KR102342062B1

KR102342062B1 - 지문인식용 광학필름

Info

Publication number: KR102342062B1
Application number: KR1020200032437A
Authority: KR
Inventors: 김진환; 김동민; 이태준; 김혜룡; 이지훈
Original assignee: 주식회사 엘엠에스
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2021-12-24
Also published as: KR20210115949A

Abstract

적외선(infrared)을 투과하는 지문인식용 광학필름이 개시된다. 지문인식용 광학필름은 베이스필름 및 상기 베이스필름의 일 면에 접착되는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈패턴층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 렌즈 각각은 상기 베이스필름의 상기 일 면에서 인접하는 서로 다른 렌즈 사이에 형성된 평부와 기정의된 제1 각도를 형성하는 제1 입광면 및 상기 제1 입광면과 기정의된 제2 각도를 형성하는 제2 입광면을 포함할 수 있다.

Description

지문인식용 광학필름{OPTICAL FILM FOR FINGERPRINTING RECOGNITION}

본 발명은 지문인식용 광학필름에 대한 것으로, 보다 상세하게는 적외선 투과가 가능한 지문인식용 광학필름에 대한 것이다.

최근 스마트폰, 태블릿 PC 등 휴대용 전자기기가 보편화 되었다. 이들 휴대용 전자기기는 사용자의 주소, 이메일, 금융정보 등의 개인 정보를 담고 있어 사용자 인증을 통한 보안성 확보가 중요하다.

사용자 인증 기술은 사용자의 생체 정보를 이용하는 방법으로 발전해나가고 있다. 여기서, 생체 정보는 예를 들어, 지문, 홍채, 안면 또는 음성 등의 정보일 수 있다. 특히, 지문 인증은 편의성과 높은 보안성으로 대다수의 휴대용 전자기기에 채택되어 가고 있는 추세다.

지문을 인식하는 방법은 정전식, 초음파식, 광학식 등이 대표적이다. 최근 스마트폰에는 디자인에 영향을 주지 않을 정도로 얇고 작은 크기를 유지하면서 높은 인식률을 보이는 반도체 센서 기반의 정전식 지문 인식 기능이 탑재되고 있다.

또한, 초음파를 방사한 후 반사되는 초음파의 도달 시간을 측정해 지문의 높이 차를 인식하는 초음파식 지문 인식 기능도 스마트폰에 탑재되고 있다. 다만, 정전식 지문 센서는 광학식 지문 센서에 비해 한 번에 인식하는 지문 영역의 크기가 매우 작아 광학식에 비해 오인증률이 높아 보안성이 다소 떨어질 수 있다. 초음파식은 정확성과 내구성이 비교적으로 좋지만 제작이 다소 까다롭고 가격적 측면에서 불리한 점이 있다.

한편, 광학식 지문 방식은 높은 신뢰도를 보장하고 내구성이 뛰어나 다양한 전자기기에 채택되고 있다. 광학식 지문 인식 방법은 장치의 투명한 지문 접촉부와 직접 접촉하는 지문의 릿지(ridge) 부분에서 산란되는 광을 검출하는 소위 산란 방식과, 지문의 밸리(valley) 부분에 대응하는 지문 접촉부 표면에서 전반사되는 광을 검출하는 소위 전반사 방식으로 나누어 볼 수 있다.

스마트폰과 같은 소형 전자기기의 백라이트 유닛에 포함되는 일반적인 광학필름은 적외선 투과율이 현저히 낮다. 이에 따라, 적외선을 이용하는 광학식 지문 인식 방식은 일반적인 광학필름을 구비하는 소형 전자기기에 채택되기 쉽지 않다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스마트폰과 같은 소형 전자기기에서도 적외선을 이용한 광학 지문 인증이 가능하도록 적외선을 원활히 투과하는 지문인식용 광학필름을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 적외선(infrared)을 투과하는 지문인식용 광학필름은 베이스필름 및 상기 베이스필름의 일 면에 접착되는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈패턴층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 렌즈 각각은 상기 베이스필름의 상기 일 면에서 인접하는 서로 다른 렌즈 사이에 형성된 평부와 기정의된 제1 각도를 형성하는 제1 입광면 및 상기 제1 입광면과 기정의된 제2 각도를 형성하는 제2 입광면을 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 지문인식용 광학필름은 적외선을 원활히 투과할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 지문인식용 광학필름은 스마트폰과 같은 소형 전자기기의 스크린 상에서 지문 인식이 가능하도록 함으로써, 스마트폰의 디스플레이 구조를 단순화하고 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지문인식용 광학필름의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 렌즈의 확대 단면을 도시한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 렌즈의 스펙을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 렌즈 중 일 렌즈의 확대 단면을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 지문인식시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지문인식용 광학필름의 성능실험 결과를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지문인식용 광학필름의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 지문인식용 광학필름의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 지문인식시스템을 도시한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 지문인식시스템을 도시한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 지문인식시스템을 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 또한, 발명에 대한 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 하기에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 사용된 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용 및 이에 상응한 기능을 토대로 해석되어야 할 것이다.

