KR102427041B1

KR102427041B1 - Display capable of detecting finger-print

Info

Publication number: KR102427041B1
Application number: KR1020170115860A
Authority: KR
Inventors: 박광수; 남동욱; 민병일
Original assignee: 아크소프트 코포레이션 리미티드
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2022-07-28
Also published as: KR20190028939A

Abstract

본 발명은 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명의 일측면에 따른 실시예는 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 제공한다. 지문인식 기능을 구비한 디스플레이는, 커버 글라스의 하부에 배치되며, 상기 커버 글라스에 접촉한 손가락의 융선 및 골을 나타내는 다양한 입사각을 갖는 빛이 통과하는 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널의 하부에 배치되며, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 검출 대상 입사각을 갖는 검출 대상 빛을 검출하여 지문이미지를 생성하는 이미지 센서층을 포함하되, 상기 손가락이 상기 커버 글라스에 접촉할 때, 상기 융선은 상기 손가락의 피부를 통해 확산된 빛을 상기 이미지 센서층을 향해 조사하는 점광원일 수 있다. The present invention relates to a display. An embodiment according to an aspect of the present invention provides a display having a fingerprint recognition function. The display having a fingerprint recognition function is disposed under the cover glass, and is disposed under the display panel and the display panel through which light having various incident angles representing the ridges and valleys of the fingers in contact with the cover glass passes, and an image sensor layer for generating a fingerprint image by detecting a detection target light having a detection target incidence angle from among the light having various incidence angles, wherein when the finger contacts the cover glass, the ridge passes through the skin of the finger. The diffused light may be a point light source irradiating toward the image sensor layer.

Description

Display capable of detecting finger-print

본 발명은 디스플레이에 관한 것이다.The present invention relates to a display.

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 the fingerprint and converts it into an electrical signal. For photographing a fingerprint image, a conventional optical fingerprint sensor includes an optical system for irradiating and reflecting light on a fingerprint. However, since optical systems such as prisms, reflection mirrors, and lenses generally have a considerable volume, it is difficult to miniaturize an electronic device having 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 패널을 보호하기 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. 또한, 디스플레이 패널 하부에 지문센서를 위치시키기도 어렵다.On the other hand, the types and number of electronic devices equipped with a fingerprint sensor, centering on portable electronic devices such as mobile phones and tablets, are increasing. 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, when the entire front surface of the electronic device is covered with a protective medium, for example, a cover glass or a transparent film, in order to protect the design or display panel, a fingerprint sensor such as a capacitive type that detects a change in capacitance is used in the electronic device. Difficult to mount on the front. In addition, it is difficult to position the fingerprint sensor under the display panel.

영상이 표시되는 영역에서 지문이미지를 생성할 수 있는 디스플레이를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a display capable of generating a fingerprint image in an area where an image is displayed.

주변광의 밝기가 매우 낮은 환경에서는 디스플레이 패널을 광원으로 이용하여 지문이미지를 생성할 수 있고 그 외 환경에서는 주변광 만으로도 지문이미지를 생성할 수 있는 디스플레이가 제공된다. 여기서, 주변광 또는 패널광은 손가락의 피부를 통해 확산된다. In an environment in which the brightness of ambient light is very low, a fingerprint image can be generated using the display panel as a light source, and in other environments, a display capable of generating a fingerprint image only with ambient light is provided. Here, ambient light or panel light is diffused through the skin of the finger.

손가락 피부에 있는 지문의 융선은 커버 글라스와 접촉하지만 지문의 골은 커버 글라스에 비접촉하게 된다. 피부-커버 글라스간 굴절율의 차이는 공기-커버 글라스간 굴절율의 차이보다 상대적으로 작기 때문에, 지문의 융선으로부터 커버 글라스 내부로 직접 입사하는 빛의 입사각 범위는, 지문의 골로부터 공기를 거쳐 커버 글라스 내부로 입사하는 빛의 입사각 범위와 다르게 된다. 굴절률 차이로 인해 커버 글라스 내부로 입사하는 빛의 각도가 제한되는 원리를 이용하여 지문의 골로부터 나올 수 없는 빛만을 이용하여 지문이미지를 생성할 수 있다.The ridges of the fingerprint on the skin of the finger are in contact with the cover glass, but the valleys of the fingerprint are not in contact with the cover glass. Since the difference in refractive index between the skin and the cover glass is relatively smaller than the difference in the refractive index between the air and the cover glass, the incident angle range of light directly incident on the inside of the cover glass from the ridge of the fingerprint is within the cover glass from the valley of the fingerprint through the air. is different from the range of the incident angle of the incident light. By using the principle that the angle of light incident into the cover glass is limited due to the difference in refractive index, a fingerprint image can be generated using only light that cannot be emitted from the valley of the fingerprint.

본 발명의 일측면에 따른 실시예는 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 제공한다. 지문인식 기능을 구비한 디스플레이는, 커버 글라스의 하부에 배치되며, 상기 커버 글라스에 접촉한 손가락의 융선 및 골을 나타내는 다양한 입사각을 갖는 빛이 통과하는 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널의 하부에 배치되며, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 검출 대상 입사각을 갖는 검출 대상 빛을 검출하여 지문이미지를 생성하는 이미지 센서층을 포함하되, 상기 손가락이 상기 커버 글라스에 접촉할 때, 상기 융선은 상기 손가락의 피부를 통해 확산된 빛을 상기 이미지 센서층을 향해 조사하는 점광원일 수 있다. An embodiment according to an aspect of the present invention provides a display having a fingerprint recognition function. The display having a fingerprint recognition function is disposed under the cover glass, and is disposed under the display panel and the display panel through which light having various incident angles representing the ridges and valleys of the fingers in contact with the cover glass passes, and an image sensor layer for generating a fingerprint image by detecting a detection target light having a detection target incidence angle from among the light having various incidence angles, wherein when the finger contacts the cover glass, the ridge passes through the skin of the finger. The diffused light may be a point light source irradiating toward the image sensor layer.

일 실시예에 있어서, 상기 손가락의 피부를 통해 확산되는 빛은 주변광에 의해 생성될 수 있다.In one embodiment, the light that diffuses through the skin of the finger may be generated by ambient light.

일 실시예에 있어서, 상기 손가락의 피부를 통해 확산되는 빛은 상기 디스플레이 패널이 조사한 패널광에 의해 생성될 수 있다.In an embodiment, the light diffused through the skin of the finger may be generated by the panel light irradiated by the display panel.

일 실시예에 있어서, 상기 이미지 센서층은, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 상기 검출 대상 빛을 선택하는 광 선택 구조 및 상기 광 선택 구조의 하부에 위치하며, 상기 검출 대상 빛을 이용하여 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함할 수 있다.In an embodiment, the image sensor layer is located under a light selection structure for selecting the detection target light from among the light having various incident angles and the light selection structure, and using the detection target light, the fingerprint image It may include an image sensor that generates

일 실시예에 있어서, 상기 광 선택 구조는, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 상기 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 제1 각도로 굴절시키는 프리즘 시트 및 상기 프리즘 시트의 하부에 위치하며, 제1 각도로 굴절된 빛을 제2 각도로 굴절시키는 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.In an embodiment, the light selection structure includes a prism sheet that refracts the light having the detection target incident angle from among the light having various incident angles at a first angle, and is located under the prism sheet, and is refracted at the first angle. It may include a micro lens that refracts the light at a second angle.

일 실시예에 있어서, 상기 마이크로 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 개재된 광 경로 연장층을 더 포함할 수 있다.In an embodiment, an optical path extending layer interposed between the micro lens and the image sensor may be further included.

일 실시예에 있어서, 상기 이미지 센서는, 상기 마이크로 렌즈의 하부에 위치하며, 상기 제2 각도로 굴절된 빛에 상응하는 화소 전류를 생성하는 수광부를 포함하되, 상기 수광부는 상기 마이크로 렌즈의 하부 일측에 위치할 수 있다.In an embodiment, the image sensor includes a light receiving unit positioned below the microlens and generating a pixel current corresponding to the light refracted at the second angle, wherein the light receiving unit is a lower side of the microlens. can be located in

일 실시예에 있어서, 상기 프리즘 시트는, 프리즘 산과 프리즘 골을 형성하도록 교번하여 배치된 복수의 제1 경사면 및 복수의 제2 경사면을 포함하되, 상기 제1 경사면은 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 상기 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 제1 각도로 굴절시키며, 상기 제1 경사면의 경사각은 상기 제2 경사면의 경사각보다 작을 수 있다.In an embodiment, the prism sheet includes a plurality of first inclined surfaces and a plurality of second inclined surfaces alternately arranged to form a prism mountain and a prism valley, wherein the first inclined surface is the light having the various incident angles. The light having a detection target incident angle may be refracted at a first angle, and an inclination angle of the first inclined surface may be smaller than an inclination angle of the second inclined surface.

일 실시예에 있어서, 상기 광 선택 구조는, 프리즘 골을 형성하도록 교번하여 배치된 복수의 제1 경사면 및 복수의 제2 경사면을 포함하며, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 상기 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 제1 각도로 굴절시키는 프리즘 시트 및 상기 프리즘 시트의 하부에 위치하며, 제1 각도로 굴절된 빛을 제2 각도로 굴절시키는 마이크로 렌즈를 포함하되, 상기 제1 경사면의 상단은 상기 제2 경사면의 상단에 연결되며, 상기 제1 경사면의 하단과 상기 제2 경사면의 하단은 평행하게 연장된 하면의 양단에 각각 연결될 수 있다.In an embodiment, the light selection structure includes a plurality of first inclined surfaces and a plurality of second inclined surfaces alternately arranged to form a prism valley, and among the light having various incident angles, the light having the detection target incident angle. A prism sheet for refracting at a first angle and a micro lens positioned under the prism sheet to refract light refracted at a first angle at a second angle, wherein the upper end of the first inclined surface is the second inclined surface is connected to an upper end of the , and a lower end of the first inclined surface and a lower end of the second inclined surface may be respectively connected to both ends of a lower surface extending in parallel.

일 실시예에 있어서, 상기 광 선택 구조는, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 상기 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 제1 각도로 굴절시키는 프리즘 시트 및 상기 프리즘 시트의 하부에 위치하며, 제1 각도로 굴절된 빛을 제2 각도로 굴절시키는 제1 마이크로 렌즈를 포함하며, 상기 이미지 센서는, 상기 이미지 센서의 상면에 위치하며, 제2 각도로 굴절된 빛을 제3 각도로 굴절시키는 제2 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.In an embodiment, the light selection structure includes a prism sheet that refracts the light having the detection target incident angle from among the light having various incident angles at a first angle, and is located under the prism sheet, and is refracted at the first angle. and a first micro lens for refracting the light refracted at a second angle, wherein the image sensor includes a second micro lens positioned on the upper surface of the image sensor and refracting the light refracted at the second angle at a third angle. may include

일 실시예에 있어서, 상기 이미지 센서는 박막 트랜지스터로 형성되며, 상기 이미지 센서층은 상기 디스플레이 패널의 하면의 적어도 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다.In an embodiment, the image sensor may be formed of a thin film transistor, and the image sensor layer may be formed on at least a part or the entire area of a lower surface of the display panel.

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이는, 영상이 표시되는 영역에서 지문이미지를 생성할 수 있다. The display according to an embodiment of the present invention may generate a fingerprint image in an area where an image is displayed.

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. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다. 도면은 발명을 이해하기 위한 수단이므로, 도면에 표현된 구성 요소의 폭이나 두께 등은 실제 구현시 달라질 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 지문인식 기능을 구비한 디스플레이가 결합된 전자장치의 디스플레이를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 패널광 또는 주변광을 이용하여 확산방식 지문이미지 생성 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 전자장치에서 지문인식하는 과정을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 광원으로 동작하는 디스플레이 패널을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 확산방식 지문이미지를 생성하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 확산방식 지문이미지를 생성하는 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5 또는 도 6에 도시된 확산방식 지문이미지를 생성하는 방법을 실행하는 센서 드라이버를 기능적으로 도시한 도면이다.
도 8은 확산방식으로 지문이미지를 생성하는 원리를 개략적으로 도시한 예시도
도 9는 도 1의 I-I'을 따른 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 도시한 단면도로서, 확산방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 12는 제2 마이크로 렌즈에 의한 입사각 선택 구조를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 13은 도 11의 이미지 센서층에서 검출 대상 입사각 이외의 빛이 차단되는 방식을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 지문인식 기능을 구비한 디스플레이의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention is described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. For ease of understanding, like elements have been assigned like reference numerals throughout the accompanying drawings. The configuration shown in the accompanying drawings is merely an exemplary embodiment for explaining the present invention, and is not intended to limit the scope of the present invention. In particular, the accompanying drawings, in order to help the understanding of the invention, some components are expressed somewhat exaggerated. Since the drawings are a means for understanding the invention, it should be understood that the width or thickness of the components represented in the drawings may vary in actual implementation.
1 is an exemplary diagram schematically illustrating a display of an electronic device coupled with a display having a fingerprint recognition function.
2 is a diagram schematically illustrating the concept of generating a diffusion type fingerprint image using panel light or ambient light.
3 is a diagram exemplarily illustrating a process of recognizing a fingerprint in an electronic device.
4 is a diagram exemplarily illustrating a display panel operating as a light source.
5 is a diagram for explaining an embodiment of generating a diffusion type fingerprint image.
6 is a diagram for explaining another embodiment of generating a diffusion type fingerprint image.
FIG. 7 is a functional diagram illustrating a sensor driver that executes the method for generating a diffusion type fingerprint image shown in FIG. 5 or FIG. 6 .
8 is an exemplary diagram schematically illustrating a principle of generating a fingerprint image in a diffusion method
9 is a cross-sectional view illustrating a display having a fingerprint recognition function taken along line I-I' of FIG. 1 , and is a view for explaining a diffusion method.
10 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to an embodiment.
11 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment.
12 is a cross-sectional view exemplarily illustrating an incident angle selection structure by a second micro lens.
13 is a cross-sectional view exemplarily illustrating a method in which light other than a detection target incident angle is blocked in the image sensor layer of FIG. 11 .
14 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment.
15 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment.
16 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment.
17 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment.
18 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment.
19 is a cross-sectional view exemplarily showing a cross-section of a display having a fingerprint recognition function according to another embodiment.

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. 특히, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 기능, 특징, 실시예들은, 단독으로 또는 다른 실시예와 결합하여 구현될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위가 첨부된 도면에 도시된 형태에만 한정되는 것이 아님을 유의하여야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail through the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In particular, functions, features, and embodiments to be described below with reference to the accompanying drawings may be implemented alone or in combination with other embodiments. Therefore, it should be noted that the scope of the present invention is not limited to the forms shown in the accompanying drawings.

한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”, “약” 등과 같은 표현은 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.On the other hand, expressions such as “substantially”, “almost”, “about”, etc. among terms used in this specification are expressions to consider margins applied in actual implementation or possible errors. For example, “substantially 90 degrees” should be interpreted to include an angle from which the same effect as the effect at 90 degrees can be expected. As another example, “rarely” should be construed to include the negligible amount of something, even if it is insignificant.

한편, 특별한 언급이 없는 한, “측면”, 또는 “수평”은 도면의 좌우 방향을 언급하기 위한 것이며, “수직”은 도면의 상하 방향을 언급하기 위한 것이다. 또한, 특별히 정의되지 않는 한, 각도, 입사각 등은 도면에 표시된 수평면에 수직한 가상의 직선을 기준으로 한다. Meanwhile, unless otherwise specified, “side” or “horizontal” refers to the left-right direction of the drawing, and “vertical” refers to the up-down direction of the drawing. In addition, unless otherwise defined, angles, incident angles, etc. are based on an imaginary straight line perpendicular to the horizontal plane shown in the drawing.

첨부된 도면 전체에 걸쳐서, 동일하거나 유사한 요소는 동일한 도면 부호를 사용하여 인용된다. Throughout the appended drawings, identical or similar elements are referenced using the same reference numerals.

도 1은 지문인식 기능을 구비한 디스플레이가 결합된 전자장치를 개략적으로 도시한 예시도이다.1 is an exemplary diagram schematically illustrating an electronic device coupled with a display having a fingerprint recognition function.

디스플레이는 디스플레이 패널(300), 터치 센서(미도시) 및 이미지 센서층(100) 또는 지문 센서 패키지(미도시) 등을 포함한다. 이미지 센서층(100) 또는 지문 센서 패키지는 상부의 커버 글라스(200)에 위치한 손가락(50)의 지문을 촬영하여 지문이미지를 생성한다. 이미지 센서층(100)은 디스플레이 패널(300) 하면의 적어도 일부 또는 전체에 형성되거나 부착되어 임의의 위치에서 지문이미지를 생성할 수 있다. 지문 센서 패키지는 디스플레이 패널(300)의 하면에 배치되며, 배치 위치에서 지문이미지를 생성할 수 있다. 이미지 센서층(100)과 지문 센서 패키지는 디스플레이 패널(300)의 하면에서 차지하는 면적 및/또는 지문이미지를 생성할 수 있는 위치만 상이할 뿐 동일한 원리와 구조를 가지므로, 이하에서는 이미지 센서층(100)을 중심으로 설명한다.The display includes a display panel 300 , a touch sensor (not shown), and an image sensor layer 100 or a fingerprint sensor package (not shown). The image sensor layer 100 or the fingerprint sensor package generates a fingerprint image by photographing the fingerprint of the finger 50 positioned on the upper cover glass 200 . The image sensor layer 100 may be formed or attached to at least a part or all of the lower surface of the display panel 300 to generate a fingerprint image at any location. The fingerprint sensor package is disposed on the lower surface of the display panel 300 and may generate a fingerprint image at the arrangement position. Since the image sensor layer 100 and the fingerprint sensor package have the same principle and structure only different from the area occupied by the lower surface of the display panel 300 and/or the position at which the fingerprint image can be generated, the image sensor layer ( 100) will be described.

도 1은 전자장치(10)의 일 예로, 전면에 커버 글라스(200)가 부착된 스마트폰을 도시하고 있다. 커버 글라스(200)의 하면에는 디스플레이 패널(300)을 노출하기 위한 영역을 정의하는 상부 및 하부 코팅 영역(11a, 11b)이 형성된다. 한편, 전자장치(10)의 종류에 따라 좌우 코팅 영역(미도시)이 상부 및 하부 코팅 영역(11a, 11b)의 양단에 각각 연결될 수 있다. 전자장치(10)의 전면은 상대적으로 큰 면적을 차지하는 디스플레이 패널(300) 및 상대적으로 작은 면적을 차지하는 스피커, 카메라, 및/또는 조도 센서(12)가 배치될 수 있다. 조도 센서(12)는 전자장치(10)가 위치한 공간의 주변 밝기를 감지할 수 있다. 커버 글라스(200)는 디스플레이 패널(300) 전체를 덮으며, 전자장치(10)의 종류에 따라 전자장치(10)의 전면 일부 또는 전체를 덮을 수도 있다. 디스플레이 패널(300)은 커버 글라스(200)의 하부에 위치되며, 이미지 센서층(100)은 디스플레이 패널(300)의 하부에 위치된다. FIG. 1 shows a smartphone having a cover glass 200 attached to the front as an example of the electronic device 10 . Upper and lower coating regions 11a and 11b defining regions for exposing the display panel 300 are formed on the lower surface of the cover glass 200 . Meanwhile, depending on the type of the electronic device 10 , left and right coating regions (not shown) may be connected to both ends of the upper and lower coating regions 11a and 11b, respectively. A display panel 300 occupying a relatively large area and a speaker, a camera, and/or an illuminance sensor 12 occupying a relatively small area may be disposed on the front surface of the electronic device 10 . The illuminance sensor 12 may detect ambient brightness of a space in which the electronic device 10 is located. The cover glass 200 covers the entire display panel 300 , and may cover a part or the entire front surface of the electronic device 10 depending on the type of the electronic device 10 . The display panel 300 is positioned under the cover glass 200 , and the image sensor layer 100 is positioned under the display panel 300 .

