KR101259310B1 - 핑거 보드 - Google Patents

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치엔-슁 우
정-츙 초우
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징이 테크놀러지 아이엔씨.
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Abstract

손가락으로 누르기 위해 적용된 핑거 보드로서, 서로 대향하는 제 1 보드 표면 및 제 2 보드 표면을 포함한, 제 1 굴절률을 가진 보드층; 제 2 보드 표면을 가진 보드층의 일 측에 배치된, 제 1 굴절률과는 다른 제 2 굴절률을 가진 마이크로 구조물층; 마이크로 구조물층과 보드층 사이에서 위치된, 제 1 굴절류 및 제 2 굴절률과는 다른 제 3 굴절률을 가진 매질층; 및 매질층과 상기 보드층 사이에 위치된, 제 1 굴절률, 제 2 굴절률 및 제 3 굴절률과는 다른 제 4 굴절률을 가진 접착층을 포함하고, 제 1 보드 표면은 손가락으로 누르는 표면이고, 마이크로 구조물층에 광선이 투영된 후에, 광선은 마이크로 구조물층과 매질층 사이에서 굴절되고, 그 다음에 매질층과 접착층 사이에서 굴절되고, 그 다음 접착층과 보드층 사이에서 굴절되며, 그 후, 제 1 보드 표면 상에서 반사 및 확산되고, 그 후, 보드층과 접착층 사이에서 굴절되고, 그 다음 접착층과 매질층 사이에서 굴절되고, 매질층과 마이크로 구조물층 사이에서 굴절되고, 그 후, 마이크로 구조물층 외부로 발광한다. 마이크로 구조물층으로부터 제 1 보드 표면으로 발광된 광선은 제 1 보드 표면 상에서 반사 및 확산될 수 있고, 이로써, 균일하게 에너지를 분배시킨다.

Description

핑거 보드{FINGER BOARD}
본 발명은 핑거 보드에 관한 것으로, 특히, 지문 인식 장치에 적용가능한 핑거 보드에 관한 것이다.
종래의 지문 입력 장치는 촬상 장치, 상기 촬상 장치 상에 배치된 도광판(light guiding plate), 및 상기 도광판의 2 개의 측면들 상에 배치된 2 개의 발광 장치들을 포함한다. 발광 장치가 발광될 시에, 도광판은 손가락 상에 투영되는 입사 광을 가이드하고, 그 후에, 내부 전반사(total internal reflection)가 일어나면서, 광은 손가락으로부터 촬상 장치로 반사된다. 이에 따라서, 지문은 인식된다.
그러나, 내부 전반사가 도광판에서 일어나야 하기 때문에, 조립 동안, 발광 장치로부터의 입사 광선이 손가락의 서로 다른 부분들로 효과적으로 가이드되도록 발광 장치와 도광판 사이의 각도는 잘 조정되어야 한다. 그러므로, 조립은 어렵고, 조립 비용은 높으며, 경제적이지도 못하다.
게다가, 도광판은 마이크로 구조물들(micro-structures)을 가진다. 광선은 도광판 상에 균일하게 분배되기 위해, 마이크로 구조물들에 의해 굴절 또는 확산된다. 그러나, 도광판이 주입 성형(injection molding)에 의해 제조되기 때문에, 도광판 상의 마이크로 구조물들은 손쉽게 형성되지 않는다. 게다가, 서로 다른 지문 인식 시스템이 사용될 시에 마이크로 구조물들의 배치는 변화된다. 이에 따라서, 서로 다른 성형은 서로 다른 마이크로 구조물들 배치를 가진 도광판을 제조하기 위해 필요하고, 이로 인해, 생산 비용은 증가된다.
이에 따라서, 본 발명은, 내부 전반사가 도광판에서 일어나도록, 발광 장치의 조립이 정확해야 하는 문제점을 해결하는 핑거 보드를 제공한다.