이하 설명되는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 광학필름은 다양한 형태의 액정표시장치(LCD(liquid crystal display) 장치)의 백라이트 유닛에 적용될 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 광학필름은 단독으로 사용되거나, 액정표시장치 외의 다양한 장치에서 백라이트를 제공해주는 수단에 포함되어 사용될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.

일반적으로, 액정표시장치는 종래의 브라운관 방식(CRT)과는 달리 화면 전체에 균일한 빛을 제공하는 백라이트 유닛(backlight unit)(10)이 필요하다. 백라이트 유닛(10)은 액정패널에 광을 조사하도록 액정패널의 후방에 구비될 수 있다.

백라이트 유닛(10)은 광원(11), 반사판(12), 도광판(13), 지문인식용 광학필름(14) 및 반사편광시트(15)를 포함한다.

광원(11)은 광을 방사한다. 광원(11)은 광을 방사하는 발광체로 구성될 수 있다. 광원(11)은 도광판(13)의 측부에서 발광하여 도광판(13) 방향으로 광을 전달할 수 있다. 광원(11)에서 방사되는 광이 액정패널의 배면에 조사됨으로써 식별 가능한 화상이 구현될 수 있다.

일 예로, 광원(11)은 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL), 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp) 및 발광다이오드(light emitting diode: LED, 이하 LED라 함) 중 하나일 수 있다.

광원(11)은 배열구조에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 구분되는데, 직하형은 에지형에 비해 분할구동이 가능하여 에지형 보다 더욱 섬세한 영상을 구현할 수 있다.

반사판(12)은 도광판(13) 후방에 배치되어 도광판(13) 후방으로 출사된 광을 도광판(13)으로 반사시켜 입사시킴으로써 광의 손실을 최소화한다.

도광판(13)은 반사판(12)을 통해 입사된 광을 면광원의 형태로 변환한다.

지문인식용 광학필름(14)은 도광판(13)의 상부에 배치되어, 도광판(13)에서 전달되는 광을 집광하여 상부로 이동시킨다. 일 예로, 지문인식용 광학필름(14)은 집광을 위한 복수의 렌즈를 배치하여, 도광판(13)으로부터 전달되는 광을 내부에서 전반사하여 상부로 굴절시킨다.

지문인식용 광학필름(14)은 베이스필름(14-1) 및 렌즈패턴층(14-2)을 포함할 수 있다.

베이스필름(14-1)은 렌즈패턴층(14-2)을 지지한다.

일 예로, 베이스필름(14-1)은 하부에서 전달되는 광이 용이하게 투과될 수 있는 광 투과성 필름일 수 있다. 이 경우, 베이스필름(14-1)은 예를 들어, PET, PC, PP 등의 재질일 수 있다.

다른 예로, 베이스필름(14-1)은 반사편광시트(14-1)일 수 있다. 이 경우, 반사편광시트(14-1)는 렌즈패턴층(14-2)으로부터 집광된 광에 대해 일 편광은 투과시키고 다른 편광은 하부로 반사시켜 광을 재순환 시키는 역할을 한다. 예를 들면, 반사편광시트(14-1)는 P 편광을 투과하고, S 편광을 반사할 수 있다.

여기서, 반사편광시트(14-1)는 굴절률이 서로 다른 복수 개의 레이어가 적층되어 구성된다. 일 예로, 반사편광시트(14-1)는 서로 다른 고 굴절률 레이어와 저 굴절률 레이어가 수십, 수백 또는 수천 개로 적층되어 구성될 수 있다.

베이스필름(14-1)은 렌즈패턴층(14-2)과 접착되어 일체화될 수 있다.

렌즈패턴층(14-2)은 입사된 광을 집광하여 상부로 출사시킨다. 렌즈패턴층(14-2)은 복수의 렌즈가 기정의된 간격으로 배치될 수 있다.

일 예로, 렌즈패턴층(14-2)은 출사되는 광의 휘도 향상을 위하여 투광성 베이스필름(14-1) 하부에 복수의 경사면을 포함하는 렌즈 어레이(array) 형태의 광학패턴이 형성되어 있는 광학 패턴층으로 형성될 수 있다.

