KR20050020436A - Fingerprint Confirmation Apparatus and Manufacturing Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지문 인식 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지문을 감지하는 지문 감지부를 외부환경으로부터 보호하고, 고품위의 지문 이미지를 획득하기 위한 지문 인식 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint recognition device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a fingerprint recognition device for manufacturing a high quality fingerprint image and to protect the fingerprint detection unit for sensing a fingerprint from the external environment.
일반적으로, 컴퓨터 및 현금 입출금 장치 등과 같이 보안을 요하는 장치에 암호에 의한 인증이 사용하되 있다. 그러나 암호 인증 방식에 의해 보안을 하는 경우 안전사고가 빈번하게 발생된다. 따라서, 최근에는 사용자들이 보다 안전한 보안을 요구하고 있고 이로 인해 지문인식장치와 같은 바이오메트릭스(biometrics)가 활발하게 개발되고 있다.Generally, cryptographic authentication is used for devices that require security, such as computers and cash machines. However, in case of security by password authentication method, safety accidents occur frequently. Therefore, in recent years, users are demanding more secure security, and thus biometrics such as fingerprint readers are actively developed.
지문 인식장치는 지문에 광을 조사하고 지문에서 반사된 지문 영상을 해석한 후에 데이터베이스에 미리 저장해둔 사용자의 지문과 대조하여 사용자 본인 여부를 확인하는 인증장치이다.The fingerprint recognition device is an authentication device that checks whether the user is the user by irradiating light on the fingerprint, interpreting the fingerprint image reflected from the fingerprint, and comparing it with the fingerprint of the user previously stored in the database.
지문인식장치에는 광학식과 반도체식이 있다. 광학식은 지문영상의 품질이 높은 장점이 있지만 이미지 왜곡에 약하고 소형화가 어려우며 가격이 높은 단점이 있다. 반도체식은 CMOS 공정으로 제작이 가증하여 값이 싸고 소형으로 제작할 수 있지만 정전기나 기타 외부환경에 약하여 신뢰성이 저하되는 단점이 있다.There are two types of fingerprint recognition devices, optical and semiconductor. Optical type has the advantage of high quality of fingerprint image, but it is weak in image distortion, difficult to miniaturize and high in price. The semiconductor type can be manufactured inexpensively and compactly due to the increase in production by the CMOS process, but has a disadvantage in that reliability is degraded due to weakness in static electricity or other external environments.
최근에는 감광성 박막트랜지스터(Thin film transistor, 이하 TFT라 한다.)를 이용한 지문인식장치가 개발되었다. 이는 a-Si의 감광성을 이용한 접촉식 이미지센서의 일종인데 비교적 얇은 구조로써 높은 감광성을 얻을 수 있다.Recently, a fingerprint recognition device using a photosensitive thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) has been developed. This is a kind of contact image sensor using a-Si photosensitivity, which has a relatively thin structure and high photosensitivity.
TFT를 이용한 지문인식장치는 지문에서 반사된 광의 양을 감지하여 지문 이미지를 출력하는 지문 감지 유닛, 지문 감지 유닛의 배면에서 광을 조사하는 광학유닛 및 지문 감지 유닛에서 출력한 지문 영상을 조합하여 해석한 후에 데이터베이스에 미리 저장해둔 사용자의 지문과 대조하는 지문 독출 유닛을 포함한다.The fingerprint recognition device using TFT analyzes a combination of a fingerprint detection unit that detects the amount of light reflected from the fingerprint and outputs a fingerprint image, an optical unit that emits light from the back of the fingerprint detection unit, and a fingerprint image output from the fingerprint detection unit. And a fingerprint reading unit that matches the fingerprint of the user previously stored in the database.
지문 감지 유닛은 광이 투과될 수 있는 투명한 베이스 기판 상에 신호선, 광 감지 TFT, 스위칭 TFT 및 저장 커패시터가 형성된다. 신호선, 광 감지 TFT, 스위칭 TFT 및 저장 캐패시터의 상부에는 이들을 보호하기 위한 보호막이 형성된다.In the fingerprint sensing unit, a signal line, a light sensing TFT, a switching TFT, and a storage capacitor are formed on a transparent base substrate through which light can pass. A protective film for protecting them is formed on the signal line, the light sensing TFT, the switching TFT, and the storage capacitor.
그러나, 상술한 보호막으로만 신호선, 광 감지 TFT, 스위칭 TFT 및 저장 캐패시터를 보호할 경우 보호막 상에 손가락이 밀착될 때 발생되는 압력 및 외부의 충격에 의해 광 감지 TFT 및 스위칭 TFT가 쉽게 손상되는 문제점이 있다. However, when the signal line, the light sensing TFT, the switching TFT, and the storage capacitor are protected only by the above-described passivation layer, the light sensing TFT and the switching TFT are easily damaged by the pressure and external shock generated when the finger is in close contact with the passivation layer. There is this.
