)과 동일레벨이 놓여있었다. 하지만, 제 2 실시예에서는, 압력센서(50)는 확산 도광판(15)과 겹쳐있으며, 압력센서(50)의 표면은 확산 도광판(15)의 배면과 접해 있다. 즉, 지문판독기(101)는 맨 아래로부터 압력센서(50), 확산 도광판(15), 및 화상판독회로(2)를 이 순서로 적층함으로써 형성된다. 그러므로, 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)에 부여된 압력은 압력센서(50)에도 부여되며, 따라서 압력센서(50)는 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)상의 압력을 감지할 수 있게 된다. 압력센서(50)에는, 기판(56)상에서 서로가 행방향으로 평행하게 뻗쳐져 배열된 복수개의 전극라인(51), 복수개의 전극라인(52)이 열방향으로 서로 평행하게 뻗쳐져 형성되어 있는 배면상의 신축성 쉬트부재(55), 및 기판(56)과 쉬트부재(55)에 부착되고 쉬트부재(55)의 주변을 뒤덮는 씰부재(54)가 포함된다. 전극라인(52)은 전극라인(51)으로부 터 격리된다. 쉬트부재(55)와 기판(56)들은 전극라인들(51, 52)이 위에서 바라볼 때에 서로 직교하면서 대향하도록 부착된다. 그리고, 압력-감지성 잉크층이 전극라인들(51, 52)중의 적어도 한쪽의 표면상에 형성되도 좋다. 이 경우, 압력-감지성 잉크층은 전극라인들(51, 52)의 교차부분에서 서로 겹쳐진다. 전극라인들(51, 52)간의 전기저항은 압력-감지성 잉크층에 부여된 압력에 의존된다. 만약, 압력이 변하면, 전기저항 등도 따라서 변한다. 압력센서(50)에서, 전극라인들(51, 52)의 교차부분에서의 압력은 교차부분에서의 전기저항 등에 의해 감지될 수 있다.

도 5에서 도시된 회로구성 이외에, 제 2 실시예의 지문판독기(101)는, 도 8에서 도시된 바와 같이, 광원(14)의 발광세기를 조정하는 조정회로(102)가 구비된다.

도 8을 참조하면, 센서회로(61)는 압력센서(50)에 의해 감지된 종방향의 전체압력의 레벨을 나타내는 감지신호를 비교회로(62)에 출력한다. 만약, 압력레벨이 손가락이 인식되는 허용범위내에 있다면, 비교회로(62)는 트리거 신호 대신에 이 압력레벨을 나타내는 압력정보신호를 구동회로(10)에 출력한다. 이 압력정보신호의 압력레벨에 따라, 구도회로(10)는 광원(14)의 발광계조신호를 조정회로(102)에 출력한다. 조정회로(102)는 광원(14)으로 하여금 발광계조신호에 따른 밝기로 발광하도록 하게 한다. 즉, 조정회로(102)는, 광원(14)이 압력레벨에 따른 발광을 개시하고, 압력레벨을 기초로 광원(14)에 공급되는 전력레벨을 조정하여, 이로써 광원의 발광세기를 조정하도록 해준다. 광원(14)이 발광한 후, 구동회로(10)는, 바닥 게이트 드라이버(12)에 제어신호(Bcnt)를 출력하여 바닥 게이트 드라이버(12)가 판독신 호를 적절히 출력하도록 하고, 상부 게이트 드라이버(11)에 제어신호(Tcnt)를 출력하여 상부 게이트 드라이버(11)가 리셋신호를 적절히 출력하도록 하고, 데이터 드라이버(13)에 제어신호(Dcnt)를 출력하여 데이터 드라이버(13)가 사전-충전신호를 적절히 출력하도록 한다. 구동회로(10)는, 만약 비교회로(62)로부터의 압력정보신호의 압력레벨이 허용범위내에 놓이고, 그 값이 낮으면(압력이 작음), 광원(14)의 발광휘도를 감소시키는 발광계조신호를 조정회로(102)에 출력하고, 만약 비교회로(62)로부터의 압력정보신호의 압력레벨이 허용범위내에 놓이고, 그 값이 높으면(압력이 작음), 광원(14)의 발광휘도를 증가시키는 발광계조신호를 조정회로(102)에 출력하도록 설정된다.

지문판독기(101)의 구성요소들은 상술한 것을 제외하고 지문판독기(1)와 동일하다. 그러므로, 화상판독회로(2), 압력센서(50), 센서회로(61), CPU(63), RAM(64), ROM(65), 및 저장유닛(66)에 관한 상세한 설명은 여기서 생략한다.