손가락으로 누르기 위해 적용된 실시예에 따른 핑거 보드는 보드층 및 마이크로 구조물층을 포함한다. 제 1 굴절률(refractive index)을 가진 보드층은 서로 대향하는 제 1 보드 표면 및 제 2 보드 표면을 포함한다. 제 1 보드 표면은 손가락으로 누르기 위해 사용된다. 제 1 굴절률과는 다른 제 2 굴절률을 가진 마이크로 구조물층은 제 2 보드 표면 상에 배치된다. 마이크로 구조물층에 투영된 후에, 광선은 마이크로 구조물층과 보드층 사이에서 굴절되고, 제 1 보드 표면 상에서 반사 및 확산되고, 마이크로 구조물층과 보드층 사이에서 다시 굴절되고, 그 후에, 마이크로 구조물층 외부로 발광된다.
실시예에 따른 핑거 보드는 손가락으로 누르기 위해 적용된다. 핑거 보드는 보드층, 마이크로 구조물층, 매질층(medium layer), 및 접착층을 포함한다. 제 1 굴절률을 가진 보드층은 서로 대향하는 제 1 보드 표면 및 제 2 보드 표면을 포함한다. 제 1 보드 표면은 손가락으로 누르기 위해 사용된다. 제 1 굴절률과는 다른 제 2 굴절률을 가진 마이크로 구조물층은 제 2 보드 표면을 가진 보드층의 일 측면에서 배치된다. 제 1 굴절률 및 제 2 굴절률과는 다른 제 3 굴절률을 가진 매질층은 마이크로 구조물층과 보드층 사이에 배치된다. 제 1 굴절률, 제 2 굴절률, 및 제 3 굴절률과는 다른 제 4 굴절률을 가진 접착층은 매질층과 보드층 사이에 배치된다. 마이크로 구조물층에 투영된 후에, 광선은 마이크로 구조물층과 매질층 사이에서 굴절되고, 그 다음에 매질층과 접착층 사이에서 굴절되고, 그 다음에 접착층과 보드층 사이에서 굴절되고, 그 후에, 제 1 보드 표면 상에서 반사 및 확산되고, 그 후에 보드층과 접착층 사이에서 굴절되고, 그 다음 접착층과 매질층 사이에서 굴절되고, 그 다음 매질층과 마이크로 구조물층 사이에서 굴절되고, 그 후에 마이크로 구조물층 외부로 발광된다.
본 발명에 따른 핑거 보드에 있어서, 복수의 마이크로 구조물들은 광선이 핑거 보드 상에서 균일하게 분배되도록 사용된다. 그러므로, 손가락은 핑거 보드로부터 발광된, 균일하고 밀집한 광선에 의해 조사되고, 이로 인해 지문 인식률은 개선된다.
게다가, 핑거 보드는 서로 다른 굴절률을 가진 다수의 층들을 포함하고, 이로써, 핑거 보드에 입사하는 광선의 일부는 반사되고, 핑거 보드에 입사하는 광선의 또 다른 부분은 확산된다. 그러므로, 본 발명의 핑거 보드를 사용하는 지문 인식 장치는 다른 장치들의 설치 위치 및 각도에 제한받을 필요가 없고, 이로 인해 지문 인식 장치의 조립 절차는 간단하게 될 수 있고, 조립 비용은 낮아지고, 지문 인식 장치가 보다 얇아지게 된다. 게다가, 본 발명에 따른 핑거 보드의 마이크로 구조물층은 롤링 스크린 프린팅(rolling screen printing)에 의해 형성될 수 있고, 성형 비용도 절감될 수 있다.
본 발명은 이하에서 주어진 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 수 있고, 상세한 설명은 단지 설명을 하기 위한 것으로 본 발명에 제한되지 않으며:
도 1은 실시예에 따른 지문 인식 장치의 개략적인 구조도;
도 2는 실시예에 따른 핑거 보드의 구조적인 단면도;
도 3은 실시예에 따른 마이크로 구조물층에 입사하는 광선의 전송로(transmission path)의 다이어그램;
도 4는 실시예에 따른 핑거 보드의 광선의 전송로의 다이어그램;
도 5a는 실시예에 따른 제 1 보드 표면 상의 광선의 전송로의 다이어그램;
도 5b는 실시예에 따른 제 1 보드 표면 상의 관성의 전송로의 다이어그램;
도 6은 또 다른 실시예에 따른 핑거 보드의 구조적인 단면도; 및
도 7은 또 다른 실시예에 따른 핑거 보드의 광선의 전송로의 다이어그램이다.