그리고, 사용자의 손가락에서 분비된 이온성(Na+, Cl- 등)물질들이 보호막을 통과하여 광 감지 TFT 및 스위칭 TFT 오염시킬 수 있고, 손가락과 보호막의 마찰로 인해 발생된 정전기로 인해 TFT가 파괴되는 문제점이 있다.In addition, ionic (Na +, Cl-, etc.) substances secreted from the user's finger may pass through the protective film to contaminate the photosensitive TFT and the switching TFT, and the TFT may be destroyed due to static electricity generated by the friction between the finger and the protective film. There is a problem.
또한, 지문에서 반사된 후 곧 바로 광 감지 TFT로 입사된 광 이외의 광, 즉 지문 패턴에서 반사된 후에 지문 인식 장치의 다른 부분에서 다시 반사되어 광 감지 TFT로 입사된 광에 의해 지문 영상에 왜곡이 발생되는 문제점이 있다.Further, light other than the light incident to the light sensing TFT immediately after being reflected from the fingerprint, that is, the light is reflected back from another part of the fingerprint recognition device after being reflected from the fingerprint pattern and is distorted in the fingerprint image by light incident to the light sensing TFT. There is a problem that occurs.
상술한 문제가 발생될 경우 TFT 지문인식장치의 신뢰성이 저하된다.When the above-mentioned problem occurs, the reliability of the TFT fingerprint reader is degraded.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 외부환경으로부터 지문 감지부를 보호하고, 지문에서 반사된 광 이외의 광은 제거하고 지문에서 반사되어 광 감지 TFT로 입사되는 광의 집광성은 향상시켜 고품위의 지문 영상을 얻기 위한 지문 인식 장치 및 이의 제조 방법을 제공한다. Accordingly, the present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to protect the fingerprint sensing unit from the external environment, to remove light other than the light reflected from the fingerprint, and to reflect the light incident on the photosensitive TFT by reflecting from the fingerprint. The present invention provides a fingerprint recognition device and a method of manufacturing the same to obtain a high quality fingerprint image by improving the light collecting property.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 광이 투과되는 투명한 재질로 형성되는 제 1 기판, 제 1 기판에 매트릭스 형태로 배열되고 지문 패턴에 따라 반사된 광을 수광하여 지문 패턴 신호를 출력하는 지문 감지부, 지문 패턴에 따라 반사된 광을 집광하는 집광부를 가지며 제 1 기판과 마주보도록 덮여지는 제 2 기판을 포함하는 지문 감지 유닛 및 제 1 기판의 배면에 설치되어 광을 조사하는 광학 유닛을 포함하는 지문 인식 장치를 제공한다.In order to realize the object of the present invention, the present invention outputs a fingerprint pattern signal by receiving light reflected according to a fingerprint pattern and arranged in a matrix form on a first substrate and a first substrate formed of a transparent material through which light is transmitted. A fingerprint sensing unit comprising a fingerprint sensing unit for collecting a light reflected according to a fingerprint pattern, the fingerprint sensing unit including a second substrate covered to face the first substrate, and an optical unit installed on a rear surface of the first substrate to irradiate light; Provided is a fingerprint recognition device including a unit.
또한, 본 발명의 목적을 구현하기 위하여 투명한 재질로 형성된 제 1 기판 상에 광 인식 TFT, 스위칭 TFT 및 저장 캐패시터를 포함하는 지문 감지부를 형성하는 단계 및 제 1 기판 위에 집광부가 형성되고 투명한 재질로 형성된 제 2 기판을 부착시켜 지문 감지부를 외부의 환경으로부터 보호하는 단계를 포함하는 지문 인식 장치의 제조 방법을 제공한다.In addition, in order to implement the object of the present invention to form a fingerprint sensing unit including a light recognition TFT, a switching TFT and a storage capacitor on a first substrate formed of a transparent material and a light collecting portion formed on the first substrate and formed of a transparent material And attaching a second substrate to protect the fingerprint sensing unit from an external environment.
본 발명에 의하면, 지문 감지부가 형성된 제 1 기판 위에 집광부가 형성된 제 2 기판을 덮어 지문 감지부를 외부환경이나 충격으로부터 보호하고, 지문 패턴에서 반사된 광이 집광되어 광 감지 TFT로 입사되고, 제 1 기판 및 제 2 기판의 측면에서 부딪힌 광은 제거되기 때문에 고품위의 지문 영상을 획득할 수 있다.According to the present invention, by covering a second substrate formed with a light collecting unit on the first substrate formed with a fingerprint sensing unit to protect the fingerprint sensing unit from an external environment or impact, the light reflected from the fingerprint pattern is collected and incident to the photosensitive TFT, Since the light hit by the side of the substrate and the second substrate is removed, a high quality fingerprint image can be obtained.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
지문 인식 장치Fingerprint reader
도 1은 본 발명에 의한 지문 인식 장치의 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 지문 인식 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a fingerprint recognition device according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the fingerprint recognition device shown in FIG. 1.
도 1과 도 2를 참조하면, 지문 인식 장치(1)는 지문 감지 유닛(300) 및 광학 유닛(400)을 포함한다.1 and 2, the fingerprint recognition device 1 includes a fingerprint detection unit 300 and an optical unit 400.