디스플레이는, 디스플레이 패널(300)이 생성한 빛(이하 패널광이라 함) 및/또는 주변광을 이용하여 지문이미지를 생성할 수 있다. 여기서, 주변광은, 패널광 이외의 빛으로서, 예를 들어, 태양에 의한 직사광이나 반사광, 또는 인공조명으로부터 조사된 직사광이나 반사광일 수 있다. 주변광은, 패널광과 마찬가지로 손가락 피부에서 확산될 수 있는, 적색 이상의 파장, 예를 들어, 적색부터 근적외선 대역의 파장을 갖는 빛을 포함할 수 있다. 패널광 및/또는 주변광을 이용하여 지문이미지를 생성하는 실시예는 이하에서 도 2 내지 9을 참조하여 상세히 설명하며, 이미지 센서층(100)의 실시예는 이하에서 도 10 내지 19를 참조하여 상세히 설명한다.The display may generate a fingerprint image using light (hereinafter referred to as panel light) and/or ambient light generated by the display panel 300 . Here, the ambient light is light other than the panel light, and may be, for example, direct sunlight or reflected light by the sun, or direct sunlight or reflected light irradiated from artificial lighting. Ambient light, like panel light, may include light having a wavelength of red or higher, for example, a wavelength of a red to near-infrared band, which may be diffused from the skin of a finger. An embodiment of generating a fingerprint image using panel light and/or ambient light will be described in detail below with reference to FIGS. 2 to 9, and an embodiment of the image sensor layer 100 will be described with reference to FIGS. 10 to 19 below. It will be described in detail.

도 2는 패널광 또는 주변광을 이용하여 확산방식 지문이미지 생성 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating the concept of generating a diffusion type fingerprint image using panel light or ambient light.

도 2를 참조하면, 확산방식은, 디스플레이 패널(300)가 생성한 패널광(20) 또는 주변광(21)이 피부를 통해 확산되는 현상을 이용하여 지문이미지를 생성하는 방식이다. 피부 내부로 확산된 빛은, 지문의 융선이 커버 글라스(200)에 접촉할 때, 커버 글라스-융선의 접촉 지점으로부터 커버 글라스(200) 내부로 조사될 수 있다. 여기서, 커버 글라스-융선의 접촉 지점은 무한 점광원의 역할을 한다. 반면에, 지문의 골에서 조사된 빛은, 공기-커버 글라스(200) 계면을 통해 커버 글라스(200) 내부로 입사되므로, 제한된 각도로 굴절된다. 따라서, 융선에 의해 조사된 빛의 입사각과 골에 의해 굴절된 빛의 입사각 사이에는 중복되지 않는 범위가 존재하며, 중복되지 않는 범위의 입사각 중에서 검출 대상 입사각이 선택될 수 있다. 지문의 융선으로부터 조사된 빛을 검출하기 때문에, 확산방식 지문이미지에서 지문의 융선은 상대적으로 밝게 나타나며, 지문의 골은 상대적으로 어둡게 나타난다. 확산방식 지문이미지를 생성하는 원리는 이하에서 도 8 및 9를 참조하여 상세히 설명한다.Referring to FIG. 2 , the diffusion method is a method of generating a fingerprint image using a phenomenon in which panel light 20 or ambient light 21 generated by the display panel 300 is diffused through the skin. The light diffused into the skin may be irradiated into the cover glass 200 from the contact point of the cover glass-ridge when the ridge of the fingerprint contacts the cover glass 200 . Here, the contact point of the cover glass-ridge serves as an infinite point light source. On the other hand, since the light irradiated from the valley of the fingerprint is incident into the cover glass 200 through the air-cover glass 200 interface, it is refracted at a limited angle. Accordingly, a non-overlapping range exists between the incident angle of the light irradiated by the ridge and the incident angle of the light refracted by the valley, and a detection target incident angle may be selected from among the non-overlapping incident angles. Since the light irradiated from the ridges of the fingerprint is detected, the ridges of the fingerprint appear relatively bright and the valleys of the fingerprint appear relatively dark in the diffusion type fingerprint image. The principle of generating a diffusion type fingerprint image will be described in detail below with reference to FIGS. 8 and 9 .

일 실시예로, 지문이미지를 생성하는데 필요한 패널광(20)을 생성하는 광원은 디스플레이 패널(300)일 수 있다. 디스플레이 패널(300)은 R, G, B 화소의 조합을 턴온하여 손가락을 향해 조사되는 패널광(20)을 생성할 수 있다. 여기서, 패널광(20)은, 예를 들어, 가시광선이며, 백색광 또는 적색광일 수 있다. 한편, 도 2는 손가락(50)을 향해 실질적으로 수직으로 입사하는 패널광(20)을 예시하고 있으나, 이는 간략한 표현을 위한 것일 뿐이며, 패널광(20)의 방향을 수직 방향으로 한정하는 것은 아니다. 손가락(50)이 전자장치(10)의 디스플레이 패널(300) 상의 지문 획득 영역(30)에 위치하면, 지문 획득 영역(30)의 하부에 위치한 R, G, B 화소의 조합 및/또는 지문 획득 영역(30) 이외의 영역 하부에 위치한 R, G, B 화소의 조합이 턴온될 수 있다.In one embodiment, the light source for generating the panel light 20 required to generate the fingerprint image may be the display panel 300 . The display panel 300 may generate the panel light 20 irradiated toward the finger by turning on a combination of R, G, and B pixels. Here, the panel light 20 is, for example, visible light, and may be white light or red light. Meanwhile, FIG. 2 exemplifies the panel light 20 incident substantially vertically toward the finger 50 , but this is only for simplified expression, and the direction of the panel light 20 is not limited to the vertical direction. . When the finger 50 is positioned on the fingerprint acquisition area 30 on the display panel 300 of the electronic device 10 , a combination of R, G, and B pixels located below the fingerprint acquisition area 30 and/or fingerprint acquisition A combination of R, G, and B pixels positioned below an area other than the area 30 may be turned on.

다른 실시예로, 주변광(21)으로부터 지문이미지 생성에 필요한 광량이 충분히 제공되는 환경, 예를 들어, 실외에서는 디스플레이는 주변광(21)만으로 지문이미지를 생성할 수 있다. 한편, 도 2는 손가락(50)을 향해 실질적으로 수직으로 입사하는 주변광(21)을 예시하고 있으나, 이는 간략한 표현을 위한 것일 뿐이며, 주변광(21)의 방향을 수직 방향으로 한정하는 것은 아니다. 디스플레이 패널(300)을 구동하는 디스플레이 드라이버 및/또는 전자장치(10)의 어플리케이션 프로세서는 조도 센서(12)로부터 주변 밝기를 나타내는 측정값을 수신하며, 이를 이용하여 디스플레이 패널(300)을 광원으로 사용할지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 주변광(21)만으로 지문이미지를 생성할 수 있다면, 디스플레이 드라이버 및/또는 전자장치(10)의 어플리케이션 프로세서는 지문 획득 영역(30)의 하부에 위치한 R, G, B 화소의 조합 또는 지문 획득 영역(30) 이외의 영역 하부에 위치한 R, G, B 화소의 조합을 턴온시키지 않을 수 있다.In another embodiment, in an environment in which an amount of light required for generating a fingerprint image is sufficiently provided from the ambient light 21 , for example, outdoors, the display may generate a fingerprint image only with the ambient light 21 . Meanwhile, FIG. 2 illustrates the ambient light 21 incident substantially vertically toward the finger 50 , but this is only for simplified representation and does not limit the direction of the ambient light 21 to the vertical direction. . The display driver driving the display panel 300 and/or the application processor of the electronic device 10 receives a measurement value indicating ambient brightness from the illuminance sensor 12, and uses the measurement value to use the display panel 300 as a light source. can decide whether For example, if a fingerprint image can be generated using only the ambient light 21 , the display driver and/or the application processor of the electronic device 10 uses a combination of R, G, and B pixels located below the fingerprint acquisition area 30 . Alternatively, a combination of R, G, and B pixels located under an area other than the fingerprint acquisition area 30 may not be turned on.

도 3은 전자장치에서 지문인식하는 과정을 예시적으로 도시한 도면이고, 도 4는 광원으로 동작하는 디스플레이 패널을 예시적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram exemplarily illustrating a process of recognizing a fingerprint in an electronic device, and FIG. 4 is a diagram exemplarily illustrating a display panel operating as a light source.

도 3을 참조하면, 전자장치(10)는, 예를 들어, 스마트폰일 수 있다. 지문인식은, 사용자를 인식 또는 인증하는데 이용될 수 있다. (a)에서, 스마트폰을 켜기 위해서, 사용자가 파워 버튼을 누르거나 디스플레이를 터치하면, 손가락(50)이 위치할 지문 획득 영역(30)이 디스플레이에 표시된다. 지문 획득 영역(30)은 임의의 위치(이미지 센서층(100)의 경우) 또는 미리 결정된 위치(지문센서 패키지의 경우)일 수 있다. 예를 들어, 지문 획득 영역(30)은 홈 버튼과 실질적으로 동일한 위치에 표시될 수 있다. 한편, (a)를 포함하여 본 명세서에서는 지문 획득 영역(30)을 직사각형으로 도시하고 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 지문 획득 영역(30)은 다양한 형상, 예를 들어, 원형, 타원형 등으로 디스플레이에 표시될 수 있다. 또한, 지문 획득 영역(30)은 임의의 패턴(예를 들어, 지문), 컬러 및 이들의 조합 중 어느 하나로 표시될 수도 있다.Referring to FIG. 3 , the electronic device 10 may be, for example, a smartphone. Fingerprint recognition may be used to recognize or authenticate a user. In (a), in order to turn on the smartphone, when the user presses the power button or touches the display, the fingerprint acquisition area 30 where the finger 50 will be located is displayed on the display. The fingerprint acquisition area 30 may be an arbitrary location (in the case of the image sensor layer 100) or a predetermined location (in the case of a fingerprint sensor package). For example, the fingerprint acquisition area 30 may be displayed at substantially the same position as the home button. Meanwhile, in the present specification, including (a), the fingerprint acquisition region 30 is shown as a rectangle, but this is only an example, and the fingerprint acquisition region 30 is displayed in various shapes, for example, a circle, an oval, etc. can be displayed in In addition, the fingerprint acquisition area 30 may be displayed in any one of a pattern (eg, a fingerprint), a color, and a combination thereof.

(b)는 사용자가 손가락(50)을 지문 획득 영역(30)에 위치시킨 상태를 나타내며, (c)는 지문이미지를 생성할 때의 디스플레이 패널(300)의 광원 영역(31)이 턴온된 상태를 나타낸다. 도 1 및 2를 참조하여 상술한 바와 같이, 확산방식 지문이미지는 패널광(20), 주변광(21) 및 이들의 조합 중 어느 하나를 이용하여 생성될 수 있다. 따라서, 패널광(20)을 조사하는 광원 영역(31)이 반드시 턴온되어야 하는 것은 아니다. (b) shows a state in which the user places a finger 50 on the fingerprint acquisition area 30, (c) shows a state in which the light source area 31 of the display panel 300 is turned on when generating a fingerprint image indicates As described above with reference to FIGS. 1 and 2 , the diffusion type fingerprint image may be generated using any one of the panel light 20 , the ambient light 21 , and a combination thereof. Accordingly, the light source region 31 irradiating the panel light 20 does not necessarily have to be turned on.

광원 영역(31)에 위치한 R, G, B 화소의 조합은 턴온되어 패널광(20)을 손가락(50)을 향해 조사한다. 도 4의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 광원 영역(31, 32, 33)은 지문 획득 영역(30)의 하면, 좌측면, 우측면 중 어느 하나 또는 그 조합에 위치될 수 있다. 광원 영역(31, 32, 33)은 적어도 일부가 손가락(50)에 의해 가려지는 위치에 배치된다. 해상도, 최대 밝기 등과 같은 디스플레이 패널(300)의 특성, 주변광(21)의 밝기 등과 같은 환경, 및/또는 이미지 센서층/지문센서 패키지의 해상도 등과 같은 센서 특성을 고려하여 광원 영역(31, 32, 33)이 결정될 수 있다. 일 실시예로, 광원 영역(31)은 지문 획득 영역(30)과 중첩되지 않을 수 있다. 다른 실시예로, 광원 영역(31)의 적어도 일부는 지문 획득 영역(30)과 중첩될 수 있다.The combination of R, G, and B pixels located in the light source region 31 is turned on to irradiate the panel light 20 toward the finger 50 . Referring to FIGS. 4A to 4D , the light source areas 31 , 32 , and 33 may be located on any one or a combination of the lower surface, the left surface, and the right surface of the fingerprint acquisition area 30 . The light source regions 31 , 32 , and 33 are disposed at positions where at least a portion is covered by the finger 50 . In consideration of the characteristics of the display panel 300 such as resolution and maximum brightness, the environment such as the brightness of the ambient light 21, and/or the sensor characteristics such as the resolution of the image sensor layer/fingerprint sensor package, the light source regions 31 and 32 , 33) can be determined. In an embodiment, the light source area 31 may not overlap the fingerprint acquisition area 30 . In another embodiment, at least a portion of the light source area 31 may overlap the fingerprint acquisition area 30 .

한편, 지문이미지 생성시 광원 영역(31, 32, 33)을 제외한 디스플레이 패널(300)의 나머지 영역에 위치한 화소는 턴오프될 수 있다. 지문 획득 영역(30)을 기준으로 광원 영역(31)의 반대편에서 생성된 빛은 지문이미지의 품질에 영향을 줄 가능성이 있다. 지문 인식은 수십 내지 수백 마이크로초 내에 완료되며, 이중에서 지문이미지 생성에 소요되는 시간은 일부에 불과하다. 따라서 디스플레이 패널(300)의 일시적인 턴오프는 사용자에 의해 인지되지 않을 수 있다.Meanwhile, when the fingerprint image is generated, pixels located in the remaining areas of the display panel 300 excluding the light source areas 31 , 32 , and 33 may be turned off. Light generated from the opposite side of the light source area 31 with respect to the fingerprint acquisition area 30 may affect the quality of the fingerprint image. Fingerprint recognition is completed within tens to hundreds of microseconds, and the time required for generating a fingerprint image is only a fraction of them. Accordingly, the temporary turn-off of the display panel 300 may not be recognized by the user.

(d)는 지문인식이 완료된 상태를 나타낸다. 스마트폰의 사용자 인증에 지문인식이 이용된 경우, 스마트폰의 잠금이 해제될 수 있다.(d) shows a state in which fingerprint recognition is completed. When fingerprint recognition is used for user authentication of the smartphone, the smartphone may be unlocked.

도 5는 확산방식 지문이미지를 생성하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining an embodiment of generating a diffusion type fingerprint image.

단계 600에서, 디스플레이 패널(300)은 지문 검출 영역(30)을 표시한다. In step 600 , the display panel 300 displays the fingerprint detection area 30 .

단계 610에서, 이미지 센서(500)는 현재 설정(641)으로 생성한 지문이미지의 품질을 평가한다. 이미지 센서(500)는 룩업 테이블(640)을 이용하여 센서 설정을 변경할 수 있다. 룩업 테이블(640)은, 예를 들어, 실내, 실외 등과 같은 이미지 생성 조건에 따라 결정된 파라미터의 값을 포함한다. 예를 들어, 노출 시간 Exp, 이득 G 등은 한정된 광량 조건에서 이미지의 생성 및 품질에 영향을 미치는 이미지 센서(500)의 파라미터이다. 현재 설정(641)은, 이전에 선택된 센서 설정이거나 기본 센서 설정일 수 있다. In step 610 , the image sensor 500 evaluates the quality of the fingerprint image generated with the current settings 641 . The image sensor 500 may change sensor settings by using the lookup table 640 . The lookup table 640 includes, for example, values of parameters determined according to image generation conditions such as indoors and outdoors. For example, exposure time Exp, gain G, etc. are parameters of the image sensor 500 that affect the generation and quality of an image under a limited light quantity condition. The current setting 641 may be a previously selected sensor setting or a default sensor setting.

현재 설정이 적절한지를 평가할 때, 광원 영역(31)은 턴온 또는 턴오프될 수 있다. 예를 들어, 주변광(21)이 지문이미지를 생성하는데 충분한지 평가하기 위해서, 광원 영역(31)은 턴오프될 수 있다. 다른 예로, 패널광(20) 및 주변광(21) 모두가 지문이미지를 생성하는데 충분한지 평가하기 위해서 광원 영역(31)이 턴온될 수도 있다.When evaluating whether the current setting is appropriate, the light source region 31 may be turned on or off. For example, to evaluate whether ambient light 21 is sufficient to create a fingerprint image, light source region 31 may be turned off. As another example, the light source region 31 may be turned on to evaluate whether both the panel light 20 and the ambient light 21 are sufficient to generate a fingerprint image.

지문이미지의 품질을 평가하기 위한 기준은 다양하게 설정 가능하다. 지문이미지의 품질 평가는, 히스토그램을 이용하여 수행될 수 있다. 그레이 스케일로 표현되는 지문이미지는, 상대적으로 밝거나 상대적으로 어두운 화소를 기준으로 지문의 패턴 및 특징점을 찾는데 이용된다. 따라서 지문이미지의 컨트라스트비가 높을수록 지문 인식에 유리하다. 실내에서 지문인식이 실행된 경우, 현재 설정(641)으로 생성된 지문이미지의 컨트라스트비는 낮을 수 있다. 따라서 이미지 센서(500)의 설정이 변경될 수 있다. 유사하게, 실외에서 지문인식이 실행된 경우, 이미지 센서(500)의 수광부가 포화될 수 있다. 따라서 이미지 센서(500)의 설정이 변경될 수 있다. 한편, 지문이미지의 컨트라스트비가 미리 결정된 기준 이상이면, 센서 설정 변경(단계 620) 및 변경된 센서 설정으로 지문이미지 생성(단계 630)은 생략되며, 지문이미지가 출력(단계 640)될 수 있다.The criteria for evaluating the quality of the fingerprint image can be set in various ways. The quality evaluation of the fingerprint image may be performed using a histogram. A fingerprint image expressed in gray scale is used to find patterns and feature points of a fingerprint based on relatively bright or relatively dark pixels. Therefore, the higher the contrast ratio of the fingerprint image, the more advantageous it is for fingerprint recognition. When fingerprint recognition is performed indoors, the contrast ratio of the fingerprint image generated by the current setting 641 may be low. Accordingly, the settings of the image sensor 500 may be changed. Similarly, when fingerprint recognition is performed outdoors, the light receiving unit of the image sensor 500 may be saturated. Accordingly, the settings of the image sensor 500 may be changed. On the other hand, if the contrast ratio of the fingerprint image is greater than or equal to a predetermined criterion, the sensor setting change (step 620) and the fingerprint image generation with the changed sensor setting (step 630) are omitted, and the fingerprint image may be output (step 640).

단계 610의 평가 결과에 따라 센서 설정의 변경이 필요하면, 단계 620에서 센서 설정이 새로운 센서 설정(642)으로 변경되며, 단계 630에서 새로운 센서 설정(642)으로 지문이미지가 생성된다. 새로운 센서 설정(642)으로 지문이미지 생성시, 광원 영역(31)은 턴온되어 패널광(20)을 생성할 수 있다. 한편, 주변광(21)만으로 지문이미지 생성이 가능하면, 광원 영역(31)은 턴오프될 수 있다. If it is necessary to change the sensor setting according to the evaluation result of step 610 , the sensor setting is changed to a new sensor setting 642 in step 620 , and a fingerprint image is generated with the new sensor setting 642 in step 630 . When a fingerprint image is generated by the new sensor setting 642 , the light source region 31 may be turned on to generate the panel light 20 . On the other hand, if the fingerprint image can be generated only with the ambient light 21 , the light source area 31 may be turned off.

단계 640에서, 이미지 센서(500)는 생성한 지문이미지를 출력한다. 출력된 지문이미지는 어플리케이션 프로세서에 의해 지문인식에 이용될 수 있다.In step 640, the image sensor 500 outputs the generated fingerprint image. The output fingerprint image may be used for fingerprint recognition by the application processor.

