KR101407936B1 - 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서 - Google Patents

광학식 박막 트랜지스터형 지문센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서에 관한 것으로, 적색 광원, 녹색 광원 및 적외선 광원 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여, 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛으로부터 조사되어 사용자의 지문에 반사되는 빛을 감지하는 포토 센서부;를 포함하여 구성된다.

Description

광학식 박막 트랜지스터형 지문센서{OPTICAL THIN FILM TRANSISTOR TYPE FINGERPRINT SENSOR}
본 발명의 실시예는 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서에 관한 것이다.
최근에는 지문센서에는 정전용량방식과 광학식이 널리 사용되고 있다.
일반적으로 정전용량방식의 지문센서는 전압 및 전류에 민감한 반도체소자를 이용하여 인체의 지문에 의한 정전기를 감지하여 지문을 인식한다.
이에 반해, 광학식 지문센서는 내구성이 좋은 장점을 지니고 있으며, 광원과 광학센서를 포함하는 구조로 구성되어 상기 광학센서가 광원으로부터 출사되는 빛을 감지함으로써 사용자의 지문을 감지하는 구성을 가지고 있다.
보다 상세하게 설명하면, 종래의 광학식 지문센서는 광원과 광학센서가 일정한 거리와 각도를 두고 배치되며, 상기 광원으로부터의 빛이 사용자의 지문에 반사되면 광학센서가 상기 지문에 반사되는 빛을 감지하여 지문의 감지 유무를 판단할 수 있다.
그러나, 종래 기술에 다른 광학식 지문센서는 백라이트 유닛으로부터 조사되는 빛이 백색인 경우, 광학식 지문센서의 보호를 목적으로 보호 필름을 부착하는 경우에 지문 이미지의 저하 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 백라이트 유닛에 적색 광원, 녹색 광원 및 적외선 광원 중에서 적어도 어느 하나를 포함하도록 구성하여, 보다 향상된 지문 이미지를 얻을 수 있도록 하고자 한다.
또한, 본 발명은 정전기, 외부 충격 또는 스크래치로부터 광학식 지문센서를 보호하기 위하여 상부에 보호 필름을 구성하는 경우에도 이미지의 품질 저하 현상이 발생하지 않고, 향상된 지문 이미지를 얻을 수 있도록 하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서는, 적색 광원, 녹색 광원 및 적외선 광원 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여, 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛으로부터 조사되어 사용자의 지문에 반사되는 빛을 감지하는 포토 센서부;를 포함하여 구성된다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 적색 광원은 파장이 620 내지 680 nm인 빛을 조사할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 녹색 광원은 파장이 540 내지 580 nm인 빛을 조사할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 적외선 광원은 파장이 740 nm 이상인 빛을 조사할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 포토 센서부의 상면에 배치되는 보호 필름;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 보호 필름은 10 ㎛ 이상의 두께로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 포토 센서부 상에 상기 보호 필름을 부착하는 점착 물질층;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 점착 물질층은 투과율이 90% 이상으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 지문의 접촉을 감지하는 박막 트랜지스터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 박막 트랜지스터는 코플라나, 스태거드, 인버티드 코플라나 및 인버티드 스태거드 박막 트랜지스터 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 박막 트랜지스터는 절연 기판; 상기 절연 기판 상에 형성되는 반도체 활성층; 상기 반도체 활성층 상에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막; 상기 게이트 절연막과 상기 층간 절연막에 형성되는 비아홀에 형성되는 소스 전극과 드레인 전극;을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 포토 센서부는 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극으로부터 연장된 전극; 상기 연장된 전극 상에 형성되는 반도체층; 상기 반도체층 상에 형성되는 투명 전극; 상기 반도체층과 상기 투명 전극 상에 형성되는 보호층; 상기 보호층에 형성되는 비아홀에 형성되어 상기 투명 전극과 연결되는 바이어스 전극;을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 보호층 및 바이어스 전극 상에 형성되는 절연막;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 백라이트 유닛에 적색 광원, 녹색 광원 및 적외선 광원 중에서 적어도 어느 하나를 포함하도록 구성하여, 보다 향상된 지문 이미지를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 정전기, 외부 충격 또는 스크래치로부터 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서를 보호하기 위하여 상부에 보호 필름을 구성하는 경우에도 이미지의 품질 저하가 발생하지 않고, 향상된 지문 이미지를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서의 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지의 분해능을 분석한 결과를 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서의 단면도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서를 설명하기로 한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서는 백라이트 유닛(110), 포토 센서부(120)를 포함하고, 박막 트랜지스터(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
백라이트 유닛(110)은 적색 광원, 녹색 광원 및 적외선 광원 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되며, 상기 백라이트 유닛(110)은 빛을 상부로 조사한다.
포토 센서부(120)는 상기 백라이트 유닛(110)으로부터 조사되어 사용자의 지문(132)에 반사되는 빛을 감지한다.