이하에서는, 본 실시예의 지문판독기(101)의 동작과 이 지문판독기(101)의 사용방법에 대하여 설명한다.

도 6a에서 도시된 바와 같이, 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)에 어떠한 물체도 접촉되어 있지 않는 경우, 센서회로(61)로부터 비교회로(62)에 출력되는 감지신호의 레벨은 낮다. 그러므로, 비교회로(62)는 구동회로(10)에 어떠한 압력정보신호도 출력하지 않게 되며, 이로써 구동회로(10)는 광원(14)이 조정회로(102)를 거쳐서 발광하지 않도록 해둔다.

이와는 달리, 도 6b와 도 7에서 도시된 바와 같이, 피검사인이 손가락(FN)의 손가락 끝마디를 정전기 방지막(32)의 접촉면(32a)상에 위치시키면, 손가락(FN)으로부터 화상판독회로(2)를 거쳐 압력이 압력센서(50)에 부여된다. 센서회로(61)로부터 비교회로(62)에 출력되는 감시신호의 압력레벨은 높기 때문에, 비교회로(62)는, 감지신호의 압력레벨에 의해, 손가락이 위치되었다는 것을 나타내는 인식정보와 이 때의 압력정도를 나타내는 정보가 포함된 압력정보신호를 구동회로(10)에 출력한다. 이 압력정보신호에 따라, 구동회로(10)는 발광레벨신호를 조정회로(102)에 출력한다. 이 발광레벨신호를 기초로, 조정회로(102)는 광원(14)으로 하여금 소정의 밝기로 발광하도록 하게 한다. 이 동작처리에서, 예를 들어, 화상판독회로(2)의 접촉면(32a)상의 압력이 낮거나 또는 감소되는 경우, 조정회로(102)는 발광레벨신호의 정보를 기초로 광원(14)의 발광세기를 증가시킨다. 만약, 센서회로(61)로부터 조정회로(102)로 출력되는 감지신호가, 정전기 방지막(32)위에 어떠한 물체도 위치되지 않았을 때의 레벨 또는, 압력센서(50)에 어떠한 압력도 부여되지 않을 때의 레벨과 동일하거나 또는 이보다 낮게되는 경우, 조정회로(102)는 광원(14)을 끈다.

광원(14)이 발광하면, 이 빛은 확산 도광판(15)으로부터 화상판독회로(2)를 경유하여 손가락(FN)에 입사되며, 이로써 손가락(FN)에서의 반사와 확산을 일으킨다. 손가락(FN)의 볼록부 아래에 위치한 센서소자(20)에는 많은 양의 반사광과 확산광이 입사되지만, 손가락(FN)의 오목부 아래에 위치한 센서소자(20)에는 반사광도 확산광도 충분하게 입사되지 않는다.

광원(14)이 발광하도록 해주는 발광계조신호를 출력한 후, 구동회로(10)는 제어신호를 화상판독회로(2)의 드라이버들(11, 12, 13)에 출력한다. 드라이버들 (11, 12, 13)은 화상판독회로(2)에서의 센서소자(20)에 입사되는 반사광의 세기에 대응하는 전기신호를 데이터 드라이버(13)를 거쳐 구동회로(10)에 전송한다. 구동회로(10)는 이 전기신호의 레벨을 감지함으로써 손가락(FN)의 지문화상을 획득하여, 지문화상데이터를 CPU(63)에 출력한다. CPU(63)는 입력 지문화상 데이터가 저장유닛(66)에서의 등록 지문화상 데이터와 합치하는 것으로서 간주될 수 있는지를 조사한다. 여기서, 만약, 입력 지문화상 데이터가 저장유닛(66)에서의 등록 지문화상 데이터와 합치하는 것으로서 간주되면, CPU(63)는 비밀모드를 개시한다. 반면에, 만약, 입력 지문화상 데이터가 저장유닛(66)에서의 등록 지문화상 데이터와 합치하지 않는 것으로서 간주되면, CPU(63)는 일반모드를 개시한다.

이하에서는, 본 실시예의 효과에 대하여 설명한다.