반사편광시트(15)에 대한 설명은 상술한 반사편광시트(14-1)에 대한 설명과 중복되므로 상세한 설명은 생략한다. 일 예로, 베이스필름(14-1)이 반사편광시트(14-1)로 구현되는 경우, 백라이트 유닛(10)은 반사편광시트(15)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

상술한 백라이트 유닛(10)에 포함되는 구성은 다양한 조합으로 가능함은 물론이다. 예를 들어, 백라이트 유닛(10)은 광원(11), 반사판(12), 도광판(13), 광학필름(14) 및 반사편광시트(15) 중 일부가 생략되거나 추가적인 구성을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 백라이트 유닛(10)은 확산 시트를 더 포함할 수 있다. 여기서, 확산 시트는 도광판(13)으로부터 입사된 광을 균일하게 분산시킬 수 있다. 확산 시트는 광 확산제 비드(beads)가 첨가되어 있는 경화성 수지 용액을 도포하여 광학산제 비드에 의해 광확산을 유발할 수 있다. 또한, 확산 시트는 균일 또는 불균일한 크기의 형상(예를 들어, 구형)의 돌기 패턴(또는 돌출부)이 형성되어 광의 확산을 촉진할 수 있다. 일 예로, 경화성 수지 용액은 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트 및 라디칼 발생형 모노머 중 적어도 하나 이상을 택하여 단독 또는 혼합된 것으로 정의될 수 있다.

이하에서, 상술한 광학필름(14)에 대하여 상세히 설명하되 상술한 내용과 중복되는 구성에 대하여는 설명의 편의를 위해 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학필름의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 지문인식용 광학필름(20)은 베이스필름(21) 및 렌즈패턴층(22)을 포함한다.

베이스필름(21)은 렌즈패턴층(22)을 지지한다. 일 예로, 베이스필름(21)의 일 면 및 렌즈패턴층(22)의 일 측은 접착제에 의해 접착될 수 있다. 여기서, 접착제는 감압성 접착제(PSA: pressure sensitive adhesive)일 수 있다. 이에 따라, 지문인식용 광학필름(20)은 베이스필름(21) 및 렌즈패턴층(22)이 접착되어 일체화된 형태로 구성될 수 있다.

또한, 베이스필름(21)은 적외선(infrared)을 포함하는 다양한 주파수 대역의 광을 투과할 수 있다.

렌즈패턴층(22)은 베이스필름(21)의 일 면에 접착되어 광을 집광한다. 여기서, 렌즈패턴층(22)은 복수의 렌즈(22)를 포함할 수 있다.

일 예로, 복수의 렌즈(22) 사이에는 평부(211)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 베이스필름(21)의 일 면에서 인접하는 서로 다른 렌즈 사이(22)에 평부(211)가 형성될 수 있다.

일 예로, 복수의 렌즈(22)는 복수의 면을 포함하는 기둥 형태의 렌즈들의 집합체로 형성될 수 있다. 복수의 렌즈(22)는 다양하게 형성될 수 있는데, 이하 도 3a 내지 도 4를 참조하여, 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈의 단면의 예를 상세히 설명한다.

이하에서, 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈에 대해 설명하나, 이는 복수의 렌즈(22)에 포함되는 모든 렌즈 또는 적어도 일부에 대해 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 렌즈의 확대 단면을 도시한다.

도 3a를 참조하면, 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-1)는 베이스필름(21)의 일 면에서 인접하는 서로 다른 렌즈(22-1, 22-2) 사이에 형성된 평부(211)와 기정의된 제1 각도(

)를 형성하는 제1 입광면(221)을 포함할 수 있다. 일 예로, 기정의된 제1 각도(

)는 직각일 수 있다.

또한, 일 렌즈(22-1)는 제1 입광면(221)과 기정의된 제2 각도(

)를 형성하는 제2 입광면(222)을 포함할 수 있다.

일 예로, 기정의된 제2 각도(

)는 90

초과 및 180

미만으로 형성될 수 있다.

이하에서, 도 3b를 참조하여 복수의 렌즈(22)에 대한 다양한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 3b에서, 베이스필름(21)의 일 면에서 인접하는 서로 다른 렌즈(22-1, 22-2) 사이에 형성된 평부(211)의 길이는 ℓ 로, 일 렌즈(22-1)의 꼭지점에서 베이스필름(21)의 일 면에 내린 수선과 제1 입광면(221) 간의 최단 거리는 m으로, 제1 입광면(221)과 제2 입광면(222)의 접선 상의 한 점에서 베이스필름(21)의 일 면에 내린 수선의 길이는 x, 일 렌즈(22-1)의 꼭지점에서 베이스필름(21)의 일 면에 내린 수선의 길이는 y로 정의한다.

