KR102199101B1 - Image sensor package for finger-print and electronic device capable of detecting finger-print - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지문센서에 관한 것이다. 지문센서 패키지는, 평행한 상면과 하면을 포함하며, 상기 하면의 일측에 형성된 입사 영역으로부터 상면에 형성된 유효 지문 접촉 영역까지 제1 각도로 연장된 제1 광 경로 및 상기 유효 지문 접촉 영역으로부터 상기 하면의 타측에 형성된 유효 검출 영역 사이에 제2 각도로 경사진 제2 광 경로를 제공하는 유리 기판 및 상기 유효 검출 영역의 하부에 배치되며, 상기 유효 검출 영역에 도달한 빛으로 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함하되, 상기 제1 각도는 상기 하면에 수직한 직선과 상기 제1 광 경로 사이의 각도이고, 상기 제2 각도는 상기 상면에 수직한 직선과 상기 제2 광 경로 사이의 각도이며, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도는 동일하며, 상기 입사 영역과 상기 유효 검출 영역은 중첩되지 않는다.The present invention relates to a fingerprint sensor. The fingerprint sensor package includes a parallel upper surface and a lower surface, and a first optical path extending at a first angle from an incidence area formed on one side of the lower surface to an effective fingerprint contact area formed on the upper surface, and the lower surface from the effective fingerprint contact area. A glass substrate providing a second optical path inclined at a second angle between the effective detection areas formed on the other side of the and an image disposed below the effective detection area, and generating a fingerprint image with light reaching the effective detection area Including a sensor, wherein the first angle is an angle between a straight line perpendicular to the lower surface and the first optical path, the second angle is an angle between a straight line perpendicular to the upper surface and the second optical path, the The first angle and the second angle are the same, and the incident area and the effective detection area do not overlap.

Description

지문센서 패키지 및 지문인식 기능을 구비한 전자장치{Image sensor package for finger-print and electronic device capable of detecting finger-print}TECHNICAL FIELD [Image sensor package for finger-print and electronic device capable of detecting finger-print}

본 발명은 지문센서에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint sensor.

지문센서는 지문의 이미지를 촬영하여 전기 신호로 변환한다. 지문이미지 촬영을 위해서, 종래의 광학식 지문센서는 지문에 빛을 조사하여 반사시키는 광학계를 구비한다. 그러나, 프리즘, 반사 미러, 렌즈와 같은 광학계는 일반적으로 상당한 체적을 가지기 때문에, 광학식 지문센서를 구비한 전자장치는 소형화가 어렵다. The fingerprint sensor takes an image of a fingerprint and converts it into an electrical signal. For photographing a fingerprint image, a conventional optical fingerprint sensor includes an optical system that irradiates and reflects light on the fingerprint. However, since optical systems such as prisms, reflective mirrors, and lenses generally have a considerable volume, it is difficult to reduce the size of an electronic device including an optical fingerprint sensor.

한편, 휴대 전화나 태블릿 등과 같은 휴대용 전자장치를 중심으로 지문센서를 장착한 전자장치의 종류와 수가 증가하고 있다. 전자장치의 전면에 지문센서를 장착하기 위해서는 지문과 접촉하는 지문센서의 센싱부가 외부로 노출되어야 한다. 따라서 디자인 또는 디스플레이 보호를 위해서 전자장치의 전면 전체를 보호 매체, 예를 들어, 커버 글라스나 투명 필름 등으로 덮는 경우에는 정전용량 변화를 감지하는 커패시티브 방식과 같은 지문센서를 전자장치의 전면에 장착하기 어렵다.Meanwhile, the types and numbers of electronic devices equipped with fingerprint sensors are increasing, centering on portable electronic devices such as mobile phones and tablets. In order to mount the fingerprint sensor on the front of the electronic device, the sensing part of the fingerprint sensor in contact with the fingerprint must be exposed to the outside. Therefore, if the entire front of the electronic device is covered with a protective medium such as a cover glass or a transparent film for design or display protection, a fingerprint sensor such as a capacitive method that detects changes in capacitance is placed on the front of the electronic device. Difficult to install

소형화가 가능하면서도 보호 매체 아래에서 지문이미지를 생성할 수 있는 광학 지문센서 패키지를 제공하고자 한다.It is intended to provide an optical fingerprint sensor package that can be miniaturized and can generate a fingerprint image under a protective medium.

본 발명의 일측면에 따른 실시예로, 지문센서 패키지가 제공된다. 지문센서 패키지는, 평행한 상면과 하면을 포함하며, 상기 하면의 일측에 형성된 입사 영역으로부터 상면에 형성된 유효 지문 접촉 영역까지 제1 각도로 연장된 제1 광 경로 및 상기 유효 지문 접촉 영역으로부터 상기 하면의 타측에 형성된 유효 검출 영역 사이에 제2 각도로 경사진 제2 광 경로를 제공하는 유리 기판 및 상기 유효 검출 영역의 하부에 배치되며, 상기 유효 검출 영역에 도달한 빛으로 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함하되, 상기 제1 각도는 상기 하면에 수직한 직선과 상기 제1 광 경로 사이의 각도이고, 상기 제2 각도는 상기 상면에 수직한 직선과 상기 제2 광 경로 사이의 각도이며, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도는 동일하며, 상기 입사 영역과 상기 유효 검출 영역은 중첩되지 않는다.In an embodiment according to an aspect of the present invention, a fingerprint sensor package is provided. The fingerprint sensor package includes a parallel upper surface and a lower surface, and a first optical path extending at a first angle from an incidence area formed on one side of the lower surface to an effective fingerprint contact area formed on the upper surface, and the lower surface from the effective fingerprint contact area. A glass substrate providing a second optical path inclined at a second angle between the effective detection areas formed on the other side of the and an image disposed below the effective detection area, and generating a fingerprint image with light reaching the effective detection area Including a sensor, wherein the first angle is an angle between a straight line perpendicular to the lower surface and the first optical path, the second angle is an angle between a straight line perpendicular to the upper surface and the second optical path, the The first angle and the second angle are the same, and the incident area and the effective detection area do not overlap.

일 실시예로, 상기 제1 광 경로 및 상기 제2 광 경로를 연장하는 커버 글라스가 상기 유리 기판의 상면에 밀착될 수 있다.In an embodiment, a cover glass extending the first optical path and the second optical path may be in close contact with the upper surface of the glass substrate.

일 실시예로, 상기 제1 광 경로로 진행한 빛은, 상기 유효 지문 접촉 영역에서 지문의 융선에 적어도 일부가 흡수되거나 상기 지문의 융선이 접촉하지 않은 영역에서 반사될 수 있다.In an embodiment, the light traveling through the first optical path may be at least partially absorbed by the ridge of the fingerprint in the effective fingerprint contact area or reflected from the area where the ridge of the fingerprint does not contact.

일 실시예로, 상기 이미지 센서는, 상기 유효 검출 영역의 적어도 일부와 접하도록 상기 하면에 밀착되는 지문센서 패키지.In one embodiment, the image sensor is in close contact with the lower surface of the fingerprint sensor package so as to contact at least a part of the effective detection area.

일 실시예로, 상기 이미지 센서는, 상기 유효 검출 영역으로부터 이격될 수 있다. In one embodiment, the image sensor may be spaced apart from the effective detection area.

일 실시예로, 상기 이미지 센서는 상기 평행면광의 파장대에 대하여 투명한 재료를 이용하여 상기 유리 기판의 하면에 공기가 개재되지 않도록 밀착될 수 있다. In one embodiment, the image sensor may be in close contact with the lower surface of the glass substrate so that air is not interposed by using a material transparent to the wavelength band of the parallel plane light.

일 실시예로, 상기 유리 기판의 일측 하부에 위치하며, 상기 제1 광 경로로 진행하는 평행면광을 상기 입사 영역에 조사하는 평행면광 발생기를 더 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, a parallel surface light generator positioned below one side of the glass substrate may further include a parallel surface light generator that irradiates the parallel surface light traveling through the first optical path to the incident area.

일 실시예로, 상기 평행면광 발생기는 상기 유리 기판의 하면에 수직한 방향과 상기 평행면광의 진행 방향 사이 각도가 85도 내지 90도가 되도록 상기 평행면광을 조사할 수 있다.In an embodiment, the parallel plane light generator may irradiate the parallel plane light such that an angle between a direction perpendicular to a lower surface of the glass substrate and a traveling direction of the parallel plane light is 85 to 90 degrees.

일 실시예로, 상기 평행면광은 근적외선일 수 있다.In an embodiment, the parallel plane light may be near infrared rays.

일 실시예로, 상기 평행면광 발생기는 주기적으로 턴온 및 턴 오프되며, 상기 이미지 센서는 상기 평행면광 발생기 턴온시 지문이미지 및 상기 평행면광 발생기 턴 오프시 지문이미지를 모두 생성할 수 있다.In one embodiment, the parallel plane light generator is periodically turned on and off, and the image sensor may generate both a fingerprint image when the parallel plane light generator is turned on and a fingerprint image when the parallel plane light generator is turned off.

본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지는 소형화가 가능하면서도 보호 매체 아래에서 지문이미지를 생성할 수 있다.The fingerprint sensor package according to an embodiment of the present invention can be miniaturized and can generate a fingerprint image under a protective medium.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다.
도 1은 지문센서 패키지의 개략적인 구조 및 동작 원리를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 입사각에 따른 굴절각의 변화를 설명하기 위해 도 1의 A 및 C를 상세하게 나타낸 예시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 지문센서 패키지가 보호 매체 아래 위치한 예를 예시적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 평행면광 발생기의 일 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 입사각 조절기의 역할을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 평행면광 발생기의 다른 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이다.
도 7은 도 6에 평행면광 발생기를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 저면을 나타낸 저면도이다.
도 8은 평행면광 발생기의 또 다른 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이다.
도 9는 유리 기판의 일측 하면을 경사지게 형성한 예를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 지문센서 패키지가 보호 매체 아래 위치한 예를 예시적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 11 및 도 12은 도 10의 지문센서 패키지의 동작을 예시적으로 설명하기 위해 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 13는 지문센서 패키지의 구조 및 동작을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 지문센서 패키지의 구조를 예시적으로 설명하기 위한 저면도이다.
도 15은 도 12에 도시된 지문센서 패키지의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 상면도이다.
도 16은 이미지 센서의 일 구조를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 이미지 센서의 다른 구조를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
In the following, the present invention is explained with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. For ease of understanding, throughout the accompanying drawings, like reference numerals are assigned to like elements. The configurations shown in the accompanying drawings are merely exemplary embodiments to describe the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.
1 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure and operation principle of a fingerprint sensor package.
FIG. 2 is an exemplary view showing in detail A and C of FIG. 1 in order to explain a change in a refraction angle according to an incident angle.
3 is a perspective view illustrating an example in which the fingerprint sensor package shown in FIG. 1 is located under a protection medium.
4 is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of a fingerprint sensor package to illustrate an example of a parallel light generator.
5 is a cross-sectional view illustrating the role of the incidence angle adjuster shown in FIG. 4 by way of example.
6 is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of one side of the fingerprint sensor package to exemplarily describe another example of the parallel plane light generator.
7 is a bottom view showing the bottom of the fingerprint sensor package to exemplarily describe the parallel surface light generator in FIG. 6.
8 is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of one side of the fingerprint sensor package to exemplarily explain another example of the parallel plane light generator.
9 is a cross-sectional view illustrating an example in which one lower surface of a glass substrate is formed to be inclined.
10 is a perspective view illustrating an example in which a fingerprint sensor package is located under a protection medium.
11 and 12 are cross-sectional views taken along line II′ to exemplarily explain the operation of the fingerprint sensor package of FIG. 10.
13 is a cross-sectional view illustrating a structure and operation of a fingerprint sensor package as an example.
14 is a bottom view for explaining the structure of the fingerprint sensor package as an example.
15 is a top view exemplarily illustrating an operation of the fingerprint sensor package shown in FIG. 12.
16 is a cross-sectional view illustrating an exemplary structure of an image sensor.
17 is a cross-sectional view illustrating another structure of an image sensor as an example.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided. Specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail through detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”는 실제 구현시 적용되는 마진이나 발생가능한 오차를 고려하기 위한 표현이다. 예를 들어, “실질적으로 90도”는 90도일 때의 효과와 동일한 효과를 기대할 수 있는 각도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 다른 예로, “거의 없는”은 무엇인가가 미미하게 존재하더라도 무시할 수 있는 정도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다.Meanwhile, among terms used in the present specification, “substantially” and “nearly” are expressions for considering margins or possible errors applied in actual implementation. For example, “substantially 90 degrees” should be interpreted as including an angle at which the same effect as the effect of 90 degrees can be expected. As another example, “little” should be construed as including to the extent that something is negligible, even if it is insignificant.