상술한 디스플레이 패널과 이미지 센서(500)의 동작은, 미리 결정된 작동 시퀀스에 따라 상호간의 통신 없이 실행될 수 있다. 한편, 상술한 디스플레이 패널과 이미지 센서(500)의 동작은, 상호간의 통신에 의해 또는 어플리케이션 프로세서의 제어에 의해 실행될 수 있다.The above-described operations of the display panel and the image sensor 500 may be performed without mutual communication according to a predetermined operation sequence. Meanwhile, the above-described operations of the display panel and the image sensor 500 may be performed by mutual communication or under the control of an application processor.

도 6은 확산방식 지문이미지를 생성하는 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining another embodiment of generating a diffusion type fingerprint image.

단계 700에서, 디스플레이 패널(300)은 지문 검출 영역(30)을 표시한다. In step 700 , the display panel 300 displays the fingerprint detection area 30 .

단계 710에서, 지문이미지 생성에 적용될 센서 설정이 결정된다. 센서 설정은 하나 이상의 조건에 의해 결정될 수 있으며, 여기에서는 조도 센서(12)가 주변광(20)의 밝기를 측정하여 생성한 측정값을 이용하는 경우가 예시되어 있다. 룩업 테이블(740)은 복수의 측정값 각각에 할당된 하나 이상의 파라미터의 값을 포함한다. 도 6의 룩업 테이블(740)은 측정값에 따라 파라미터의 값이 선형적으로 증가 또는 감소하는 경우를 예시하고 있으나, 이는 이해를 돕기 위한 예시이다. In step 710, a sensor setting to be applied to generate a fingerprint image is determined. The sensor setting may be determined by one or more conditions. Here, the case where the illuminance sensor 12 measures the brightness of the ambient light 20 uses a measurement value is exemplified. The lookup table 740 includes values of one or more parameters assigned to each of a plurality of measurements. The lookup table 740 of FIG. 6 exemplifies a case in which a value of a parameter linearly increases or decreases according to a measured value, but this is an example for better understanding.

여기서, 단계 700과 단계 710은 동시에 실행되거나, 단계 710이 단계 700 이전에 실행될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(500)는 주기적으로 또는 이벤트 발생시 조도 센서(12)로부터 측정값을 수신하여 센서 설정을 결정할 수 있다. 여기서, 이벤트는, 터치 센서가 사용자의 터치를 감지, 사용자가 파워 버튼을 누름, 또는 지문인식이 필요한 앱의 실행 등과 같이 지문인식이 필요할 수도 있는 상황을 포함한다. Here, step 700 and step 710 may be executed simultaneously, or step 710 may be executed before step 700 . For example, the image sensor 500 may receive a measurement value from the illuminance sensor 12 periodically or when an event occurs to determine the sensor setting. Here, the event includes a situation in which fingerprint recognition may be required, such as when the touch sensor detects a user's touch, the user presses the power button, or runs an app requiring fingerprint recognition.

단계 720에서, 센서 설정이 결정되고 이미지 센서(500)에 적용되면, 지문이미지가 생성된다. 지문이미지 생성시, 광원 영역(31)은 턴온되어 패널광(20)을 생성할 수 있다. 한편, 주변광(21)만으로 지문이미지 생성이 가능하면, 광원 영역(31)은 턴오프될 수 있다. In step 720, when the sensor settings are determined and applied to the image sensor 500, a fingerprint image is generated. When generating the fingerprint image, the light source region 31 may be turned on to generate the panel light 20 . On the other hand, if the fingerprint image can be generated only with the ambient light 21 , the light source area 31 may be turned off.

단계 730에서, 이미지 센서(500)는 생성한 지문이미지를 출력한다. 출력된 지문이미지는 어플리케이션 프로세서에 의해 지문인식에 이용될 수 있다.In step 730, the image sensor 500 outputs the generated fingerprint image. The output fingerprint image may be used for fingerprint recognition by the application processor.

도 7은 도 5 또는 도 6에 도시된 확산방식 지문이미지를 생성하는 방법을 실행하는 센서 드라이버를 기능적으로 도시한 도면이다.FIG. 7 is a functional diagram illustrating a sensor driver that executes the method for generating a diffusion type fingerprint image shown in FIG. 5 or FIG. 6 .

전자장치(10)는, 어플리케이션 프로세서(13; 이하 AP라 함), 디스플레이 드라이버(14) 및 센서 드라이버(15)를 포함한다. 전자장치(10)는, 상술한 구성 요소 이외에도 다양한 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 그러나 다른 구성 요소는 본 발명과의 관련성이 낮거나, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 예측하고 그 동작을 이해할 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. The electronic device 10 includes an application processor 13 (hereinafter referred to as an AP), a display driver 14 , and a sensor driver 15 . The electronic device 10 may include various other components in addition to the above-described components. However, since other components have low relevance to the present invention or those skilled in the art to which the present invention pertains can easily predict and understand their operations, a description thereof will be omitted.

AP(13)는 전자장치(10)의 동작에 필요한 하나 이상의 프로그램의 실행하며, 디스플레이 드라이버(14), 센서 드라이버(15)와 같은 구성 요소의 동작을 제어한다. 예를 들어, AP(13)는, 디스플레이 드라이버(14), 센서 드라이버(15) 등을 구동하여 확산방식 지문이미지를 생성하며, 생성된 지문이미지를 이용하여 지문 인식을 수행할 수 있다. 추가적으로, AP(13)는 생성된 지문이미지의 품질을 평가할 수 있다.The AP 13 executes one or more programs necessary for the operation of the electronic device 10 , and controls the operation of components such as the display driver 14 and the sensor driver 15 . For example, the AP 13 may generate a diffusion type fingerprint image by driving the display driver 14 , the sensor driver 15 , and the like, and perform fingerprint recognition using the generated fingerprint image. Additionally, the AP 13 may evaluate the quality of the generated fingerprint image.

AP(13)는 도 5 또는 도 6에서 설명된 단계들의 적어도 일부를 수행할 수 있다. The AP 13 may perform at least some of the steps described in FIG. 5 or FIG. 6 .

실행중인 프로그램이 지문 인식을 요구하면, AP(13)는 디스플레이 패널(300)를 제어하여 손가락을 접촉할 지문 획득 영역(30)을 표시하도록 하거나 손가락이 접촉한 영역의 위치 정보를 터치 센서로부터 획득할 수 있다. 센서 드라이버(15)가 지문이미지를 생성할 수 있도록 하기 위해서, AP(13)는 디스플레이 패널(300)이 광원 영역(31)을 턴온하도록 구동시킬 수 있다.When the running program requests fingerprint recognition, the AP 13 controls the display panel 300 to display the fingerprint acquisition area 30 to be touched by the finger or acquires the location information of the area touched by the finger from the touch sensor. can do. In order for the sensor driver 15 to generate a fingerprint image, the AP 13 may drive the display panel 300 to turn on the light source area 31 .

디스플레이 드라이버(14)는 디스플레이 패널(300)를 구동하여 지문 획득 영역(30)을 표시하고, 광원 영역(31)의 턴온/오프를 제어한다.The display driver 14 drives the display panel 300 to display the fingerprint acquisition area 30 , and controls turn-on/off of the light source area 31 .

센서 드라이버(15)는 이미지 센서(500)를 구동하여 확산방식 지문이미지를 생성한다. 센서 드라이버(15)는 열 디코더(151), 리드아웃 회로(152), 이미지 시그널 프로세서(153) 및 메모리(154)를 포함할 수 있다.The sensor driver 15 drives the image sensor 500 to generate a diffusion type fingerprint image. The sensor driver 15 may include a column decoder 151 , a readout circuit 152 , an image signal processor 153 , and a memory 154 .

이미지 센서(500)는 복수의 단위 화소로 구성된다. 단위 화소는 상부에 위치한 지문의 융선 또는 골에 의해 입사된 빛을 화소 전류로 변환한다. The image sensor 500 includes a plurality of unit pixels. The unit pixel converts the light incident by the ridges or valleys of the fingerprint located above it into a pixel current.

열 디코더(151)는 이미지 센서(500)를 열 단위로 구동한다. 열 디코더(151)에 의해 선택된 열에 배치된 단위 화소들은 데이터 라인을 통해서 화소 전류를 출력한다. The column decoder 151 drives the image sensor 500 in units of columns. Unit pixels arranged in a column selected by the column decoder 151 output a pixel current through a data line.

리드아웃 회로(152)는 열 디코더(151)에 의해 선택된 열에 배치된 단위 화소들로부터 데이터 라인을 통해서 화소 전류를 수신한다. 리드아웃 회로(152)는 다양하게 구현 가능하며, 일반적으로 비교기, CDS(Correlated double sampling), ADC(Analog digital converter) 등을 포함한다. 리드아웃 회로(152)는 화소 전류에 상응하는 디지털 코드를 출력할 수 있다.The readout circuit 152 receives a pixel current through a data line from unit pixels arranged in a column selected by the column decoder 151 . The readout circuit 152 can be implemented in various ways, and generally includes a comparator, correlated double sampling (CDS), analog digital converter (ADC), and the like. The readout circuit 152 may output a digital code corresponding to the pixel current.

이미지 시그널 프로세서(153)는 리드아웃 회로(152)가 출력한 디지털 코드를 이용하여 지문이미지를 생성한다. 또한, 이미지 시그널 프로세서(153)는 메모리(154)에 저장된 룩업 테이블을 이용하여 센서 설정을 변경한다. 추가적으로, 이미지 시그널 프로세서(153)는 지문이미지의 품질을 평가할 수 있다. The image signal processor 153 generates a fingerprint image using the digital code output from the readout circuit 152 . Also, the image signal processor 153 changes the sensor setting by using the lookup table stored in the memory 154 . Additionally, the image signal processor 153 may evaluate the quality of the fingerprint image.

도 8은 확산방식으로 지문이미지를 생성하는 원리를 개략적으로 도시한 예시도로서, 도 1의 지문 획득 영역(30)의 일부를 확대하여 나타내고 있다.FIG. 8 is an exemplary diagram schematically illustrating a principle of generating a fingerprint image in a diffusion method, and is an enlarged view of a part of the fingerprint acquisition area 30 of FIG. 1 .

도 8의 (a)를 참조하면, 이미지 센서층(100)은, 지문의 융선에 의해 이미지 센서층(100)의 내부로 입사된 빛 중에서 검출 대상 입사각을 갖는 빛만이 이미지 센서층(100)의 수광부에 도달하며, 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛은 수광부에 도달하지 않는 구조를 가진다. 즉, 피부로 입사하면, 빛은 손가락(50)의 피부에서 무한 점광원으로 작용하게 된다. 손가락을 커버 글라스(200)에 위치하게 되면, 커버 글라스(200)에 접촉하는 부분, 예를 들어, 지문의 융선과, 커버 글라스(200)에 접촉하지 않는 부분, 예를 들어, 지문의 골은 각각 상이한 입사각 범위를 갖는 빛을 커버 글라스(200) 내부로 조사한다. 상세하게, 지문의 골에서 조사된 빛은 피부와 커버 글라스(200) 사이에 개재된 공기를 통과한 후 커버 글라스(200)로 입사하게 된다. 따라서, 공기와 커버 글라스(200)간 굴절률의 차이로 인해서, 지문의 골에서 조사된 빛의 입사각 범위는, 지문의 융선에서 커버 글라스(200)의 내부로 직접 조사된 빛의 입사각 범위보다 상대적으로 좁다. 지문의 융선으로부터 조사된 빛과 골로부터 조사된 빛 중에서, 공통되는 입사각 범위에 빛은 제외하고, 지문의 융선으로부터만 조사될 수 있는 입사각, 즉, 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 이용하여 지문이미지를 생성할 수 있다. 이하에서 (b) 내지 (d)를 참조하여 본 원리를 상세히 설명한다.Referring to (a) of FIG. 8 , in the image sensor layer 100 , only light having an incident angle to be detected from among the light incident into the image sensor layer 100 by the ridge of the fingerprint is the image sensor layer 100 . Light reaching the light receiving unit and having an angle other than the detection target incident angle does not reach the light receiving unit. That is, when incident on the skin, the light acts as an infinite point light source on the skin of the finger 50 . When the finger is placed on the cover glass 200 , the portion that contacts the cover glass 200 , for example, the ridge of the fingerprint, and the portion that does not contact the cover glass 200 , for example, the valley of the fingerprint Light having different incident angle ranges, respectively, is irradiated into the cover glass 200 . In detail, the light irradiated from the valley of the fingerprint passes through the air interposed between the skin and the cover glass 200 and then is incident on the cover glass 200 . Therefore, due to the difference in refractive index between air and the cover glass 200 , the incident angle range of light irradiated from the valley of the fingerprint is relatively higher than the incident angle range of light directly irradiated into the interior of the cover glass 200 from the ridge of the fingerprint. narrow. Among the light irradiated from the ridge of the fingerprint and the light irradiated from the valley, the fingerprint image is generated using light having an incident angle that can be irradiated only from the ridge of the fingerprint, that is, the detection target incident angle, excluding light in the common incident angle range. can create Hereinafter, the present principle will be described in detail with reference to (b) to (d).

도 8의 (b)를 참조하면, 지문은 융선과 골로 구성되며, 융선은 커버 글라스(200)의 상면에 접촉하지만, 골은 커버 글라스(200)의 상면에 접촉하지 않는다. 보호 매체는 빛이 투과할 수 있는 시각적으로 투명한 매체로서 전자장치(10)의 외면이 손상되는 것을 방지한다. 이러한 보호 매체의 일 예는 휴대 전화의 전면에 부착되어 디스플레이 패널(300)을 보호하는 커버 글라스(200)이다. 이하에서는 커버 글라스(200)를 보호 매체의 일 예로 설명한다. Referring to FIG. 8B , the fingerprint is composed of ridges and valleys, and the ridges contact the upper surface of the cover glass 200 , but the valleys do not contact the upper surface of the cover glass 200 . The protective medium is a visually transparent medium through which light can pass and prevents the outer surface of the electronic device 10 from being damaged. An example of such a protective medium is a cover glass 200 attached to the front of the mobile phone to protect the display panel 300 . Hereinafter, the cover glass 200 will be described as an example of a protective medium.

지문의 융선과 골은 커버 글라스(200)의 상면에서 이미지 센서층(100)의 수광부를 향해 빛을 조사하는 다중 광원의 역할을 한다. 융선과 커버 글라스(200)의 상면이 접촉하는 지점 A는 광원으로 작용하여 모든 방향으로 빛을 조사하게 되며, 커버 글라스(200)의 상면에서 커버 글라스(200)의 내부로 빛을 조사한다. 한편, 커버 글라스(200)의 상면에 접촉하지 않은 골에서 조사된 빛은 골과 커버 글라스(200) 사이의 공기를 거쳐 커버 글라스(200) 상면의 지점 B에 도달하므로, 빛은 지점 B에서 굴절된다. 따라서, 지점 A에서 커버 글라스(200)의 내부로 입사된 빛의 커버 글라스 입사각 θ_r은, 약 0도 내지 약 180도의 범위 내에 속할 수 있지만, 지점 B에서 커버 글라스(200)의 내부로 입사된 빛의 커버 글라스 입사각 θ_v는, 공기 굴절률과 커버 글라스 굴절률간 차이로 인해 커버 글라스 입사각 θ_r에 비해 상대적으로 좁은 범위 내에 속할 수 있다. 여기서, 커버 글라스(200)의 상면에 실질적으로 수평하게 왼쪽을 향하는 빛의 커버 글라스 입사각을 0도, 커버 글라스(200)의 상면에 실질적으로 수직으로 입사한 빛의 커버 글라스 입사각을 90도, 커버 글라스(200)의 상면에 실질적으로 수평하게 오른쪽을 향하는 빛의 커버 글라스 입사각을 180도라고 가정한다. 이하에서 커버 글라스(200) 내부로 입사된 빛의 각도를 커버 글라스 입사각이라 한다.The ridges and valleys of the fingerprint serve as multiple light sources for irradiating light from the upper surface of the cover glass 200 toward the light receiving unit of the image sensor layer 100 . A point A where the ridge and the upper surface of the cover glass 200 contact serves as a light source and irradiates light in all directions, and the light is irradiated from the upper surface of the cover glass 200 to the inside of the cover glass 200 . On the other hand, since the light irradiated from the valley not in contact with the upper surface of the cover glass 200 reaches the point B of the upper surface of the cover glass 200 through the air between the valley and the cover glass 200, the light is refracted at the point B do. Accordingly, the cover glass incident angle θ _r of the light incident into the interior of the cover glass 200 at point A may fall within the range of about 0 degrees to about 180 degrees, but at point B incident into the interior of the cover glass 200 . The cover glass incident angle θ _v of light may fall within a relatively narrow range compared to the cover glass incident angle θ _r due to a difference between the air refractive index and the cover glass refractive index. Here, the cover glass incident angle of light directed to the left substantially horizontally on the upper surface of the cover glass 200 is 0 degrees, the cover glass incident angle of light substantially perpendicular to the upper surface of the cover glass 200 is 90 degrees, and the cover It is assumed that the cover glass incident angle of light directed to the right substantially horizontally on the upper surface of the glass 200 is 180 degrees. Hereinafter, an angle of light incident into the cover glass 200 is referred to as a cover glass incident angle.

이미지 센서층(100)은 디스플레이 패널(300)의 하면에 형성된다. 디스플레이 패널(300)의 하면에 백라이트, 반사판 등과 같이 빛을 생성하기 위한 추가 구조가 필요한 LCD와 달리, AMOLED 디스플레이 등은 단위 화소가 빛을 직접 생성하기 때문에 추가 구조를 필요로 하지 않는다. 한편, 이러한 디스플레이 패널(300)의 단위 화소 면적의 상당 부분을 차지하는 전극 및/또는 배선은 메탈 등과 같이 빛을 차단하는 물질로 형성될 수 있지만, 전기적 절연을 위해 광학적으로 투명한 매체, 예를 들어, IMD 등에 의해 서로 이격되거나 적층되어 형성된다. 이로 인해서 전극 및/또는 배선 사이에는 빛이 통과할 수 있는 영역이 존재한다. 따라서, 커버 글라스(200)와 이미지 센서층(100) 사이에 개재된 디스플레이 패널(300)은 커버 글라스(200)로부터 입사된 빛이 통과할 수 있는 연장된 광경로를 제공할 수 있다. 다시 말해, 일반적인 커버 글라스보다 두꺼운 커버 글라스의 하면에 이미지 센서층(100)을 형성하는 것과 실질적으로 동일한 결과를 기대할 수 있다. 이하에서 상세히 설명되겠지만, 이미지 센서층(100)은 검출하고자 하는 빛의 입사각을 선택할 수 있는 구조를 가지고 있다. 따라서, 개재된 디스플레이 패널(300)에 의해 입사된 빛이 어느 정도 굴절되는 현상이 발생하더라도 빛의 입사각을 선택하는 하나 이상의 조건을 조정함으로써 디스플레이 패널(300)의 하부에서도 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 검출할 수 있다.The image sensor layer 100 is formed on the lower surface of the display panel 300 . Unlike the LCD, which requires an additional structure for generating light, such as a backlight and a reflector, on the lower surface of the display panel 300 , the AMOLED display does not require an additional structure because the unit pixel directly generates light. On the other hand, the electrode and/or wiring occupying a significant portion of the unit pixel area of the display panel 300 may be formed of a material that blocks light such as metal, but an optically transparent medium for electrical insulation, for example, It is formed by being spaced apart from each other or stacked by an IMD or the like. Due to this, there is a region through which light can pass between the electrode and/or the wiring. Accordingly, the display panel 300 interposed between the cover glass 200 and the image sensor layer 100 may provide an extended optical path through which light incident from the cover glass 200 may pass. In other words, substantially the same result as forming the image sensor layer 100 on the lower surface of the cover glass thicker than the general cover glass can be expected. As will be described in detail below, the image sensor layer 100 has a structure in which an incident angle of light to be detected can be selected. Therefore, even if a phenomenon in which the light incident by the intervening display panel 300 is refracted to some extent occurs, by adjusting one or more conditions for selecting the incident angle of the light, the light having the detection target incident angle is also detected in the lower part of the display panel 300. can be detected.