도 3b에서, ℓ이 6μm이고, m이 3.3μm인 경우, ℓ과 m 간의 비율은 1.81:1이고, 이 경우 x는 9.9, y는 11.9이고, x와 y 간의 비율은 0.83:1이다.

또한, ℓ이 7μm이고, m이 2.3μm인 경우, ℓ과 m 간의 비율은 3.04:1이고, 이 경우 x는 8.3, y는 11.9이고, x와 y 간의 비율은 0.7:1이다.

또한, ℓ이 8μm이고, m이 1.3μm인 경우, ℓ과 m 간의 비율은 6.15:1이고, 이 경우 x는 6.7, y는 11.9이고, x와 y 간의 비율은 0.56:1이다.

상술한 예에서, 복수의 렌즈(22)에 대한 평부(211)의 길이 ℓ이 6μm 미만인 경우, 지문인식용 광학필름(20)의 지문인식률이 일정 수준(예를 들면, 적외선 투과율이 30%)에 미치지 못하기 때문에 지문인식용 광학필름(20)에 적용되기에는 부적당할 수 있다. 또한, 복수의 렌즈(22)에 대한 평부(211)의 길이 ℓ이 8μm 초과인 경우, 제2 입광면(222)의 크기가 과도하게 축소되어 복수의 렌즈(22)의 집광효율 및 휘도가 현저하게 감소되어 지문인식용 광학필름(20)에 적용되기에는 부적당할 수 있다.

또한, 상술한 예에 대한 성능실험에서, ℓ이 6μm인 경우, 7μm인 경우 및 8μm인 경우 중 ℓ이 7μm인 복수의 렌즈(22)가 적용된 지문인식용 광학필름(20)이 지문 인식률 및 집광효율에서 가장 뛰어난 성능을 발휘하였다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-1)는 제2 입광면(222)과 기정의된 제3 각도(

)를 형성하는 제1 반사면(223)을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상술한 제1 입광면(221) 및 제2 입광면(22)은 도광판(13)으로부터 전달되는 광이 입사하는 면이고, 상술한 제1 반사면(22)은 제1 입광면(221) 및 제2 입광면(222)으로 입사된 광이 전반사 되는 면으로 정의될 수 있다.

상술한 평부(211)를 통해 적외선 광원이 용이하게 투과가 가능하기 때문에, 적외선을 이용하는 광학 지문인식 방식의 지문 인식률이 극대화될 수 있다.

상술한 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-1)의 제조방법을 예로 들면, 먼저 베이스필름(21)에 단면이 삼각형인 복수의 렌즈를 연속적으로 형성할 수 있다(도 3a의 점선 224 참조). 다음으로, 형성된 복수의 렌즈의 일 부분(2201, 2202)을 삭제할 수 있다. 이를 통해, 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-1)와 복수의 렌즈(22) 중 다른 렌즈(22-2) 간에 상술한 평부(211)가 확보될 수 있다.

상술한 예에서, 상술한 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-1) 및 복수의 렌즈(22) 중 다른 렌즈(22-2)는 베이스필름(21)의 일 면에 연속되어 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 렌즈(22) 중 다른 렌즈(22-2)는, 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-1)의 제2 입광면(222)이 연장되는 가상의 면(224)과 베이스필름(21)의 교차지점(A)에 배치될 수 있다.

상술한 도 3a의 실시 예에 따르면, 복수의 렌즈(22)가 배치되는 베이스필름(21)의 일 면에 평부(211)가 형성됨으로써 광학 지문인식을 위한 적외선 투과가 원활할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 렌즈 중 일 렌즈의 확대 단면을 도시한다.

이하에서, 도 3a에 대해 상술한 내용과 중복되는 설명은 생략한다.

도 4를 참조하면, 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-3)는 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-3)의 제1 반사면(223')과 기정의된 제4 각도(

)를 형성하고, 베이스필름(21')과 기정의된 제5 각도(

)를 형성하는 제2 반사면(224')을 더 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 렌즈(22) 중 일 렌즈(22-3)는 도면과 상이하게 내측으로 함몰되는 구조, 곡면구조(오목 또는 볼록) 또는 이들의 조합 구조 등 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.

도 4에서, 복수의 렌즈 중 일 렌즈(22-3)에 포함되는 입광면(221', 222') 및 반사면(223', 224')의 개수는 제한되지 않고, 추가적인 면이 더 형성될 수 있다.