도 1은 지문센서 패키지의 개략적인 구조 및 동작 원리를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure and operation principle of a fingerprint sensor package.

도 1을 참조하면, 지문센서 패키지는 이미지 센서(100), 유리 기판(110) 및 평행면광 발생기(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a fingerprint sensor package includes an image sensor 100, a glass substrate 110, and a parallel plane light generator 120.

평행면광 발생기(120)는 유리 기판(110)의 일측 하부에 위치하며, 평행면광(130)을 이미지 센서(100) 방향으로 유리 기판(110)의 하면에 조사한다. 평행면광(130)의 진행 방향과 유리 기판(110) 하면의 수직 방향 사이의 각도, 즉, 평행면광(130)의 입사각은 85도 내지 90도일 수 있다. 다시 말해, 평행면광 발생기(120)는 평행면광(130)을 유리 기판(100) 하면과 실질적으로 평행하게 조사한다. 일 실시예로, 평행면광 발생기(120)는 평행면광 발생기(120)의 하나 이상의 면 중에서 이미지 센서(100)를 향하는 면 전체가 발광하는 면발광 소자일 수 있다. 예를 들어, 평행면광 발생기(120)는 직진성이 높은 평행면광을 조사할 수 있는 레이저 다이오드 또는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 이외에, 평행면광 발생기(120)의 다양한 구조는 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.The parallel surface light generator 120 is located under one side of the glass substrate 110 and irradiates the parallel surface light 130 to the lower surface of the glass substrate 110 in the direction of the image sensor 100. The angle between the traveling direction of the parallel plane light 130 and the vertical direction of the lower surface of the glass substrate 110, that is, the incident angle of the parallel plane light 130 may be 85 degrees to 90 degrees. In other words, the parallel surface light generator 120 irradiates the parallel surface light 130 substantially parallel to the lower surface of the glass substrate 100. In an embodiment, the parallel plane light generator 120 may be a surface light emitting device in which the entire surface of the parallel plane light generator 120 facing the image sensor 100 emits light. For example, the parallel plane light generator 120 may be a laser diode or a light emitting diode (LED) capable of irradiating parallel plane light having high linearity. In addition, various structures of the parallel plane light generator 120 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 8.

일 실시예로, 평행면광 발생기(120)는 850nm내지 950nm인 근적외선(NIR)의 평행면광을 생성할 수 있다. 근적외선은 단파장광에 비해 피부에서의 광흡수율이 좋기 때문에 선명한 지문이미지를 얻을 수 있다. 따라서 근적외선의 평행면광을 이용하는 경우에는 평행면광 발생기(120)를 일정한 주파수로 턴온 또는 턴 오프하면서 지문이미지를 획득하고, 턴온시 획득한 지문이미지와 턴 오프시 획득한 지문이미지의 차이를 산출하여 지문 인식에 이용할 수 있다. 한편, 지문센서 패키지가 장착된 전자장치가 야외에서 사용될 때, 자연광에 포함된 근적외선은 손가락 내부로 확산될 수 있다. 이 경우, 평행면광에 의해 얻어진 지문이미지와는 반대로, 지문의 융선이 상대적으로 밝게 나타나고 골은 어둡게 나타날 수 있다. 따라서, 평행면광 발생기(120)를 턴온시 획득한 지문이미지와 턴 오프시 획득한 지문이미지 중 선명한 지문이미지를 지문 인식에 이용할 수도 있다.In an embodiment, the parallel plane light generator 120 may generate near-infrared (NIR) parallel plane light of 850 nm to 950 nm. Compared to short wavelength light, near-infrared rays have a better light absorption rate in the skin, so a clear fingerprint image can be obtained. Therefore, in the case of using the near-infrared parallel surface light, a fingerprint image is obtained by turning the parallel surface light generator 120 on or off at a certain frequency, and the difference between the fingerprint image obtained at turn-on and the fingerprint image obtained at turn-off is calculated. Can be used for recognition. Meanwhile, when an electronic device equipped with a fingerprint sensor package is used outdoors, near-infrared rays included in natural light may diffuse into a finger. In this case, contrary to the fingerprint image obtained by the parallel plane light, the ridges of the fingerprint may appear relatively bright and the valleys may appear dark. Accordingly, a clear fingerprint image among the fingerprint images acquired when the parallel surface light generator 120 is turned on and the fingerprint images acquired when the parallel light generator 120 is turned off may be used for fingerprint recognition.

다른 실시예로, 평행면광 발생기(120)는 단파장의 평행면광을 생성할 수 있다. 여기서, 평행면광은 파장이 320nm내지 400nm인 UVA(Ultraviolet A) 또는 450nm 이하의 청색광일 수 있다. 지문센서 패키지가 장착된 전자장치가 야외에서 사용될 때, 외부 광에 의해 이미지 센서(100)의 화소가 포화(saturated)되어 지문이미지를 생성할 수 없게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위해서, 단파장의 평행면광이 사용될 수 있다. In another embodiment, the parallel plane light generator 120 may generate parallel plane light of a short wavelength. Here, the parallel plane light may be UVA (Ultraviolet A) having a wavelength of 320 nm to 400 nm or blue light having a wavelength of 450 nm or less. When an electronic device equipped with a fingerprint sensor package is used outdoors, pixels of the image sensor 100 are saturated by external light, so that a fingerprint image cannot be generated. In order to prevent this phenomenon, short wavelength parallel plane light may be used.

유리 기판(110)은 평행면광(130)이 이미지 센서(100)에 입사되는 광 경로를 제공한다. 평행면광(130)은 유리 기판(110)의 하면에서 굴절되어 굴절된 평행면광(140, 150; 이하 굴절광이라 함)이 되고, 굴절광(140, 150)은 유리 기판(110)의 상면에서 1차 반사되어 반사된 평행면광(145, 155; 이하 반사광)이 된다. 반사광(145, 155)은 이미지 센서(100)에 입사되어 지문이미지 생성에 이용된다. 유리 기판(110) 하면의 유효 평행면광 입사 영역의 폭 W_LE은 평행면광(130)의 입사각에 의해 결정될 수 있다. 유리 기판(110) 상면의 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C은 유리 기판(110)의 두께 TGS에 의해 결정되며, 이에 따라 지문이미지의 폭이 결정될 수 있다. 유효 지문 접촉 영역은 굴절광(140, 150)이 1차 반사되는 영역 중 지문에 의해 흡수 또는 반사되어 이미지 센서(100)로 입사하는 반사광(145, 155)이 나오는 영역이다. 따라서 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C는 이미지 센서(100)의 폭 W_IS 이하일 수 있다. 유리 기판(110)의 두께 TGS에 따라 변하는 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C은 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.The glass substrate 110 provides an optical path through which the parallel plane light 130 enters the image sensor 100. The parallel plane light 130 is refracted from the lower surface of the glass substrate 110 to become the refracted parallel plane light 140 and 150 (hereinafter referred to as refracted light), and the refracted light 140 and 150 is on the upper surface of the glass substrate 110. It becomes the primary reflected and reflected parallel plane light 145 and 155 (hereinafter, reflected light). The reflected light 145 and 155 is incident on the image sensor 100 and is used to generate a fingerprint image. The width W_LE of the effective parallel plane light incident area on the lower surface of the glass substrate 110 may be determined by the incident angle of the parallel plane light 130. The width W_C of the effective fingerprint contact area on the upper surface of the glass substrate 110 is determined by the thickness T GS of the glass substrate 110, and accordingly, the width of the fingerprint image may be determined. The effective fingerprint contact area is an area in which the reflected light 145 and 155 that is absorbed or reflected by the fingerprint and incident on the image sensor 100 among areas in which the refracted light 140 and 150 are primarily reflected is emitted. Accordingly, the width W_C of the effective fingerprint contact area may be less than or equal to the width W_IS of the image sensor 100. The width W_C of the effective fingerprint contact area that changes according to the thickness T GS of the glass substrate 110 will be described in detail with reference to FIG. 3.

유리 기판(110)의 폭 W_GS는 이미지 센서(100)의 폭 W_IS보다 크다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유리 기판(110)은 하면을 통해 입사한 평행면광(130)이 상면에 1차 반사되어 이미지 센서(100)에 입사되는 광 경로를 제공한다. 유리 기판(110) 하면에 입사한 평행면광(130)은 입사각에 의해 결정되는 굴절각만큼 굴절되어 유리 기판(110)의 상면을 향한다. 굴절광(140, 150)은 유리 기판(110) 상면에서 굴절각과 동일한 반사각으로 1차 반사되어 이미지 센서(100)로 입사된다. 이로 인해 유리 기판(110) 상면의 유효 지문 접촉 영역은 이미지 센서(100)와 평행면광 발생기(120) 사이에 형성된다. 지문센서 패키지의 상부에서 봤을 때, 유효 지문 접촉 영역과 이미지 센서(100)는 유리 기판(110)의 두께 TGS에 따라 적어도 일부분 중첩될 수 있다.The width W_GS of the glass substrate 110 is larger than the width W_IS of the image sensor 100. As shown in FIG. 1, the glass substrate 110 provides a light path through which the parallel plane light 130 incident through the lower surface is primarily reflected on the upper surface and is incident on the image sensor 100. The parallel plane light 130 incident on the lower surface of the glass substrate 110 is refracted by the angle of refraction determined by the angle of incidence and is directed toward the upper surface of the glass substrate 110. The refracted lights 140 and 150 are first reflected from the top surface of the glass substrate 110 at a reflection angle equal to the refractive angle, and are incident on the image sensor 100. For this reason, the effective fingerprint contact area on the upper surface of the glass substrate 110 is formed between the image sensor 100 and the parallel surface light generator 120. When viewed from the top of the fingerprint sensor package, the effective fingerprint contact area and the image sensor 100 may at least partially overlap according to the thickness T GS of the glass substrate 110.

이미지 센서(100)는 유리 기판(110)의 타측 하면에 위치하며, 이미지 센서(100)의 상면은 유리 기판(110)의 하면에 밀착된다. 유리 기판(110) 하면과 이미지 센서(100)의 상면은 실질적으로 평탄하며, 사용되는 파장대에 대하여 투명한 재료, 예를 들어, 클리어 에폭시 등을 이용하여 공기가 개재되지 않도록 밀착될 수 있다. 이미지 센서(100)와 유리 기판(110)의 하면 사이에 공기가 개재되면, 반사광(145, 155)은 이 유리 기판-공기층간 굴절율의 차이로 인해 유리 기판(110) 하면 또는 이미지 센서(100) 상면에서의 표면 반사율이 증가되며, 그 결과 반사광(145, 155)은 공기층과 나란한 방향으로 굴절하게 된다. 이 때 굴절각은 최초 입사각과 같아질 수 있다. 그 결과, 반사광(145, 155)은 이미지 센서(100)에 입사하지 않는다. 또한, 이미지 센서(100)가 유리 기판(110)의 하면에 밀착되지 못하면, 외부로부터 빛이 공기층을 통해 다양한 입사각으로 이미지 센서(100)에 입사될 수 있다. The image sensor 100 is located on the lower surface of the other side of the glass substrate 110, and the upper surface of the image sensor 100 is in close contact with the lower surface of the glass substrate 110. The lower surface of the glass substrate 110 and the upper surface of the image sensor 100 are substantially flat, and may be in close contact so that air is not interposed by using a material transparent to the wavelength band used, for example, clear epoxy. When air is interposed between the image sensor 100 and the lower surface of the glass substrate 110, the reflected light 145 and 155 is the lower surface of the glass substrate 110 or the image sensor 100 due to the difference in refractive index between the glass substrate and the air layer. The surface reflectivity on the upper surface is increased, and as a result, the reflected light 145 and 155 is refracted in a direction parallel to the air layer. At this time, the angle of refraction may be the same as the initial angle of incidence. As a result, the reflected light 145 and 155 does not enter the image sensor 100. In addition, if the image sensor 100 is not in close contact with the lower surface of the glass substrate 110, light from the outside may be incident on the image sensor 100 at various angles of incidence through the air layer.