이때, 상기 백라이트 유닛(110)에 포함되는 적색 광원은 파장이 620 내지 680 nm인 빛을 조사하고, 상기 녹색 광원은 파장이 540 내지 580 nm인 빛을 조사하고, 상기 적외선 광원은 파장이 740 nm 이상인 빛을 조사하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서와 같이 백라이트 유닛(110)에 적색 광원, 녹색 광원 및 적외선 광원 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여 구성하면, 상대적으로 파장이 긴 빛을 조사하므로 빛의 손실이 적으며 난반사 또한 적어 센서의 이미지를 선명하게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서는 박막 트랜지스터(150)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 상기 박막 트랜지스터(150)는 코플라나, 스태거드, 인버티드 코플라나 및 인버티드 스태거드 박막 트랜지스터 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 박막 트랜지스터(150)는 절연 기판(151), 상기 절연 기판(151) 상에 형성되는 반도체 활성층(152), 상기 반도체 활성층(152) 상에 형성되는 게이트 절연막(153), 상기 게이트 절연막(153) 상에 형성되는 게이트 전극(154), 상기 게이트 전극(154) 상에 형성되는 층간 절연막(155), 상기 게이트 절연막(155)과 상기 게이트 절연막(153)에 형성되는 비아홀에 형성되는 소스 전극(156)과 드레인 전극(157)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 포토 센서부(120)는 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극으로부터 연장된 전극(121) 상에 형성되는 반도체층(122), 상기 반도체층(122) 상에 형성되는 투명 전극(123), 상기 반도체층(122)과 상기 투명 전극(123) 상에 형성되는 보호층(124), 상기 보호층(124)에 형성되는 비아홀에 형성되어 상기 투명 전극(123)과 연결되는 바이어스 전극(125)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 보호층(124) 및 바이어스 전극(125) 상에는 절연막(140)이 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서의 단면도이다.
도 2를 참조하여 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서를 설명하기로 한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서는 백라이트 유닛(110), 포토 센서부(120)를 포함하고, 박막 트랜지스터(150), 점착 물질층(160) 및 보호 필름(170)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 실시예에서와 마찬가지로, 도 2의 실시예에서도 백라이트 유닛(110)은 적색 광원, 녹색 광원 및 적외선 광원 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되며, 상기 백라이트 유닛(110)은 빛을 상부로 조사한다.
포토 센서부(120)는 상기 백라이트 유닛(110)으로부터 조사되어 사용자의 지문(132)에 반사되는 빛을 감지하며, 상기 백라이트 유닛(110)에 포함되는 적색 광원은 파장이 620 내지 680 nm인 빛을 조사하고, 상기 녹색 광원은 파장이 540 내지 580 nm인 빛을 조사하고, 상기 적외선 광원은 파장이 740 nm 이상인 빛을 조사하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서는 박막 트랜지스터(150)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 상기 박막 트랜지스터(150)는 코플라나, 스태거드, 인버티드 코플라나 및 인버티드 스태거드 박막 트랜지스터 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 박막 트랜지스터(150)는 절연 기판(151), 상기 절연 기판(151) 상에 형성되는 반도체 활성층(152), 상기 반도체 활성층(152) 상에 형성되는 게이트 절연막(153), 상기 게이트 절연막(153) 상에 형성되는 게이트 전극(154), 상기 게이트 전극(154) 상에 형성되는 층간 절연막(155), 상기 게이트 절연막(155)과 상기 게이트 절연막(153)에 형성되는 비아홀에 형성되는 소스 전극(156)과 드레인 전극(157)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 포토 센서부(120)는 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극으로부터 연장된 전극(121) 상에 형성되는 반도체층(122), 상기 반도체층(122) 상에 형성되는 투명 전극(123), 상기 반도체층(122)과 상기 투명 전극(123) 상에 형성되는 보호층(124), 상기 보호층(124)에 형성되는 비아홀에 형성되어 상기 투명 전극(123)과 연결되는 바이어스 전극(125)을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 보호층(124) 및 바이어스 전극(125) 상에는 절연막(140)이 형성될 수 있다.
도 2의 실시예에서는 상기와 같이 구성되는 포토 센서부(120)의 절연막(140) 상에는 보호 필름(170)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 보호 필름(170)은 10 ㎛ 이상의 두께로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 보호 필름(170)의 부착을 위하여 점착 물질층(160)을 사용할 수 있다.
상기 점착 물질층(160)은 투과율 90% 이상인 재료로 구성될 수 있으며, 상기 보호 필름(170)과 점착 물질층(160)은 굴절률을 동일하게 구성하여 광학적 커플링 현상이 발생하지 않도록 할 수 있다.
본 발명에서와 같이 백라이트 유닛(110)에 적색 광원, 녹색 광원 및 적외선 광원 중에서 적어도 어느 하나를 포함하도록 구성하면, 보다 향상된 지문 이미지를 얻을 수 있게 되어, 외부 충격 또는 스크래치로부터 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서를 보호하기 위하여 상부에 보호 필름(170)을 구성하는 경우에도 이미지의 품질 저하 현상이 발생하지 않고, 향상된 지문 이미지를 얻을 수 있다.
도 3은 종래 기술에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지의 분해능을 분석한 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 종래 기술에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지로서, 보다 상세하게 설명하면, 백색(white) 광원을 포함하는 백라이트 유닛과, 50 ㎛ 두께의 PET 재료의 보호 필름에 물(water)를 점착 물질층으로 사용한 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지이다.
한편, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 적색(red) 광원을 포함하는 백라이트 유닛과, 50 ㎛ 두께의 PET 재료의 보호 필름에 물(water)를 점착 물질층으로 사용한 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 도 3의 종래 기술에 따른 지문 이미지에 비교하여 보다 선명한 지문 이미지를 얻을 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서가 획득한 지문 이미지는 분해능에 기초한 지문 품질 기준인 FBI 요구사양(Appendix F)에 따른 기준을 모두 만족함을 알 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 백라이트 유닛
120: 포토 다이오드
121: 전극
122: 반도체층
123: 투명 전극
124: 보호층
125: 바이어스 전극
132: 지문
140: 절연막
150: 박막 트랜지스터
151: 절연 기판
152: 바이어스 전극
153: 게이트 절연막
154: 게이트 전극
155: 게이트 절연막
156: 소스 전극
157: 드레인 전극