도 1은 실시예에 따른 지문 인식 장치의 개략적인 구조도이다. 도 2는 실시예에 따른 핑거 보드의 구조적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 이 실시예의 핑거 보드(10)는 지문 인식 장치에 적용된다. 지문 인식 장치는 핑거 보드(10), 촬상 장치(20), 및 적어도 하나의 발광 장치(30)를 포함한다. 손가락(C)이 핑거 보드(10) 상에 위치될 시에, 발광 장치(30)는 광선(A)을 핑거 보드(10)로 발광하기 위해 구동될 수 있다. 광선(A)은 핑거 보드(10)에 입사되고, 손가락(C)에 조사되며, 명암 부분(light and shade portions)을 가진 지문 패턴이 발생된다. 이로써, 촬상 장치(20)는 지문을 포획 및 인식할 수 있다. 도면에서, 광선(A)의 경로는 단지 예시일 뿐, 본 발명에 제한되지 않는다.
핑거 보드(10)는 보드층(11), 마이크로 구조물층(14), 매질층(13), 및 접착층(12)을 포함한다. 보드층(11)의 물질은 유리 또는 아크릴(acrylic)일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이 실시예에서, 보드층(11)은 제 1 굴절률(약 1.49)을 가진 아크릴로 구성된다. 마이크로 구조물층(14)의 물질은 제 2 굴절률(약 1.53)을 가진 자외선 경화제(ultraviolet curing agent)일 수 있다. 매질층(13)은 제 3 굴절률(약 1.57)을 가진 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 구성될 수 있다. 접착층(12)은 제 4 굴절률(약 1.48)을 가진 광학용 투명 접착제(optically clear adhesive, OCA)로 구성될 수 있다. 다른 말로 하면, 보드층(11), 마이크로 구조물층(14), 매질층(13), 및 접착층(12)은 서로 다른 굴절률을 가진다.
게다가, 보드층(11)은 서로 대향하는 제 1 보드 표면(111) 및 제 2 보드 표면(112)을 가진다. 제 1 보드 표면(111)은 손가락(C)으로 누르기 위해 사용된다. 마이크로 구조물층(14)은 제 2 보드 표면(112)을 가진 보드층(11)의 일 측면에 배치되고, 보드층(11)에 대향하는 마이크로 구조물층(14)의 일 측면은 복수의 마이크로 구조물들(141)을 가진다. 매질층(13)은 마이크로 구조물층(14)과 보드층(11) 사이에 배치되고, 접착층(12)은 매질층(13)과 보드층(11) 사이에 배치된다.
제조에 대해서, 자외선 경화제 층은 우선 매질층(13)의 측면 상에 코팅된다. 그 후, 복수의 마이크로 구조물들(141)은 성형 또는 롤러 임프리팅(roller imprinting) 또는 플랫-플레이트 임프린팅(flat-plate imprinting)을 통하여 자외선 경화제 층 상에 형성된다. 마이크로 구조물층(14)을 형성하기 위해, 자외선은 자외선 경화제 층을 조사한다. OCA는 제 2 보드 표면(112) 상에 코팅되고, 매질층(13)은 제 2 보드 표면(112)에 접착되어, 매질층(13)은 마이크로 구조물층(14)과 보드층(11) 사이에 위치한다. OCA가 접착층(12)을 형성하기 위해 경화된 후에, 매질층(13)은 보드층(11)의 제 2 보드 표면(112) 상에 확실하게 결합된다. 다른 말로 하면, 매질층(13)은 접착층(12)을 통하여 보드층(11)에 접착된다.