상술한 도 3a에서, 복수의 렌즈 중 일 렌즈(22-1)의 입광면(221, 222) 및 반사면(223)의 개수는 3으로 자유도 3으로 정의될 수 있다. 이는 일반적으로 집광에 이용되는 프리즘의 자유도 2보다 크므로 집광 성능이 크게 향상될 수 있다.

또한, 상술한 도 4에서, 일 렌즈(22-3)의 입광면(221', 222') 및 반사면(223', 224')의 개수는 4로 자유도 4로 정의될 수 있다. 이는 도 3a의 일 렌즈(22-1)의 자유도 3보다 크므로 집광 성능이 더 크게 향상될 수 있다.

상술한 도 3a 내지 도 4의 실시 예에 따르면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 지문인식용 광학필름(20)을 투과하는 광의 휘도는 크게 향상될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 지문인식시스템의 개략도이다.

도 5를 참조하면, 광학 지문인식시스템(50)은 적외선 광원(51), 적외선 센서(52), 광원(11'), 도광판(13') 및 지문인식용 광학필름(20')을 포함할 수 있다.

액정 패널에서 이미지를 디스플레이하기 위해 광원(11')에서 방사되는 광은 도광판(13')을 통해 상부로 진행한다. 여기서, 지문인식용 광학필름(20')은 광을 집광하여 상부로 이동시킬 수 있다.

지문인식을 위한 적외선은 적외선 광원(51)에서 방사되어 지문인식용 광학필름(20')을 투과할 수 있다. 투과된 적외선은 지문(53)에 반사되어 다시 지문인식용 광학필름(20')을 투과할 수 있다. 다시 투과된 적외선은 적외선 센서(52)에 의해 수용될 수 있으며, 수용되는 적외선을 통해 지문 이미지가 식별될 수 있다.

여기서, 지문인식용 광학필름(20')은 상술한 도 2 내지 도 4의 지문인식용 광학필름(20)일 수 있으며, 이러한 지문인식용 광학필름(20, 20')의 성능실험 결과는 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지문인식용 광학필름의 성능실험 결과를 도시한다.

도 6을 참조하면, 제1 실험(61)은 제1 구조의 광학필름(70)에 대하여 수행되고, 제2 실험(62)은 제2 구조의 광학필름(20)에 대하여 수행되고, 제3 실험(63)은 제3 구조의 광학필름(80)에 대하여 수행되었다.

여기서, 제1 구조의 광학필름(70)의 단면은 도 7에 도시된다. 제1 구조의 광학필름(70)은 베이스필름(71)의 일 면에 배치된 복수의 프리즘(72)을 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 프리즘(72)은 밀착 배치되어 상술한 도 2 및 도 3a와 같은 평부(211)가 생략된다.

제2 구조의 광학필름(20)의 단면은 도 2에 도시된다. 제2 구조의 광학필름(20)에 대하여는 이하 중복된 설명을 생략한다.

제3 구조의 광학필름(80)은 도 8에 도시된다. 제3 구조의 광학필름(80)은 베이스필름(81)의 일 면에 배치된 복수의 프리즘(82)을 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 프리즘(82)은 기정의된 간격으로 배치되어 평부가 형성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1 실험(61)은 복수의 프리즘(72) 중 일 프리즘의 폭이 18

이나, 평부의 폭은 0

즉, 평부가 생략된다. 이 경우, 중심 휘도는 100%이고, 반치각(FWHM: full width half maximum)은 상하/좌우 20/81이다.

제2 실험(62)은 복수의 렌즈(22) 중 일 프리즘의 폭이 11

이고 평부의 폭은 7

이다. 이 경우, 중심 휘도는 111%이고, 반치각은 상하/좌우 16/71이다.

제3 실험(63)은 복수의 프리즘(82) 중 일 프리즘의 폭이 11

이고 평부의 폭은 7

이다. 이 경우, 중심 휘도는 82%이고, 반치각은 상하/좌우 24

/69

이다.

상술한 제1 실험(61) 내지 제3 실험(63)의 결과를 검토해보면, 제2 실험(62)의 상하/좌우 반치각이 제1 실험(61) 및 제3 실험(63)의 상하/좌우 반치각 보다 작은 경향을 보이는데, 이는 제1 구조의 광학필름(70) 및 제3 구조의 광학필름(80)은 제2 구조의 광학필름(20)의 복수의 렌즈(22)와는 달리 복수의 프리즘(72, 82)을 배치하기 때문이다. 즉, 제1 구조의 광학필름(70) 및 제3 구조의 광학필름(80)에 배치된 복수의 프리즘(72, 82)의 자유도(자유도 2)보다 제2 구조의 광학필름(20)의 복수의 렌즈(22)에 배치된 자유도(자유도 3)가 크기 때문에, 제2 구조의 광학필름(20)의 집광력이 크게 향상될 수 있다.