이미지 센서(100)는 지문이미지(160)를 생성한다. 지문이미지(160)에서, 지문의 융선은 상대적으로 어둡고 지문의 골은 상대적으로 밝게 나타난다. 유효 지문 접촉 영역에서, 지문의 융선이 접촉하는 부분 A는 굴절광(140)을 흡수하거나 산란시킨다. 따라서 지문의 융선과 접촉한 부분 A에서 나오는 반사광(145)은 소멸되거나 상대적으로 작은 광량을 가지게 된다. 이로 인해, 이미지 센서(100)는 융선에 의해 반사된 반사광(145)을 거의 검출하지 못한다. 이와 반대로, 유효 지문 접촉 영역에서, 지문의 골이 접촉하는 부분 B는 굴절광(150)을 흡수하거나 산란시키지 않는다. 따라서, 지문의 골과 접촉한 부분 B에서 나오는 반사광(155)은 거의 손실되지 않은 광량을 가지게 된다. 이로 인해, 이미지 센서(100)는 골에 의해 반사된 반사광(155)을 검출할 수 있다. 따라서, 지문이미지(160)에서, 지문의 골 B'은 지문의 융선 A'에 비해 상대적으로 밝게 나타나게 된다.The image sensor 100 generates a fingerprint image 160. In the fingerprint image 160, the ridges of the fingerprint are relatively dark and the valleys of the fingerprint appear relatively bright. In the effective fingerprint contact area, the portion A where the ridges of the fingerprint contact, absorb or scatter the refracted light 140. Accordingly, the reflected light 145 emitted from the portion A in contact with the ridge of the fingerprint disappears or has a relatively small amount of light. For this reason, the image sensor 100 hardly detects the reflected light 145 reflected by the ridge. Conversely, in the effective fingerprint contact area, the portion B where the valley of the fingerprint contacts does not absorb or scatter the refracted light 150. Accordingly, the reflected light 155 emitted from the portion B in contact with the valley of the fingerprint has an amount of light that is hardly lost. Accordingly, the image sensor 100 may detect the reflected light 155 reflected by the valley. Accordingly, in the fingerprint image 160, the valley B'of the fingerprint appears relatively brighter than the ridge A'of the fingerprint.

도 2는 입사각에 따른 굴절각의 변화를 설명하기 위해 도 1의 A 및 C를 상세하게 나타낸 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary view showing in detail A and C of FIG. 1 in order to explain a change in a refraction angle according to an incident angle.

도 2의 (a) 내지 (c)에서, 평행면광(210a, 210b, 210c)의 입사각은 θ1, 굴절각은 θ2로 각각 정의된다. 여기서, 입사각 θ1은 평행면광(210a, 210b, 210c)의 진행 방향과 유리 기판(200) 하면에 수직한 방향 사이의 각도이며, 굴절각 θ2는 굴절광(220a, 220b, 220c)의 진행 방향과 유리 기판(200) 하면의 수직 방향 사이의 각도이다.In FIGS. 2A to 2C, the incident angles of the parallel plane lights 210a, 210b, and 210c are defined as θ1 and the refraction angle is defined as θ2, respectively. Here, the incident angle θ1 is the angle between the traveling direction of the parallel plane light 210a, 210b, and 210c and the direction perpendicular to the lower surface of the glass substrate 200, and the refraction angle θ2 is the traveling direction of the refracted light 220a, 220b, 220c and glass It is an angle between the vertical direction of the lower surface of the substrate 200.

평행면광(210a, 210b, 210c)은 평행면광 발생기로부터 조사되어 입사점 C에서 유리 기판(200)에 입사된다. 도 2에서, 평행면광(210a, 210b, 210c)이 굴절율 N1=1.0인 공기를 거쳐 예를 들어, 굴절율 N2=1.5인 유리 기판(200)에 입사되는 것으로 예시되어 있다. 입사점 C에서 입사각 θ1과 굴절각 θ2는 N1 X Sin θ1 = N2 X Sin θ2와 같은 관계를 가진다. 이 관계를 이용하여 입사각 θ1을 0도부터 5도씩 증가하여 굴절각 θ2를 계산하면, 아래 표 1을 얻을 수 있다.The parallel plane lights 210a, 210b, and 210c are irradiated from the parallel plane light generator and are incident on the glass substrate 200 at the incident point C. In FIG. 2, it is illustrated that the parallel plane lights 210a, 210b, and 210c are incident on the glass substrate 200 having, for example, a refractive index N2 = 1.5 through air having a refractive index N1 = 1.0. The incident angle θ1 and the refractive angle θ2 at the incident point C have the same relationship as N1 X Sin θ1 = N2 X Sin θ2. Table 1 below can be obtained by calculating the angle of refraction θ2 by increasing the angle of incidence θ1 from 0° to 5° using this relationship.

Figure 112017047347513-pat00001
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표 1을 참조하면, 입사각 θ1이 0도일 때, 평행면광(210a, 210b, 210c)은 굴절하지 않고 유리 기판(200)에 입사되며, 입사각 θ1이 증가할수록 굴절각 θ2가 지속적으로 증가한다. 입사각 θ1이 0도부터 35도까지 5도씩 변하는 구간에서, 굴절각 θ2는 대략 3도씩 증가하고, 입사각 θ1이 35도부터 60도까지 5도씩 변하는 구간에서, 굴절각 θ2는 대략 2도씩 증가하고, 입사각 θ1이 60도부터 80도까지 5도씩 변하는 구간에서, 굴절각 θ2는 대략 1도씩 증가하며, 입사각 θ1이 80도부터 90도까지 5도씩 변하는 구간에서, 굴절각 θ2는 대략 0.4도씩 증가한다. 한편, 입사각 θ1과 유리 기판(200)의 두께 TGS에 따른 입사점 C와 반사광(230a, 230b, 230c)이 유리 기판(200)의 하면과 만나는 지점 사이의 거리 x는 입사각 θ1이 0도에서 55도 사이에서는 실질적으로 동일한 증가분 Δx 만큼 증가하고, 입사각 θ1이 55도보다 커지면서 증가분 Δx가 감소하기 시작하며, 입사각 θ1이 85도보다 커지면 85도 이전 구간에 비해 증가분 Δx가 매우 작아진다. 종합하면, 입사각 θ1이 85도부터 90도까지 구간에 속하면, 입사각 θ1 변화하더라도 거리 x의 변화가 거의 없는 평행광과 같아지게 되고 균일한 굴절광(220a, 220b, 220c) 및 균일한 반사광(230a, 230b, 230c)이 생성될 수 있다. Referring to Table 1, when the incidence angle θ1 is 0 degrees, the parallel plane lights 210a, 210b, and 210c do not refract and enter the glass substrate 200, and the refraction angle θ2 continuously increases as the incidence angle θ1 increases. In the section in which the incident angle θ1 changes by 5 degrees from 0 to 35 degrees, the refraction angle θ2 increases by approximately 3 degrees, and in the section where the incidence angle θ1 changes by 5 degrees from 35 degrees to 60 degrees, the refraction angle θ2 increases by approximately 2 degrees, and the incident angle θ1 In this section that changes by 5 degrees from 60 degrees to 80 degrees, the refraction angle θ2 increases by approximately 1 degree, and in the section where the incidence angle θ1 changes by 5 degrees from 80 degrees to 90 degrees, the refraction angle θ2 increases by approximately 0.4 degrees. Meanwhile, the distance x between the incident point C according to the incident angle θ1 and the thickness T GS of the glass substrate 200 and the point where the reflected light 230a, 230b, and 230c meet the lower surface of the glass substrate 200 is the incident angle θ1 at 0 degrees. Between 55 degrees, it increases by substantially the same increment Δx, and as the incidence angle θ1 becomes greater than 55 degrees, the increment Δx begins to decrease, and when the incidence angle θ1 is greater than 85 degrees, the increment Δx becomes very small compared to the previous section of 85 degrees. In sum, if the incident angle θ1 falls in the section from 85° to 90°, even if the incident angle θ1 changes, it becomes the same as parallel light with little change in distance x, and uniform refracted light 220a, 220b, 220c and uniform reflected light ( 230a, 230b, 230c) may be generated.

한편, 유리 기판의 두께를 1mm에서 2mm로 증가시키면, 굴절광(220a, 220b, 220c) 및 균일한 반사광(230a, 230b, 230c)의 유리 기판(200) 내에서의 광 경로가 증가하고, 그 결과로 거리 x가 유기 기판(200)의 높이 증가에 실질적으로 비례하여 증가한다. 거리 x의 증가는 유리 기판(200)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역이 증가함을 나타낸다. 광 경로가 증가함에 따라 지문을 검출할 수 있는 유효 지문 접촉 영역이 증가하는 관계는 이하 도 3을 참조하여 설명한다.On the other hand, when the thickness of the glass substrate is increased from 1 mm to 2 mm, the optical path in the glass substrate 200 of the refracted light 220a, 220b, 220c and uniform reflected light 230a, 230b, 230c increases, and the As a result, the distance x increases substantially in proportion to the increase in the height of the organic substrate 200. An increase in the distance x indicates an increase in the effective fingerprint contact area formed on the upper surface of the glass substrate 200. A relationship in which an effective fingerprint contact area capable of detecting a fingerprint increases as the optical path increases will be described below with reference to FIG. 3.

도 3은 도 1에 도시된 지문센서 패키지가 보호 매체 아래 위치한 예를 예시적으로 설명하기 위한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating an example in which the fingerprint sensor package shown in FIG. 1 is located under a protection medium.

보호 매체는 광학적으로 투명한 매체로서 전자장치의 외면이 손상되는 것을 방지한다. 이러한 보호 매체의 일 예는 휴대 전화의 전면에 부착되어 디스플레이를 보호하는 커버 글라스이다. 한편, 도 3에서, 두께 TCG를 갖는 하나의 보호 매체가 예시되어 있으나, 둘 이상의 보호 매체가 중첩될 수도 있다. 예를 들어, 커버 글라스 상면에 보호 필름이 부착될 수 있다. 단순한 예시를 위해 보호 매체가 지문센서 패키지와 동일한 형상과 넓이를 가진 것으로 도시되어 있으나, 보호 매체가 측면 방향으로 확장될 수 있음은 물론이다.The protective medium is an optically transparent medium and prevents damage to the outer surface of the electronic device. An example of such a protective medium is a cover glass that is attached to the front surface of a mobile phone to protect the display. Meanwhile, in FIG. 3, one protective medium having a thickness T CG is illustrated, but two or more protective mediums may be overlapped. For example, a protective film may be attached to the upper surface of the cover glass. For the sake of simplicity, the protective medium is shown to have the same shape and width as the fingerprint sensor package, but the protective medium may be extended in the lateral direction.

도 3을 참조하면, 지문센서 패키지의 유리 기판(310) 상면은 보호 매체인 커버 글라스의 하면에 공기가 개재되지 않도록 밀착된다. 유리 기판(310)의 상면을 커버 글라스의 하면에 밀착시키면, 굴절광이 유리 기판(310)의 상면과 공기와의 접촉면에서 반사되지 않고 커버 글라스의 상면까지 도달한 후 반사된다. 커버 글라스와 유리 기판(310) 사이에 공기가 개재되면, 굴절광이 유리 기판-공기층간 굴절율의 차이로 인해 유리 기판(310)의 상면 또는 커버 글라스의 하면에서의 표면 반사율이 증가되며, 그 결과 반사광은 공기층과 나란한 방향으로 굴절하게 되어 유리 기판(310)에 입사하지 않게 된다. 그러므로 유리 기판(310)의 상면과 커버 글라스의 하면 사이는 공기가 유입되지 않게 밀착되어야 한다.3, the upper surface of the glass substrate 310 of the fingerprint sensor package is in close contact with the lower surface of the cover glass, which is a protective medium, so that air is not interposed. When the upper surface of the glass substrate 310 is in close contact with the lower surface of the cover glass, the refracted light is not reflected from the contact surface between the upper surface of the glass substrate 310 and air, but is reflected after reaching the upper surface of the cover glass. When air is interposed between the cover glass and the glass substrate 310, the surface reflectance at the upper surface of the glass substrate 310 or the lower surface of the cover glass increases due to the difference in refractive index between the glass substrate and the air layer. The reflected light is refracted in a direction parallel to the air layer and thus does not enter the glass substrate 310. Therefore, between the upper surface of the glass substrate 310 and the lower surface of the cover glass must be in close contact so that no air is introduced.

지문센서 패키지의 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C' 및 유효 검출 영역의 폭 W_VD'은 보호 매체에 의해 증가될 수 있다. 여기서, 보호 매체의 유무에 상관없이 평행면광 발생기(320)는 동일한 평행면광 입사 영역에 평행면광을 조사한다고 가정한다. The width W_C' of the effective fingerprint contact area and the width W_VD' of the effective detection area of the fingerprint sensor package may be increased by a protection medium. Here, it is assumed that the parallel plane light generator 320 irradiates parallel plane light to the same parallel plane light incident area regardless of the presence or absence of the protective medium.