지문 감지 유닛(300)은 다시 제 1 기판(100), 제 2 기판(200) 및 광 흡수부(250)로 구성된다.The fingerprint sensing unit 300 is composed of the first substrate 100, the second substrate 200, and the light absorbing part 250 again.
제 1 기판(100)은 광이 투과될 수 있는 투명한 재질로 형성되며, 제 1 기판(100)에는 지문 감지부(180)가 형성된다.The first substrate 100 is formed of a transparent material through which light can be transmitted, and the fingerprint sensing unit 180 is formed on the first substrate 100.
도 3은 도 2에 도시된 지문 감지부의 등가회로도이다. 3 is an equivalent circuit diagram of the fingerprint sensing unit shown in FIG. 2.
지문 감지부(180)는 신호선(110,112,114,116), 광 감지 TFT(120), 스위칭 TFT(130), 저장 캐패시터(140) 및 광차단막을 포함한다.The fingerprint sensing unit 180 includes signal lines 110, 112, 114, and 116, a light sensing TFT 120, a switching TFT 130, a storage capacitor 140, and a light blocking layer.
도 3을 참조하면, 신호선(110,112,114,116)은 복수개의 제 1 게이트 라인(110), 복수개의 제 2 게이트 라인(112), 복수개의 전압 인가 라인(114) 및 복수개의 센서 라인(116)으로 구성된다. 제 1 게이트 라인들(110)은 상호 이격되며 제 1 기판(100)의 제1 방향을 따라 길게 형성된다. 제 1 게이트 라인(110)은 광 감지 TFT(120)의 온/오프를 제어하는 바이어스 전압이 인가된다. 제 2 게이트 라인(112)들은 제 1 게이트 라인(110)들 사이에 형성되고, 제 1 게이트 라인(110)들과 상호 이격되어 제 1 게이트 라인(110)과 동일한 방향으로 길게 형성된다. 제 2 게이트 라인(112)은 감지된 지문 패턴을 출력하도록 설정된 매 프레임마다 스위칭 TFT(130)를 온/오프시키기 위한 게이트 제어신호를 인가하다.Referring to FIG. 3, the signal lines 110, 112, 114, and 116 include a plurality of first gate lines 110, a plurality of second gate lines 112, a plurality of voltage applying lines 114, and a plurality of sensor lines 116. . The first gate lines 110 are spaced apart from each other and formed long in the first direction of the first substrate 100. The first gate line 110 is applied with a bias voltage that controls the on / off of the photosensitive TFT 120. The second gate lines 112 are formed between the first gate lines 110, and are formed to be elongated in the same direction as the first gate line 110 while being spaced apart from the first gate lines 110. The second gate line 112 applies a gate control signal for turning on / off the switching TFT 130 every frame set to output the sensed fingerprint pattern.
전압 인가 라인들(114)은 상호 이격되며 제 1 기판(100)의 제 2 방향을 따라 길게 형성된다. 전압 인가 라인(114)은 소정 레벨의 직류 전압(VDD)을 광 감지 TFT(120)에 인가한다.The voltage applying lines 114 are spaced apart from each other and elongated along the second direction of the first substrate 100. The voltage applying line 114 applies a DC voltage V DD of a predetermined level to the photosensitive TFT 120.
센서 라인(116)들은 전압 인가 라인(114)들 사이에 형성되고 전압 인가 라인(114)들과 이격되어 전압 인가 라인(114)들과 동일한 방향으로 길게 형성된다. 센서 라인(116)들은 스위칭 TFT(130)로부터 출력된 지문 패턴 신호를 지문 독출부(도시 안됨) 쪽으로 출력한다.The sensor lines 116 are formed between the voltage applying lines 114 and spaced apart from the voltage applying lines 114 to be formed long in the same direction as the voltage applying lines 114. The sensor lines 116 output the fingerprint pattern signal output from the switching TFT 130 toward the fingerprint reading unit (not shown).
도 3에 도시된 바와 같이 광 감지 TFT(120), 스위칭 TFT(130) 및 저장 캐패시터(140)는 상호 교차되는 제 1 게이트 라인(110), 제 2 게이트 라인(112), 전압 인가 라인(114) 및 센서 라인(116)들의 안쪽에 형성된다.As shown in FIG. 3, the photosensitive TFT 120, the switching TFT 130, and the storage capacitor 140 intersect each other with the first gate line 110, the second gate line 112, and the voltage applying line 114. And inside the sensor lines 116.