도 3은 실시예에 따른 마이크로 구조물층에 입사하는 광선의 전송로의 다이어그램이다. 도 3을 참조하면, 복수의 마이크로 구조물들(141)은 매질층(13)에 대향하는 마이크로 구조물층(14)의 일 측면으로부터 돌출된 원뿔 구조물들이다. 특히, 마이크로 구조물(141)의 단면의 형상은 제 1 원추형 표면(1411) 및 제 2 원추형 표면(1412)에 의해 형성된 원추형 구조물이다.
원추형 구조물을 통하여, 손가락(C)이 보드층(11)의 제 1 보드 표면(111) 상에 위치될 시에, 발광 장치(30)는 광선을 핑거 보드(10)로 발광하도록 구동될 수 있고, 이로써, 광선은 마이크로 구조물층(14)의 복수의 마이크로 구조물들(141)로부터 핑거 보드(10)에 입사한다. 마이크로 구조물들(141)은 마이크로 구조물층(14) 상에서 분배되고, 이로써, 발광 장치(30)를 향한 핑거 보드(10)의 측면은 복수의 원추형 구조물들을 가진다. 이 방식으로, 복수의 마이크로 구조물들(141)의 설계를 통하여, 발광 장치(30)로부터 발광된 입사 광선의 전송로는 변할 수 있고, 입사 광선은 확산된다. 즉, 입사 광선이 마이크로 구조물들(141)에 입사한 후에, 입사 광선은 핑거 보드(10)에 균일하게 분배된다.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 입사 광선(A1)이 공기로부터 마이크로 구조물(141)로 발광될 시에, 법선(M) 근방의 전송 광선(B1) 및 복수의 확산 광선(B2)은 발생되고, 핑거 보드(10)의 마이크로 구조물층(14)에 각각 입사하게 된다. 게다가, 입사 광선(A1)의 일부는 또한 마이크로 구조물(141)의 표면에서 반사 광선(A2)을 형성한다.
그러므로, 복수의 입사 광선(A1)이 마이크로 구조물들(141)의 설계를 통하여 복수의 마이크로 구조물들(141)에 입사하게 될 시에, 입사 광선(A1)은 보다 밀집한 전송 광선(B1) 및 확산 광선(B2)으로 전환되고, 이로써, 핑거 보드(10)의 전체 표면은 균일하게 조사되고, 그러므로, 손가락(C)에 대응하는 제 1 보드 표면(111)의 영역의 밝기는 충분해진다.
깊이 변화로 인해, 마이크로 구조물층(14)의 복수의 마이크로 구조물들(141)의 성질 밀도(disposition density) 및 굴절 표면의 각도는 광 굴절 효과에 영향을 미칠 수 있고, 마이크로 구조물들(141)은 최적의 밝기 및 휘도를 얻기 위하여 실제 요건에 따라서 적당하게 배치될 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 핑거 보드의 광선의 전송로의 다이어그램이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 광선(C1)이 마이크로 구조물층(14)으로부터 매질층(13)으로 발광될 시에, 마이크로 구조물층(14)의 굴절률이 매질층(13)의 굴절률과는 다르기 때문에, 광선(C1)은 마이크로 구조물층(14)과 매질층(13) 사이에서 굴절되고, 광선(C2)의 경로를 따라서 매질층(13)에 입사하게 된다. 광선(C2)이 매질층(13)으로부터 접착층(12)으로 발광될 시에, 매질층(13)의 굴절률이 접착층(12)의 굴절률과는 다르기 때문에, 광선(C2)은 매질층(13)과 접착층(12) 사이에서 굴절되고, 광선(C3)의 경로를 따라서 접착층(12)에 입사하게 된다. 광선(C3)이 접착층(12)으로부터 보드층(11)으로 발광될 시에, 접착층(12)의 굴절률이 보드층(11)의 굴절률과는 다르기 때문에, 광선(C3)은 접착층(12)과 보드층(11) 사이에서 굴절되고, 광선(C4)의 경로를 따라서 보드층(11)에 입사하게 된다. 다른 말로 하면, 광선이 핑거 보드(10)에서 마이크로 구조물층(14)으로부터 보드층(11)으로 조사될 시에, 광선은 3 번 굴절하게 된다.