커버 글라스가 없는 경우, 두께 TGS의 유리 기판(310)은 폭 W_LE'의 유효 평행면광 입사 영역과 폭 W_C'의 유효 지문 접촉 영역을 가진다. 유효 평행면광 입사 영역에 도달하기 전에 유리 기판(310) 하면에 입사한 평행면광도 유리 기판(310) 상면에서 반사되지만, 이미지 센서(300)의 유효 검출 영역에 도달하지 못하므로 지문이미지 생성에 이용되지 못한다. 유리 기판(310)의 두께 TGS로 인해서 이미지 센서(300)의 유효 검출 영역의 폭 W_VD'이 이미지 센서의 폭 W_IS보다 작으므로, 생성된 지문이미지는 지문이 표현된 영역(360)과 지문이 표현되지 않은 영역(365)를 가지게 된다. 이미지 센서(300)가 유리 기판(310)의 하면에 밀착되어 있기 때문에, 평행면광은 이미지 센서(300)에 의해 더 이상 직진하지 못하며, 이로 인해 이미지 센서(300)가 위치한 유리 기판(310)의 하면으로 입사하지 못한다. 이로 인해, 지문이 표현되지 않는 영역(365)이 발생한다.In the absence of the cover glass, the glass substrate 310 of the thickness T GS has an effective parallel plane light incident area of width W_LE' and an effective fingerprint contact area of width W_C'. The parallel plane light incident on the lower surface of the glass substrate 310 before reaching the effective parallel plane light incidence area is also reflected from the upper surface of the glass substrate 310, but does not reach the effective detection region of the image sensor 300, so it is not used for fingerprint image generation. can not do it. Due to the thickness T GS of the glass substrate 310, the width W_VD' of the effective detection area of the image sensor 300 is smaller than the width W_IS of the image sensor, so that the generated fingerprint image contains the area 360 where the fingerprint is expressed and the fingerprint. It has an unrepresented area 365. Since the image sensor 300 is in close contact with the lower surface of the glass substrate 310, the parallel plane light cannot go straight any more by the image sensor 300, and thus, the image sensor 300 is located on the glass substrate 310. I cannot enter the company. As a result, an area 365 in which a fingerprint is not expressed is generated.

커버 글라스가 있는 경우, 굴절광 및 반사광의 광 경로는 커버 글라스의 두께 TCG에 의해 증가한다. 즉 커버 글라스는 유리 기판(310)의 두께를 TGS에서 Ttotal로 증가시키는 역할을 한다. 두께 Ttotal의 유리 기판(310)은 폭 W_LE의 유효 평행면광 입사 영역과 폭 W_C의 유효 지문 접촉 영역을 가진다. 유리 기판(310)의 두께 Ttotal에 의해 이미지 센서(300)의 유효 검출 영역의 폭 W_VD이 이미지 센서의 폭 W_IS과 실질적으로 같아지므로, 생성된 지문이미지는 지문이 표현된 영역(370)만 가지게 된다. 즉, 커버 글라스로 인한 두께 중가로 인해 이미지 센서(300)에 도달하는 반사광이 증가함으로써, 지문이 표현되지 않는 영역이 사라지게 된다.When there is a cover glass, the optical path of the refracted and reflected light increases by the thickness T CG of the cover glass. That is, the cover glass serves to increase the thickness of the glass substrate 310 from T GS to T total . The glass substrate 310 having a thickness of T total has an effective parallel plane light incident area of width W_LE and an effective fingerprint contact area of width W_C. Since the width W_VD of the effective detection area of the image sensor 300 is substantially the same as the width W_IS of the image sensor by the thickness T total of the glass substrate 310, the generated fingerprint image has only the area 370 in which the fingerprint is expressed. do. That is, due to the increase in thickness due to the cover glass, the reflected light reaching the image sensor 300 increases, so that the area where the fingerprint is not expressed disappears.

커버 글라스 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역은 유리 기판(310)의 상면에 형성된 유효 지문 접촉 영역과 동일한 기능을 한다. 즉, 굴절광이 지문의 골과 융선에 반사 또는 흡수되어 반사광이 지문이미지를 생성하는데 이용될 수 있도록 한다. 이로 인해, 지문센서 패키지가 커버 글라스 등과 같은 보호 매체 아래에서도 지문이미지를 생성할 수 있다. 한편, 커버 글라스의 굴절율은 유리 기판(310)의 굴절율과 실질적으로 동일한 편이 바람직하다. 그러나 커버 글라스와 유리 기판(310)이 밀착되어 있으므로, 굴절광 및 반사광이 유리 기판-커버 글라스 및 커버 글라스-유리 기판 사이에서 어느 정도 굴절하더라도 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C가 크게 변화하지는 않는다.The effective fingerprint contact area formed on the upper surface of the cover glass functions the same as the effective fingerprint contact area formed on the upper surface of the glass substrate 310. That is, the refracted light is reflected or absorbed by the valleys and ridges of the fingerprint so that the reflected light can be used to generate a fingerprint image. For this reason, the fingerprint sensor package can generate a fingerprint image even under a protective medium such as a cover glass. Meanwhile, it is preferable that the refractive index of the cover glass is substantially the same as the refractive index of the glass substrate 310. However, since the cover glass and the glass substrate 310 are in close contact, the width W_C of the effective fingerprint contact area does not change significantly even if the refractive light and the reflected light are refracted to some extent between the glass substrate-cover glass and cover glass-glass substrate.

이미지 센서가 선명한 지문이미지를 생성하기 위해서, 단파장의 평행면광이 이용될 수 있다. 가시광선이나 근적외선과 같은 광에 비해서, 단파장의 평행면광은 손가락을 투과하거나 피부에서 확산되는 효과가 낮다. 따라서 단파장의 평행면광을 이용하면, 평행면광 생성기(310)로부터 입사되는 평행면광 이외의 외부 광을 차광할 때 매우 효과적일 수 있다. 외부 광의 차광은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(310)은 단파장광만 통과하는 대역 통과 필터의 기능을 가질 수 있다. 다른 실시예로, 도 3에는 단파장광만 통과하는 단파장 대역 통과 필름(330)이 유리 기판(310)의 하면 전체에 부착된 것으로 도시되어 있으나, 유리 기판(310)의 하면 중 이미지 센서(300)가 밀착되는 영역에만 단파장 대역 통과 필름이 개재되거나, 유리 기판(310)의 상면 전체 또는 일부에 단파장 대역 통과 필름이 부착될 수 있다. In order for the image sensor to generate a clear fingerprint image, short wavelength parallel surface light may be used. Compared to light such as visible light or near-infrared light, short-wavelength parallel plane light has a lower effect of passing through fingers or spreading from the skin. Therefore, if the parallel plane light of a short wavelength is used, it may be very effective when external light other than the parallel plane light incident from the parallel plane light generator 310 is blocked. Shading of external light can be implemented in various ways. For example, the glass substrate 310 may function as a band pass filter that passes only short wavelength light. In another embodiment, in FIG. 3, a short-wavelength band-pass film 330 through which only short-wavelength light passes is shown attached to the entire lower surface of the glass substrate 310, but the image sensor 300 among the lower surfaces of the glass substrate 310 The short-wavelength band-pass film may be interposed only in the area where is in close contact, or the short-wavelength band-pass film may be attached to the whole or part of the upper surface of the glass substrate 310.

도 4는 평행면광 발생기의 일 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 입사각 조절기의 역할을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of one side of the fingerprint sensor package to illustrate an example of the parallel plane light generator, and FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the role of the incidence angle adjuster illustrated in FIG. 4 by way of example.

도 4를 참조하면, 평행면광 발생기는 광원(420) 및 가이드(421)를 포함한다. 광원(420)은 무지향성광을 조사하는 LED일 수 있다. 무지향성광은 광원(420)의 출력단에 위치한 가이드(421)에 의해 평행면광으로 유도된다. 가이드(421)는 무지향성광의 적어도 일부가 85도 내지 90도의 입사각으로 유리 기판(410)의 하면에 조사되도록 한다. 가이드(421)에 의해 입사된 평행면광은 유리 기판(410) 내부에서 굴절광(440)이 된다. 일 실시예로, 가이드(421)는 가이드의 내면을 향하는 무지향성광을 차광 또는 흡광하는 물질로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the parallel plane light generator includes a light source 420 and a guide 421. The light source 420 may be an LED that irradiates omni-directional light. The omnidirectional light is guided to parallel plane light by a guide 421 located at an output end of the light source 420. The guide 421 allows at least a portion of the omni-directional light to be irradiated to the lower surface of the glass substrate 410 at an incident angle of 85 degrees to 90 degrees. The parallel plane light incident by the guide 421 becomes the refracted light 440 inside the glass substrate 410. In one embodiment, the guide 421 may be formed of a material that blocks or absorbs omni-directional light directed toward the inner surface of the guide.

한편, 가이드(421)에 의해 정의된 광 경로를 통과하지만, 입사각이 90도보다 큰 광(450, 460)이 발생할 수 있다. 90도보다 큰 입사각을 갖는 광(450, 460)이 유리 기판(410)에 입사되어 원하지 않는 굴절광이 생성되거나 이미지 센서(400)에 입사되지 않도록 하기 위해서, 추가적으로, 입사각 조절기(430)가 이미지 센서(400)와 평행면광 발생기 사이에 위치될 수 있다. 제1 입사각을 갖는 광(450)은 입사각 조절기(430)에 의해 반사되어 90도 보다 작은 제1 입사각을 갖게 되며, 유리 기판(410)의 하면에 입사한다. 이 때 제1 입사각은 85도 이하의 각도로 굴절되므로, 굴절광의 대부분은 유리 기판(410)의 상면을 통해 외부로 투과되어 사라지거나 굴절광(440)과 현저히 다른 각도로 광원(420)에 가까운 쪽 유리 기판(410) 하면으로 입사하게 되면서 유리 기판(410) 상면에서 반사된 빛은 이미지 센서(400)까지 도달하지 못하고 유리 기판(410) 하면으로 다시 굴절되어 나오게 된다. 제2 입사각(제1 입사각보다 큼)을 갖는 광(460)은 입사각 조절기(430)에 의해 반사되어 제2 양의 입사각을 갖게 되며, 유리 기판(410)의 하면으로 입사하지 못한다.On the other hand, although passing through the optical path defined by the guide 421, light 450 and 460 having an incident angle greater than 90 degrees may be generated. In order to prevent the light (450, 460) having an incidence angle greater than 90 degrees from being incident on the glass substrate 410 to generate unwanted refracted light or to be incident on the image sensor 400, the incident angle controller 430 It may be located between the sensor 400 and the parallel plane light generator. The light 450 having the first incident angle is reflected by the incident angle adjuster 430 to have a first incident angle smaller than 90 degrees, and is incident on the lower surface of the glass substrate 410. At this time, since the first incident angle is refracted at an angle of 85 degrees or less, most of the refracted light is transmitted to the outside through the top surface of the glass substrate 410 and disappears, or close to the light source 420 at an angle significantly different from the refracted light 440. As it enters the lower surface of the glass substrate 410, the light reflected from the upper surface of the glass substrate 410 does not reach the image sensor 400 and is refracted back to the lower surface of the glass substrate 410. The light 460 having a second incident angle (greater than the first incident angle) is reflected by the incident angle adjuster 430 to have a second positive incident angle, and cannot enter the lower surface of the glass substrate 410.

큰 입사각을 광의 경로를 변경하는 역할과 함께, 입사각 조절기(430)는 유리 기판(410)에 입사되는 평행면광을 증가시킬 수 있다. 여기서, 입사각 조절기(430)가 유리 기판(410)에 입사되도록 조절할 수 있는 평행면광의 입사각은 입사각 조절기(430)와 유리 기판(410) 사이 각도에 따라 달라질 수 있다.In addition to changing the path of light with a large incident angle, the incident angle adjuster 430 may increase parallel plane light incident on the glass substrate 410. Here, the incident angle of the parallel plane light that can be adjusted so that the incident angle controller 430 is incident on the glass substrate 410 may vary depending on the angle between the incident angle controller 430 and the glass substrate 410.