이미지 센서층(100)은, 커버 글라스(200)-디스플레이 패널(300)을 통과하여 이미지 센서층(100)의 상면에 입사하는 빛 중 소정의 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛을 선택한다. 도 8의 (c)는, 이미지 센서층(100)의 상면에 입사하는 빛 중에서 이미지 센서층(100)의 광 선택 구조에 의해 선택될 입사각 θ_r _'을 갖는 빛을 나타내며, 도 8의 (d)는 입사각 θ_r _'을 갖는 빛 중에서 최종적으로 이미지 센서(500)의 수광부에 도달하는 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛을 나타낸다. 즉, 이미지 센서층(100)의 광 선택 구조는, 소정의 입사각을 가진 빛이 수광부가 위치한 이미지 센서층(100)의 하부를 향하도록 하여 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 선택한다. 여기서, 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛은 검출 대상 빛이라고 한다.The image sensor layer 100 selects light having a predetermined detection target incidence angle θ ₁ among light incident on the upper surface of the image sensor layer 100 through the cover glass 200 - the display panel 300 . FIG. 8( c ) shows light having an incident angle θ _r _' to be selected by the light selection structure of the image sensor layer 100 among light incident on the upper surface of the image sensor layer 100 , and FIG. 8( d ) ) denotes light having an incident angle θ ₁ to be detected finally reaching the light receiving unit of the image sensor 500 among light having an incident angle θ _r _′ . That is, the light selection structure of the image sensor layer 100 selects light having an incident angle to be detected by directing light having a predetermined incident angle to a lower portion of the image sensor layer 100 in which the light receiving unit is located. Here, the light having the detection target incident angle θ ₁ is referred to as the detection target light.

상세하게, 도 8의 (c)에서, 이미지 센서층(100)의 광 선택 구조는 이미지 센서층(100) 내부로 입사되는 빛 중 지점 A 와 B의 좌측 방향으로 입사되는 빛을 차단하며, 추가적으로, 지점 A의 우측 방향으로 입사되는 빛 중 지점 B의 우측 방향으로 입사되는 빛의 입사각과 동일한 입사각을 갖는 빛을 차단한다. 이를 통해서, 입사각 θ_r _'을 갖는 빛이 선택될 수 있다. 예를 들어, 커버 글라스 입사각 θ_r 이 약 0도 내지 약 180도의 범위에 속하고, 커버 글라스 입사각 θ_v가 약 42도 내지 약 132도의 범위에 속하는 경우, 입사각 θ_r _'은 약 132도 내지 약 140도의 범위에 속할 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐, 광 선택 구조의 특성에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. In detail, in FIG. 8(c) , the light selection structure of the image sensor layer 100 blocks light incident to the left of points A and B among the light incident into the image sensor layer 100, and additionally , blocks the light having the same incident angle as that of the light incident in the right direction of the point B among the light incident in the right direction of the point A. Through this, light having an incident angle θ _r _′ can be selected. For example, if the cover glass incident angle θ _r is in the range of about 0 degrees to about 180 degrees, and the cover glass incident angle θ _v is in the range of about 42 degrees to about 132 degrees, the angle of incidence θ _r _′ is in the range of about 132 degrees to about 132 degrees. It may be in the range of 140 degrees, but this is only an example and may vary depending on the characteristics of the light selection structure.

아울러, 도 8의 (d)에서, 광 선택 구조에 의해 선택된 빛 중 수광부로 입사될 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛이 선택될 수 있다. 예를 들어, 입사각 θ_r _'이 132도 내지 140도의 범위에 속하는 경우, 검출 대상 입사각 θ₁은 135도 내지 140도의 범위에 속할 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐, 마이크로 렌즈의 위치, 구경, 크기 등과 같은 광 선택 구조의 특성에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 여기서, 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛은 광 선택 구조 거치면서 굴절되며, 최종적으로 수광부에 입사될 때의 각도 θr은 검출 대상 입사각 θ₁과 다를 수 있다. 또한, 도 8의 (c) 및 (d)는 지점 A의 좌측 방향으로 입사되는 빛을 차단하여 지문이미지를 생성하는 구조를 예시하고 있으나, 지점 A의 우측 방향으로 입사되는 빛을 차단하는 구조에서도 실질적으로 동일한 지문이미지가 생성될 수 있다.In addition, in (d) of FIG. 8 , a light having an incident angle θ ₁ to be detected to be incident to the light receiving unit among the light selected by the light selection structure may be selected. For example, when the incident angle θ _r _' is in the range of 132 degrees to 140 degrees, the detection target incident angle θ ₁ may be in the range of 135 degrees to 140 degrees, but this is only an example, and the position, aperture, and size of the microlens Of course, it may vary depending on the characteristics of the light selection structure, such as the like. Here, the light having the detection target incident angle θ ₁ is refracted through the light selection structure, and the angle θr when finally incident to the light receiving unit may be different from the detection target incidence angle θ ₁ . In addition, (c) and (d) of FIG. 8 exemplify a structure for generating a fingerprint image by blocking light incident in the left direction of point A, but even in a structure that blocks light incident in the right direction of point A A substantially identical fingerprint image may be generated.

검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛은 지문의 융선에 의해서 생성된 빛만이 가질 수 있는 각도이므로, 이를 이용하여 컨트라스트비가 상대적으로 높은 지문이미지를 생성할 수 있다. 도 8의 (b)에 도시된 것처럼, 지문이 커버 글라스(200) 위에 위치하면, 융선에 의한 빛뿐만 아니라 골에 의한 빛도 함께 커버 글라스 내부로 들어간다. 종래의 광학식 지문센서는, 수직으로 입사되는 빛을 검출하는 구조를 가지고 있기 때문에, 융선으로부터 수광부의 상면을 향해 실질적으로 수직으로 입사한 빛뿐 아니라 골로부터 수광부의 상면을 향해 실질적으로 수직으로 입사한 빛도 검출한다. 따라서 지문의 융선과 골 사이의 경계가 선명하지 않은, 컨트라스트비가 상대적으로 낮은 지문이미지를 생성한다. 이에 반해, 본 발명에 따른 지문인식 기능을 구비한 디스플레이는, 지문의 접촉면에 의해 생성된 빛 중에서 융선에 의해 생성된 빛의 적어도 일부만을 검출하는 구조를 가지고 있기 때문에, 종래의 광학식 지문센서보다 컨트라스트비가 상대적으로 높은 지문이미지를 생성할 수 있다.Since the light having the detection target incident angle θ ₁ is an angle that only light generated by the ridge of the fingerprint can have, a fingerprint image having a relatively high contrast ratio can be generated using this angle. As shown in (b) of FIG. 8 , when a fingerprint is positioned on the cover glass 200 , not only the light by the ridges but also the light by the valleys enter the inside of the cover glass. Since the conventional optical fingerprint sensor has a structure for detecting vertically incident light, not only light substantially perpendicularly incident from the ridge toward the upper surface of the light receiving unit but also light substantially vertically incident from the valley toward the upper surface of the light receiving unit also detects Therefore, a fingerprint image with a relatively low contrast ratio in which the boundary between the ridges and valleys of the fingerprint is not clear is generated. On the other hand, the display having a fingerprint recognition function according to the present invention has a structure that detects at least a part of the light generated by the ridge among the light generated by the contact surface of the fingerprint. A fingerprint image having a relatively high ratio can be generated.

도 9는 도 1의 I-I'을 따른 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 도시한 단면도로서, 확산방식을 설명하기 위한 도면이다.9 is a cross-sectional view illustrating a display having a fingerprint recognition function taken along line I-I' of FIG. 1 , and is a view for explaining a diffusion method.

도 9를 참조하면, 전자장치는 보호 매체, 터치 센서, 편광 필름, 디스플레이 패널(300) 및 이미지 센서층(100)이 적층된 구조를 갖는다. 커버 글라스(200)는 지문의 융선으로부터 조사된 빛이 디스플레이 패널 내부로 효과적으로 입사할 수 있도록 하기 위하여 백색광 또는 적색광과 같은 가시광선을 이용할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the electronic device has a structure in which a protective medium, a touch sensor, a polarizing film, a display panel 300 and an image sensor layer 100 are stacked. The cover glass 200 may use visible light, such as white light or red light, so that light irradiated from the ridge of the fingerprint can be effectively incident into the display panel.

커버 글라스(200)의 상면에 위치한 융선에 의해 커버 글라스(200) 내부로 입사한 빛(321 내지 328)은 디스플레이 패널(300) 상의 제1 지점(320)에 도달한다. 빛(321 내지 328)의 입사각 θ_i1은, 커버 글라스(200)의 상면에 수직한 직선과의 사이 각도이다. 빛(321 내지 328)은 커버 글라스(200)의 상면상의 상이한 지점으로 입사하여 상이한 광 경로를 거쳐 디스플레이 패널(300) 상의 제1 지점(320)에 도달한다. 제1 지점(320)에서 이미지 센서층(100)으로 입사하는 빛(321 내지 328) 중에서, 제1 지점(320)의 우측에서 제1 지점(320)을 향해 입사하는 빛(325 내지 328)은 광 선택 구조(400)에 의해 차단된다. 아울러, 제1 지점(320)의 좌측에서 제1 지점(320)을 향해 입사하는 빛(321 내지 324) 중 검출 대상 입사각 θ₁ 이외의 입사각 θ_i1을 갖는 빛(321, 322, 324)은 광 선택 구조(400)에 의해 차단되거나 검출 대상 빛과는 상이한 광 경로를 갖게 된다. 즉, 검출 대상 빛은 광 선택 구조(400)에 의해 이미지 센서(500)의 수광부에 도달하도록 굴절되어 최종적으로 입사각 θ₂로 수광부에 입사하지만, 검출 대상 입사각 θ₁ 이외의 입사각 θ_i1을 갖는 빛(321, 322, 324)은 최종적으로 입사각 θ₃ 또는 θ₄로 굴절되어 수광부에 입사하지 못하거나 광 선택 구조(400)에 의해 차단된다.Lights 321 to 328 incident into the cover glass 200 by the ridges located on the upper surface of the cover glass 200 reach the first point 320 on the display panel 300 . The incident angle θ _i1 of the lights 321 to 328 is an angle between the light and a straight line perpendicular to the upper surface of the cover glass 200 . Lights 321 to 328 are incident on different points on the upper surface of the cover glass 200 and reach the first point 320 on the display panel 300 through different light paths. Among the lights 321 to 328 incident on the image sensor layer 100 at the first point 320 , the lights 325 to 328 incident toward the first point 320 from the right side of the first point 320 are It is blocked by the light selection structure 400 . In addition, among the lights 321 to 324 incident from the left of the first point 320 toward the first point 320 , the light 321 , 322 , and 324 having an incident angle θ _i1 other than the detection target incident angle θ ₁ is light. It is blocked by the selection structure 400 or has an optical path different from the light to be detected. That is, the detection target light is refracted to reach the light receiving unit of the image sensor 500 by the light selection structure 400 and is finally incident on the light receiving unit at an incident angle θ ₂ , but light having an incident angle θ _i1 other than the detection target incidence angle θ ₁ . 321 , 322 , and 324 are finally refracted at an incident angle θ ₃ or θ ₄ , so that they do not enter the light receiving unit or are blocked by the light selection structure 400 .

커버 글라스(200) 상에서 검출 대상 빛(323)이 입사하는 지점과 이를 검출하는 수광부는 동일한 수직선상에 위치하지 않는다. 광 선택 구조(400)는 지문의 융선과 골에 의해 입사된 빛 중에서 공통되는 입사각을 갖는 빛을 차단하고 융선에 의한 빛 중 일부만 이미지 센서(500)에 도달하게 한다. 따라서 검출 대상 빛은 경사진 광 경로로 커버 글라스(200)와 디스플레이 패널(300)을 통과한다. 이로 인해 검출 대상 빛(323)이 커버 글라스(200)의 상면에서 입사하는 지점과 이미지 센서층(100)에 입사하는 지점이 상이한 수직선상에 위치하게 된다. 검출 대상 빛(323)이 커버 글라스(200)의 상면에서 입사하는 지점과 이미지 센서층(100)에 입사하는 지점간 수평 거리는, 커버 글라스(200)의 두께 및 디스플레이 패널(300)의 두께를 합친 총 두께 T_total과 빛(323)의 검출 대상 입사각 θ₁에 의해 결정될 수 있다. 즉, 총 두께 T_total가 증가하거나, 검출 대상 입사각 θ₁이 증가하면, 수평 거리가 증가할 수 있다.The point at which the detection target light 323 is incident on the cover glass 200 and the light receiving unit detecting it are not located on the same vertical line. The light selection structure 400 blocks light having a common angle of incidence among the light incident by the ridges and valleys of the fingerprint, and allows only some of the light by the ridges to reach the image sensor 500 . Accordingly, the detection target light passes through the cover glass 200 and the display panel 300 through the inclined light path. As a result, the point at which the light to be detected 323 is incident on the upper surface of the cover glass 200 and the point at which the light to be detected is incident on the image sensor layer 100 is positioned on a different vertical line. The horizontal distance between the point at which the detection target light 323 is incident on the upper surface of the cover glass 200 and the point at which the light is incident on the image sensor layer 100 is the sum of the thickness of the cover glass 200 and the thickness of the display panel 300 . It may be determined by the total thickness T _total and the detection target incident angle θ ₁ of the light 323 . That is, when the total thickness T _total increases or the detection target incident angle θ ₁ increases, the horizontal distance may increase.

도 10은 일 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to an embodiment.

도 10의 (a) 및 (b)를 참조하면, 이미지 센서층(100)은 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 디스플레이 패널(300)의 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410) 및 제1 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410) 및 제1 마이크로 렌즈(430)는 커버 글라스(200)-디스플레이 패널(300)을 통과하여 이미지 센서층(100) 내부를 향해 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다.Referring to FIGS. 10A and 10B , the image sensor layer 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500 . The light selection structure 400 is positioned under the display panel 300 , and the light selection structure 400 includes a prism sheet 410 and a first micro lens 430 . The prism sheet 410 and the first micro lens 430 select a detection target light from among the light incident at various angles of incidence toward the inside of the image sensor layer 100 through the cover glass 200 - the display panel 300 .

도 10의 (a)에서, 프리즘 시트(410)는 제1 경사면(411)과 제2 경사면(412)을 포함한다. 교번하게 배치된 제1 경사면(411)과 제2 경사면(412)은 교번하게 프리즘 산과 프리즘 골을 형성한다. 프리즘 산은 제1 마이크로 렌즈(430)를 향하며, 프리즘 골은 디스플레이를 향한다.In FIG. 10A , the prism sheet 410 includes a first inclined surface 411 and a second inclined surface 412 . The first inclined surface 411 and the second inclined surface 412 alternately arranged form prism mountains and prism valleys alternately. The prism mountain faces the first micro lens 430 and the prism valley faces the display.

프리즘 시트(410)의 제1 경사면(411)은 좌측 상부에서 우측 하부 방향으로 입사한 빛(322, 323, 324)을 굴절시키며, 제2 경사면(412)은 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛을 굴절시킨다. 이를 위해, 제1 경사면(411)은 프리즘 산(413a)과 프리즘 골(414b) 사이에 경사지게 형성되며, 제2 경사면(412)는 프리즘 산(413a)과 프리즘 골(414a) 사이에 경사지게 형성된다. 도 10의 (a)에서, 프리즘 시트(400)의 상면(415)에 수직한 직선에 대한 제1 경사면(411)의 경사각은 θ_P1이며, 프리즘 시트(400)의 상면(415)에 수직한 직선에 대한 제2 경사면(412)의 경사각은 θ_P2이다. 첨부된 도면에 도시된 실시예는 θ_P1과 θ_P2가 상이하게 표현되어 있으나, θ_P1과 θ_P2은 실질적으로 동일할 수도 있다. 첨부된 도면에 도시된 실시예에서, θ_P1은 약 15도 내지 약 20도이며, θ_P2는 약 30도 내지 50도인 것으로 가정한다. θ_P2가 클수록 수광부(520)로 입사하는 검출 대상 빛의 광량이 증가할 수 있다. 제1 경사면(411)과 제2 경사면(412)에 의해 형성된 프리즘 산과 프리즘 골의 내각은 θ_P1+θ_P2이며, 내각 θ_P1+θ_P2 또는 프리즘 피치(즉, 프리즘 산(413a)-프리즘 산(413b) 간격 또는 프리즘 골(414a)-프리즘 골(414b) 간격)에 따라 수광부(520)에 입사할 수 있는 검출 대상 입사각이 결정될 수 있다.The first inclined surface 411 of the prism sheet 410 refracts light 322 , 323 , 324 incident from the upper left to the lower right, and the second inclined surface 412 is incident from the upper right to the lower left. refracts light To this end, the first inclined surface 411 is formed to be inclined between the prism mountain 413a and the prism valley 414b, and the second inclined surface 412 is formed to be inclined between the prism mountain 413a and the prism valley 414a. . In (a) of FIG. 10 , the inclination angle of the first inclined surface 411 with respect to a straight line perpendicular to the upper surface 415 of the prism sheet 400 is θ _P1 , and is perpendicular to the upper surface 415 of the prism sheet 400 . The angle of inclination of the second inclined surface 412 with respect to the straight line is θ _P2 . In the embodiment shown in the accompanying drawings, θ _P1 and θ _P2 are expressed differently, but θ _P1 and θ _P2 may be substantially the same. In the embodiment shown in the accompanying drawings, it is assumed that θ _P1 is about 15 degrees to about 20 degrees, and θ _P2 is about 30 degrees to 50 degrees. As θ _P2 increases, the amount of detection target light incident to the light receiving unit 520 may increase. The interior angle of the prism mountain and the prism valley formed by the first inclined surface 411 and the second inclined surface 412 is θ _P1 +θ _P2 , and the interior angle θ _P1 +θ _P2 or the prism pitch (ie, the prism mountain 413a - the prism mountain) A detection target incident angle that may be incident on the light receiving unit 520 may be determined according to the interval 413b or the prism valley 414a-prism valley 414b interval).

도 10의 (b)에서, 제1 마이크로 렌즈(430)는 프리즘 시트(410)를 통과한 빛을 굴절시켜 이미지 센서층(100)의 하부, 즉, 이미지 센서(500)를 향하게 한다. 제1 마이크로 렌즈(430)에 의한 입사각 선택성을 높이기 위해서, 제1 마이크로 렌즈(430)와 이미지 센서(500) 사이에 광 경로 연장층(420)이 개재될 수 있다. 광 경로 연장층(420)의 두께는, 예를 들어, 제1 마이크로 렌즈(430)의 중심부 두께의 약 5배 이상일 수 있으나, 이는 예시일 뿐이며, 제1 마이크로 렌즈(430)의 구면 수차, 검출 대상 입사각 등 다양한 요인에 의해 증가하거나 감소할 수 있다. 여기서, 제1 마이크로 렌즈(430)와 광 경로 연장층(420)의 굴절률은 실질적으로 동일할 수 있다. 한편, 광 경로 연장층(420) 상면 중 제1 마이크로 렌즈(430)가 형성되지 않은 일부 영역에는 흡광 물질을 포함하는 흡광층(440)이 형성될 수 있다. 흡광층(440)은 검출 대상 입사각 이외의 입사각을 갖는 빛이 광 경로 연장층(420) 내부를 통과하여 이미지 센서(500)로 입사하는 것을 차단할 수 있다. In FIG. 10B , the first microlens 430 refracts the light passing through the prism sheet 410 and directs it toward the lower portion of the image sensor layer 100 , that is, the image sensor 500 . In order to increase the incident angle selectivity by the first micro lens 430 , the optical path extension layer 420 may be interposed between the first micro lens 430 and the image sensor 500 . The thickness of the optical path extension layer 420 may be, for example, about 5 times or more than the thickness of the central portion of the first micro lens 430 , but this is only an example, and the detection of spherical aberration of the first micro lens 430 . It may increase or decrease depending on various factors such as the target angle of incidence. Here, the refractive indices of the first microlens 430 and the optical path extension layer 420 may be substantially the same. Meanwhile, a light absorption layer 440 including a light absorption material may be formed on a portion of the upper surface of the light path extension layer 420 where the first microlenses 430 are not formed. The light absorbing layer 440 may block light having an incident angle other than the detection target incident angle from passing through the light path extension layer 420 and entering the image sensor 500 .