손가락(FN)의 압력이 작거나 또는 감소되면, 손가락(FN)의 볼록부와 접촉면(32a)사이의 접촉면적은 감소된다. 만약, 이 볼록부가 더 이상 접촉면(32a)과 밀접하게 접하지 않는다면, 지문의 볼록부로부터 낮은-세기의 반사광이 반도체막(23)에 입사된다. 하지만, 손가락(FN)의 압력이 감소함에 따라 광원(14)의 발광세기가 증가하기 때문에, 손가락(FN)에 입사하는 빛의 세기도 증가한다. 그러므로, 손가락(FN)의 볼록부가 접촉면(32a)과 밀접하게 접하지 않는 경우일지라도, 볼록부로부터 높은-세기를 갖는 반사광이 반도체막(23)에 입사된다.

또한, 만약 손가락(FN)의 압력도 높고 광원(14)의 발광세기도 높은 경우, 손가락(FN)의 오목부로부터의 높은-세기를 갖는 반사광이 반도체막(23)에 입사한다. 그 결과, 센서소자(20)의 반도체막(23)으로 입사하는 반사광의 종방향 세기분포는 대체로 균일하고 밝게된다. 하지만, 광원(14)의 발광세기는 손가락(FN)의 압력이 증가함에 따라 감소하므로 이러한 문제는 발생하지 않게 된다.

따라서, 본 실시예에서는, 화상판독회로(2)가 손가락(FN)의 압력에 상관없이 손가락(FN)의 지문화상을 선명하게 판독할 수 있게 된다.

또한 제 2 실시예에서의 지문판독기(101)는 제 1 실시예의 지문판독기(1)와 동일한 효과를 달성한다.

제 2 실시예의 지문판독기(101)와 비슷하게, 제 1 실시예의 지문판독기(1)에는, 도 5에서 도시된 회로구성 이외에도, 도 8에서 도시된 광원(14)의 발광세기를 조정하는 조정회로(102)가 구비될 수도 있다.

본 발명은 상술한 실시예로 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 범위를 일탈하는 것 없이 다양하게 개조하거나 또는 그 설계를 변경할 수도 있다.

각 실시예에서는, 손가락(FN)이 판독되었다. 하지만, 정전기 방지막(32)의 접촉면(32a)에 대하여 손가락(FN) 뿐만이 아니라, 다양한 피검사체가 눌러져서 판독될 수 있다. 정전기 방지막(32)의 접촉면(32a)에 대하여 피검사체가 눌러짐으로써, 화상판독회로(2)는 피사체의 표면상에 그려진 패턴(문자, 숫자, 그림 등이 포함됨)이나, 또는 피사체의 표면상의 굴곡부에 의해 나타나는 패턴을 판독할 수 있다.

각 실시예들에서, 정전기 방지막(32)의 접촉면(32a)은 그 위에 피검사체가 위치되는 위치면이다. 하지만, 이 위치면은 정전기 방지막(32)상에 형성된 절연막의 표면이 될 수도 있다. 또한, 정전기 방지막(32)은 생략될 수도 있다.

화상판독회로(2) 아래에 위치하는 압력센서(50)의 구성을 갖는 제 2 실시예의 지문판독기(101)는 도 8에 도시된 조정회로(102)를 반드시 구비할 필요는 없으며, 도 5에서 도시된 회로구성을 구비해도 좋다. 이와 마찬가지로, 압력센서(50)가 화상판독회로(2)와 겹쳐지지 않도록 위치하는 구성을 갖는 제 1 실시예의 지문판독기(1)는 도 5에 도시된 회로구성을 반드시 구비할 필요는 없으며, 도 8에서 도시된 회로구성을 구비해도 좋다.

상기 각 실시예들은 광전변환소자의 예로서 센서소자(20)를 사용한 화상판독회로(2)를 설명하였다. 하지만, 본 발명은 광전변환소자로서 광다이오드를 사용한 화상판독회로에도 적용가능하다. 광다이오드를 사용한 화상판독회로의 예로서는 CCD 화상센서와 CMOS 화상센서가 있다.

CCD 화상센서의 경우에서는, 기판상에 광다이오드가 매트릭스 형태로 화소마다 형성된다. 각 광다이오드 주변에는, 광다이오드에 의해 광전변환되는 전기신호를 전송하는 수직 CCD와 수평 CCD가 마련된다.

CMOS 화상센서의 경우에서는, 기판상에 광다이오드가 매트릭스 형태로 화소마다 형성된다. 각 광다이오드 주변에는, 광다이오드에 의해 광전변환되는 전기신호를 증폭하는 화소회로가 마련된다.

또한, 지문 등의 화상은, 상술한 광센서 대신에, 손가락 특유의 정전기용량에 의해 일어나는 전기특성변화를 판독하는 비-광센서에 의해 판독될 수도 있다.