도 5의 (a)와 같이 입사각 조절기(430)가 유리 기판(410)에 수평하도록 평행면광 발생기(420)와 이미지 센서(400) 사이에 위치하면, 90도 내지 95도의 입사각을 갖는 평행면광(470)이 입사각 조절기(430)의 상면에서 대부분 반사되어 유리 기판(410)에 입사될 수 있는 85도 내지 90도의 입사각을 갖는 평행면광(471)이 된다. 그리고 입사각 조절기(430)의 상면에서 입사각 조절기(430)의 내부로 1차 굴절된 평행면광은 입사각 조절기(430)의 하면에서 대부분 반사된 후 입사각 조절기(430)의 상면에서 2차 굴절된다. 2차 굴절된 광도 85도 내지 90도의 입사각을 갖는 평행면광(472)이 된다. 한편, 1차 굴절된 평행면광의 일부가 입사각 조절기(430)의 하면으로부터 외부로 나오지만(473), 유리 기판(410)에 입사되지 않는다. 이로 인해, 유리 기판(410)에 입사하는 평행면광이 증가하고, 보다 선명한 지문이미지를 생성할 수 있게 된다.As shown in (a) of FIG. 5, when the incident angle controller 430 is positioned between the parallel plane light generator 420 and the image sensor 400 so that the incidence angle controller 430 is horizontal to the glass substrate 410, the parallel plane light having an incidence angle of 90 degrees to 95 degrees ( A parallel surface light 471 having an incidence angle of 85 degrees to 90 degrees that 470 is mostly reflected from the upper surface of the incidence angle adjuster 430 and is incident on the glass substrate 410. In addition, the parallel plane light that is first refracted from the upper surface of the incidence angle adjuster 430 into the interior of the incidence angle adjuster 430 is mostly reflected from the lower surface of the incidence angle adjuster 430 and is then secondly refracted from the upper surface of the incidence angle adjuster 430. The secondary refracted light becomes parallel plane light 472 having an incident angle of 85 degrees to 90 degrees. On the other hand, some of the primary refracted parallel plane light comes out from the lower surface of the incident angle adjuster 430 to the outside 473, but does not enter the glass substrate 410. As a result, parallel surface light incident on the glass substrate 410 increases, and a clearer fingerprint image can be generated.

LED와 같은 광원(420)으로부터 방사형의 광경로중 가장 큰 비율은 실질적으로 90도의 입사각을 갖는 직진광이다. 도 5의 (b)와 같이 입사각 조절기(430)가 유리 기판(410)에 대해 일정 각도, 예를 들어, 5도 경사지도록 평행면광 발생기(420)와 이미지 센서(400) 사이에 위치하면, 실질적으로 90도의 입사각을 갖는 평행면광(480)이 입사각 조절기(430)의 상면에서 대부분 반사되어 유리 기판(410)에 입사될 수 있는 85도 내지 90도의 입사각을 갖는 평행면광(481)이 된다. 즉, 도 5의 (b)를 기준으로, 입사각 조절기(430)의 상면이 좌측 방향으로 낮아지도록 기울어지면, 입사각 조절기(430)의 상면이 좌측에 위치한 평행면광 발생기(420)를 향하게 된다. 한편, 도 5의 (a) 경우와 마찬가지로, 입사각 조절기(430)의 상면에서 입사각 조절기(430)의 내부로 1차 굴절된 평행면광은 입사각 조절기(430)의 하면에서 대부분 반사된 후 입사각 조절기(430)의 상면에서 2차 굴절된다. 2차 굴절된 광도 85도 내지 90도의 입사각을 갖는 평행면광(482)이 된다. 한편, 1차 굴절된 평행면광의 일부가 입사각 조절기(430)의 하면으로부터 외부로 나오지만(483), 유리 기판(410)에 입사되지 않는다. 이로 인해, 유리 기판(410)에 입사하는 평행면광이 증가하고, 보다 선명한 지문이미지를 생성할 수 있게 된다.The largest ratio of the radial optical paths from the light source 420 such as LED is substantially straight light having an incident angle of 90 degrees. When the incident angle controller 430 is positioned between the parallel plane light generator 420 and the image sensor 400 so as to be inclined by a certain angle, for example, 5 degrees with respect to the glass substrate 410, as shown in FIG. As a result, the parallel plane light 480 having an incidence angle of 90 degrees is mostly reflected from the upper surface of the incidence angle adjuster 430 and becomes a parallel plane light 481 having an incidence angle of 85 degrees to 90 degrees that can be incident on the glass substrate 410. That is, when the top surface of the incidence angle adjuster 430 is inclined so as to be lowered in the left direction based on (b) of FIG. 5, the top surface of the incidence angle adjuster 430 faces the parallel plane light generator 420 located on the left. On the other hand, as in the case (a) of FIG. 5, the parallel plane light that is primarily refracted from the upper surface of the incidence angle adjuster 430 into the interior of the incidence angle adjuster 430 is mostly reflected from the lower surface of the incidence angle adjuster 430, and then the incident angle adjuster ( It is secondarily refracted on the upper surface of 430). The secondary refracted light becomes a parallel plane light 482 having an incident angle of 85 degrees to 90 degrees. On the other hand, some of the primary refracted parallel plane light comes out from the lower surface of the incident angle adjuster 430 (483), but is not incident on the glass substrate 410. Due to this, the parallel surface light incident on the glass substrate 410 increases, and a clearer fingerprint image can be generated.

도 6은 평행면광 발생기의 다른 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이고, 도 7은 도 6에 평행면광 발생기를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 저면을 나타낸 저면도이다.6 is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of one side of the fingerprint sensor package to exemplarily describe another example of the parallel surface light generator, and FIG. 7 is a bottom surface of the fingerprint sensor package to exemplarily describe the parallel surface light generator in FIG. 6. It is a bottom view shown.

도 6 및 도 7을 참조하면, 평행면광 발생기는 반사경(520) 및 광원(525)을 포함한다. 광원(525)은 반사경(520)을 향해 무지향성광을 조사하는 점광원 LED일 수 있다. 반사경(520)은 이미지 센서(500) 방향으로 유리 기판(510) 하면에 평행면광(530)을 조사한다. 무지향성광을 반사하는 반사경(520)의 단면은 포물면 형상의 거울이며, 반사경(520)의 곡률은 광원(525)이 조사하는 무지향성광이 반사경(520)에 의해 반사되어 85도 내지 90도의 입사각을 갖도록 결정될 수 있다. 즉, 반사경(520) 단면의 곡률은 평행면광(530)의 입사각을 결정한다.6 and 7, the parallel plane light generator includes a reflector 520 and a light source 525. The light source 525 may be a point light source LED that irradiates omni-directional light toward the reflector 520. The reflector 520 irradiates the parallel surface light 530 on the lower surface of the glass substrate 510 in the direction of the image sensor 500. The cross section of the reflecting mirror 520 that reflects the omnidirectional light is a parabolic mirror, and the curvature of the reflector 520 is that the non-directional light irradiated by the light source 525 is reflected by the reflector 520 and has an incident angle of 85 degrees to 90 degrees. Can be determined to have. That is, the curvature of the cross section of the reflector 520 determines the incident angle of the parallel plane light 530.

반사경(520)은 광원(525)이 조사한 무지향성광을 평행면광(530)으로 유도하기 위해 길이 방향으로 이미지 센서(500)의 길이만큼 연장된다. 도 7을 참조하면, 반사경(520)은 이미지 센서(500)의 길이만큼 연장되며, 도 7을 기준으로, 좌측 방향으로 만곡된 포물면 형상의 거울일 수 있다. 여기서, 길이 방향은, 도 7을 기준으로, 수직 방향이다. 반사경(520)의 길이 방향 곡률은 반사된 평행면광(530)이 이미지 센서(500)를 향해 수평하게 진행하도록 결정될 수 있다. 반사경(520)의 단면(도 6)뿐 아니라 길이 방향으로도 포물면(도 7)이 되도록 함으로써, 점광원을 이용해서 좋은 직진성을 갖는 평행면광(530)을 생성할 수 있게 된다.The reflector 520 extends by the length of the image sensor 500 in the longitudinal direction to guide the non-directional light irradiated by the light source 525 to the parallel plane light 530. Referring to FIG. 7, the reflector 520 extends by the length of the image sensor 500, and may be a mirror having a parabolic shape curved in a left direction based on FIG. 7. Here, the longitudinal direction is a vertical direction based on FIG. 7. The longitudinal curvature of the reflector 520 may be determined so that the reflected parallel light 530 travels horizontally toward the image sensor 500. By making the reflector 520 a parabolic surface (FIG. 7) not only in the cross section (FIG. 6) but also in the length direction, it is possible to generate the parallel surface light 530 having good linearity using a point light source.

도 8은 평행면광 발생기의 또 다른 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이다.8 is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of one side of the fingerprint sensor package to exemplarily explain another example of the parallel plane light generator.

도 8을 참조하면, 평행면광 발생기는 광원(620) 및 반사경(623)을 포함한다. 일 실시예로, 광원은 직진성이 높은 직진광(630)을 조사하는 레이저 다이오드 또는 LED일 수 있다. 다른 실시예로, 광원(620)은 무지향성광을 조사하는 LED일 수 있다. 이 경우, 무지향성광은 광원(620)의 출력단에 위치한 가이드(621, 622)에 의해 직진광(630)으로 유도된다. 광원(620)은 이미지 센서(600)에 가까운 위치에 배치될 수 있다. 이 구성으로 인해서 광원(620)부터 유리 기판(610)의 하면까지의 광 경로가 증가하므로, 직진성이 높은 평행면광이 유리 기판(610)에 입사될 수 있다.Referring to FIG. 8, the parallel plane light generator includes a light source 620 and a reflector 623. In one embodiment, the light source may be a laser diode or an LED that irradiates straight light 630 having high straightness. In another embodiment, the light source 620 may be an LED that irradiates omni-directional light. In this case, the non-directional light is guided to the straight light 630 by guides 621 and 622 located at the output end of the light source 620. The light source 620 may be disposed at a position close to the image sensor 600. Due to this configuration, since the optical path from the light source 620 to the lower surface of the glass substrate 610 increases, parallel surface light having high straightness may be incident on the glass substrate 610.

반사경(623)은 이미지 센서(600) 방향으로 유리 기판(610) 하면에 평행면광을 조사한다. 반사경(623)은 포물면 형상의 거울이며, 반사경(623)의 곡률은 직진광(630)이 반사경(623)에 의해 반사되어 85도 내지 90도의 입사각을 갖도록 결정될 수 있다. The reflector 623 irradiates parallel light on the lower surface of the glass substrate 610 in the direction of the image sensor 600. The reflector 623 is a parabolic mirror, and the curvature of the reflector 623 may be determined such that the straight light 630 is reflected by the reflector 623 to have an incidence angle of 85 degrees to 90 degrees.

도 9는 유리 기판의 일측 하면을 경사지게 형성한 예를 설명하기 위한 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating an example in which the lower surface of one side of the glass substrate is formed to be inclined.

도 9를 참조하면, 유리 기판(710)의 하면은 이미지 센서(700)가 밀착되는 평행면 PS 및 유리 기판(710)의 일측면 방향으로 유리 기판(710)의 두께가 얇아지도록 경사지게 형성된 경사면 SS를 포함한다. 경사면 SS는 평행면 PS에 대해 경사각 θ3만큼 기울어지게 형성된다. 도 7에서, 평행면광 발생기는 경사면 SS에 85도 내지 90도로 입사하는 평행면광을 조사한다. 여기서, 평행면광 발생기는 도 5 및 도 6에서 설명한 구성을 가질 수도 있음은 물론이다.9, the lower surface of the glass substrate 710 is a parallel surface PS to which the image sensor 700 is in close contact, and an inclined surface SS formed to be inclined so that the thickness of the glass substrate 710 becomes thin in the direction of one side of the glass substrate 710. Include. The inclined surface SS is formed to be inclined to the parallel surface PS by an inclination angle θ3. In Fig. 7, the parallel plane light generator irradiates parallel plane light incident on the inclined plane SS at 85 degrees to 90 degrees. Here, it goes without saying that the parallel plane light generator may have the configuration described in FIGS. 5 and 6.