광 차단층(450)은 광 경로 연장층(420)과 이미지 센서(500) 사이에 개재된다. 광 차단층(420)의 상면의 적어도 일부는 광 경로 연장층(420)의 하면에 접하며, 광 차단층(420)의 하면의 적어도 일부는 이미지 센서(500)에 접한다. 이하에서 상세히 설명되겠지만, 이미지 센서(500)의 상면에는 제2 마이크로 렌즈(530)가 형성된다. 따라서, 실질적으로 평평한 상면과 달리, 광 차단층(450)의 하면은 제2 마이크로 렌즈(530)의 양각 곡면에 대응하는 음각 곡면으로 형성된다.The light blocking layer 450 is interposed between the light path extension layer 420 and the image sensor 500 . At least a portion of the upper surface of the light blocking layer 420 is in contact with the lower surface of the light path extension layer 420 , and at least a portion of the lower surface of the light blocking layer 420 is in contact with the image sensor 500 . Although described in detail below, the second micro lens 530 is formed on the upper surface of the image sensor 500 . Accordingly, unlike the substantially flat upper surface, the lower surface of the light blocking layer 450 is formed as a concave curved surface corresponding to the embossed curved surface of the second microlens 530 .

광 경로 연장 영역(460)은, 광 차단층(420)의 상면으로부터 하면까지 연장되며, 내부에는 광 경로 연장층(420) 또는 이미지 센서(500)의 굴절율과 상이한 굴절율을 가진 물질, 예를 들어, 공기 등으로 충진될 수 있다. 광 경로 연장 영역(460)으로 인해서, 광 차단층(450)은 광 선택 구조(400)를 이미지 센서(500)로부터 소정 거리만큼 이격시킬 수 있다.The light path extension region 460 extends from the upper surface to the lower surface of the light blocking layer 420 , and therein, a material having a refractive index different from that of the light path extension layer 420 or the image sensor 500 , for example, is , may be filled with air or the like. Due to the light path extension region 460 , the light blocking layer 450 may separate the light selection structure 400 from the image sensor 500 by a predetermined distance.

하나의 제1 마이크로 렌즈(430)에 대응하는 복수의 제2 마이크로 렌즈(530)가 이미지 센서(500)의 상면에 형성된다. 상세하게, 프리즘 피치와 제1 마이크로 렌즈(430)의 피치는 실질적으로 동일하며, 제1 마이크로 렌즈 피치 내에 복수의 제2 마이크로 렌즈(530)가 형성될 수 있다. 제2 마이크로 렌즈(530)의 최대 폭은 제1 마이크로 렌즈(430)의 최대 폭보다 작을 수 있다. 첨부된 도면에서는 제1 마이크로 렌즈(430)의 개수 대 제2 마이크로 렌즈(530)의 개수의 비율이 1:5 또는 1:10인 구조가 예시되어 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 다양한 비율이 적용될 수 있다. A plurality of second micro lenses 530 corresponding to one first micro lens 430 are formed on the upper surface of the image sensor 500 . In detail, the pitch of the prisms and the pitch of the first micro lenses 430 are substantially the same, and a plurality of second micro lenses 530 may be formed within the pitch of the first micro lenses. The maximum width of the second micro lens 530 may be smaller than the maximum width of the first micro lens 430 . In the accompanying drawings, a structure in which the ratio of the number of the first micro lenses 430 to the number of the second micro lenses 530 is 1:5 or 1:10 is illustrated, but this is only an example, and various ratios may be applied can

수광부(520)로 입사하는 빛의 광량을 증가시키기 위한 마이크로 렌즈의 일반적인 용도 대신에, 본 이미지 센서층(100)에서는 특정각의 빛만 수광부(520)에 입사시키기 위한 용도로 제1 마이크로 렌즈(430) 및 제2 마이크로 렌즈(530)를 이용한다. 제1 마이크로 렌즈(430)는 프리즘 시트(410)의 하부에 위치하여 프리즘 시트(410)으로부터 이격된다. 이로 인해서, 프리즘 시트(410) 또는 제1 마이크로 렌즈(430)의 굴절율과 상이한 굴절율을 가진 물질, 예를 들어, 공기가 프리즘 시트(410)와 제1 마이크로 렌즈(430) 사이에 개재될 수 있다. 프리즘 시트-공기간 굴절률의 차이 및 공기-마이크로 렌즈간 굴절률의 차이를 이용하여, 커버 글라스(200)의 상면에서 조사된 빛 중 검출 대상 빛은 적절하게 설계된 광 경로를 통과하도록 하며, 검출 대상 입사각을 갖지 않는 빛은 광 경로를 벗어나도록 할 수 있다. Instead of using the microlens to increase the amount of light incident on the light receiving unit 520 , the image sensor layer 100 uses the first microlens 430 to inject only a specific angle of light into the light receiving unit 520 . ) and the second micro lens 530 are used. The first micro lens 430 is positioned under the prism sheet 410 and is spaced apart from the prism sheet 410 . Due to this, a material having a refractive index different from that of the prism sheet 410 or the first micro lens 430 , for example, air, may be interposed between the prism sheet 410 and the first micro lens 430 . . By using the difference in the refractive index between the prism sheet and air and the difference in the refractive index between the air and the micro lens, the detection target light among the light irradiated from the upper surface of the cover glass 200 passes through an appropriately designed optical path, and the detection target incident angle Light without ?

한편, 제2 마이크로 렌즈(530)는 광 차단층(450)의 하부에 위치하여 광 경로 연장층(420)으로부터 이격된다. 상술한 바와 같이, 광 경로 연장 영역(460)은, 광 경로 연장층(420) 또는 이미지 센서(500)의 굴절율과 상이한 굴절율을 가진 물질, 예를 들어, 공기 등이 충진되어 있다. 따라서 광 경로 연장층(420)-광 경로 연장 영역(460)간 굴절율의 차이로 인해서, 광 경로 연장층(420)으로부터 광 경로 연장 영역(460)으로 입사하는 빛이 굴절된다. 복수의 제2 마이크로 렌즈(530) 중 적어도 하나는 굴절된 빛 중에서 검출 대상 빛을 수광부(520)로 향하도록 굴절시키며, 검출 대상 입사각을 갖지 않는 빛은 수광부(520)를 벗어나도록 굴절시킨다.Meanwhile, the second microlens 530 is positioned under the light blocking layer 450 and is spaced apart from the light path extension layer 420 . As described above, the light path extension region 460 is filled with a material having a refractive index different from that of the light path extension layer 420 or the image sensor 500 , for example, air. Accordingly, due to a difference in refractive index between the light path extension layer 420 and the light path extension region 460 , light incident from the light path extension layer 420 to the light path extension region 460 is refracted. At least one of the plurality of second microlenses 530 refracts the detection target light from among the refracted light toward the light receiving unit 520 , and refracts the light having no detection target incidence angle out of the light receiving unit 520 .

이미지 센서(500)는 기판(510)에 형성된 수광부(520), 수광부(520)의 상부에 형성된 제2 마이크로 렌즈(530), 및 수광부(520)의 상부 또는 하부에 형성되는 메탈층(미도시)을 포함한다. 수광부(520)는 제2 마이크로 렌즈(530)의 하부에 위치하며, 입사한 빛을 검출하여 화소 전류를 생성한다. 생성된 화소 전류는 메탈층에 의해 외부로 출력될 수 있다. The image sensor 500 includes a light receiving unit 520 formed on the substrate 510 , a second micro lens 530 formed on the light receiving unit 520 , and a metal layer (not shown) formed on or below the light receiving unit 520 . ) is included. The light receiving unit 520 is located under the second microlens 530 and detects incident light to generate a pixel current. The generated pixel current may be externally output by the metal layer.

입사각 선택성을 향상시키기 위해서, 제1 마이크로 렌즈(430)의 중심, 제2 마이크로 렌즈(530)의 중심 및 수광부(520)의 중심은 일치하지 않을 수 있다. 도 6에서, 수광부(520)는 제2 마이크로 렌즈(530)의 우측 하부에 위치하며, 제2 마이크로 렌즈(530)는 제1 마이크로 렌즈(430)의 우측 하부에 위치한다. 여기서, 수광부(520)의 위치는 제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 마지막으로 굴절된 검출 대상 빛이 도달할 수 있는 위치이며, 검출 대상 입사각, 제1 마이크로 렌즈(430)의 굴절율, 제2 마이크로 렌즈(530)의 굴절율, 광 경로 연장층(420)의 높이, 광 경로 연장 영역(460)의 높이, 제2 마이크로 렌즈(530)-수광부(520)간 거리, 제2 마이크로 렌즈(530)의 중심-수광부(520)의 중심간 거리 등과 같은 다양한 요인에 의해 결정될 수 있다. 이러한 배치를 통해서, 이미지 센서층(100)의 입사각 선택성이 향상될 수 있다.In order to improve the incident angle selectivity, the center of the first micro lens 430 , the center of the second micro lens 530 , and the center of the light receiving unit 520 may not coincide. In FIG. 6 , the light receiving unit 520 is located at the lower right side of the second micro lens 530 , and the second micro lens 530 is located at the lower right side of the first micro lens 430 . Here, the position of the light receiving unit 520 is a position to which the detection target light finally refracted by the second micro lens 530 can reach, the detection target incident angle, the refractive index of the first micro lens 430, and the second micro The refractive index of the lens 530 , the height of the light path extension layer 420 , the height of the light path extension region 460 , the distance between the second microlens 530 and the light receiving unit 520 , and the height of the second microlens 530 . It may be determined by various factors, such as a center-to-center distance of the light receiving unit 520 . Through this arrangement, the incident angle selectivity of the image sensor layer 100 may be improved.

한편, 입사각 선택성을 향상시키기 위해서, 수광부(520)의 폭은 제2 마이크로 렌즈(530)의 폭에 비해 상대적으로 좁게 형성될 수 있다. 수광부(520)의 폭이 큰 경우에, 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛도 검출될 수 있다. 따라서, 검출 대상 빛이 광 선택 구조(400) 및 제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 굴절될 때 도달할 수 있는 지점에 수광부(520)가 형성되면, 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛은 수광부(520)가 형성되지 않은 기판(510)의 하면에 도달하게 된다. 일 실시예로, 수광부(520)의 폭은, 예를 들어, 제2 마이크로 렌즈(530)의 폭의 약 70% 이하일 수 있다. Meanwhile, in order to improve the incident angle selectivity, the width of the light receiving unit 520 may be formed to be relatively narrow compared to the width of the second micro lens 530 . When the width of the light receiving unit 520 is large, light having an angle other than the detection target incident angle may be detected. Therefore, when the light receiving unit 520 is formed at a point that can be reached when the detection target light is refracted by the light selection structure 400 and the second microlens 530 , the light having an angle other than the detection target incident angle is transmitted to the light receiving unit. The lower surface of the substrate 510 on which the 520 is not formed is reached. In an embodiment, the width of the light receiving unit 520 may be, for example, about 70% or less of the width of the second micro lens 530 .

광 경로를 형성하며 전기 배선을 위한 메탈층은 제2 마이크로 렌즈(530)와 수광부(520) 사이에 형성(BSI(Back Surface Illumination) 구조)될 수 있다. 한편, 수광부(520)의 하부에 형성된 메탈층은 전기 배선의 역할(FSI(Front Surface Illumination) 구조)만을 할 수 있다. 메탈층을 구성하는 복수의 메탈 라인은 수광부(520)에 제어 신호를 전달하거나 수광부(520)가 생성한 화소 전류를 외부로 인출하기 위한 전기 배선을 형성한다. 복수의 메탈 라인은 IMD(Inter Metal Dielectric) 등에 의해 상호간에 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 복수의 메탈 라인에 의해 정의된 광 경로도 IMD로 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 선택된 빛은 수광부(520)의 표면에 경사지게 입사하므로, 광 경로 역시 경사지게 형성될 수 있다. 한편, 광 경로는 일반적인 CIS(CMOS Image Sensor)의 광 경로보다 상대적으로 좁은 단면적을 가지도록 형성될 수 있다. 다른 예로, 복수의 메탈 라인에 의해 정의된 광 경로는 수광부(520)의 상면에 수직으로 형성될 수도 있다. 참고로, 상대적으로 좁은 단면적을 가진 광 경로는 한국 특허공개공보 제10-2016-0048646호에 개시되어 있으며, 여기에 일체로서 참조된다.A metal layer for forming an optical path and for electrical wiring may be formed between the second microlens 530 and the light receiving unit 520 (a back surface illumination (BSI) structure). Meanwhile, the metal layer formed under the light receiving unit 520 may only serve as an electric wiring (Front Surface Illumination (FSI) structure). The plurality of metal lines constituting the metal layer forms electrical wiring for transmitting a control signal to the light receiving unit 520 or for drawing out the pixel current generated by the light receiving unit 520 to the outside. The plurality of metal lines may be electrically insulated from each other by an IMD (Inter Metal Dielectric) or the like. Also, an optical path defined by a plurality of metal lines may be formed by the IMD. For example, since the light selected by the second microlens 530 is inclinedly incident on the surface of the light receiving unit 520 , the light path may also be inclined. Meanwhile, the optical path may be formed to have a relatively narrow cross-sectional area than that of a general CMOS image sensor (CIS). As another example, the light path defined by the plurality of metal lines may be formed perpendicular to the upper surface of the light receiving unit 520 . For reference, an optical path having a relatively narrow cross-sectional area is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2016-0048646, which is incorporated herein by reference.

이하에서는, 이미지 센서층(100)으로의 입사각에 따라 검출 대상 빛이 선택되는 방식을 설명한다.Hereinafter, a method in which a detection target light is selected according to an incident angle to the image sensor layer 100 will be described.

도 10의 (b)는 이미지 센서층(100)으로의 입사각 θ에 따라 수평 방향으로 상이한 위치에 도달하게 되는 빛(323, 323, 324)을 예시하고 있다. 이하에서, 입사각은, 디스플레이 패널(300)의 하면으로부터 이미지 센서층(100)에 입사될 때의 빛의 진행 방향과 프리즘 시트(410)의 상면(415)에 수직한 직선 사이의 각도를 의미한다. 10B illustrates light 323 , 323 , and 324 arriving at different positions in the horizontal direction according to the incident angle θ to the image sensor layer 100 . Hereinafter, the incident angle refers to an angle between a traveling direction of light when it is incident on the image sensor layer 100 from the lower surface of the display panel 300 and a straight line perpendicular to the upper surface 415 of the prism sheet 410 . .

검출 대상 입사각 θ₁보다 큰 입사각 θ를 갖는 빛(322)은 프리즘 시트(410)의 제1 경사면(411) 및 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 시계 방향으로 굴절된다. 여기서, 검출 대상 입사각 θ₁은 커버 글라스(200)에서 조사될 때의 커버 글라스 입사각과 실질적으로 동일하다. 검출 대상 입사각 θ₁보다 큰 입사각 θ를 갖는 빛(322)이 제1 경사면(411)에서 굴절되어 제1 마이크로 렌즈(430)로 입사되는 비율은 다른 빛(323, 324)에 비해 낮다. 기본적으로, 빛(322)은 제1 경사면(411) 중 지점 f부터 프리즘 시트의 골(414b) 사이로 입사할 수 있는데, 이는 지점 f부터 제1 경사면(411)의 산(413a)을 향해 진행하는 빛(322)은 제1 경사면(411)의 좌측에 위치한 프리즘 시트(410)의 골(414a)에 의해 차단되기 때문이다. 그러나, 제1 경사면(411) 중 지점 d와 프리즘 시트의 골(414b) 사이로 입사한 빛(322)은 굴절되어 인접한 제1 마이크로 렌즈(430) 사이의 영역을 향하게 된다. 그 영역에 흡광층(440)이 형성된 경우, 굴절된 빛(3221)은 흡광층(440)에 의해 차단된다. 또한, 지점 e부터 지점 d 사이로 입사한 빛(322)은 굴절되어 제1 마이크로 렌즈(430)를 향하지만, 지점 g에서 제1 마이크로 렌즈(430)로의 입사각이 급격히 증가하므로, 지점 g를 지나서 제1 마이크로 렌즈(430)의 우측을 향하는 굴절된 빛(3221)은 실질적으로 반사된다. 따라서 제1 경사면(411)의 지점 f부터 지점 e 사이로 입사하는 빛(322)만이 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절되어 이미지 센서(500)를 향하게 된다. 제1 경사면(411)의 지점 f부터 지점 e 사이로 입사하여 제1 경사면(411) 및 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 빛(3222)은 지점 f₄를 향하지만, 광 차단층(450)에 의해 차단된다. The light 322 having an incident angle θ greater than the detection target incident angle θ ₁ is refracted in a clockwise direction by the first inclined surface 411 and the first microlens 430 of the prism sheet 410 . Here, the detection target incident angle θ ₁ is substantially the same as the cover glass incident angle when irradiated from the cover glass 200 . The ratio of the light 322 having an incident angle θ greater than the detection target incident angle θ ₁ is refracted by the first inclined surface 411 and incident to the first microlens 430 is lower than that of the other lights 323 and 324 . Basically, the light 322 may be incident between the point f of the first inclined surface 411 and the valley 414b of the prism sheet, which travels from the point f toward the mountain 413a of the first inclined surface 411 . This is because the light 322 is blocked by the valley 414a of the prism sheet 410 located on the left side of the first inclined surface 411 . However, the light 322 incident between the point d of the first inclined surface 411 and the valley 414b of the prism sheet is refracted and directed toward the area between the adjacent first microlenses 430 . When the light absorption layer 440 is formed in the region, the refracted light 3221 is blocked by the light absorption layer 440 . In addition, the light 322 incident between the point e and the point d is refracted and directed toward the first microlens 430, but since the incident angle from the point g to the first microlens 430 sharply increases, the light 322 passes through the point g. The refracted light 3221 directed to the right of the 1 micro lens 430 is substantially reflected. Accordingly, only the light 322 incident between the point f and the point e of the first inclined surface 411 is refracted by the first microlens 430 and directed toward the image sensor 500 . Light 3222 incident between the point f and the point e of the first inclined surface 411 and refracted by the first inclined surface 411 and the first microlens 430 is directed to the point f ₄ , but the light blocking layer 450 ) is blocked by

검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛(323)은 제1 경사면(411)에서 제1 마이크로 렌즈(430)를 향해 시계 방향으로 굴절된다. 여기서, 프리즘 시트(410)의 굴절률이 공기의 굴절률보다 상대적으로 크기 때문에, 제1 경사면(411)에서의 굴절각이 입사각보다 상대적으로 크다. Light 323 having a detection target incident angle θ ₁ is refracted in a clockwise direction from the first inclined surface 411 toward the first micro lens 430 . Here, since the refractive index of the prism sheet 410 is relatively larger than that of air, the angle of refraction at the first inclined surface 411 is relatively larger than the angle of incidence.