도 5a는 실시예에 따른 제 1 보드 표면 상의 광선의 전송로의 다이어그램이다. 도 5b는 실시예에 따른 제 1 보드 표면 상의 광선의 전송로의 다이어그램이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 광선(D1)이 보드층(11)으로부터 지문의 마루(ridge)로 발광될 시에, 광선(D1)의 부분은 법선(M)에 근접한 전송 광선(F1)을 발생시키기 위해 지문의 마루를 통하여 전송된다. 게다가, 지문의 마루의 표면은 고르지 않고, 이로써, 광선(D1)의 또 다른 부분은 상기 마루에 접촉한 보드층(11)의 영역 상에서 반사 광선(E1) 및 복수의 확산 광선(E2)을 발생시킨다. 광선(D1)은 보드층(11)으로부터 손가락 상으로 조사되고, 이로써, 내부 전반사 광선은 발생되지 않는다. 이 방식으로, 밝기가 약한 어두운 영역은 보드층(11) 상에서 형성되고, 상기 보드층을 통하여 광선(D1)은 지문의 마루로 전송된다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 광선(G1)이 지문의 골로 발광될 시에, 지문의 골이 보드층(11) 상에서 함몰부를 형성하기 때문에, 광선(G1)은 보드층(11)으로부터 공기에 입사하게 된다. 게다가, 핑거 보드(10)의 표면이 고르기 때문에, 광선(G1)의 입사 각도가 임계각(threshold angle)(θ)보다 클 시에, 내부 전굴절(total-internal-inflection) 광선(H1)은 발생된다. 이 방식으로, 밝기가 강한 밝은 영역은 내부 전반사가 일어난 보드층(11) 상에서 형성된다. 이에 따라서, 현저한 대조(sharp contrast)를 가진 지문 패턴은 형성되고, 이로써, 촬상 장치(20)에 의해 포획된 지문 이미지는 선명하게 된다.
이에 따라서, 이 실시예의 핑거 보드(10)는 내부 전반사 원리를 사용하지 않음으로써, 촬상 장치(20)는 발광 장치(30)의 조사로 인해 발생된 지문 이미지를 포획할 수 있고, 이로써, 발광 장치(30) 및 촬상 장치(20)의 성질은 보다 유연성을 가질 수 있다. 내부 전반사 원리를 사용한 핑거 보드를 사용하는 종래의 지문 인식 장치와 비교해 볼 시, 발광 장치, 촬상 장치 및 핑거 보드 중에서 특정한 상대적인 위치, 각도 및 거리는 전반사의 각도 제한으로 인해 필요하게 된다. 그러므로, 보다 얇아지는 것이 종래의 지문 인식 장치에게는 이점이 되지를 못한다. 실제 크기에 대해서, 종래의 지문 인식 장치의 두께는 약 11 mm인 반면, 이 실시예의 핑거 보드(10)로 구성된 지문 인식 장치는 5 mm로 감소될 수 있고, 이는 이 실시예의 핑거 보드(10)의 이점을 입증한다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 핑거 보드의 구조적인 단면도이다. 도 7은 또 다른 실시례에 따른 핑거 보드의 광선의 전송로의 다이어그램이다.
이 실시예의 구조물은 도 2 실시예의 구조물과 유사하고, 이로써, 동일한 구조물 및 광 전송로는 여기서 다시 설명하지 않을 것이다. 도 2의 실시예와 다른 점은 이 실시예의 핑거 보드(10)가 매질층(13) 및 접착층(12)을 가지지 않는다는 점이다. 이 실시예에서, 마이크로 구조물층(14)은 보드층(11)의 제 2 보드 표면(112) 상에서 직접 형성된다. 게다가, 도 7에 도시된 바와 같이, 광선(K1)이 마이크로 구조물층(14)으로부터 보드층(11)으로 발광될 시에, 마이크로 구조물층(14)의 굴절률이 보드층(11)의 굴절률과는 다르기 때문에, 광선(K1)은 마이크로 구조물층(14)과 보드층(11) 사이에서 굴절되고, 광선(K2)이 경로를 따라서 보드층(11)에 입사하게 된다. 다른 말로 하면, 광선이 핑거 보드(10)에서 마이크로 구조물층(14)으로부터 보드층(11)으로 발광될 시에, 광선은 한번 굴절하게 된다.