경사면 SS는 유리 기판(710)의 두께를 작아지게 할 수 있다. 도 1에 도시된 유리 기판의 두께 TGS보다 더 작은 두께 TSGS를 가진 유리 기판이 동일한 유효 지문 접촉 영역을 제공할 수 있다. 경사면 SS가 평행면 PS에 대해 경사각 θ3를 가지므로, 경사면 SS에 입사된 평행면광의 굴절각 θ2'는 도 2에 도시된 굴절각 θ2에 경사각 θ3을 더한 값이 된다. 즉, 굴절각 θ2'가 증가하면, 유리 기판(700) 내에서 굴절광 및 반사광의 광 경로가 길어지게 되어 굴절광과 반사광이 유리 기판(700)의 하면에 접촉하는 지점간 거리 x'이 증가하게 된다. 따라서, 유리 기판(700)의 두께 TSGS가 작아지더라도 도 1에 도시된 구조에서 생성되는 것과 실질적으로 동일하거나 더 넓은 유효 지문 접촉 영역 및 유효 검출 영역을 얻을 수 있게 된다.The sloped surface SS may reduce the thickness of the glass substrate 710. A glass substrate with a thickness T SGS that is smaller than the thickness T GS of the glass substrate shown in FIG. 1 can provide the same effective fingerprint contact area. Since the inclined surface SS has an inclination angle θ3 with respect to the parallel surface PS, the refraction angle θ2' of the parallel surface light incident on the inclined surface SS becomes a value obtained by adding the inclination angle θ3 to the refraction angle θ2 shown in FIG. 2. That is, when the refraction angle θ2' increases, the optical path of the refracted light and the reflected light in the glass substrate 700 becomes longer, so that the distance x'between the points where the refracted light and the reflected light contact the lower surface of the glass substrate 700 increases. do. Accordingly, even if the thickness T SGS of the glass substrate 700 is decreased, it is possible to obtain an effective fingerprint contact area and an effective detection area substantially the same as or wider than that generated in the structure shown in FIG. 1.

도 9에 도시된 경사면을 갖는 유리 기판(700)은 도 1 내지 도 3에 도시된 구성뿐 아니라 도 10 내지 14에 도시된 구성에도 적용될 수 있다.The glass substrate 700 having an inclined surface illustrated in FIG. 9 may be applied to the configurations illustrated in FIGS. 10 to 14 as well as the configurations illustrated in FIGS. 1 to 3.

도 10은 지문센서 패키지가 보호 매체 아래 위치한 예를 예시적으로 설명하기 위한 사시도이다.10 is a perspective view illustrating an example in which a fingerprint sensor package is located under a protection medium.

도 10을 참조하면, 지문센서 패키지는 이미지 센서(800), 유리 기판(810), 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)를 포함하며, 지문센서 패키지의 유리 기판(810)의 상면은 보호 매체인 커버 글라스의 하면에 밀착될 수 있다.Referring to FIG. 10, the fingerprint sensor package includes an image sensor 800, a glass substrate 810, and first and second parallel light generators 820 and 825, and the upper surface of the glass substrate 810 of the fingerprint sensor package Silver may be in close contact with the lower surface of the cover glass, which is a protective medium.

제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)는 유리 기판(810)의 일측 하부 및 타측 하부에 각각 위치하며, 평행면광을 이미지 센서(800) 방향으로 유리 기판(810)의 하면에 조사한다. 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)가 조사한 각 평행면광의 입사각은 85도 내지 90도이나, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 평행면광 발생기(820)는 왼쪽에서 오른쪽으로 평행면광을 조사하고, 제2 평행면광 발생기(825)는 오른쪽에서 왼쪽으로 평행면광을 조사한다. 예를 들어, 제1 및 제2 평행면광 발생기(120)는 직진성이 높은 평행면광을 조사할 수 있는 레이저 다이오드 또는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 이외에, 도 6 내지 도 8에서 상술한 다양한 구조의 평행면광 발생기가 적용될 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 유리 기판(810)의 하면은 이미지 센서(800)가 밀착된 중앙부부터 좌우 측면을 향하는 방향으로 형성된 복수의 경사면을 포함할 수 있다.The first and second parallel plane light generators 820 and 825 are respectively located under one side and the other side of the glass substrate 810, and irradiate the parallel plane light onto the lower surface of the glass substrate 810 in the direction of the image sensor 800 . The incident angle of each parallel plane light irradiated by the first and second parallel plane light generators 820 and 825 is 85 degrees to 90 degrees, but as shown in FIG. 10, the first parallel plane light generator 820 has parallel plane light from left to right. And the second parallel plane light generator 825 irradiates parallel plane light from right to left. For example, the first and second parallel plane light generators 120 may be laser diodes or light emitting diodes (LEDs) capable of irradiating parallel plane light having high linearity. In addition, the parallel plane light generator of various structures described above in FIGS. 6 to 8 may be applied. In addition, as shown in FIG. 9, the lower surface of the glass substrate 810 may include a plurality of inclined surfaces formed in a direction from the center to which the image sensor 800 is in close contact toward the left and right side surfaces.

일 실시예로, 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)는 근적외선의 평행면광을 생성할 수 있다. 다른 실시예로, 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)는 단파장의 평행면광을 생성할 수 있다.In an embodiment, the first and second parallel plane light generators 820 and 825 may generate near-infrared parallel plane light. In another embodiment, the first and second parallel plane light generators 820 and 825 may generate short-wavelength parallel plane light.

유리 기판(810) 및 커버 글라스는 입사된 평행면광이 이미지 센서(800)에 입사되는 광 경로를 제공한다. 평행면광은 유리 기판(810)의 하면으로 입사하고, 커버 글라스의 상면에서 1차 반사된다. 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)가 각각 유리 기판(810)의 일측 및 타측 하면에 서로 대향하게 위치하므로, 커버 글라스 상면에는 제1 유효 지문 접촉 영역(840)과 제2 유효 지문 접촉 영역(845)이 형성된다. 두께 Ttotal가 작으면, 제1 유효 지문 접촉 영역(840)과 제2 유효 지문 접촉 영역(845) 간에는 지문이미지가 획득되지 않는 영역이 형성될 수 있으며, 두께 Ttotal가 증가하면, 제1 유효 지문 접촉 영역(840)과 제2 유효 지문 접촉 영역(845)의 폭이 증가하여 지문이미지가 획득되지 않는 영역이 감소할 수 있다. 제1 유효 지문 접촉 영역(840)과 제2 유효 지문 접촉 영역(845)에서 나온 반사광은 이미지 센서(800)에 입사되어 지문이미지 생성에 이용된다.The glass substrate 810 and the cover glass provide an optical path through which incident parallel light is incident on the image sensor 800. The parallel plane light enters the lower surface of the glass substrate 810 and is primarily reflected from the upper surface of the cover glass. Since the first and second parallel surface light generators 820 and 825 are located opposite to each other on one and the other lower surfaces of the glass substrate 810, respectively, the first effective fingerprint contact area 840 and the second effective fingerprint are provided on the upper surface of the cover glass. A contact area 845 is formed. If the thickness T total is smaller if, the may be the first effective fingerprint contact region 840 and the second fingerprint image between valid fingerprint contact area 845 is not acquired region is formed, increasing the thickness T total, the first effective As the widths of the fingerprint contact area 840 and the second effective fingerprint contact area 845 increase, an area in which a fingerprint image is not obtained may decrease. The reflected light from the first effective fingerprint contact area 840 and the second effective fingerprint contact area 845 is incident on the image sensor 800 and is used to generate a fingerprint image.

이미지 센서(800)는 유리 기판(810) 하면 중앙부에 위치하며, 이미지 센서(800)의 상면은 유리 기판(810)의 하면에 밀착된다. 유리 기판(810) 하면과 이미지 센서(800)의 상면은 실질적으로 평탄하다.The image sensor 800 is located at the center of the lower surface of the glass substrate 810, and the upper surface of the image sensor 800 is in close contact with the lower surface of the glass substrate 810. The lower surface of the glass substrate 810 and the upper surface of the image sensor 800 are substantially flat.

도 11 및 도 12는 도 10의 지문센서 패키지의 동작을 예시적으로 설명하기 위해 I-I'를 따라 절단한 단면도이다. 11 and 12 are cross-sectional views taken along line II′ to exemplarily explain the operation of the fingerprint sensor package of FIG. 10.

제1 및 제2 평행면광 발생기(920, 925)는 번갈아 턴온되어 평행면광을 유리 기판(910) 하면에 조사한다. 도 11을 참조하면, 유리 기판(910)의 일측 하부에 위치한 제1 평행면광 발생기(920)가 턴온되어 제1 평행면광(921)을 제1 평행면광 발생기(920)와 이미지 센서(900) 사이 유리 기판(910)의 하면에 조사한다. 이 때 제2 평행면광 발생기(925)는 턴 오프된다. 유리 기판(910)의 하면에서 굴절된 굴절광은 폭 W_C''의 지문 접촉 영역 중 폭 W_ND의 지문 불획득 영역의 좌측 영역에서 반사된다. 반사광이 이미지 센서(900)에 입사되면 지문이미지가 생성된다. 이 때 반사광은 이미지 센서(900)에서 폭 W_ND의 지문 불획득 영역을 제외한 나머지 검출 영역(901)에만 입사된다. 따라서 이미지 센서(900)가 생성한 지문이미지는 지문 접촉 영역 중 좌측 영역에 접촉한 지문이 표현된 영역(940)과 지문이 표현되지 않은 영역(945)을 가지게 된다. 지문이 표현되지 않은 영역(945)의 폭은 지문 불획득 영역의 폭 W_ND와 동일하다.The first and second parallel plane light generators 920 and 925 are alternately turned on to irradiate the parallel plane light onto the lower surface of the glass substrate 910. Referring to FIG. 11, the first parallel plane light generator 920 located under one side of the glass substrate 910 is turned on to transfer the first parallel plane light 921 between the first parallel plane light generator 920 and the image sensor 900. The lower surface of the glass substrate 910 is irradiated. At this time, the second parallel plane light generator 925 is turned off. The refracted light refracted from the lower surface of the glass substrate 910 is reflected from the left area of the fingerprint non-acquisition area of the width W_ND among the fingerprint contact areas of width W_C''. When the reflected light enters the image sensor 900, a fingerprint image is generated. At this time, the reflected light enters only the remaining detection area 901 of the image sensor 900 except for the fingerprint non-acquisition area of width W_ND. Accordingly, the fingerprint image generated by the image sensor 900 has an area 940 in which a fingerprint in contact with the left area of the fingerprint contact area is expressed and an area 945 in which the fingerprint is not expressed. The width of the area 945 in which the fingerprint is not expressed is the same as the width W_ND of the non-fingerprint area.

도 12을 참조하면, 유리 기판(910)의 타측 하부에 위치한 제2 평행면광 발생기(925)가 턴온되어 제2 평행면광(926)을 이미지 센서(900)와 제2 평행면광 발생기(925) 사이 유리 기판(910)의 하면에 조사한다. 이 때 제1 평행면광 발생기(920)는 턴 오프된다. 유리 기판(910)의 하면에서 굴절된 굴절광은 폭 W_C''의 지문 접촉 영역 중 폭 W_ND의 지문 불획득 영역의 우측 영역에서 반사된다. 반사광은 이미지 센서(900)에 입사되어 지문이미지가 생성된다. 이 때 반사광은 이미지 센서(900)에서 폭 W_ND의 지문 불획득 영역을 제외한 나머지 검출 영역(902)에만 입사된다. 따라서 이미지 센서(900)가 생성한 지문이미지는 지문 접촉 영역 중 우측 영역에 접촉한 지문이 표현된 영역(950)과 지문이 표현되지 않은 영역(955)을 가지게 된다. 지문이 표현되지 않은 영역(955)의 폭은 지문 불획득 영역의 폭 W_ND와 동일하다. 이미지 센서(900)가 유리 기판(910)의 하면에 밀착되어 있기 때문에, 평행면광(921, 926)은 이미지 센서(900)에 의해 더 이상 직진하지 못하며, 이로 인해 이미지 센서이미지 센서(900)가 위치한 유리 기판(910)의 하면으로 입사하지 못한다. 이로 인해, 지문이 표현되지 않는 영역(945, 955)이 발생한다.Referring to FIG. 12, the second parallel plane light generator 925 located under the other side of the glass substrate 910 is turned on to transfer the second parallel plane light 926 between the image sensor 900 and the second parallel plane light generator 925. The lower surface of the glass substrate 910 is irradiated. At this time, the first parallel plane light generator 920 is turned off. The refracted light refracted from the lower surface of the glass substrate 910 is reflected in the right area of the fingerprint non-acquisition area of width W_ND among the fingerprint contact areas of width W_C''. The reflected light is incident on the image sensor 900 to generate a fingerprint image. At this time, the reflected light is incident on the image sensor 900 only to the remaining detection area 902 except for the fingerprint non-acquisition area of width W_ND. Accordingly, the fingerprint image generated by the image sensor 900 has an area 950 in which a fingerprint in contact with the right area of the fingerprint contact area is expressed and an area 955 in which no fingerprint is expressed. The width of the area 955 in which the fingerprint is not expressed is the same as the width W_ND of the fingerprint non-acquisition area. Since the image sensor 900 is in close contact with the lower surface of the glass substrate 910, the parallel plane lights 921 and 926 cannot go straight any more by the image sensor 900, and thus the image sensor image sensor 900 It cannot enter into the lower surface of the located glass substrate 910. As a result, areas 945 and 955 in which a fingerprint is not expressed are generated.