제1 경사면(411)으로부터 나온 빛(3231)은 제1 마이크로 렌즈(430)에서 이미지 센서(500)를 향해 굴절된다. 제1 마이크로 렌즈(430)의 구면 수차는, 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛(323)이 제1 경사면(411)에 의해 굴절되어 입사될 때, 수광부(520)를 향할 수 있도록 결정된다. 이 때, 굴절된 빛(3231)의 제1 마이크로 렌즈(430)에 대한 입사각은 실질적으로 20도 이하일 수 있다. 제1 마이크로 렌즈(430)의 지점 a에서의 법선은 굴절된 빛(3231)의 입사각과 실질적으로 동일하므로, 빛(3231)은 굴절되지 않은 채로 수광부(520)를 향하게 된다. 지점 a로부터 지점 b로 갈수록 법선과 빛(3231) 사이 각은 법선의 좌측 방향, 즉, 반시계 방향으로 증가하며, 지점 a로부터 지점 c로 갈수록 법선과 빛(3231) 사이 각은 법선의 우측 방향, 즉, 시계 방향으로 증가한다. 따라서 빛(3231)은 지점 b에서 시계 방향으로 굴절되어 이미지 센서(500)를 향하게 되며, 빛(3231)은 지점 c에서 반시계 방향으로 굴절되어 이미지 센서(500)를 향하게 된다. 지점 b에서 우측으로 입사하는 빛(3231)의 입사각은 제1 마이크로 렌즈(430)로의 입사각이 급격히 커지므로, 지점 b를 지나서 제1 마이크로 렌즈(430)의 우측을 향하는 굴절된 빛(3231)은 실질적으로 반사된다. 여기서, 빛(3231)은 공기를 통해 제1 마이크로 렌즈(430)로 입사하며 공기의 굴절률이 마이크로 렌즈의 굴절률보다 상대적으로 작기 때문에, 제1 마이크로 렌즈(430)에 의한 굴절각은 제1 마이크로 렌즈(430)에 대한 입사각보다 상대적으로 작다. The light 3231 emitted from the first inclined surface 411 is refracted from the first micro lens 430 toward the image sensor 500 . The spherical aberration of the first microlens 430 is determined to be directed toward the light receiving unit 520 when the light 323 having the detection target incident angle θ ₁ is refracted and incident by the first inclined surface 411 . In this case, the incident angle of the refracted light 3231 to the first microlens 430 may be substantially less than 20 degrees. Since the normal line at the point a of the first microlens 430 is substantially the same as the incident angle of the refracted light 3231 , the light 3231 is directed toward the light receiving unit 520 without being refracted. From point a to point b, the angle between the normal and the light 3231 increases in the left direction of the normal, that is, counterclockwise, and from point a to point c, the angle between the normal and the light 3231 increases in the right direction of the normal. , that is, increasing in a clockwise direction. Accordingly, the light 3231 is refracted in a clockwise direction at a point b and is directed toward the image sensor 500 , and the light 3231 is refracted in a counterclockwise direction at a point c and is directed toward the image sensor 500 . Since the incident angle of the light 3231 incident to the right at the point b increases rapidly to the first microlens 430, the refracted light 3231 passing through the point b toward the right of the first microlens 430 is practically reflective. Here, the light 3231 is incident on the first micro lens 430 through the air, and since the refractive index of air is relatively smaller than that of the micro lens, the refraction angle by the first micro lens 430 is the first micro lens ( 430) is relatively smaller than the angle of incidence.

제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 빛(3232)는 광 경로 연장층(420)의 하면을 통해서 광 경로 연장 영역(460)으로 입사하여 제2 마이크로 렌즈(530)를 향해 반시계 방향으로 굴절된다. 여기서, 광 경로 연장층(420)의 굴절률이 광 경로 연장 영역(460)의 굴절률보다 상대적으로 크기 때문에, 광 경로 연장층(420)의 하면에서의 굴절각이 입사각보다 상대적으로 크다.The light 3232 refracted by the first micro lens 430 is incident on the optical path extension region 460 through the lower surface of the optical path extension layer 420 in a counterclockwise direction toward the second micro lens 530 . is refracted Here, since the refractive index of the light path extension layer 420 is relatively larger than the refractive index of the light path extension region 460 , the refraction angle at the lower surface of the light path extension layer 420 is relatively larger than the incident angle.

제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 굴절된 빛(3234)은 입사각 θ₂로 수광부(520)에 도달한다. 제2 마이크로 렌즈(530)의 구면 수차는, 빛(3233)이 제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 굴절되어 입사될 때, 수광부(520)를 향할 수 있도록 결정된다. The light 3234 refracted by the second microlens 530 arrives at the light receiving unit 520 at an incident angle θ ₂ . The spherical aberration of the second micro lens 530 is determined so that when the light 3233 is refracted and incident by the second micro lens 530 , it can be directed toward the light receiving unit 520 .

검출 대상 입사각 θ₁보다 작은 입사각 θ를 갖는 빛(324)은 제1 경사면(411)에서 제1 마이크로 렌즈(430)를 향해 굴절된다. 빛(324)의 입사각 θ가 작아지면, 제1 경사면(411)에 대한 입사각이 커지게 된다. 제1 경사면(411)에 대한 입사각이 전반사각보다 커지면, 빛(324)는 제1 경사면에서 전반사된다. 빛(324)의 입사각 θ가 작아질수록 제1 경사면(411)에 의해 굴절된 빛(3241)은 제1 마이크로 렌즈(430)의 좌측을 향하게 된다. 제1 마이크로 렌즈(430)의 좌측에 입사한 빛(3241)은 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절되어 이미지 센서(500)를 향하게 된다. 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 빛(3242)은 지점 f₃를 향하지만, 광 차단층(450)에 의해 차단된다.The light 324 having an incident angle θ smaller than the detection target incident angle θ ₁ is refracted from the first inclined surface 411 toward the first microlens 430 . When the incident angle θ of the light 324 decreases, the incident angle with respect to the first inclined surface 411 increases. When the angle of incidence with respect to the first inclined surface 411 is greater than the total reflection angle, the light 324 is totally reflected by the first inclined surface. As the incident angle θ of the light 324 decreases, the light 3241 refracted by the first inclined surface 411 is directed toward the left side of the first microlens 430 . The light 3241 incident on the left side of the first micro-lens 430 is refracted by the first micro-lens 430 and directed toward the image sensor 500 . The light 3242 refracted by the first micro lens 430 is directed to the point f ₃ , but is blocked by the light blocking layer 450 .

도 11은 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 10과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 10과의 차이점을 위주로 설명한다.11 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment. A description of components substantially the same as or similar to those of FIG. 10 will be omitted, and differences from FIG. 10 will be mainly described.

도 11의 (a) 및 (b)를 참조하면, 이미지 센서층(100)은 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 디스플레이 패널(300)의 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410a) 및 제1 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410a) 및 제1 마이크로 렌즈(430)는 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다.Referring to FIGS. 11A and 11B , the image sensor layer 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500 . The light selection structure 400 is located under the display panel 300 , and the light selection structure 400 includes a prism sheet 410a and a first micro lens 430 . The prism sheet 410a and the first microlens 430 select a detection target light from among the light incident at various angles of incidence.

도 11의 (a)에서, 프리즘 시트(410a)는 자기 정렬(self-align) 및 자기 지지(self-support) 구조를 가진다. 도 10의 프리즘 시트(410)와 비교할 때, 프리즘 시트(410a)는 프리즘 산의 첨단부가 제거된 구조이다. 상세하게, 제1 경사면(411)의 상단(411a)은 제2 경사면(412)의 상단(412a)에 결합되어 프리즘 골을 형성하며, 프리즘 시트(410a)의 상면(415)과 실질적으로 평행하게 측면 방향으로 연장된 하면(416)의 양단이 제1 경사면(411)의 하단(411b)과 제2 경사면(412)의 하단(412b)을 연결한다. 하면(416)의 폭은 인접한 두 개의 제1 마이크로 렌즈(430)간 거리와 실질적으로 동일하거나 작을 수 있다. 따라서 프리즘 시트(410a)의 하면(416)을 제1 마이크로 렌즈(430) 사이에 배치하는 것만으로 프리즘 시트(410a)와 제1 마이크로 렌즈(430)가 정렬될 수 있다. 또한, 실질적으로 평평한 하면(416)에 의해 프리즘 시트(410a)가 지지될 수 있으므로, 프리즘 시트(410a)를 지지 또는 고정하기 위한 별도의 구조가 요구되지 않는다. In FIG. 11A , the prism sheet 410a has a self-aligning and self-supporting structure. Compared with the prism sheet 410 of FIG. 10 , the prism sheet 410a has a structure in which the tip of the prism mountain is removed. In detail, the upper end 411a of the first inclined surface 411 is coupled to the upper end 412a of the second inclined surface 412 to form a prism valley, and is substantially parallel to the upper surface 415 of the prism sheet 410a. Both ends of the lower surface 416 extending in the lateral direction connect the lower end 411b of the first inclined surface 411 and the lower end 412b of the second inclined surface 412 . The width of the lower surface 416 may be substantially equal to or smaller than a distance between two adjacent first micro lenses 430 . Therefore, only by arranging the lower surface 416 of the prism sheet 410a between the first micro lenses 430 , the prism sheet 410a and the first micro lenses 430 may be aligned. In addition, since the prism sheet 410a may be supported by the substantially flat lower surface 416 , a separate structure for supporting or fixing the prism sheet 410a is not required.

도 12는 제2 마이크로 렌즈에 의한 입사각 선택 구조를 예시적으로 도시한 단면도이다.12 is a cross-sectional view exemplarily illustrating an incident angle selection structure by a second micro lens.

도 12를 참조하면, (a)는 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛(323)이 제1 경사면(411)-제1 마이크로 렌즈(430)-광 경로 연장 영역(460)에서 굴절되어 제2 마이크로 렌즈(530) 상의 상이한 지점 a1, a, a2, a3에 입사하는 경우를 예시하고 있으며, (b)는 상이한 입사각 θ를 갖는 빛이 제1 경사면(411)-제1 마이크로 렌즈(430)-광 경로 연장 영역(460)에서 굴절되어 제2 마이크로 렌즈(530) 상의 동일한 지점에 입사하는 경우를 예시하고 있다. 상술한 바와 같이, 입사각 선택성을 높이기 위해서, 제2 마이크로 렌즈(530)의 중심과 수광부(520)의 중심은 동일한 수직선상에 배치되지 않았으며, 수광부(520)의 폭은 제2 마이크로 렌즈(530)의 폭에 비해 상대적으로 작다.Referring to FIG. 12 , (a) shows that light 323 having a detection target incident angle θ ₁ is refracted in the first inclined surface 411 - the first micro lens 430 - the light path extension region 460 to the second micro The case of incident on different points a1, a, a2, a3 on the lens 530 is exemplified, and (b) shows that light having different incident angles θ is transmitted from the first inclined surface 411 - the first microlens 430 - the light The case where it is refracted in the path extension region 460 and is incident on the same point on the second micro lens 530 is exemplified. As described above, in order to increase the incident angle selectivity, the center of the second micro lens 530 and the center of the light receiving unit 520 are not arranged on the same vertical line, and the width of the light receiving unit 520 is the second micro lens 530 . ) is relatively small compared to the width of

동일한 입사각으로 제2 마이크로 렌즈(530)에 도달하더라도 도달 지점에 따라 빛(3233)의 굴절각이 달라진다. 지점 a에서의 입사각 및 굴절각을 기준으로 보면, 지점 a1은 지점 a의 좌측에 위치하므로, 지점 a1에서의 입사각 및 굴절각은 지점 a에서의 입사각 및 굴절각보다 상대적으로 작다. 따라서, 굴절된 빛(3234a1)은 수광부(520)의 좌측으로 진행한다. 지점 a2는 지점 a의 우측에 위치하므로, 지점 a2에서의 입사각 및 굴절각은 지점 a에서의 입사각 및 굴절각보다 상대적으로 크다. 따라서 굴절된 빛(3234a2)은 수광부(520)의 우측으로 진행한다. 한편, 지점 a3부터 오른쪽으로 향하는 빛은 입사각이 급격히 커지므로, 빛(3233)은 실질적으로 반사된다.Even if it reaches the second microlens 530 with the same incident angle, the angle of refraction of the light 3233 varies depending on the arrival point. Based on the angle of incidence and refraction at the point a, since the point a1 is located to the left of the point a, the angles of incidence and refraction at the point a1 are relatively smaller than the angles of incidence and refraction at the point a. Accordingly, the refracted light 3234a1 travels to the left of the light receiving unit 520 . Since the point a2 is located to the right of the point a, the angles of incidence and refraction at the point a2 are relatively larger than the angles of incidence and refraction at the point a. Accordingly, the refracted light 3234a2 travels to the right of the light receiving unit 520 . On the other hand, since the incident angle of light from the point a3 to the right increases rapidly, the light 3233 is substantially reflected.

한편, 제2 마이크로 렌즈(530) 상의 동일한 지점에 도달하더라도 입사각이 다르면 굴절각 역시 달라진다. 지점 a에서, 빛(3223)의 입사각은 빛(3233)의 입사각보다 크며, 이로 인해 굴절된 빛(3224)은 수광부(520)의 우측으로 진행한다. 지점 a에서, 빛(3243, 3253)의 입사각은 빛(3233)의 입사각보다 작으며, 이로 인해 굴절된 빛(3244, 3254)은 수광부(520)의 좌측으로 진행한다.Meanwhile, even when the same point on the second microlens 530 is reached, if the angle of incidence is different, the angle of refraction is also changed. At point a, the incident angle of the light 3223 is greater than the incident angle of the light 3233 , whereby the refracted light 3224 travels to the right of the light receiving unit 520 . At point a, the angle of incidence of the lights 3243 and 3253 is smaller than the angle of incidence of the light 3233 , whereby the refracted lights 3244 and 3254 travel to the left of the light receiving unit 520 .

따라서, 제1 마이크로 렌즈 피치 내에 복수의 제2 마이크로 렌즈가 배치되더라도, 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 검출하는 수광부(520)의 개수는 최소화될 수 있다. 즉, 제1 경사면(411), 제1 마이크로 렌즈(430), 광 경로 연장 영역(460), 및 제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 선택된 빛은, 제1 마이크로 렌즈 피치 내에 복수의 수광부(520) 중 어느 하나에 의해서 검출될 수 있다. 경우에 따라서는, 둘 이상의 수광부(520)가 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 검출하거나 둘 이상의 수광부(520)가 서로 상이한 입사각(그 중 하나는 검출 대상 입사각)을 갖는 빛을 검출할 수도 있다. 그러나 수광부(520)에 도달한 빛의 광량에 차이가 발생할 수 있기 때문에, 각 수광부(520)가 생성하는 화소 전류에도 차이가 발생할 수 있다. 따라서 둘 이상의 수광부(520)에 의한 노이즈는 ISP(Image Signal Processor) 등에 의해 제거될 수 있다. Accordingly, even when a plurality of second microlenses are disposed within the first microlens pitch, the number of light receiving units 520 for detecting light having a detection target incident angle may be minimized. That is, the light selected by the first inclined surface 411 , the first microlens 430 , the optical path extension region 460 , and the second microlens 530 is received by a plurality of light receiving units 520 within the first microlens pitch. ) can be detected by any one of. In some cases, two or more light receiving units 520 may detect light having an incident angle to be detected, or two or more light receiving units 520 may detect light having different incident angles (one of which is a detection target incident angle). However, since a difference may occur in the amount of light reaching the light receiving unit 520 , a difference may also occur in the pixel current generated by each light receiving unit 520 . Accordingly, noise generated by the two or more light receiving units 520 may be removed by an image signal processor (ISP) or the like.

도 13은 도 11의 이미지 센서층에서 검출 대상 입사각 이외의 빛이 차단되는 방식을 예시적으로 도시한 단면도이다.13 is a cross-sectional view exemplarily illustrating a method in which light other than a detection target incident angle is blocked in the image sensor layer of FIG. 11 .

도 13을 참조하면, (a)는 이미지 센서층(100)을 향해 수직으로 또는 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사하는 빛의 경로를 예시하고 있으며, (b)는 흡광층(440)이 생략된 구조에 입사된 빛의 경로를 예시하고 있다. Referring to FIG. 13 , (a) illustrates a path of light incident vertically or from an upper right to a lower left direction toward the image sensor layer 100, and (b) is a diagram in which the light absorption layer 440 is omitted. It illustrates the path of light incident on the structure.

(a)에서, 이미지 센서층(100)을 향해 수직으로 입사한 빛(325a, 325b)은, 제1 경사면(411) 또는 제2 경사면(412)에서 전반사된다. 제1 경사면(411)의 지점 P11로 입사한 빛(325a)의 입사각은 전반사각 이상이며, 마찬가지로, 제2 경사면(412)의 지점 P12로 입사한 빛(325b)의 입사각 역시 전반사각 이상이다. 제1 경사면(411) 및 제2 경사면(412)는 실질적으로 평면이므로, 지점 P11과 지점 P12의 위치에 상관없이 이미지 센서층(100)에 수직으로 입사한 빛(325a, 325b)은 제1 경사면(411) 및 제2 경사면(412)에서 모두 전반사된다. 도시되진 않았으나, 흡광층(440)을 향해 수직으로 입사한 빛은 흡광층(440)에 의해 흡수될 수 있다.In (a), light 325a and 325b vertically incident toward the image sensor layer 100 are totally reflected by the first inclined surface 411 or the second inclined surface 412 . The incident angle of the light 325a incident to the point P11 of the first inclined surface 411 is equal to or greater than the total reflection angle, and similarly, the incident angle of the light 325b incident to the point P12 of the second inclined surface 412 is equal to or greater than the total reflection angle. Since the first inclined surface 411 and the second inclined surface 412 are substantially planar, the light 325a and 325b perpendicularly incident on the image sensor layer 100 is applied to the first inclined surface regardless of the positions of the points P11 and P12. Both (411) and the second inclined surface (412) are totally reflected. Although not shown, light vertically incident toward the light absorption layer 440 may be absorbed by the light absorption layer 440 .

검출 대상 입사각 θ₁보다 작은 입사각 θ를 갖는 빛(326)은 제2 경사면(412)상의 지점 P21에서 제1 마이크로 렌즈(430)를 향해 반시계 방향으로 굴절된다. 빛(326)의 입사각 θ가 작아지면, 제2 경사면(412)에 대한 입사각이 커지게 된다. 따라서 빛(326)의 입사각 θ가 작아질수록, 제2 경사면(412)에 의해 굴절된 빛이 제1 마이크로 렌즈(430)에 입사하는 지점 P22, 23은 우측으로 이동하게 되며, 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 빛의 초점 역시 우측으로 이동하게 된다. 한편, 빛(326)이 제2 경사면(412)에서 굴절되어 지점 P23의 좌측으로 입사한 경우, 제1 마이크로 렌즈(430)에 대한 입사각이 급격히 커지므로, 실질적으로 반사된다. 도시된 바와 같이, 빛(326)이 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 통과하게 되는 광 경로는 광 차단층(450)상에 있기 때문에, 빛(326)은 이미지 센서(500)의 수광부(520)에 도달하지 못한다. The light 326 having an incident angle θ smaller than the detection target incident angle θ ₁ is refracted counterclockwise from the point P21 on the second inclined surface 412 toward the first microlens 430 . As the incident angle θ of the light 326 decreases, the incident angle with respect to the second inclined surface 412 increases. Accordingly, as the incident angle θ of the light 326 decreases, the points P22 and 23 at which the light refracted by the second inclined surface 412 is incident on the first microlens 430 moves to the right, and the first microlens The focus of the light refracted by 430 is also shifted to the right. On the other hand, when the light 326 is refracted by the second inclined surface 412 and is incident to the left of the point P23, the incident angle to the first microlens 430 rapidly increases, and thus is substantially reflected. As shown, since the light path through which the light 326 passes by the first microlens 430 is on the light blocking layer 450 , the light 326 is transmitted to the light receiving unit 520 of the image sensor 500 . ) cannot be reached.