도 2 및 도 3을 참조하면, 광 감지 TFT(120)는 제 1 게이트 라인(110)과 전압 인가 라인(114)이 교차된 부분에 배치된다. 광 감지 TFT(120)는 게이트 전극(G), 채널층(C), 소스 전극(S) 및 데이터 전극(D)으로 이루어진다. 게이트 전극(G)은 제 1 게이트 라인(110)으로부터 제 2 게이트 라인(112)이 형성된 방향으로 연장된다. 채널층(C)은 게이트 전극(G)과 절연된 상태로 게이트 전극(G)의 상면에 배치된다. 채널층(C)은 바람직하게 비정질 실리콘 박막(amorphous silicon film) 및 비정질 실리콘 박막의 상면에 배치된 n+ 비정질 실리콘 박막(n+ amorphous silicon film)으로 이루어진다. n+ 비정질 실리콘 박막은 비정질 실리콘 박막의 표면에 2 개로 나뉘어져 형성된다. 이와 같이 형성된 채널층(C)은 광에 반응하여 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)을 전기적으로 도통시키는 광기전력을 발생시킨다. 소스 전극(S)은 전압 인가 라인(114)으로부터 센서 라인(116) 방향으로 연장된다. 소스 전극(S)은 2 개로 나누어진 n+ 비정질 실리콘 박막 중 하나에 접촉된다. 드레인 전극(D)은 2 개로 나누어진 n+ 비정질 실리콘 박막 중 나머지 하나에 접촉되고 저장 캐패시터(140)와 연결된다. 광 감지 TFT(120)는 지문 패턴에서 반사된 광을 수광하여 구동한다.2 and 3, the photosensitive TFT 120 is disposed at a portion where the first gate line 110 and the voltage application line 114 cross each other. The photosensitive TFT 120 includes a gate electrode G, a channel layer C, a source electrode S, and a data electrode D. The gate electrode G extends from the first gate line 110 in the direction in which the second gate line 112 is formed. The channel layer C is disposed on the top surface of the gate electrode G in an insulated state from the gate electrode G. A channel layer (C) is preferably made of an amorphous silicon thin film (amorphous silicon film) and an n + amorphous silicon thin film (n + amorphous silicon film) disposed on the upper surface of the amorphous silicon thin film. The n + amorphous silicon thin film is formed in two parts on the surface of the amorphous silicon thin film. The channel layer C thus formed generates photovoltaic power that electrically conducts the source electrode S and the drain electrode D in response to light. The source electrode S extends from the voltage application line 114 in the direction of the sensor line 116. The source electrode S is in contact with one of two divided n + amorphous silicon thin films. The drain electrode D is in contact with the other one of the n + amorphous silicon thin films divided into two and is connected to the storage capacitor 140. The photosensitive TFT 120 receives and drives light reflected from the fingerprint pattern.
스위칭 TFT(130)는 제 2 게이트 라인(112)과 센서 라인(116)이 교차된 부분에 배치된다. 스위칭 TFT(130)는 게이트 전극(G), 채널층(C), 소스 전극(S) 및 데이터 전극(D)으로 이루어진다. 게이트 전극(G)은 제 2 게이트 라인(112)으로부터 제 1 게이트 라인(110)이 형성된 방향으로 연장된다. 채널층(C)은 게이트 전극(G)과 절연된 상태로 게이트 전극(G)의 상면에 배치된다. 채널층(C)은 바람직하게 비정질 실리콘 박막 및 비정질 실리콘 박막의 상면에 배치된 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어진다. n+ 비정질 실리콘 박막은 비정질 실리콘 박막의 표면에 2 개로 나뉘어져 형성된다. 소스 전극(S)은 2 개로 나누어진 n+ 비정질 실리콘 박막 중 하나에 접촉되며 저장 캐패시터(140)에 연결된다. 드레인 전극(D)은 센서 라인(116)으로부터 전압 인가 라인(114) 방향으로 연장된다. 드레인 전극(D)은 2 개로 나누어진 n+ 비정질 실리콘 박막 중 나머지 하나에 접촉된다. 스위칭 TFT(130)는 저장 캐패시터(140)에 충전된 전하의 양에 비례하는 전압을 센서 라인(116) 쪽으로 출력한다.The switching TFT 130 is disposed at the intersection of the second gate line 112 and the sensor line 116. The switching TFT 130 includes a gate electrode G, a channel layer C, a source electrode S, and a data electrode D. The gate electrode G extends from the second gate line 112 in the direction in which the first gate line 110 is formed. The channel layer C is disposed on the top surface of the gate electrode G in an insulated state from the gate electrode G. The channel layer C preferably consists of an amorphous silicon thin film and an n + amorphous silicon thin film disposed on the upper surface of the amorphous silicon thin film. The n + amorphous silicon thin film is formed in two parts on the surface of the amorphous silicon thin film. The source electrode S is in contact with one of two divided n + amorphous silicon thin films and is connected to the storage capacitor 140. The drain electrode D extends from the sensor line 116 toward the voltage application line 114. The drain electrode D is in contact with the other one of the n + amorphous silicon thin films divided into two. The switching TFT 130 outputs a voltage proportional to the amount of charge charged in the storage capacitor 140 toward the sensor line 116.