Claims (13)

  1. 적외선 광원을 포함하여, 빛을 조사하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛으로부터 조사되어 사용자의 지문에 반사되는 빛을 감지하는 포토 센서부;
    상기 포토 센서부의 상면에 배치되는 보호 필름;
    상기 포토 센서부 상에 상기 보호 필름을 부착하는 점착 물질층; 및
    상기 지문의 접촉을 감지하는 박막 트랜지스터;
    를 포함하고,
    상기 적외선 광원은,
    파장이 740 nm 이상인 빛을 조사하는 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호 필름은,
    10 ㎛ 이상의 두께로 구성되는 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착 물질층은,
    투과율이 90% 이상인 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는,
    코플라나, 스태거드, 인버티드 코플라나 및 인버티드 스태거드 박막 트랜지스터 중에서 어느 하나로 구성되는 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는,
    절연 기판;
    상기 절연 기판 상에 형성되는 반도체 활성층;
    상기 반도체 활성층 상에 형성되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상에 형성되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극 상에 형성되는 층간 절연막;
    상기 게이트 절연막과 상기 층간 절연막에 형성되는 비아홀에 형성되는 소스 전극과 드레인 전극;
    을 포함하는 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 포토 센서부는,
    상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극으로부터 연장된 전극;
    상기 연장된 전극 상에 형성되는 반도체층;
    상기 반도체층 상에 형성되는 투명 전극;
    상기 반도체층과 상기 투명 전극 상에 형성되는 보호층;
    상기 보호층에 형성되는 비아홀에 형성되어 상기 투명 전극과 연결되는 바이어스 전극;
    을 포함하는 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 보호층 및 바이어스 전극 상에 형성되는 절연막;
    을 더 포함하는 광학식 박막 트랜지스터형 지문센서.
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