검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛(327a, 327b)은 제2 경사면(412)상의 지점 P31에서 제1 마이크로 렌즈(430)를 향해 반시계 방향으로 굴절될 수 있다. 검출 대상 입사각 θ₁보다 작은 입사각 θ를 갖는 빛(326)과 마찬가지로, 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛(327a)이 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 통과하게 되는 광 경로는 광 차단층(450) 상에 있기 때문에, 빛(327a)은 이미지 센서(500)의 수광부(520)에 도달하지 못한다. 한편, 지점 P31의 좌측으로 빛(327a)은 제2 경사면(412)에 의해 굴절될 수 있으며, 제1 마이크로 렌즈(430)에 입사하는 지점은 지점 P33의 좌측이다. 지점 P33의 좌측으로 입사할 경우, 제1 마이크로 렌즈(430)에 대한 입사각이 급격히 커지므로, 실질적으로 반사된다. 한편, 지점 P32로 입사한 빛(327b)은 제1 경사면(411)상의 지점 P33에 도달하게 되며, 제1 경사면(411)에서 실질적으로 반사된다. 지점 P33에서 반사된 빛은 제1 마이크로 렌즈(430)에 입사하게 되지만, 도 6에서 설명한 바와 같이, 광 차단층(450)에 의해 차단되는 입사각으로 제1 마이크로 렌즈(430)에 입사하게 된다.Lights 327a and 327b having a detection target incident angle θ ₁ may be refracted counterclockwise from a point P31 on the second inclined surface 412 toward the first microlens 430 . Like the light 326 having an incident angle θ smaller than the detection target incidence angle θ ₁ , the light path through which the light 327a having the detection target incidence angle θ ₁ passes by the first microlens 430 is a light blocking layer 450 . ), the light 327a does not reach the light receiving unit 520 of the image sensor 500 . Meanwhile, the light 327a to the left of the point P31 may be refracted by the second inclined surface 412 , and the point incident to the first microlens 430 is the left side of the point P33 . When it is incident to the left of the point P33, the angle of incidence to the first microlens 430 sharply increases, and thus, it is substantially reflected. Meanwhile, the light 327b incident on the point P32 reaches the point P33 on the first inclined surface 411 , and is substantially reflected from the first inclined surface 411 . The light reflected at the point P33 is incident on the first microlens 430 , but is incident on the first microlens 430 at an incident angle blocked by the light blocking layer 450 as described in FIG. 6 .

검출 대상 입사각 θ₁보다 큰 입사각 θ를 갖는 빛(328)은 제2 경사면(412)에서 제1 마이크로 렌즈(430)를 향해 시계 방향으로 굴절된다. 제2 경사면(412) 상의 지점 P41에서 굴절된 빛은 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 시계 방향으로 굴절되어 이미지 센서층(100)을 향하지만, 대부분의 빛은 광 차단층(450)에 의해 차단된다. 광 차단층(450)에 의해 차단되지 않은 일부의 빛은 제2 마이크로 렌즈(530)에 도달할 수 있지만, 제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 굴절된다. 이 때, 제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 굴절된 빛의 광 경로는, 도 10에 도시된 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛의 광 경로와 다르다. 한편, 제2 경사면(412) 상의 지점 P42에서 굴절된 빛은 제1 마이크로 렌즈(430) 상의 지점 P43에 입사하게 되지만, 실질적으로 반사된다. 지점 P42의 좌측으로 입사한 빛은 제1 경사면(411)에 도달하며, 제1 경사면(411)에 의해 굴절되어 프리즘 시트(410a) 내부로 입사된다.The light 328 having an incident angle θ greater than the detection target incident angle θ ₁ is refracted in a clockwise direction from the second inclined surface 412 toward the first microlens 430 . The light refracted at the point P41 on the second inclined surface 412 is refracted in a clockwise direction by the first microlens 430 and is directed toward the image sensor layer 100 , but most of the light is blocked by the light blocking layer 450 . is blocked A portion of light that is not blocked by the light blocking layer 450 may reach the second micro lens 530 , but is refracted by the second micro lens 530 . In this case, the optical path of the light refracted by the second microlens 530 is different from the optical path of the light having the detection target incident angle θ ₁ shown in FIG. 10 . Meanwhile, the light refracted at the point P42 on the second inclined surface 412 is incident on the point P43 on the first microlens 430 , but is substantially reflected. The light incident to the left of the point P42 reaches the first inclined surface 411 , is refracted by the first inclined surface 411 , and is incident into the prism sheet 410a.

(b)에서, 제1 마이크로 렌즈(430) 사이에 흡광층(440)이 배치되지 않은 경우에도 도 10 또는 도 11에 도시된 구조의 입사각 선택성이 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 마이크로 렌즈간 영역(441)은 프리즘 시트(410a)와 광 경로 연장층(420)의 계면이며, 통과하는 빛이 다소 굴절될 수도 있지만, 여기에서는 설명의 편의를 위해 굴절없이 통과하는 것으로 가정하고 설명한다.In (b), it can be seen that even when the light absorption layer 440 is not disposed between the first microlenses 430, the incident angle selectivity of the structure shown in FIG. 10 or 11 is not affected. The inter-microlens region 441 is the interface between the prism sheet 410a and the light path extension layer 420, and although light passing through may be slightly refracted, it is assumed here that light passes without refraction for convenience of explanation. do.

검출 대상 입사각 θ₁보다 큰 입사각 θ의 대부분 또는 전부는, 그 입사각을 갖는 빛(322)이 제1 경사면(411)을 향하도록 한다. 따라서 그러한 빛(322)은 마이크로 렌즈간 영역(441)에 입사하지 못한다. 한편, 검출 대상 입사각 θ₁보다 작은 입사각 θ의 적어도 일부는, 그 입사각을 갖는 빛(324)이 마이크로 렌즈간 영역(441)을 향하게 한다. 하지만, 대부분의 빛(324)은 광 차단층(450)에 의해 차단된다. 또한, 마이크로 렌즈간 영역(441) 상의 지점 P5의 좌측을 통과할 경우, 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛(323)도 광 차단층(450)에 의해 차단된다.Most or all of the incident angle θ greater than the detection target incident angle θ ₁ causes the light 322 having the incident angle to be directed toward the first inclined surface 411 . Accordingly, such light 322 does not enter the micro-inter-lens region 441 . On the other hand, at least a part of the incident angle θ smaller than the detection target incident angle θ ₁ causes the light 324 having the incident angle to be directed toward the microlens inter-microregion 441 . However, most of the light 324 is blocked by the light blocking layer 450 . In addition, when passing through the left side of the point P5 on the microlens region 441 , the light 323 having the detection target incident angle θ ₁ is also blocked by the light blocking layer 450 .

검출 대상 입사각 θ₁을 빛(323)의 일부 및 검출 대상 입사각 θ₁보다 작은 입사각 θ을 갖는 빛(324)의 일부는, 광 경로 연장 영역(460)에 입사할 수 있다. 그러나 제1 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 빛이 광 경로 연장 영역(460)에 입사할 때와 다른 입사각으로 광 경로 연장 영역(460)에 입사한다. 따라서, 도 6에 도시된 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛의 광 경로와는 다른 경로로 제2 마이크로 렌즈(530)에 입사하거나 광 경로 연장층-광 경로 연장 영역의 계면에서 반사된다. A portion of the light 323 having a detection target incident angle θ ₁ and a portion of the light 324 having an incident angle θ smaller than the detection target incidence angle θ ₁ may be incident on the optical path extension region 460 . However, the light refracted by the first microlens 430 is incident on the optical path extension region 460 at an angle different from that when it is incident on the optical path extension region 460 . Accordingly, the light having the detection target incident angle θ ₁ shown in FIG. 6 is incident on the second microlens 530 through a different path from the light path or is reflected at the interface of the light path extension layer-light path extension region.

한편, 마이크로 렌즈간 영역(441)에 수직으로 입사한 빛(325)의 일부는 광 차단층(450)에 의해 차단되지만, 차단되지 않은 나머지 빛은 수직으로 제2 마이크로 렌즈(530)에 입사할 수 있다. 입사한 빛은 제2 마이크로 렌즈(530)에 의해 초점에 집중된다. 그러나 수광부(520)는 제2 마이크로 렌즈(530)의 중심으로부터 이격되어 있고 수광부(520)의 폭 역시 상대적으로 작기 때문에, 초점에 집중된 빛은 수광부(520)에 의해 검출되지 않는다. 즉, 수광부(520)를 마이크로 렌즈(430, 530)의 중심과 일치시키지 않음으로써, 직진광에 의한 영향을 제거 또는 감소시킬 수 있게 된다.On the other hand, a portion of the light 325 that is vertically incident on the micro-lens area 441 is blocked by the light blocking layer 450 , but the remaining light that is not blocked is vertically incident on the second micro-lens 530 . can The incident light is focused on a focus by the second micro lens 530 . However, since the light receiving unit 520 is spaced apart from the center of the second microlens 530 and the width of the light receiving unit 520 is also relatively small, the light focused on the focus is not detected by the light receiving unit 520 . That is, by not matching the light receiving unit 520 with the center of the microlenses 430 and 530 , it is possible to remove or reduce the effect of the straight light.

도 14는 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 10 및 11과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 10 및 11과의 차이점을 위주로 설명한다.14 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment. A description of components substantially the same as or similar to those of FIGS. 10 and 11 will be omitted, and differences from FIGS. 10 and 11 will be mainly described.

도 14를 참조하면, 이미지 센서층(100)의 모서리 부분의 단면이 도시되어 있다. 도 10 또는 도 11에 도시된 광 차단층(450)과 달리, 광 차단층(451)의 하면은 실질적으로 평평하며, 광 차단층(451)의 하면 일부만 제2 마이크로 렌즈(530)에 접촉한다. 광 차단층(451)이 제2 마이크로 렌즈(530)에 밀착되지 않았지만, 빛은 광 차단층(451)의 상면에 의해 차단되기 때문에 기능에 차이는 발생하지 않는다.Referring to FIG. 14 , a cross-section of a corner portion of the image sensor layer 100 is illustrated. Unlike the light blocking layer 450 illustrated in FIG. 10 or 11 , the lower surface of the light blocking layer 451 is substantially flat, and only a portion of the lower surface of the light blocking layer 451 contacts the second microlens 530 . . Although the light blocking layer 451 is not in close contact with the second microlens 530 , since light is blocked by the upper surface of the light blocking layer 451 , there is no difference in function.

한편, 이미지 센서(500)를 광 선택 구조(400)로부터 일정 거리 이격시키기 위해서, 이미지 센서(500)와 광 선택 구조(400) 사이에 외곽 스페이서(451a, 451b)가 형성된다. 광 차단층(451)은 제2 마이크로 렌즈(530)와 직접 접촉하지만, 외곽 스페이서(451a, 451b)가 위치한 영역에는 제2 마이크로 렌즈(530)가 형성되지 않을 수 있다. Meanwhile, in order to separate the image sensor 500 from the light selection structure 400 by a predetermined distance, outer spacers 451a and 451b are formed between the image sensor 500 and the light selection structure 400 . The light blocking layer 451 is in direct contact with the second microlens 530 , but the second microlens 530 may not be formed in the region where the outer spacers 451a and 451b are located.

광 차단층(451)과 외곽 스페이서(451a, 451b)의 높이는 상이할 수 있으며, 외곽 스페이서(451a, 451b)가 광 차단층(451)보다 높게 형성될 수 있다. 도 11에서 설명된 과정 중, (b)는 생략될 수 있으며, 대신에 외곽 스페이서(451a, 451b)에 대응하는 영역의 높이를 증가시키는 과정이 추가될 수 있다. 도 14에서, 외곽 스페이서(451a)는 광 차단층(451)과 동시에 형성되며, 외곽 스페이서(451b)는 외곽 스페이서(451a)가 형성된 영역에 광 차단 물질을 증착하여 형성될 수 있다. 여기서, 외곽 스페이서(451b)의 높이는 제2 마이크로 렌즈(530)의 최대 높이와 실질적으로 동일할 수 있다.The height of the light blocking layer 451 and the outer spacers 451a and 451b may be different, and the outer spacers 451a and 451b may be formed to be higher than the light blocking layer 451 . In the process described in FIG. 11 , step (b) may be omitted, and a process of increasing the height of the region corresponding to the outer spacers 451a and 451b may be added instead. In FIG. 14 , the outer spacer 451a is formed simultaneously with the light blocking layer 451 , and the outer spacer 451b may be formed by depositing a light blocking material in the region where the outer spacer 451a is formed. Here, the height of the outer spacer 451b may be substantially the same as the maximum height of the second micro lens 530 .

도 15는 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 10, 11 및 14와 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 10, 11 및 14와의 차이점을 위주로 설명한다.15 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment. Descriptions of components substantially the same as or similar to those of FIGS. 10, 11 and 14 will be omitted, and differences from FIGS. 10, 11 and 14 will be mainly described.

도 10 및 11을 다시 참조하면, 검출 대상 입사각을 갖지 않는 빛은 광 차단층(450)에 의해 차단되지만, 차단되지 않고 진행하더라도 검출 대상 빛과는 상이한 위치에 집중됨을 알 수 있다. 따라서 프리즘 시트(410)의 제1 경사면(411)-제1 마이크로 렌즈(430)- 광 경로 연장 영역(460)-제2 마이크로 렌즈(530)를 포함하는 광 경로만으로도 검출 대상 빛을 충분히 검출할 수 있다. 그러나 광 차단층(450)이 없는 구조에서는, 다양한 요인으로 인해서, 검출 대상 입사각 이외의 입사각을 갖는 빛이 하나 이상의 수광부에 도달할 가능성이 있다Referring back to FIGS. 10 and 11 , it can be seen that the light having no incident angle to be detected is blocked by the light blocking layer 450 , but it is concentrated at a different position from the light to be detected even if it proceeds without being blocked. Therefore, the light to be detected can be sufficiently detected only by an optical path including the first inclined surface 411 of the prism sheet 410 - the first micro lens 430 - the optical path extension area 460 - the second micro lens 530. can However, in the structure without the light blocking layer 450 , there is a possibility that light having an incident angle other than the detection target incident angle may reach one or more light receiving units due to various factors.

도 15의 (b)는 하나의 제1 경사면(411) 및 하나의 제1 마이크로 렌즈(430)를 통과한 빛이 도달할 수 있는 수광부 어레이를 나타낸다. FIG. 15B illustrates a light receiving unit array through which light passing through one first inclined surface 411 and one first microlens 430 can reach.

각 수광부는 입사한 빛의 광량이 다름을 나타내기 위해서, 간격이 다른 패턴으로 표시되어 있다. 여기서, 패턴의 간격이 좁을수록 상대적으로 많은 광량이 집중되었으며, 간격이 넓을수록 상대적으로 적은 광량이 집중되었음을 나타낸다. 도 15의 (a)을 함께 참조하면, 수광부 (R3, C3)가 주변의 다른 수광부에 비해 상대적으로 많은 광량이 집중되었음을 알 수 있다. 한편, 수광부 (R3, C3)와 동일한 컬럼에 위치한 수광부 (R2, C3) 및 (R4, C3)는, 수광부 (R3, C3)에 비해 상대적으로 작은 광량이 집중되며, 컬럼 C3에 인접한 다른 컬럼에 위치한 수광부는 수광부 (R2, C3) 및 (R4, C3)에 비해 상대적으로 작은 광량이 집중된다.Each of the light receiving units is displayed in patterns with different intervals to indicate that the amount of incident light is different. Here, as the spacing between the patterns is narrower, a relatively large amount of light is concentrated, and as the spacing is wide, it indicates that a relatively small amount of light is concentrated. Referring to (a) of FIG. 15 , it can be seen that a relatively large amount of light is concentrated in the light receiving units R3 and C3 compared to other light receiving units in the vicinity. On the other hand, the light receiving units (R2, C3) and (R4, C3) located in the same column as the light receiving units (R3, C3) concentrate a relatively small amount of light compared to the light receiving units (R3, C3), and are located in another column adjacent to the column C3. A relatively small amount of light is concentrated in the positioned light receiving unit compared to the light receiving units (R2, C3) and (R4, C3).

즉, 하나의 제1 경사면(411) 및 하나의 제1 마이크로 렌즈(430)를 통과한 빛이 복수의 수광부에 도달하더라도 수광부마다 집중되는 광량이 상이하게 된다. 수광부가 생성하는 화소 전류의 크기는 집중된 광량에 실질적으로 비례한다. 따라서, CIS 내부에서 최대 크기의 화소 전류만을 선택하여 선명한 지문 이미지가 생성되거나 CIS 이후 단에서 이미지 신호 처리를 통해 선명한 지문 이미지가 생성될 수 있다.That is, even when light passing through one first inclined surface 411 and one first microlens 430 reaches the plurality of light receiving units, the amount of light focused on each light receiving unit is different. The magnitude of the pixel current generated by the light receiving unit is substantially proportional to the amount of concentrated light. Accordingly, a clear fingerprint image may be generated by selecting only the maximum pixel current within the CIS, or a clear fingerprint image may be generated through image signal processing in the post-CIS stage.

도 16은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 10과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 10과의 차이점을 위주로 설명한다.16 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment. A description of components substantially the same as or similar to those of FIG. 10 will be omitted, and differences from FIG. 10 will be mainly described.

도 16의 (a) 및 (b)를 참조하면, 이미지 센서층(100)은 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 디스플레이 패널(300)의 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410) 및 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410) 및 마이크로 렌즈(430)는 커버 글라스(200)-디스플레이 패널(300)을 통과하여 이미지 센서층(100) 내부를 향해 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다.Referring to FIGS. 16A and 16B , the image sensor layer 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500 . The light selection structure 400 is located under the display panel 300 , and the light selection structure 400 includes a prism sheet 410 and a micro lens 430 . The prism sheet 410 and the micro lens 430 select a detection target light from among the light incident at various angles of incidence toward the inside of the image sensor layer 100 through the cover glass 200 - the display panel 300 .

도 16의 (a)에서, 프리즘 시트(410b)의 제1 경사면(411)은 좌측 상부에서 우측 하부 방향으로 입사한 빛(322, 323, 324)을 굴절시키며, 제2 경사면(412)은 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛을 차단한다. 이를 위해, 제2 경사면(412)의 표면에는 흡광 물질을 포함하는 흡광층이 형성될 수 있다. 제2 경사면(412)의 표면에 형성된 흡광층은 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛을 흡수한다. 그 결과, 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛은 수광부(520)에 도달하지 못한다.In FIG. 16A , the first inclined surface 411 of the prism sheet 410b refracts light 322 , 323 , 324 incident from the upper left to the lower right, and the second inclined surface 412 is the right Blocks light incident from the top to the bottom left. To this end, a light absorption layer including a light absorption material may be formed on the surface of the second inclined surface 412 . The light absorption layer formed on the surface of the second inclined surface 412 absorbs light incident from the upper right to the lower left. As a result, light having an angle other than the detection target incident angle does not reach the light receiving unit 520 .

도 16의 (b)에서, 마이크로 렌즈(430)는 프리즘 시트(410b)를 통과한 빛 중 검출 대상 빛을 굴절시켜 수광부(520)를 향하게 한다. 마이크로 렌즈(430)는 복수의 메탈 라인에 의해 정의된 광 경로(545)에 대응하도록 메탈층(540)이 구비된 이미지 센서(500)의 수광부(520)의 상부에 형성된다. 즉, 마이크로 렌즈(430)는 프리즘 시트(410)의 하부에 위치하여 프리즘 시트(410)으로부터 이격된다. 이로 인해서, 공기가 프리즘 시트(410)와 마이크로 렌즈(430) 사이에 개재된다. 프리즘 시트-공기간 굴절률의 차이 및 공기-마이크로 렌즈간 굴절률의 차이를 이용하여, 커버 글라스(200)의 상면에서 조사된 검출 대상 빛이 선택될 수 있다.In FIG. 16B , the microlens 430 refracts the detection target light among the light passing through the prism sheet 410b and directs it toward the light receiving unit 520 . The micro lens 430 is formed on the upper portion of the light receiving unit 520 of the image sensor 500 provided with the metal layer 540 to correspond to the optical path 545 defined by the plurality of metal lines. That is, the micro lens 430 is positioned below the prism sheet 410 and is spaced apart from the prism sheet 410 . Due to this, air is interposed between the prism sheet 410 and the micro lens 430 . The detection target light irradiated from the upper surface of the cover glass 200 may be selected using the difference in the refractive index between the prism sheet and air and the difference in the refractive index between the air and the micro lens.

이미지 센서(500)는 기판(510), 기판(510)에 형성된 수광부(520), 및 수광부(520)의 상부에 형성되며 광 경로(535)를 정의하는 메탈층(540)을 포함한다.The image sensor 500 includes a substrate 510 , a light receiving unit 520 formed on the substrate 510 , and a metal layer 540 formed on the light receiving unit 520 and defining a light path 535 .

수광부(520)는 마이크로 렌즈(430)의 하부에 위치하며, 입사한 빛을 검출하여 화소 전류를 생성한다. 광 경로(545)를 형성하며 전기 배선을 위한 메탈층(540)이 마이크로 렌즈(430)와 수광부(520) 사이에 개재된다.The light receiving unit 520 is located under the microlens 430 and detects incident light to generate a pixel current. A metal layer 540 for forming an optical path 545 and for electrical wiring is interposed between the micro lens 430 and the light receiving unit 520 .