저장 캐패시터(140)는 제 1 전극(142) 및 제 2 전극(146)을 포함한다. 제 1 전극(142)은 제 1 게이트 라인(110)과 연결된다. 제 2 전극(146)은 게이트 절연층(134)을 사이에 두고 제 1 전극(142)의 상부에 형성된다. 제 2 전극(146)은 광 감지 TFT(120)의 드레인 전극(D) 및 스위칭 TFT(130)의 소스 전극(S)과 연결된다. 여기서 제 1 전극(142)과 제 2 전극(146) 사이에 배치된 게이트 절연층(134)은 저장 캐패시터(130)의 유전체 역할을 한다. 저장 커패시터(130))는 광 감지 TFT(120)에 입력되는 광의 양에 비례하여 전하를 충전시키는 역할을 한다.The storage capacitor 140 includes a first electrode 142 and a second electrode 146. The first electrode 142 is connected to the first gate line 110. The second electrode 146 is formed on the first electrode 142 with the gate insulating layer 134 interposed therebetween. The second electrode 146 is connected to the drain electrode D of the photosensitive TFT 120 and the source electrode S of the switching TFT 130. The gate insulating layer 134 disposed between the first electrode 142 and the second electrode 146 serves as a dielectric of the storage capacitor 130. The storage capacitor 130 serves to charge the electric charge in proportion to the amount of light input to the photosensitive TFT 120.
도 3에 도시된 바와 같이 상술한 4개의 신호선들(110,112,114,116), 1개의 광 감지 TFT(120), 1개의 스위칭 TFT(130) 및 1개의 저장 캐패시터(140)가 하나의 단위셀을 이루며, 제 1 기판(100) 상에는 복수개의 단위셀들이 존재하며, 이들 단위셀들은 매트릭스 형태로 배열된다. As shown in FIG. 3, the aforementioned four signal lines 110, 112, 114, and 116, one light sensing TFT 120, one switching TFT 130, and one storage capacitor 140 form one unit cell. A plurality of unit cells exist on one substrate 100, and these unit cells are arranged in a matrix form.
광차단막(160)은 절연층(150)을 사이에 두고 스위칭 TFT(130)와 대응되는 부분에 형성된다. 광차단막(160)은 지문 패턴에서 반사된 광이 스위칭 TFT(130)의 채널층(C)으로 입사되는 것을 방지한다.The light blocking film 160 is formed at a portion corresponding to the switching TFT 130 with the insulating layer 150 interposed therebetween. The light blocking film 160 prevents light reflected from the fingerprint pattern from entering the channel layer C of the switching TFT 130.
미설명 부호 170은 광 감지 TFT(120), 스위칭 TFT(130) 및 저장 캐패시터(140)를 보호하기 위한 보호층이다.Reference numeral 170 is a protective layer for protecting the photosensitive TFT 120, the switching TFT 130, and the storage capacitor 140.
도 4는 도 1에 도시된 제 2 기판의 사시도이다.4 is a perspective view of the second substrate illustrated in FIG. 1.
도 1과 도 2 및 도 4를 참조하면, 제 2 기판(200)은 광이 투과될 수 있는 투명한 재질로 형성되고, 제 1 기판(100)과 동일한 크기와 형상을 갖는다. 제 2 기판(200)은 제 1 기판(100) 위에 덮여져 지문 감지부(180)를 외부 환경 및 충격으로부터 보호한다. 제 2 기판(200) 중 지문 감지부(180)와 마주보는 면에는 지문 패턴으로부터 반사된 광을 집광하여 광의 효율을 향상시키는 집광부(210)가 형성된다. 집광부(210)가 형성되는 정확한 위치는 각 광 감지 TFT(120)와 대응되는 부분이다. 집광부(210)는 광의 집광효율을 높이기 위해 반원 형상의 홈으로 형성된다.1, 2, and 4, the second substrate 200 is formed of a transparent material through which light can pass, and has the same size and shape as the first substrate 100. The second substrate 200 is covered on the first substrate 100 to protect the fingerprint detector 180 from an external environment and impact. A condenser 210 is formed on the surface of the second substrate 200 facing the fingerprint detector 180 to condense the light reflected from the fingerprint pattern to improve the light efficiency. The exact position where the light collecting portion 210 is formed is a portion corresponding to each of the light sensing TFTs 120. The light collecting unit 210 is formed as a semi-circular groove to increase the light collecting efficiency.
도 1 및 도 2를 참조하면, 광 흡수부(250)는 상호 부착된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)의 네 측면에 형성된다. 광 흡수부(250)는 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)의 측면에서 광이 반사되지 않도록 광을 흡수하는 재질로 형성되는데, 일예로 크롬, 산화 크롬 및 유기 블랙 물질이 사용된다.1 and 2, the light absorbing part 250 is formed on four sides of the first substrate 100 and the second substrate 200 attached to each other. The light absorbing part 250 is formed of a material that absorbs light so that light is not reflected from the side surfaces of the first substrate 100 and the second substrate 200. For example, chromium, chromium oxide, and organic black materials are used. .
광학 유닛(400)은 제 1 기판(100)의 배면에 설치된다. 광학 유닛은 광을 발생시켜 지문 인식 유닛(300)으로 전달한다.The optical unit 400 is installed on the rear surface of the first substrate 100. The optical unit generates light and transmits the light to the fingerprint recognition unit 300.
이와 같이 구성된 지문 인식 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the fingerprint recognition device configured as described above is as follows.