이에 따라, 제2 실험(62)의 중심 휘도(111%)는 제1 실험(61)의 중심 휘도 (100%) 및 제3 실험(63)의 중심 휘도(82%)보다 크게 향상될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 지문인식시스템을 도시한다.

도 9를 참조하면, 광학 지문인식시스템(90)은 적외선 광원(910), 이미지 센서 또는 적외선 센서(920), 반사장치(930) 및 지문인식용 광학필름(940)을 포함할 수 있다.

적외선 광원(910)은 적외선 LED(light emitting diode) 광을 방사할 수 있다. 일 예로, 적외선 광원(910)은 파장이 750nm 이상인 적외선을 조사할 수 있다. 적외선은 상대적으로 긴 파장이므로 광의 손실이 적고, 난반사가 적기 때문에 이미지 센서(920)로부터 선명한 이미지가 획득될 수 있다.

이미지 센서(920)는 지문 이미지를 센싱한다. 이미지 센서(920)는 지문에 반사된 적외선을 전기적 신호로 변환하여 저장한다. 일 예로, 이미지 센서(920)는 CCD(charge coupled device) 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)일 수 있다.

반사장치(930)는 적외선을 굴절시킬 수 있다. 일 예로, 반사장치(930)는 적외선 광원(910)에서 방사된 적외선을 굴절시키거나, 지문에 반사된 적외선을 굴절시킬 수 있다. 일 예로, 반사장치(930)는 적어도 하나의 프리즘, 빔 스플리터(Beam splitter) 등 광의 방향을 굴절시키는 다양한 어플리케이션을 포함할 수 있다.

여기서, 반사장치(930)는 도 1에서 설명한 반사판(12) 하부에 형성될 수 있다. 또한, 가시광을 투과하는 재질로 형성되어 반사판(12) 상부에 형성될 수도 있다.

반사장치(930)는 필수적인 구성이 아닐 수 있다. 예를 들어, 광학 지문인식시스템(90)에 반사장치(930)가 포함되지 않는 경우, 도 3a에서 적외선 광원으로부터 방사되는 적외선(301) 및 도 5에서 적외선 광원으로부터 방사되는 적외선(501)과 같이, 적외선 광원(910)에서 방사되는 적외선은 광학필름(940)에 대하여 사선으로 입사할 수 있음은 물론이다.

지문인식용 광학필름(940)은 베이스필름(941) 및 렌즈패턴층(942)을 포함할 수 있다.

렌즈패턴층(942)은 복수의 렌즈(942)의 돌출 방향이 광원과 대향하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 렌즈패턴층(942)은 렌즈패턴층(942)에 적외선이 입사되는 방향(B)으로 배치될 수 있다. 이 경우, 렌즈패턴층(942)의 배치 방향은 역방향 배치로 정의될 수 있다.

렌즈패턴층(942)에 포함되는 복수의 렌즈(942)는 기정의된 간격(C)으로 평행하게 배치될 수 있다. 여기서, 기정의된 간격(C)은 평부의 폭(C)으로 정의될 수 있다.

일 예로, 복수의 렌즈(942) 중 적어도 하나는 적외선 흡수제를 포함할 수 있다. 이 경우 복수의 렌즈(942) 중 적어도 하나는 적외선 흡수제를 포함하는 아크릴 수지로 형성될 수 있다.

일 예로, 복수의 렌즈(942)에 포함된 적외선 흡수제의 함량은 복수의 렌즈(942) 중 적어도 다른 하나의 렌즈에 포함된 적외선 흡수제의 함량을 초과할 수 있다. 구체적으로, 복수의 렌즈(942) 중 지문의 위치(950)에 대응되는 적어도 하나의 렌즈(942-1, 942-2, 942-3)에 포함된 적외선 흡수제의 함량은 복수의 렌즈(942) 중 지문의 위치 외의 영역에 대응되는 적어도 하나의 렌즈(942-4, 942-5, 942-6, 942-7)에 포함된 적외선 흡수제의 함량을 초과할 수 있다. 이를 통해, 지문의 위치(950)에 대응되는 지문용 광학필름(940)의 영역에 대한 적외선 투과율이 지문의 위치(950) 외의 영역에 대응되는 지문용 광학필름(940)의 영역에 대한 적외선 투과율보다 상대적으로 향상될 수 있다.