상술한 화상입력장치는 출입구에서의 개인인증시스템으로서 채택될 수도 있 고, 개인컴퓨터 등에 대한 접근제한용으로서의 개인인증 화상입력장치로서 채택될 수도 있다. 특히, 본 화상입력장치는 전력소모와 크기가 제한되는 핸드폰, 노트북 PC, 또는 PDA 등의 소형의 휴대장치에 효과적이다.

Claims

위치면의 제 1 영역내에 위치하는 피검사체의 일부분을 판독하는 화상판독 어셈블리; 및

상기 피검사체에 의하여 상기 위치면의 제 2 영역에 부여된 압력에 의해서, 상기 위치면의 상기 제 2 영역내에 위치하는 상기 피검사체의 일부분을 감지하는 센서수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 1 항에 있어서, 상기 센서수단이 상기 피검사체가 상기 위치면상에 위치되었음을 감지하는 경우에, 상기 화상판독 어셈블리로 하여금 화상판독동작을 수행하도록 해주는 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서수단은:

상기 위치면에 부여된 압력을 감지하는 압력센서; 및

상기 압력센서에 의해 감지된 압력레벨을 위치됨 상태와 비위치됨 상태 서로를 분간케 해주는 임계값과 비교하여, 만약 임계값에 이르게 되면, 상기 화상판독 어셈블리로 하여금 화상판독동작을 수행하도록 하는 트리거 신호를 출력하는 비교수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 3 항에 있어서, 상기 트리거 신호에 기초된 빛을 상기 피검사체에 조사하는 광원을 더 구성하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피검사체에 의하여 상기 위치면에 부여된 압력에 따라, 상기 피검사체에 빛을 조사하는 상기 광원의 밝기를 조정하는 조정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제 1 영역은 손가락의 제 1 관절 끝부분이 위치되고, 상기 제 2 영역은 손가락의 제 2 관절에서부터 제 1 관절까지의 부분이 위치되는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 1 항에 있어서, 상기 화상판독 어셈블리는 광센서를 구비한 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 7 항에 있어서, 상기 광센서는 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 이중-게이트 트랜지스터들을 구비한 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 1 항에 있어서, 상기 화상판독 어셈블리와 상기 센서수단의 위치에서 상기 피검사체가 적절하게 위치되도록 지지해주는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
일측면상에 피검사체가 위치되는 위치면을 갖는 화상판독 어셈블리; 및

상기 화상판독 어셈블리의 타측면상에 위치되고, 상기 피검사체에 의하여 상기 위치면에 부여된 압력에 의해서, 상기 피검사체가 상기 위치면상에 위치되었음을 감지하는 센서수단으로 구성되고, 상기 타측면은 상기 일측면에 대항하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 10 항에 있어서, 상기 센서수단이 상기 피검사체가 상기 위치면상에 위치되었음을 감지하는 경우에, 상기 화상판독 어셈블리로 하여금 화상판독동작을 수행하도록 해주는 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 센서수단은:

상기 위치면에 부여된 압력을 감지하는 압력센서; 및

상기 압력센서에 의해 감지된 압력레벨을 위치됨 상태와 비위치됨 상태로 서로를 분간케 해주는 임계값과 비교하여, 만약 임계값을 초과하면, 상기 화상판독 어셈블리로 하여금 화상판독동작을 수행하도록 하는 트리거 신호를 출력하는 비교수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 10 항에 있어서, 상기 화상판독 어셈블리와 상기 센서수단사이에 위치되며 상기 피검사체를 빛으로 조사하는 광조사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 13 항에 있어서, 상기 광조사수단은, 상기 피검사체가 상기 센서수단에 의해 감지된 경우, 빛을 방출하는 광원으로부터의 빛을 상기 피검사체로 유도하는 확산 도광판을 구비한 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 10 항에 있어서, 상기 피검사체에 의하여 상기 위치면에 부여된 압력에 따라, 상기 피검사체에 빛을 조사하는 빛의 밝기를 조정하는 조정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 10 항에 있어서, 상기 화상판독 어셈블리는 광센서를 구비한 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 16 항에 있어서, 상기 광센서는 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 이중-게이트 트랜지스터들을 구비한 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
제 10 항에 있어서, 상기 화상판독 어셈블리와 상기 센서수단의 위치에서 상기 피검사체가 적절하게 위치되도록 지지해주는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상입력장치.
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