광학 유닛(400)으로부터 지문 감지 유닛(300)으로 광이 조사되면, 제 2 기판(200)의 상부면에 사용자의 손가락을 밀착시킨다. 그러면, 손가락에 형성된 지문 패턴에 따라 광학 유닛(400)으로부터 전달된 광이 반사된다. 이때, 지문 패턴 중에서 산을 이루는 부분에서는 광이 반사되고 지문의 골부분에서는 광이 난반사되어 광이 거의 반사되지 않는다.When light is irradiated from the optical unit 400 to the fingerprint detection unit 300, the user's finger is in close contact with the upper surface of the second substrate 200. Then, the light transmitted from the optical unit 400 is reflected according to the fingerprint pattern formed on the finger. At this time, the light is reflected in the mountain part of the fingerprint pattern, and the light is diffusely reflected in the valley part of the fingerprint so that the light is hardly reflected.
지문 패턴에서 반사된 각각의 광은 제 2 기판(200)에 형성된 집광부(210)에서 굴절되고, 굴절을 통해 집광된 광은 광 감지 TFT(120)로 곧 바로 입사된다. 그리고, 지문 패턴에서 반사된 후 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)의 측면에 도달한 광은 광 흡수부(250)에 의해 흡수되어 광 감지 TFT(120)로 입사되지 못한다. 따라서, 지문 패턴의 이미지 왜곡이 거의 발생되지 않는다. Each light reflected by the fingerprint pattern is refracted by the light collecting part 210 formed on the second substrate 200, and the light collected through the refraction is immediately incident on the light sensing TFT 120. In addition, the light reaching the side surfaces of the first substrate 100 and the second substrate 200 after being reflected by the fingerprint pattern is absorbed by the light absorbing unit 250 and is not incident to the photosensitive TFT 120. Therefore, image distortion of the fingerprint pattern hardly occurs.
광 감지 TFT(120)에 광이 입사되면 광 감지 TFT(120)가 구동되고, 광 감지 TFT(120)의 구동으로 인해 광 감지 TFT(120)와 연결된 저장 캐패시터(140)에는 전하가 충전된다. 여기서, 저장 캐패시터(140)에는 광 감지 TFT(120)에 수광된 광의 양에 비례하여 전하가 충전된다.When light is incident on the photosensitive TFT 120, the photosensitive TFT 120 is driven, and charge is charged in the storage capacitor 140 connected to the photosensitive TFT 120 due to the driving of the photosensitive TFT 120. Here, the charge is charged in the storage capacitor 140 in proportion to the amount of light received by the photosensitive TFT 120.
한편, 감지된 지문 패턴을 출력하기 위해서 스위칭 TFT(130)의 게이트 전극(G)에는 주기적으로 게이트 제어 신호가 인가되고, 이 신호에 의해 스위칭 TFT(130)가 턴온된다. 이때, 저장 캐패시터(140)에 충전된 전하의 양에 비례하는 전압이 스위칭 TFT(130)의 드레인 전극(D)을 통해 센서 라인(116) 쪽으로 출력된다.On the other hand, in order to output the detected fingerprint pattern, a gate control signal is periodically applied to the gate electrode G of the switching TFT 130, and the switching TFT 130 is turned on by this signal. At this time, a voltage proportional to the amount of charge charged in the storage capacitor 140 is output toward the sensor line 116 through the drain electrode D of the switching TFT 130.
그러면, 지문 인식 장치(1)와 연결된 지문 독출 유닛에 의해서 각각의 스위칭 TFT(130)에서 출력된 지문 패턴 신호가 조합되어 데이터베이스에 미리 저장해둔 사용자의 지문과 대조하여 사용자 본인 여부를 확인한다.Then, the fingerprint pattern signal output from each switching TFT 130 by the fingerprint reading unit connected to the fingerprint recognition device 1 is combined to check the user's identity by comparing with the fingerprint of the user previously stored in the database.
지문 인식 장치의 제조 방법Manufacturing method of fingerprint recognition device
도 5a 내지 도 5i는 본 발명에 의한 제 1 기판 상에 지문 감지부를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.5A to 5I are views for explaining a process of forming a fingerprint sensing unit on a first substrate according to the present invention.
도 5a 내지 도 5i를 참조하여 투명한 재질로 이루어진 제1 기판 상에 광 감지 TFT, 스위칭 TFT 및 저장 캐패시터를 포함하는 지문 감지부의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 5A to 5I, a method of manufacturing a fingerprint sensing unit including a light sensing TFT, a switching TFT, and a storage capacitor on a first substrate made of a transparent material will be described below.
도 5a를 참조하면, 제 1 기판(100) 상에 금속물질을 증착시키고, 금속물질을 패터닝하여 제 1 게이트 전극(122), 제 1 게이트 전극과 소정거리 이격된 제 2 게이트 전극(132)을 형성한다. 도시되지는 않았지만 제 1 및 제 2 게이트 전극(122,132)을 형성할 때 제 1 게이트 라인 및 제 2 게이트 라인도 함께 형성한다. Referring to FIG. 5A, a metal material is deposited on the first substrate 100, and the metal material is patterned to form the first gate electrode 122 and the second gate electrode 132 spaced apart from the first gate electrode by a predetermined distance. Form. Although not shown, when forming the first and second gate electrodes 122 and 132, the first gate line and the second gate line are also formed.