일 실시예로, 도 11과 도 12에서 설명한 과정을 통해 생성된 지문이미지는 각각 지문 인식에 이용되거나, 지문이 표현되지 않은 영역(945, 955)을 기준으로 합성되어 지문 인식에 이용될 수도 있다.In an embodiment, the fingerprint images generated through the process described in FIGS. 11 and 12 may be used for fingerprint recognition, respectively, or may be synthesized based on areas 945 and 955 in which a fingerprint is not expressed and used for fingerprint recognition. .

도 13은 지문센서 패키지의 구조 및 동작을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.13 is a cross-sectional view illustrating a structure and operation of a fingerprint sensor package as an example.

도 13을 참조하면, 지문센서 패키지는 이미지 센서(1100), 유리 기판(1110), 제1 및 제2 평행면광 발생기(1120, 1125)를 포함하며, 지문센서 패키지의 유리 기판(1110)의 상면은 보호 매체인 커버 글라스의 하면에 밀착된다. 도 10에 도시된 지문센서 패키지와 비교할 때, 도 13에 도시된 지문센서 패키지는 제1 및 제2 평행면광 발생기(1120, 1125)가 동시에 턴온되어 지문이미지를 생성할 수 있다. 이를 위해서, 도 13에 도시된 지문센서 패키지는 도 10에 도시된 이미지 센서(800)보다 폭이 큰 이미지 센서 또는 한 쌍의 이미지 센서를 포함한다. 13, the fingerprint sensor package includes an image sensor 1100, a glass substrate 1110, and first and second parallel light generators 1120 and 1125, and the upper surface of the glass substrate 1110 of the fingerprint sensor package. Silver adheres to the lower surface of the cover glass, which is a protective medium. Compared with the fingerprint sensor package shown in FIG. 10, in the fingerprint sensor package shown in FIG. 13, the first and second parallel plane light generators 1120 and 1125 are simultaneously turned on to generate a fingerprint image. To this end, the fingerprint sensor package illustrated in FIG. 13 includes an image sensor or a pair of image sensors having a width larger than that of the image sensor 800 illustrated in FIG. 10.

이미지 센서(1100)의 폭을 증가시키면, 제1 및 제2 평행면광 발생기(1120, 1125)를 동시에 턴온하여 지문이미지를 생성할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 유리 기판(1110)의 양측 하부에 위치한 제1 및 제2 평행면광 발생기(1120, 1125)는 동시에 제1 및 제2 평행면광(1121, 1126)을 유리 기판(1110)의 하면에 조사한다. 유리 기판(1110)의 하면에서 굴절된 제1 및 제2 굴절광은 폭 W_C''의 지문 접촉 영역 중 폭 W_ND의 지문 불획득 영역의 좌측 영역 및 우측 영역에서 각각 반사된다. 지문 불획득 영역 W_ND의 좌측 영역에서 반사된 제1 반사광은 이미지 센서(1100)의 좌측 검출 영역에 입사되고, 지문 불획득 영역 W_ND의 우측 영역에서 반사된 제2 반사광은 이미지 센서(1100)의 우측 검출 영역에 입사되어 지문이미지가 생성된다. 따라서 이미지 센서(1100)가 생성한 지문이미지는 지문 접촉 영역 중 좌측 영역에 접촉한 지문이 표현된 영역(1140), 지문 접촉 영역 중 우측 영역에 접촉한 지문이 표현된 영역(1141), 및 지문이 표현되지 않은 영역(1142)을 가지게 된다. 지문이 표현되지 않은 영역(1142)이 존재하더라도, 손가락의 지문 위치를 이동시키면서 지문이미지를 복수로 획득한 후 이를 합성하여 지문 인식이 수행될 수 있다. When the width of the image sensor 1100 is increased, the first and second parallel plane light generators 1120 and 1125 are simultaneously turned on to generate a fingerprint image. As shown in FIG. 11, the first and second parallel plane light generators 1120 and 1125 located under both sides of the glass substrate 1110 simultaneously transmit the first and second parallel plane lights 1121 and 1126 to the glass substrate 1110. ) On the underside of it. The first and second refracted lights refracted from the lower surface of the glass substrate 1110 are reflected in the left and right areas of the fingerprint non-acquisition area of width W_ND among the fingerprint contact areas of width W_C''. The first reflected light reflected from the left area of the fingerprint non-acquisition area W_ND is incident on the left detection area of the image sensor 1100, and the second reflected light reflected from the right area of the fingerprint non-acquired area W_ND is the right side of the image sensor 1100. It is incident on the detection area and a fingerprint image is generated. Therefore, the fingerprint image generated by the image sensor 1100 is an area 1140 in which a fingerprint in contact with the left area of the fingerprint contact area is expressed, an area 1141 in which a fingerprint in contact with the right area of the fingerprint contact area is expressed, and a fingerprint It has this unrepresented area 1142. Even if there is an area 1142 in which the fingerprint is not expressed, fingerprint recognition may be performed by acquiring a plurality of fingerprint images while moving the fingerprint location of the finger and synthesizing them.

도 14는 지문센서 패키지의 구조를 예시적으로 설명하기 위한 저면도이고, 다. 도 15는 도 14에 도시된 지문센서 패키지의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 상면도이다.14 is a bottom view for explaining the structure of the fingerprint sensor package by way of example. 15 is a top view exemplarily illustrating an operation of the fingerprint sensor package shown in FIG. 14.

도 14를 참조하면, 이미지 센서(1200)의 상면은 유리 기판(1210)의 하면 중앙부에 밀착되며, 제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223)는 유리 기판(1210)의 각 측면에 위치한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 유리 기판(1210)의 하면은 이미지 센서(1200)가 밀착된 중앙부부터 각 측면을 향하는 방향으로 형성된 복수의 경사면을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14, the upper surface of the image sensor 1200 is in close contact with the center of the lower surface of the glass substrate 1210, and the first to fourth parallel surface light generators 1220, 1221, 1222, and 1223 are formed of the glass substrate 1210. It is located on each side. As shown in FIG. 9, the lower surface of the glass substrate 1210 may include a plurality of inclined surfaces formed in a direction from a central portion to which the image sensor 1200 is in close contact toward each side.

제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223)는 유리 기판(1210)의 각 측면 하부에 위치하며, 평행면광을 이미지 센서(1200) 방향으로 유리 기판(1310)의 하면에 조사한다. 제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223)가 조사한 각 평행면광의 입사각은 85도 내지 90도이나, 제1 평행면광 발생기(1220)는 좌측면에서 우측 방향으로 제1 평행면광을 조사하고, 제2 평행면광 발생기(1221)는 우측면에서 좌측 방향으로 제2 평행면광을 조사하고, 제3 평행면광 발생기(1222)는 상측면에서 아래쪽 방향으로 제3 평행면광을 조사하며, 제4 평행면광 발생기(1223)은 하측면에서 위쪽 방향으로 제4 평행면광을 조사한다. 제1 평행면광 또는 제2 평행면광의 진행방향과 제3 평행면광 또는 제4 평행면광의 진행방향은 서로 수직할 수 있다.The first to fourth parallel plane light generators 1220, 1221, 1222, and 1223 are located under each side of the glass substrate 1210, and the parallel plane light is irradiated on the lower surface of the glass substrate 1310 in the direction of the image sensor 1200 do. The incident angle of each parallel plane light irradiated by the first to fourth parallel plane light generators 1220, 1221, 1222, and 1223 is 85 degrees to 90 degrees, but the first parallel plane light generator 1220 is the first parallel plane light from the left side to the right side. The second parallel plane light generator 1221 irradiates the second parallel plane light from the right side to the left, and the third parallel plane light generator 1222 irradiates the third parallel plane light from the upper side to the downward direction. 4 The parallel plane light generator 1223 irradiates the fourth parallel plane light from the lower side to the upward direction. The traveling direction of the first parallel plane light or the second parallel plane light and the traveling direction of the third parallel plane light or the fourth parallel plane light may be perpendicular to each other.

유리 기판(1210)은 사각 판형상이며, 입사된 평행면광이 이미지 센서(1200)에 입사되는 광 경로를 제공한다. The glass substrate 1210 has a square plate shape, and provides a light path through which incident parallel light is incident on the image sensor 1200.

도 15를 참조하면, 제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223)는 번갈아 턴온되어 평행면광을 유리 기판(1310) 하면에 조사한다. 도 15의 (a)는 제1 평행면광 발생기(1220)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1320)을 나타내고, 도 15의 (b)는 제2 평행면광 발생기(1221)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1321)을 나타내고, 도 15의 (c)는 제3 평행면광 발생기(1222)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1322)을 나타내며, 도 15의 (d)는 제4 평행면광 발생기(1223)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1323)을 나타낸다. 도 15의 (a) 내지 (d)에서 설명한 과정을 통해 생성된 지문이미지는 각각 처리되어 지문 인식에 이용될 수 있고, 합성되어 지문 인식에 이용될 수도 있다.Referring to FIG. 15, the first to fourth parallel plane light generators 1220, 1221, 1222, and 1223 are alternately turned on to irradiate the parallel plane light onto the lower surface of the glass substrate 1310. FIG. 15A shows the effective fingerprint contact area 1320 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the first parallel plane light generator 1220 is turned on, and FIG. 15B shows the second parallel plane light. The effective fingerprint contact area 1321 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the generator 1221 is turned on is shown, and FIG. 15C shows a glass substrate (c) when the third parallel plane light generator 1222 is turned on. The effective fingerprint contact area 1322 formed on the upper surface of 1310 is shown, and FIG. 15D shows the effective fingerprint contact area formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the fourth parallel surface light generator 1223 is turned on. Shows (1323). The fingerprint images generated through the process described in FIGS. 15A to 15D may be processed and used for fingerprint recognition, or synthesized and used for fingerprint recognition.

한편, 제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223) 중 서로 대향하는 두 개는 동시에 턴온되어 평행면광을 유리 기판(1310) 하면에 조사할 수도 있다. 도 15의 (e)는 제1 및 제2 평행면광 발생기(1220, 1221)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1324)을 나타내며, 도 15의 (f)는 제3 및 제4 평행면광 발생기(1222, 1223)이 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1325)을 나타낸다.Meanwhile, two of the first to fourth parallel plane light generators 1220, 1221, 1222, and 1223 that face each other may be turned on at the same time to irradiate the parallel plane light onto the lower surface of the glass substrate 1310. FIG. 15(e) shows the effective fingerprint contact area 1324 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the first and second parallel plane light generators 1220 and 1221 are turned on, and FIG. 15(f) Denotes an effective fingerprint contact area 1325 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the third and fourth parallel plane light generators 1222 and 1223 are turned on.

도 16은 이미지 센서의 일 구조를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이고, 도 17은 이미지 센서의 다른 구조를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.16 is a cross-sectional view illustrating a structure of an image sensor as an example, and FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating another structure of an image sensor.

지문센서 패키지에 외부 광이 입사되면 이미지 센서의 화소가 포화되어 지문이미지를 생성할 수 없게 된다. 특히, 지문센서 패키지가 장착된 전자장치가 실외에 위치하게 되면, 지문센서 패키지가 정상적으로 동작하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 상황을 방지하기 위해서, 단파장의 평행면광을 이용하고 단파장광만 통과하는 단파장 대역 통과 필름을 유리 기판의 하면 또는 상면에 부착할 수 있다. 도 16 및 도 17에 도시된 구조는 외부 광이 지문이미지 생성에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 이미지 센서의 구조를 나타내고 있다.When external light is incident on the fingerprint sensor package, the pixels of the image sensor are saturated and a fingerprint image cannot be generated. In particular, when an electronic device equipped with a fingerprint sensor package is located outdoors, a situation in which the fingerprint sensor package does not operate normally may occur. In order to prevent such a situation, a short-wavelength band-pass film that uses short-wavelength parallel surface light and passes only short-wavelength light may be attached to the lower surface or upper surface of the glass substrate. The structures shown in FIGS. 16 and 17 show a structure of an image sensor capable of minimizing the influence of external light on the generation of a fingerprint image.