메탈층(540)은 마이크로 렌즈(430)의 하부에 형성될 수 있다. 메탈층(540)을 구성하는 복수의 메탈 라인은 수광부(520)에 제어 신호를 전달하거나 수광부(520)가 생성한 화소 전류를 외부로 인출하기 위한 전기 배선을 형성한다. 한편, 도시되지 않았으나, 메탈층(540)은 수광부(520) 하부의 기판(510)에 형성될 수도 있다. 즉, BSI(Back Surface Illumination) 구조의 CIS 뿐 아니라, FSI(Front Surface Illumination) 구조의 CIS로도 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 구현할 수 있다. The metal layer 540 may be formed under the micro lens 430 . A plurality of metal lines constituting the metal layer 540 forms electrical wiring for transmitting a control signal to the light receiving unit 520 or for drawing out the pixel current generated by the light receiving unit 520 to the outside. Meanwhile, although not shown, the metal layer 540 may be formed on the substrate 510 under the light receiving unit 520 . That is, a display having a fingerprint recognition function can be implemented not only with the CIS of the BSI (Back Surface Illumination) structure but also the CIS of the FSI (Front Surface Illumination) structure.

도 17은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 10, 11 및 16과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 10, 11 및 16과의 차이점을 위주로 설명한다.17 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment. 10, 11, and 16 and the description of substantially the same or similar components will be omitted, and will be mainly described with differences from FIGS. 10, 11 and 16.

도 17의 (a) 및 (b)를 참조하면, 이미지 센서층(100)은 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 디스플레이 패널(300)의 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410c) 및 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410c) 및 마이크로 렌즈(430)는 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다.Referring to FIGS. 17A and 17B , the image sensor layer 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500 . The light selection structure 400 is located under the display panel 300 , and the light selection structure 400 includes a prism sheet 410c and a micro lens 430 . The prism sheet 410c and the microlens 430 select a detection target light from light incident at various angles of incidence.

도 17의 (a)에서, 프리즘 시트(410a)는 자기 정렬(self-align) 및 자기 지지(self-support) 구조를 가진다. 도 16의 프리즘 시트(410b)와 비교할 때, 프리즘 시트(410a)는 프리즘 산의 첨단부가 제거된 구조이다. 상세하게, 제1 경사면(411)의 상단(411a)은 제2 경사면(412)의 상단(412a)에 결합되어 프리즘 골을 형성하며, 프리즘 시트(410a)의 상면(415)과 실질적으로 평행하게 측면 방향으로 연장된 하면(416)의 양단이 제1 경사면(411)의 하단(411b)과 제2 경사면(412)의 하단(412b)을 연결한다. 하면(416)의 폭은 마이크로 렌즈(430)간 거리와 실질적으로 동일하거나 작을 수 있다. 따라서 프리즘 시트(410a)의 하면(416)을 마이크로 렌즈(430) 사이에 배치하는 것만으로 프리즘 시트(410a)와 마이크로 렌즈(430)가 정렬될 수 있다. 또한, 실질적으로 평평한 하면(416)에 의해 프리즘 시트(410a)가 지지될 수 있으므로, 프리즘 시트(410a)를 지지 또는 고정하기 위한 별도의 구조가 요구되지 않는다. In FIG. 17A , the prism sheet 410a has a self-aligning and self-supporting structure. Compared with the prism sheet 410b of FIG. 16 , the prism sheet 410a has a structure in which the tip of the prism mountain is removed. In detail, the upper end 411a of the first inclined surface 411 is coupled to the upper end 412a of the second inclined surface 412 to form a prism valley, and is substantially parallel to the upper surface 415 of the prism sheet 410a. Both ends of the lower surface 416 extending in the lateral direction connect the lower end 411b of the first inclined surface 411 and the lower end 412b of the second inclined surface 412 . The width of the lower surface 416 may be substantially equal to or smaller than the distance between the microlenses 430 . Therefore, only by arranging the lower surface 416 of the prism sheet 410a between the micro lenses 430 , the prism sheet 410a and the micro lenses 430 may be aligned. In addition, since the prism sheet 410a may be supported by the substantially flat lower surface 416 , a separate structure for supporting or fixing the prism sheet 410a is not required.

도 18은 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서층의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 11 및 17과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 11 및 17과의 차이점을 위주로 설명한다.18 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of an image sensor layer according to another embodiment. A description of components substantially the same as or similar to those of FIGS. 11 and 17 will be omitted, and differences from FIGS. 11 and 17 will be mainly described.

도 18을 참조하면, 이미지 센서층(100)은 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 디스플레이 패널(300)의 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410a) 및 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410a) 및 마이크로 렌즈(430)는 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다.Referring to FIG. 18 , the image sensor layer 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500 . The light selection structure 400 is located under the display panel 300 , and the light selection structure 400 includes a prism sheet 410a and a micro lens 430 . The prism sheet 410a and the microlens 430 select a detection target light from among the light incident at various angles of incidence.

프리즘 시트(410a)는 자기 정렬(self-align) 및 자기 지지(self-support) 구조를 가진다. 상술한 바와 같이, 도 16 또는 도 17의 제2 경사면(412)에 형성된 흡광층은, 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛(327)을 흡수하여 이 방향의 빛이 이미지 센서(500)에 입사하지 않도록 한다. 상세하게, 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 이미지 센서층(100)에 입사한 빛(327)의 일부는 프리즘 시트(410a)의 제2 경사면(412)에 의해 굴절되어 마이크로 렌즈(430)에 입사할 수 있다. 그러나 굴절된 빛(327)은 흡광층(470b)에 의해 흡수되어 이미지 센서(500)로 입사하지 못해야 한다.The prism sheet 410a has a self-aligning and self-supporting structure. As described above, the light absorption layer formed on the second inclined surface 412 of FIG. 16 or 17 absorbs the light 327 incident from the upper right to the lower left, and the light in this direction is transmitted to the image sensor 500 . avoid entering. In detail, a portion of the light 327 incident on the image sensor layer 100 from the upper right to the lower left is refracted by the second inclined surface 412 of the prism sheet 410a to be incident on the microlens 430 . can However, the refracted light 327 should not be absorbed by the light absorption layer 470b to be incident on the image sensor 500 .

우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛(327)을 차단하기 위해서, 적어도 하나의 흡광층(470a, 470b)이 광 경로 연장층(420) 내부에 형성된다. 일 실시예로, 흡광층(470a, 470b)은 빛을 흡수하는 흡광 물질로 형성되며, 측면 방향으로 연장된다. 다른 실시예로, 흡광층(470a, 470b)은 메탈로 형성되며, 측면 방향으로 연장된다. 추가적으로, 메탈의 상면은 가시광 또는 적외선을 흡수하는 흡광 물질로 코팅될 수 있다. 메탈에 코팅된 흡광 물질은 메탈에 반사된 빛을 흡수할 수 있다. 흡광층(470a, 470b)은, 광 경로 연장층(420)을, 예를 들어, 목표 두께의 소정 비율만큼 형성한 후, 그 표면에 형성된다. 이후 광 경로 연장층(420)이 흡광층(470a, 470b)의 상부에 목표 두께까지 형성된다. 도시된 바와 같은 복수의 흡광층(470a, 470b)은, 광 경로 연장층-흡광층을 반복적으로 형성하여 구현할 수 있다. In order to block the light 327 incident from the upper right to the lower left, at least one light absorption layer 470a and 470b is formed in the light path extension layer 420 . In an embodiment, the light absorbing layers 470a and 470b are formed of a light absorbing material that absorbs light, and extend in a lateral direction. In another embodiment, the light absorption layers 470a and 470b are formed of a metal and extend in a lateral direction. Additionally, the upper surface of the metal may be coated with a light absorbing material that absorbs visible or infrared light. The light absorbing material coated on the metal may absorb light reflected by the metal. The light absorption layers 470a and 470b are formed on the surface of the light path extension layer 420 after, for example, a predetermined ratio of the target thickness is formed. Thereafter, the light path extension layer 420 is formed on the light absorption layers 470a and 470b to a target thickness. The plurality of light absorbing layers 470a and 470b as shown may be implemented by repeatedly forming the light path extension layer-light absorbing layer.

광 경로 연장층(420)에 형성된 흡광층(470a, 470b)은 검출 대상 빛을 위한 광 경로를 정의할 수 있다. 흡광층(470a, 470b)의 일부 영역에는 광 경로를 정의하기 위한 개구(471)가 형성된다. 개구(471)의 폭은 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 검출 대상 빛이 통과할 수 있는 크기로 결정된다. 따라서 흡광층(470a, 470b)에 의해 광 경로가 정의되는 구조에서는, 메탈층(540)에 의한 광 경로(546)가 이미지 센서(500) 내에 정의되지 않아도 된다. 다시 말해, 광 경로(546)가 수직으로 형성된 이미지 센서(500)를 이용하더라도 충분한 입사각 선택성을 광 경로 연장층(420)에 의해 확보할 수 있다.The light absorption layers 470a and 470b formed on the light path extension layer 420 may define an optical path for the light to be detected. An opening 471 for defining an optical path is formed in some regions of the light absorption layers 470a and 470b. The width of the opening 471 is determined to be a size through which the detection target light refracted by the micro lens 430 can pass. Accordingly, in the structure in which the light path is defined by the light absorption layers 470a and 470b , the light path 546 by the metal layer 540 does not need to be defined in the image sensor 500 . In other words, even if the image sensor 500 in which the optical path 546 is formed vertically is used, sufficient incident angle selectivity may be secured by the optical path extension layer 420 .

도 19는 또 다른 실시예에 따른 지문인식 기능을 구비한 디스플레이의 단면을 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 10 내지 18과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 10 내지 18과의 차이점을 위주로 설명한다.19 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a display having a fingerprint recognition function according to another embodiment. A description of components substantially the same as or similar to those of FIGS. 10 to 18 will be omitted, and differences from FIGS. 10 to 18 will be mainly described.

도 19를 참조하면, 지문인식 기능을 구비한 디스플레이는 디스플레이 패널(300') 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 이미지 센서(500)는 디스플레이 패널(300')의 하부에 위치하며, 도 10 내지 18의 광 선택 구조(400)는 디스플레이 패널(300')에 구현된다. 디스플레이 패널(300)은 커버 글라스(200)로부터 입사된 빛 중에서 검출 대상 빛(323)은 통과시키지만 그 외의 입사각을 갖는 빛(322, 325)은 수광부(520)에 도달하지 못하도록 한다. Referring to FIG. 19 , the display having a fingerprint recognition function includes a display panel 300 ′ and an image sensor 500 . The image sensor 500 is located under the display panel 300 ′, and the light selection structure 400 of FIGS. 10 to 18 is implemented in the display panel 300 ′. The display panel 300 allows the detection target light 323 among the light incident from the cover glass 200 to pass through, but prevents light 322 and 325 having other incident angles from reaching the light receiving unit 520 .

디스플레이 패널(300')은 화소(360) 및 화소가 위치할 영역을 정의하는 화소 정의막(370)을 포함한다. 화소 정의막(370)의 일부 영역에 개구가 형성되며, 개구 내에 화소(360)가 형성된다. OLED의 경우, 발광부가 개구 내에 형성된다. 화소 정의막(370)은 다양한 절연 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 여기서, 절연 물질은 가시광 및/또는 근적외선에 투명할 수 있다. 한편, 화소(360)를 구동하는 TFT 및 전기 배선은 화소 정의막 내부 또는 화소(360) 하부에 배치될 수 있다. 차광층(361)은 화소(360)의 하부에 형성될 수 있다. 한편, 차광층(361)은 화소(360)에서 생성된 빛 및 화소(360)를 통과한 빛이 하부 방향으로 입사하는 것을 방지한다.The display panel 300 ′ includes a pixel 360 and a pixel defining layer 370 defining an area in which the pixel is to be located. An opening is formed in a partial region of the pixel defining layer 370 , and a pixel 360 is formed in the opening. In the case of an OLED, a light emitting portion is formed in the opening. The pixel defining layer 370 may be formed using various insulating materials. Here, the insulating material may be transparent to visible light and/or near infrared light. Meanwhile, the TFT and electric wiring for driving the pixel 360 may be disposed inside the pixel defining layer or under the pixel 360 . The light blocking layer 361 may be formed under the pixel 360 . Meanwhile, the light blocking layer 361 prevents the light generated by the pixel 360 and the light passing through the pixel 360 from being incident in a downward direction.

일 실시예로, 검출 대상 빛의 진행 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 연장된 광 경로(375)가 화소 정의막(370) 내부에 형성될 수 있다. 광 경로(375)는 이미지 센서(500)의 상면에 대해 검출 대상 입사각만큼 경사지게 형성될 수 있다. 광 경로(375)는 하나 이상의 광학적으로 불투명한 소재에 의해 형성될 수 있다. 도 19는 수직 방향으로 적층된 두 개의 광 경로 정의층(374)을 예시하고 있다. 광 경로 정의층(374)은, 광 경로(375)를 정의하기 위해 일부 영역에 형성된 개구를 포함한다. 광 경로 정의층(374) 각각에 형성된 개구의 중심은 수직 방향으로 서로 일치하지 않는다. 광 경로 정의층(374)은 화소를 구동하기 위한 전극 및/또는 배선일 수 있다. 한편, 광 경로 정의층(374)은 흡광 물질로 형성될 수도 있다.In an embodiment, the optical path 375 extending in substantially the same direction as the traveling direction of the detection target light may be formed in the pixel defining layer 370 . The light path 375 may be formed to be inclined as much as an incident angle to the detection target with respect to the upper surface of the image sensor 500 . Light path 375 may be formed by one or more optically opaque materials. 19 illustrates two optical path defining layers 374 stacked in a vertical direction. The light path defining layer 374 includes openings formed in some regions to define the light path 375 . The centers of the openings formed in each of the light path defining layers 374 do not coincide with each other in the vertical direction. The light path defining layer 374 may be an electrode and/or a wiring for driving a pixel. Meanwhile, the light path defining layer 374 may be formed of a light absorbing material.

다른 실시예로, 화소 정의막(370)의 상면(371)과 측면(372)은 입사면(373)에 의해 연결될 수 있다. 입사면(373)은 검출 대상 빛(323)의 진행 방향에 실질적으로 수직하도록 형성될 수 있다. 입사면(373)은 검출 대상 빛이 화소 정의막(370)의 표면에서 굴절되거나 반사되는 양을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 화소 정의막(370)의 표면을 기준으로 굴절율의 차이가 발생하는 경우, 검출 대상 입사각 이외의 입사각으로 진행하는 빛을 굴절시켜 수광부(520)에 도달하지 못하도록 할 수 있다.In another embodiment, the top surface 371 and the side surface 372 of the pixel defining layer 370 may be connected by an incident surface 373 . The incident surface 373 may be formed to be substantially perpendicular to the traveling direction of the detection target light 323 . The incident surface 373 may reduce the amount of light to be detected that is refracted or reflected from the surface of the pixel defining layer 370 . Additionally, when a difference in refractive index occurs with respect to the surface of the pixel defining layer 370 , light traveling at an incident angle other than the detection target incident angle may be refracted to prevent it from reaching the light receiving unit 520 .

한편, 도 19는 이미지 센서(500)의 메탈층(540)에 의해 정의된 경사진 광 경로(545)를 도시하고 있다. 그러나, 디스플레이 패널(300')의 입사각 선택성이 충분히 높게 구현된 경우에는 도 18에 도시된 바와 같이 광 경로가 수직으로 형성된 이미지 센서(500)가 적용될 수 있다. Meanwhile, FIG. 19 illustrates an inclined light path 545 defined by the metal layer 540 of the image sensor 500 . However, when the incident angle selectivity of the display panel 300 ′ is sufficiently high, the image sensor 500 in which the optical path is formed vertically as shown in FIG. 18 may be applied.

도 1 내지 18을 참조하여 설명한 지문인식 기능을 구비한 디스플레이는 지문이미지를 생성하는 이미지 센서층(100)과 영상을 출력하는 디스플레이 패널(300)이 결합된 구조를 가진다. 따라서 커버 글라스(200) 상의 임의의 지점에 손가락을 위치시키더라도 지문이미지가 생성될 수 있다. 이미지 센서층(100)과 실질적으로 동일한 기능 및 구조를 갖는 지문센서 패키지는 커버 글라스(200) 상의 미리 특정된 지점에 위치한 손가락의 지문이미지를 생성할 수 있다.The display having a fingerprint recognition function described with reference to FIGS. 1 to 18 has a structure in which an image sensor layer 100 for generating a fingerprint image and a display panel 300 for outputting an image are combined. Accordingly, a fingerprint image may be generated even if a finger is placed on an arbitrary point on the cover glass 200 . The fingerprint sensor package having substantially the same function and structure as the image sensor layer 100 may generate a fingerprint image of a finger located at a predetermined point on the cover glass 200 .

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 illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can 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 in all respects and not restrictive.

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 following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications 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

In the display having a fingerprint recognition function,
a display panel disposed under the cover glass and through which light having various incident angles representing ridges and valleys of a finger in contact with the cover glass passes; and
an image sensor layer disposed under the display panel and configured to generate a fingerprint image by detecting a detection target light having a detection target incidence angle from among the light having various incidence angles;
When the finger contacts the cover glass, the ridge is a point light source that irradiates light diffused through the skin of the finger toward the image sensor layer,
The light diffused through the skin of the finger is generated by any one selected according to ambient brightness among ambient light and panel light irradiated by the display panel.
The image sensor layer,
a prism sheet that refracts the detection target light having the detection target incidence angle among the light having the various incidence angles at a first angle;
a first micro lens positioned under the prism sheet and refracting the detection target light refracted at a first angle at a second angle; and
and an image sensor that generates the fingerprint image using the detection target light refracted at the second angle.

The method according to claim 1, When generating the fingerprint image, the display panel turns off the pixel belonging to the fingerprint acquisition area touched by the finger, and turns on the pixel belonging to the light source area defined to partially surround the fingerprint acquisition area A display having a fingerprint recognition function to generate the panel light.

The display having a fingerprint recognition function according to claim 1, wherein the sensor setting of the image sensor is changed according to the quality evaluation of the fingerprint image.

The display having a fingerprint recognition function according to claim 1, wherein the sensor setting of the image sensor is changed according to the quality evaluation of the fingerprint image according to the ambient brightness.

delete

The display according to claim 1, further comprising an optical path extension layer interposed between the first micro lens and the image sensor.

The method according to claim 1, wherein the image sensor,
a light receiving unit positioned under the first microlens and generating a pixel current corresponding to the light refracted at the second angle;
The light receiving unit is a display having a fingerprint recognition function located on the lower side of the first micro lens.

The method according to claim 1, The prism sheet,
Comprising a plurality of first inclined surfaces and a plurality of second inclined surfaces alternately arranged to form a prism mountain and a prism valley,
The first inclined surface refracts the light having the detection target incident angle among the light having the various incident angles to the first angle,
A display having a fingerprint recognition function in which the inclination angle of the first inclined surface is smaller than the inclination angle of the second inclined surface.

The method according to claim 1, The prism sheet,
It includes a plurality of first inclined surfaces and a plurality of second inclined surfaces alternately arranged to form a prism valley, and refracts the light having the detection target incident angle among the light having the various incident angles at a first angle,
The upper end of the first inclined surface is connected to the upper end of the second inclined surface,
A lower end of the first inclined surface and a lower end of the second inclined surface are respectively connected to both ends of a lower surface extending in parallel with a display having a fingerprint recognition function.

The display with a fingerprint recognition function according to claim 9, further comprising an optical path extension layer interposed between the micro lens and the image sensor.

The method according to claim 1, wherein the image sensor,
A display having a fingerprint recognition function disposed on the upper surface of the image sensor and including a second micro lens for refracting the light refracted at the second angle at a third angle.

The method according to claim 1, wherein the image sensor is formed of a thin film transistor,
The image sensor layer is a display having a fingerprint recognition function formed on at least a part or the entire area of the lower surface of the display panel.