또한, 복수의 렌즈(942) 중 지문의 위치(950) 외의 영역에 대응되는 복수의 렌즈(942-4, 942-5, 942-6, 942-7)은 적외선 흡수제를 포함하지 않을 수 도 있다. 즉, 복수의 렌즈(942) 중 지문의 위치(950)에 대응되는 복수의 렌즈(942-1, 942-2, 942-3)에만 적외선 흡수제가 포함될 수 있다. 이를 통해, 휘도 감소를 최소화할 수 있다.

이하에서, 도 9에서 상술한 광학 지문인식시스템(90)의 구성과 중복되는 내용에 대하여는 설명의 편의를 위해 상세한 설명을 생략한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 지문인식시스템을 도시한다.

도 10을 참조하면, 광학 지문인식시스템(100)은 적외선 광원(1010), 이미지 센서(1020), 반사장치(1030) 및 지문인식용 광학필름(1040)을 포함할 수 있다.

지문인식용 광학필름(1040)은 베이스필름(1041) 및 렌즈패턴층(1042)을 포함할 수 있다.

일 예로, 렌즈패턴층(1042)은 기정의된 간격(D)으로 평행하게 배치될 수 있다. 여기서, 기정의된 간격(D)는 평부의 폭(D)으로 정의될 수 있다.

일 예로, 평부(1042-1, 1042-2, 1042-3, 1042-4, 1042-5, 1042-6) 중 지문의 위치(1050)에 대응되는 평부(1042-3, 1042-4)의 폭은 지문의 위치(1050) 외의 영역에 대응되는 평부(1042-1, 1042-2, 1042-5, 1042-6)의 폭과 상이할 수 있다.

예를 들면, 지문의 위치(1050) 외의 위치에 대응되는 평부(1042-1, 1042-2, 1042-5, 1042-6)의 폭은 D로 형성될 수 있다. 이 경우, 평부(1042-1, 1042-2, 1042-3, 1042-4, 1042-5, 1042-6) 중 지문의 위치(1050)에 대응되는 평부(1042-3, 1042-4)의 폭은 D보다 큰 간격으로 형성될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따르면, 평부(1042-1, 1042-2, 1042-3, 1042-4, 1042-5, 1042-6) 중 지문의 위치(1050)에 대응되는 평부(1042-3, 1042-4)의 폭을 지문의 위치(1050) 외의 영역에 대응되는 평부(1042-1, 1042-2, 1042-5, 1042-6)의 폭보다 크게 형성함으로써, 지문의 위치(1050)에 대응되는 지문인식용 광학필름(1040) 영역에 대하여는 적외선의 투과율을 높이고, 지문의 위치(1050) 외의 영역에 대응되는 지문인식용 광학필름(1040) 영역에 대하여는 집광 성능 및 휘도의 감소를 최소화할 수 있다.

또한, 평부(1042-1, 1042-2, 1042-3, 1042-4, 1042-5, 1042-6) 중 지문의 위치(1050)에 대응되는 평부(1042-3, 1042-4)의 폭을 지문의 위치(1050) 외의 영역에 대응되는 평부(1042-1, 1042-2, 1042-5, 1042-6)의 폭보다 크게 형성함과 동시에, 복수의 프리즘(1042) 중 지문의 위치에 대응되는 적어도 하나의 렌즈(1042-3, 1042-4, 1042-5)에 포함된 적외선 흡수제의 함량은 복수의 렌즈(1042) 중 지문의 위치 외의 영역에 대응되는 적어도 하나의 렌즈(1042-1, 1042-2, 1042-6, 1042-7)에 포함된 적외선 흡수제의 함량을 초과할 수 있음은 물론이다.

또한, 지문인식용 광학필름(1040)은 지문의 위치(1050) 외의 영역에서는 평부가 형성되지 않을 수도 있다. 즉, 지문인식용 광학필름(1040)은 지문의 위치(1050)에 대응되는 영역에만 평부가 형성될 수 있다. 이에 따라, 렌즈패턴층(1042)에서 반치각의 감소를 최소화할 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 지문인식시스템을 도시한다.

도 11을 참조하면, 광학 지문인식시스템(110)은 적외선 광원(1110), 이미지 센서(1120), 반사장치(1130) 및 지문인식용 광학필름(1140)을 포함할 수 있다

지문인식용 광학필름(1140)은 베이스필름(1141) 및 렌즈패턴층(1142)을 포함할 수 있다.