본 발명에 따른 핑거 보드에서, 복수의 마이크로 구조물들은 광선이 핑거 보드 상에서 균일하게 분배되도록 사용된다. 그러므로, 손가락은 핑거 보드로부터 발광되는, 균일하고 밀집한 광선에 의해 조사되고, 이로 인해, 지문 인식률은 개선된다. 게다가, 핑거 보드는 서로 다른 굴절률을 가진 다수의 층들을 포함하고, 이로써, 핑거 보드에 입사하는 광선의 일부는 반사되고, 핑거 보드에 입사하는 광선의 또 다른 부분은 확산된다. 그러므로, 본 발명의 핑거 보드를 사용하는 지문 인식 장치는 다른 장치들의 설치 위치 및 각도에 제한받을 필요가 없고, 이로 인해 지문 인식 장치의 조립 절차는 간단하게 될 수 있고, 조립 비용은 낮아지며, 조립의 편의성은 개선되고, 지문 인식 장치가 보다 얇아지게 된다. 게다가, 본 발명에 따른 핑거 보드의 마이크로 구조물층은 롤링 스크린 프린팅에 의해 형성될 수 있고, 성형 비용도 절감될 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 손가락으로 누르기 위해 적용된 핑거 보드에 있어서,
    서로 대향하는 제 1 보드 표면 및 제 2 보드 표면을 포함한, 제 1 굴절률을 가진 보드층;
    상기 제 2 보드 표면을 가진 보드층의 일 측에 배치된, 상기 제 1 굴절률과는 다른 제 2 굴절률을 가진 마이크로 구조물층;
    상기 마이크로 구조물층과 상기 보드층 사이에서 위치된, 상기 제 1 굴절류 및 상기 제 2 굴절률과는 다른 제 3 굴절률을 가진 매질층; 및
    상기 매질층과 상기 보드층 사이에 위치된, 상기 제 1 굴절률, 상기 제 2 굴절률 및 상기 제 3 굴절률과는 다른 제 4 굴절률을 가진 접착층
    을 포함하고,
    상기 제 1 보드 표면은 손가락으로 누르는 표면이고,
    상기 마이크로 구조물층에 광선이 투영된 후에, 상기 광선은 상기 마이크로 구조물층과 상기 매질층 사이에서 굴절되고, 그 다음에 상기 매질층과 상기 접착층 사이에서 굴절되고, 그 다음 상기 접착층과 상기 보드층 사이에서 굴절되며, 그 후, 상기 제 1 보드 표면 상에서 반사 및 확산되고, 그 후, 상기 보드층과 상기 접착층 사이에서 굴절되고, 그 다음 상기 접착층과 상기 매질층 사이에서 굴절되고, 상기 매질층과 상기 마이크로 구조물층 사이에서 굴절되고, 그 후, 상기 마이크로 구조물층 외부로 발광하는 것을 특징으로 하는 핑거 보드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 매질층에 대향하는 상기 마이크로 구조물층의 일 측면은 복수의 돌출형 마이크로 구조물들을 가지는 것을 특징으로 하는 핑거 보드.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 마이크로 구조물층의 물질은 자외선 경화제인 것을 특징으로 하는 핑거 보드.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 보드층의 물질은 아크릴 또는 유리인 것을 특징으로 하는 핑거 보드.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 매질층의 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)인 것을 특징으로 하는 핑거 보드.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 접착층의 물질은 광학용 투명 접착제(OCA)인 것을 특징으로 하는 핑거 보드.
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