도 16은 BIS(Back-illuminated structure) 이미지 센서에 구현된 차광을 위한 쉴드층을 나타내고 있다. 이미지 센서는 반도체 기판(1520), 반도체 기판의 상면에 형성된 수광 소자(1530), 반도체 기판 내 수광 소자(1530)의 하부에 형성되어 수광 소자(1530)와 외부 연결 단자(미도시)간 전기 배선을 형성하는 복수의 메탈층(1540), 수광 소자(1530)의 상부에 형성된 보호층(1500), 및 보호층(1500) 내 수광 소자(1530)의 상부에 형성된 쉴드층(1510)을 포함한다. 여기서, 수광 소자(1530)의 일 예로 포토 다이오드가 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 수광 소자가 사용될 수 있음은 물론이다.16 shows a shield layer for blocking light implemented in a back-illuminated structure (BIS) image sensor. The image sensor is formed under the semiconductor substrate 1520, the light-receiving element 1530 formed on the upper surface of the semiconductor substrate, and the light-receiving element 1530 in the semiconductor substrate, and is an electrical wiring between the light-receiving element 1530 and an external connection terminal (not shown). A plurality of metal layers 1540 forming a, a protective layer 1500 formed on the light receiving element 1530, and a shield layer 1510 formed on the light receiving element 1530 in the protective layer 1500 . Here, a photodiode is shown as an example of the light-receiving element 1530, but it is not necessarily limited thereto, and various types of light-receiving elements may be used.

쉴드층(1510)은 수광 소자(1530)를 향해 실질적으로 수직으로 입사되는 외부 광을 차단한다. 쉴드층(1510)은, 예를 들어, 금속으로 형성될 수 있다. 이를 위해서, 복수의 쉴드층(1510)이 복수의 수광 소자(1530) 각각의 수직 상부에 형성되며, 복수의 쉴드층(1510)간은 일정 거리로 이격된다. 가로 길이와 세로 길이로 정의되는 쉴드층(1510)의 넓이는 수광 소자(1530)의 넓이와 같거나 커서 수광 소자(1530)의 수직 상방으로 입사되는 빛을 차단할 수 있다. 한편, 좌측 상방에서 각 수광 소자(1530)를 향해 일정 각도로 입사되는 빛(1550)이 통과하는 광 경로 및/또는 우측 상방에서 각 수광 소자(1530)를 향해 일정 각도로 입사되는 빛(1555)이 통과하는 광 경로는 복수의 쉴드층(1510)간 이격 거리 및 쉴드층(1510)과 수광 소자(1530) 사이 높이에 의해 정의될 수 있다. The shield layer 1510 blocks external light that is substantially vertically incident toward the light receiving element 1530. The shield layer 1510 may be formed of, for example, metal. To this end, a plurality of shield layers 1510 are formed vertically above each of the plurality of light receiving elements 1530, and the plurality of shield layers 1510 are spaced apart by a predetermined distance. An area of the shield layer 1510 defined by a horizontal length and a vertical length is equal to or larger than the area of the light-receiving element 1530 to block light incident vertically above the light-receiving element 1530. On the other hand, the light path through which the light 1550 incident from the upper left side toward each light receiving element 1530 passes and/or the light incident at a certain angle toward each light receiving element 1530 from the upper right side (1555) The optical path passing through may be defined by a separation distance between the plurality of shield layers 1510 and a height between the shield layer 1510 and the light receiving element 1530.

보호층(1500)의 상면 중 광 경로 주변 영역의 적어도 일부는 컬러 코팅될 수 있다. 일 실시예로, 쉴드층(1510)의 수직 상부에 위치한 보호층(1500)의 상면은, 예를 들어, 흰색 또는 검정색 물질로 코팅될 수 있다. 이미지 센서가 위치한 영역이 주변의 색과 다르면 시각적으로 이질감을 유발할 수 있다. 이미지 센서에는 반사광이 입사하는 광 경로가 보호층(1500)의 상면부터 수광 소자(1530)까지 형성되어 있으므로, 보호층(1500)의 상면은 주변 색보다 더 진한 색으로 코팅되는 것이 바람직하다.At least a portion of an area around the light path of the upper surface of the protective layer 1500 may be color coated. In one embodiment, the upper surface of the protective layer 1500 positioned vertically above the shield layer 1510 may be coated with, for example, a white or black material. If the area in which the image sensor is located is different from the surrounding color, it can cause visually different feelings. In the image sensor, since a light path through which reflected light is incident is formed from the upper surface of the protective layer 1500 to the light receiving element 1530, the upper surface of the protective layer 1500 is preferably coated with a darker color than the surrounding color.

도 17은 FIS(Front-illuminated structure) 이미지 센서에 구현된 차광 구조를 나타내고 있다. 이미지 센서는 반도체 기판(1620), 반도체 기판의 상면에 형성된 수광 소자(1630), 수광 소자(1630)의 상부에 형성된 보호층(1600), 보호층(1600) 내에 형성되어 수광 소자(1630)와 외부 연결 단자(미도시)간 전기 배선을 형성하며 일정 각도로 기울어진 광 경로를 형성하는 메탈층(1610)을 포함한다.17 shows a light blocking structure implemented in a front-illuminated structure (FIS) image sensor. The image sensor is formed in the semiconductor substrate 1620, the light-receiving element 1630 formed on the upper surface of the semiconductor substrate, the protective layer 1600 formed on the upper surface of the light-receiving element 1630, and the light-receiving element 1630 and It includes a metal layer 1610 forming an electric wire between external connection terminals (not shown) and forming an optical path inclined at a predetermined angle.

M1 및 M2 메탈 라인을 포함하는 메탈층(1610)은 수광 소자(1530)를 향해 실질적으로 수직으로 입사되는 외부 광을 차단한다. 이를 위해서, 이미지 센서의 상부에서 봤을 때, M1 메탈 라인과 M2 메탈 라인에 의해 수광 소자(1630)가 가려지도록 M1 메탈 라인이 형성되지 않은 영역의 상부에 M2 메탈 라인을 형성한다. 한편, M1 메탈 라인이 수광 소자(1630)의 수직 상방에 형성되며, 메탈층(1610)이 2 개의 메탈 라인으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, M2 메탈 라인이 수광 소자(1630)의 수직 상방에 형성될 수 있다. 또한, 메탈층(1610)은 3 이상의 메탈 라인을 포함할 수 있는데, 예를 들어, M1 내지 M4 메탈 라인으로 메탈층(1610)이 구성된 경우에, M3-M4 메탈 라인간 거리를 M1-M2 메탈 라인간 거리 또는 M2-M3 메탈 라인간 거리보다 멀게 형성함으로써, 수광 소자(1630)를 향해 실질적으로 수직으로 입사하는 외부 광이 차단될 수 있다. 한편, 보호층(1600)의 상면 중 광 경로 주변 영역의 적어도 일부는 컬러 코팅될 수 있다. 일 실시예로, 최상위 메탈층의 수직 상부에 위치한 보호층(1600)의 상면은, 예를 들어, 흰색 또는 검정색 물질로 코팅될 수 있다. The metal layer 1610 including M1 and M2 metal lines blocks external light that is substantially vertically incident toward the light receiving element 1530. To this end, when viewed from the top of the image sensor, an M2 metal line is formed over an area where the M1 metal line is not formed so that the light-receiving element 1630 is covered by the M1 metal line and the M2 metal line. On the other hand, although the M1 metal line is formed vertically above the light receiving element 1630 and the metal layer 1610 is shown as being formed of two metal lines, this is only an example, and the M2 metal line is the light receiving element 1630 ) Can be formed vertically above. In addition, the metal layer 1610 may include three or more metal lines. For example, when the metal layer 1610 is formed of M1 to M4 metal lines, the distance between the M3-M4 metal lines is M1-M2 metal. By forming the distance between the lines or the distance between the M2-M3 metal lines, external light that is substantially vertically incident toward the light receiving element 1630 may be blocked. Meanwhile, at least a portion of an area around the light path of the upper surface of the protective layer 1600 may be color coated. In one embodiment, the upper surface of the protective layer 1600 positioned vertically above the uppermost metal layer may be coated with, for example, a white or black material.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .

Claims (10)

평행한 상면과 하면을 포함하며,
상기 하면의 일측에 형성된 입사 영역으로부터 상면에 형성된 유효 지문 접촉 영역까지 제1 각도로 연장된 제1 광 경로 및
상기 유효 지문 접촉 영역으로부터 상기 하면의 타측에 형성된 유효 검출 영역 사이에 제2 각도로 경사진 제2 광 경로를 제공하는 유리 기판;
상기 유리 기판의 일측 하부에 위치하며, 상기 제1 광 경로로 진행하는 평행면광을 공기를 통해 상기 입사 영역에 조사하되, 상기 유리 기판의 하면에 수직한 방향과 상기 평행면광의 진행 방향 사이 각도가 85도 내지 90도가 되도록 상기 평행면광을 조사하여 상기 제1 각도가 상기 유효 지문 접촉 영역에 대한 전반사각도가 되도록 하는, 평행면광 발생기; 및
상기 유효 검출 영역의 하부에 배치되며, 상기 유효 검출 영역에 도달한 빛으로 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함하되,
상기 제1 각도는 상기 하면에 수직한 직선과 상기 제1 광 경로 사이의 각도이고, 상기 제2 각도는 상기 상면에 수직한 직선과 상기 제2 광 경로 사이의 각도이며, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도는 동일하며,
상기 입사 영역과 상기 유효 검출 영역은 중첩되지 않는 지문센서 패키지.
It includes parallel upper and lower surfaces,
A first optical path extending at a first angle from an incident area formed on one side of the lower surface to an effective fingerprint contact area formed on the upper surface, and
A glass substrate providing a second optical path inclined at a second angle between the effective fingerprint contact area and the effective detection area formed on the other side of the lower surface;
It is located under one side of the glass substrate and irradiates the incident area with the parallel light traveling through the first optical path through the air, but the angle between the direction perpendicular to the lower surface of the glass substrate and the traveling direction of the parallel light is 85 A parallel plane light generator configured to irradiate the parallel plane light to be from degrees to 90 degrees so that the first angle is a total reflection angle with respect to the effective fingerprint contact area; And
An image sensor disposed below the effective detection area and generating a fingerprint image with light reaching the effective detection area,
The first angle is an angle between a straight line perpendicular to the lower surface and the first optical path, the second angle is an angle between a straight line perpendicular to the upper surface and the second optical path, the first angle and the The second angle is the same,
The fingerprint sensor package in which the incident area and the effective detection area do not overlap.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 광 경로 및 상기 제2 광 경로를 연장하는 커버 글라스가 상기 유리 기판의 상면에 밀착되는 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package of claim 1, wherein a cover glass extending the first and second optical paths is in close contact with an upper surface of the glass substrate. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 광 경로로 진행한 빛은,
상기 유효 지문 접촉 영역에서 지문의 융선에 적어도 일부가 흡수되거나
상기 지문의 융선이 접촉하지 않은 영역에서 반사되는 지문센서 패키지.
The method according to claim 2, wherein the light traveling through the first optical path,
At least part of the ridge of the fingerprint is absorbed in the effective fingerprint contact area, or
A fingerprint sensor package that is reflected from an area where the ridges of the fingerprint are not in contact.
청구항 1에 있어서, 상기 이미지 센서는, 상기 유효 검출 영역의 적어도 일부와 접하도록 상기 하면에 밀착되는 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package of claim 1, wherein the image sensor is in close contact with the lower surface so as to contact at least a part of the effective detection area. 청구항 1에 있어서, 상기 이미지 센서는, 상기 유효 검출 영역으로부터 이격된 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package of claim 1, wherein the image sensor is spaced apart from the effective detection area. 청구항 5에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 평행면광의 파장대에 대하여 투명한 재료를 이용하여 상기 유리 기판의 하면에 공기가 개재되지 않도록 밀착되는 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package of claim 5, wherein the image sensor is in close contact with the lower surface of the glass substrate so that air is not interposed by using a material transparent to the wavelength band of the parallel plane light. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 평행면광은 근적외선인 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 1, wherein the parallel plane light is near infrared rays. 청구항 1에 있어서, 상기 평행면광 발생기는 주기적으로 턴온 및 턴 오프되며,
상기 이미지 센서는 상기 평행면광 발생기 턴온시 지문이미지 및 상기 평행면광 발생기 턴 오프시 지문이미지를 모두 생성하는 지문센서 패키지.
The method of claim 1, wherein the parallel plane light generator is periodically turned on and off,
The image sensor is a fingerprint sensor package that generates both a fingerprint image when the parallel surface light generator is turned on and a fingerprint image when the parallel surface light generator is turned off.
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