도 5b를 참조하면, 제 1 게이트 전극(122)과 제 2 게이트 전극(132) 상에 투명한 도전성 물질, 예를 들어 ITO 물질을 도포한 후에 패터닝하여 제 1 게이트 전극(122)과 제 2 게이트 전극(132) 사이에 저장 캐패시터(140)의 제 1 전극(142)을 형성한다. 여기서, 제 1 전극(142)은 제 1 게이트 전극(122)과 연결된다.Referring to FIG. 5B, a transparent conductive material, for example, an ITO material, is coated on the first gate electrode 122 and the second gate electrode 132 and then patterned to form the first gate electrode 122 and the second gate electrode. The first electrode 142 of the storage capacitor 140 is formed between the 132. Here, the first electrode 142 is connected to the first gate electrode 122.
이후, 도 5c를 참조하면, 제 1 게이트 전극(122), 제 1 전극(142) 및 제 2 게이트 전극(132) 상에 절연성 물질, 예를 들어 실리콘 질화물(SiNX)을 도포하여 게이트 절연층(144)을 형성한다. 여기서, 게이트 절연층(144)이 저장 캐패시터(140)의 유전체가 된다.5C, an insulating material, for example, silicon nitride (SiN X ) is coated on the first gate electrode 122, the first electrode 142, and the second gate electrode 132 to form a gate insulating layer. 144 is formed. Here, the gate insulating layer 144 becomes the dielectric of the storage capacitor 140.
도 5d에 도시된 바와 같이 게이트 절연층(144) 상에는 비정질실리콘(a-Si) 및 n+ 비정질실리콘을 연속해서 증착하고, 이들을 패터닝하여 제 1 게이트 전극(122)과 대응되는 부분에 제 1 채널층(124)을 형성하고, 제 2 게이트 전극(132)과 대응되는 부분에 제 2 채널층(134)을 형성한다.As shown in FIG. 5D, amorphous silicon (a-Si) and n + amorphous silicon are sequentially deposited on the gate insulating layer 144 and patterned to form a first channel at a portion corresponding to the first gate electrode 122. The layer 124 is formed, and the second channel layer 134 is formed in a portion corresponding to the second gate electrode 132.
이어, 도 5e를 참조하면, 제 1 채널층(124) 및 제 2 채널층(124)의 상부에 금속물질을 증착하고, 이를 패터닝하여 제 1 채널층(124)의 상부면에 제 1 소스 전극(126) 및 제 1 드레인 전극(128)을 형성하여 광 감지 TFT를 만든다. 그리고, 제 2 채널층(134)의 상부면에는 제 2 소스 전극(136) 및 제 2 드레인 전극(138)을 형성하여 스위칭 TFT를 만든다. 각각의 소스 전극(126,136)및 드레인 전극(128,138)이 패터닝될 때 n+ 비정질실리콘막의 중앙부분이 소스 및 드레인 전극과 함께 식각되어 2개로 나누어진다. 도시되지는 않았지만 제 1 소스 전극(126) 및 제 1 드레인 전극(128), 제 2 소스 전극(136) 및 제 2 드레인 전극(138)을 형성할 때 전압 인가 라인(114) 및 센서 라인(116)도 함께 형성한다.Next, referring to FIG. 5E, a metal material is deposited on the first channel layer 124 and the second channel layer 124, and patterned to form a first source electrode on the top surface of the first channel layer 124. 126 and the first drain electrode 128 are formed to form a photosensitive TFT. The second source electrode 136 and the second drain electrode 138 are formed on the upper surface of the second channel layer 134 to form a switching TFT. When the source electrodes 126 and 136 and the drain electrodes 128 and 138 are patterned, the central portion of the n + amorphous silicon film is etched together with the source and drain electrodes and divided into two. Although not shown, the voltage applying line 114 and the sensor line 116 when forming the first source electrode 126 and the first drain electrode 128, the second source electrode 136, and the second drain electrode 138. ) Also form.
도 5f를 참조하면, 제 1 소스 전극(126) 및 제 1 드레인 전극(128), 제 2 소스 전극(136 및 제 2 드레인 전극(138)의 상부에 투명한 금속물질을 증착시킨 후 패터닝하여 제 1 전극(142)과 대응되는 부분에 제 2 전극(146)을 형성하여 저장 캐패시터(140)를 만든다. 제 2 전극(146)은 제 1 드레인 전극(128)과 제 2 소스 전극(136)을 상호 연결시킨다.Referring to FIG. 5F, a transparent metal material is deposited on the first source electrode 126, the first drain electrode 128, the second source electrode 136, and the second drain electrode 138, and then patterned. A second electrode 146 is formed at a portion corresponding to the electrode 142 to form the storage capacitor 140. The second electrode 146 mutually connects the first drain electrode 128 and the second source electrode 136 to each other. Connect it.