일 예로, 지문인식용 광학필름(1140)은 복수의 관통공(1101)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 관통공(1101)은 적외선을 투과하도록 적외선의 진행방향(F 또는 G)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적외선의 진행방향이 지문인식용 광학필름(1140)에 대해 기정의된 각도로 기울어진 경우, 복수의 관통공(1101)도 적외선의 진행방향에 따라 기울어진 각도로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 관통공(1101)은 기정의된 간격으로 지문의 위치(1150)에 대응되는 영역에 형성될 수 있다.

적외선은 복수의 관통공(1101)을 통해, 베이스필름(1141) 및 렌즈패턴층(1142)을 동시에 투과할 수 있다. 여기서, 복수의 관통공(1101)은 기정의된 간격으로 배치될 수 있다.

도 11에 따르면, 지문인식용 광학필름(1140) 렌즈패턴층(1142)의 평부와, 복수의 관통공(1101)을 통해 적외선을 효과적으로 투과시킬 수 있다.

상술한 도 11의 복수의 관통공(1101)은 도 9의 지문인식용 광학필름(940) 및 도 10의 지문인식용 광학필름(1040)에 형성될 수도 있음은 물론이다.

상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 지문인식용 광학필름(20, 20', 940, 1040, 1140)은 백라이트 유닛에 포함될 수 있다. 또한, 상기 백라이트 유닛은 LCD 패널과 함께 LCD 장치에 포함될 수 있음은 물론이다.

이상으로, 본 발명의 실시 예들이 도시되고 설명되었지만, 당업자는 첨부된 청구항들 및 그에 동등한 것들에 의해 정의되는 바와 같은 본 실시 예의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항들에 있어 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

지문인식용 광학필름: 20, 20', 940, 1040, 1140
베이스필름: 14-1, 21, 71, 81, 941, 1041, 1141
렌즈패턴층: 14-2, 22, 942, 1042, 1142
광학 지문인식시스템: 50, 90, 100, 110

Claims

적외선(infrared)을 투과하는 지문인식용 광학필름에 있어서,
베이스필름; 및
상기 베이스필름의 일 면에 접착되는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈패턴층;을 포함하고,
상기 복수의 렌즈 각각은,
기정의된 제1 각도를 형성하는 제1 입광면, 및
상기 제1 입광면과 기정의된 제2 각도를 형성하는 제2 입광면을 포함하고,
상기 복수의 렌즈 각각은, 상기 베이스필름의 상기 일 면에서 인접하는 서로 다른 렌즈 사이에 형성된 평부에 의해 이격 배치되고,
상기 복수의 렌즈는 상기 베이스필름의 상기 일 면에 연속되어 배치되는 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하고,
상기 제1 렌즈는,
상기 제2 렌즈의 상기 제2 입광면이 연장되는 가상의 면과 상기 베이스필름의 교차지점에 배치되는, 지문인식용 광학필름.
제1항에 있어서,
상기 기정의된 제1 각도는 직각이고, 상기 기정의된 제2 각도는 90
초과 및 180
미만인, 지문인식용 광학필름.
제1항에 있어서,
상기 복수의 렌즈는,
상기 제2 입광면과 기정의된 제3 각도를 형성하는 제1 반사면을 더 포함하는, 지문인식용 광학필름.
제3항에 있어서,
상기 복수의 렌즈는,
상기 제1 반사면과 기정의된 제4 각도를 형성하고, 상기 베이스필름과 기정의된 제5 각도를 형성하는 제2 반사면을 더 포함하는, 지문인식용 광학필름.
삭제
제1항에 있어서,
상기 복수의 렌즈는,
적외선 흡수제를 포함하는 아크릴 수지로 형성되는, 지문인식용 광학필름.
제1항에 있어서,
상기 렌즈패턴층은,
상기 복수의 렌즈의 돌출 방향이 광원과 대향하도록 배치되는, 지문인식용 광학필름.
제1항에 있어서,
상기 평부 중 지문의 위치에 대응되는 평부의 폭은 상기 지문의 위치 외의 영역에 대응되는 평부의 폭 보다 크게 형성되는, 지문인식용 광학필름.
제1항에 있어서,
상기 평부는 지문의 위치에 대응되는 영역에서만 형성되는, 지문인식용 광학필름.
제1항에 있어서,
상기 베이스필름 및 상기 렌즈패턴층은,
상기 적외선을 투과하도록 상기 적외선의 진행 방향으로 형성된 복수의 관통공을 형성하는, 지문인식용 광학필름.
제1항 내지 제4항 또는 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 지문인식용 광학필름을 포함하는, 백라이트 유닛.
LCD(liquid crystal display) 패널; 및
상기 LCD 패널 하부에 위치하는 제11항에 따른 백라이트 유닛;을 포함하는 LCD 장치.