도 5g를 참조하면, 광 감지 TFT(120), 스위칭 TFT(130) 및 저장 캐패시터(140)의 상부에 절연성 물질을 도포하여 절연층(150)을 형성한다.Referring to FIG. 5G, an insulating material is coated on the photosensitive TFT 120, the switching TFT 130, and the storage capacitor 140 to form the insulating layer 150.
도 5h를 참조하면, 절연층(150)의 상부면에 크롬/크롬 산화물(Cr/CrxOY)을 증착시키고, 이를 패터닝하여 스위칭 TFT(130)와 대응되는 부분에 광차단막(shielding layer 또는 Black Matrix)(160)을 형성한다.Referring to FIG. 5H, chromium / chromium oxide (Cr / Cr × O Y ) is deposited on the top surface of the insulating layer 150, and patterned to form a light shielding layer on a portion corresponding to the switching TFT 130. Black Matrix) 160 is formed.
마지막으로 도 5i를 참조하면, 광차단막(160) 및 절연층(150)의 상부에 광 감지 TFT(120), 스위칭 TFT(130) 및 저장 캐패시터(140)를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 실리콘 질화물로 이루어진 층간 절연층(170)을 형성한다. Finally, referring to FIG. 5I, the photosensitive TFT 120, the switching TFT 130, and the storage capacitor 140 may be formed of silicon nitride on the light blocking layer 160 and the insulating layer 150 to protect the external environment from the external environment. An interlayer insulating layer 170 is formed.
도 6은 본 발명에 의한 제 1 기판 상에 제 2 기판이 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a state in which the second substrate is attached to the first substrate according to the present invention.
상술한 순서에 의해 제 1 기판(100)의 상부면에 지문 감지부(180)가 형성되면, 도 6에 도시된 바와 같이 일면에 반원형상의 집광부들(210)이 형성된 제 2 기판(200)과 제 1 기판(100)을 어셈블리한다. 그리고, 제 1 기판(100) 상에 제 2 기판(200)을 덮어 이들을 상호 부착시킨다.When the fingerprint sensing unit 180 is formed on the upper surface of the first substrate 100 in the above-described order, as shown in FIG. 6, the second substrate 200 having the semi-circular condensing portions 210 formed on one surface thereof. And the first substrate 100 are assembled. Then, the second substrate 200 is covered on the first substrate 100 to attach them to each other.
도 7은 지문 감지 유닛의 측면에 광 흡수부가 형성된 상태를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a state in which a light absorbing portion is formed on the side of the fingerprint detection unit.
상호 부착된 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)의 측면을 따라 크롬, 산화 크롬 및 유기 블랙 물질 등을 도포하여 광 흡수부(250)를 형성한다.A light absorbing part 250 is formed by coating chromium, chromium oxide, and an organic black material along side surfaces of the first and second substrates 100 and 200 attached to each other.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 지문 감지부가 형성된 제 1 기판 위에 집광부가 형성된 제 2 기판을 덮어 지문 감지부를 외부환경이나 충격으로부터 보호하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 지문 패턴에서 반사된 광이 집광되어 광 감지 TFT로 입사되고, 제 1 기판 및 제 2 기판의 측면에서 부딪힌 광은 제거되기 때문에 고품위의 지문 영상을 획득할 수 있다. 앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above in detail, the reliability of the product may be improved by covering the second substrate on which the condenser is formed on the first substrate on which the fingerprint sensing unit is formed to protect the fingerprint sensing unit from an external environment or impact. In addition, since the light reflected from the fingerprint pattern is collected and incident on the photosensitive TFT, the light hit by the side of the first substrate and the second substrate is removed, thereby obtaining a high quality fingerprint image. In the detailed description of the present invention described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge in the scope of the invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 지문 인식 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a fingerprint recognition device according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 지문 인식 장치를 확대하여 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the fingerprint recognition device shown in FIG. 1.
도 3은 도 2에 도시된 지문 감지부의 등가회로도이다. 3 is an equivalent circuit diagram of the fingerprint sensing unit shown in FIG. 2.
도 4는 도 1에 도시된 제 2 기판의 사시도이다.4 is a perspective view of the second substrate illustrated in FIG. 1.
도 5a 내지 도 5i는 본 발명에 의한 제 1 기판 상에 지문 감지부를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.5A to 5I are views for explaining a process of forming a fingerprint sensing unit on a first substrate according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 제 1 기판 상에 제 2 기판이 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a state in which the second substrate is attached to the first substrate according to the present invention.
도 7은 지문 인식 유닛의 측면에 광 흡수부가 형성된 상태를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a state in which a light absorbing portion is formed on the side of the fingerprint recognition unit.
Claims (8)
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KR1020030058390A KR100605032B1 (en) | 2003-08-22 | 2003-08-22 | Fingerprint Confirmation Apparatus and Manufacturing Method thereof |
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KR1020030058390A KR100605032B1 (en) | 2003-08-22 | 2003-08-22 | Fingerprint Confirmation Apparatus and Manufacturing Method thereof |
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