KR20060044716A - 화상판독장치, 화상판독장치를 구비한 화상판독시스템 - Google Patents

화상판독장치, 화상판독장치를 구비한 화상판독시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상판독장치 및 화상판독장치를 구비하는 화상판독시스템에 관한 것이고, 특히 피사체화상의 판독을 양호하게 실행할 수 있는 동시에, 휴대형의 전자기기 등에 양호하게 탑재 가능한 화상판독장치 및 화상판독시스템에 관한 것으로서, 복수의 표시화소가 형성된 화상표시영역으로부터 표시신호에 따른 표시광을 시야측에 방사하여 화상을 표시하는 표시패널과, 표시패널의 시야측에 설치되어 판독영역을 갖는 투명기판과, 상기 투명기판상의 판독영역에 형성된 복수의 포토센서와, 판독영역의 외측에 포토센서와 일체적으로 형성된 구동회로부와, 복수의 포토센서 및 구동회로부의 상부에 설치된 정전기보호용의 투명도전막을 갖고, 화상표시영역으로부터 방사되는 표시광의 적어도 일부를 투과하여 판독영역에 재치된 피사체의 화상을 판독하는 포토센서패널을 구비하는 화상판독시스템을 특징으로 한다.
화상판독장치, 화상판독시스템, 유리기판, 판독영역, 구동회로부, 투명절연막, 투명도전막, 외부접속단자, 박막트랜지스터

Description

화상판독장치, 화상판독장치를 구비한 화상판독시스템{IMAGE READING APPARATUS, THE IMAGE READING SYSTEM EQUIPPED WITH THE IMAGE READING APPARATUS}
도 1은 본 발명에 있어서의 화상판독장치의 제 1 실시형태 주요부의 평면도.
도 2는 본 발명에 있어서의 화상판독장치의 제 1 실시형태 주요부의 등가회로적 평면도.
도 3은 본 발명에 있어서의 화상판독장치의 제 1 실시형태의 구체적인 구조의 한 예를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 있어서의 화상판독장치의 제 2 실시형태 주요부의 등가회로적 평면도.
도 5는 본 발명에 있어서의 화상판독시스템의 제 1 실시형태 주요부의 사시도.
도 6은 본 발명에 있어서의 화상판독시스템의 제 2 실시형태 주요부의 사시도.
도 7은 본 발명에 있어서의 화상판독시스템의 제 3 실시형태 주요부의 사시도.
도 8은 본 발명에 있어서의 화상판독시스템의 제 4 실시형태 주요부의 사시 도.　
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 72: 유리기판
2, 73: 판독영역
3∼5, 74∼76: 구동회로부
6: 투명절연막
7: 투명도전막
8: 투명도전막용 외부접속단자
9: 구동회로부용 외부접속단자
10: 투명도전막용 인회선
11: 광전변화형 박막트랜지스터(포토센서)
51: 액정표시패널
54: 표시영역
61: 백라이트
72: 포토센서패널
본 발명은 화상판독장치 및 화상판독장치를 구비하는 화상판독시스템에 관한 것이고, 특히 피사체화상의 판독을 양호하게 실행할 수 있는 동시에, 휴대형의 전 자기기 등에 양호하게 탑재 가능한 화상판독장치 및 화상판독시스템에 관한 것이다.
근래 휴대전화기나 휴대정보단말(PDA) 등의 휴대형이고 소형인 전자기기의 보급이 현저하고, 또한 이와 같은 전자기기의 전자화폐로서의 이용이나 신용카드기능의 탑재 등도 요구되고 있다. 그 경우, 이와 같은 전자기기에 있어서, 사용자 본인을 식별, 인증하는 개인인증기능의 탑재가 필요하게 되어 오고 있으며, 이와 같은 개인인증을 위해 지문 등의 피사체화상을 판독하는 화상판독장치를 구비하는 것이 요구되어 오고 있다.
이와 같은 지문 등의 피사체화상을 판독하는 화상판독장치로서는, 예를 들면 피사체(손가락)와 검출센서간에 발생하는 전위의 차이에 의거하는 정전용량의 차이를 검출함으로써 피사체의 화상을 판독하는 정전용량형의 구성이나, CCD나 CMOS센서 등의 포토센서를 이용하고, 프리즘이나 거울 등의 광학계를 통하여 피사체의 명암정보를 판독해서 피사체의 화상을 판독하는 광학식의 구성이 알려져 있다.
상기한 정전용량형의 구성에 있어서는 피사체가 재치되어 피사체화상을 판독하는 검출센서부를 얇고 또한 가볍게 형성할 수 있는데, 피사체에 대전한 정전기에 의한 검출센서의 정전기파손이 발생하기 쉽다고 하는 문제를 갖고 있다.
한편, 광학식의 구성에 있어서는 피사체와 포토센서간에 광학계가 개재됨으로써 박형화나 경량화가 어렵지만 피사체에 대전한 정전기에 의한 포토센서의 정전기 파손이 발생하기 어렵고, 또 지문의 판독응답속도도 비교적 빠르다고 하는 이점 을 갖고 있다. 그러나 포토센서로서 다용되고 있는 CCD나 CMOS센서 등은 반도체기판상에 형성되는 것이고, 불투명하기 때문에 이와 같은 화상판독장치는 전자기기가 구비하고 있는 화상표시부와는 별도의 장소에 설치할 필요가 있었다. 그로 인해 이와 같은 구성에 있어서, 화상판독장치의 크기를 지문 등의 피사체화상의 판독을 양호하게 실행할 수 있는 필요 충분한 크기로 하려고 하면, 전자기기의 크기가 증대하여 버린다고 하는 문제가 있었다. 그래서 전자기기 크기의 증대를 억제하기 위해 화상판독장치의 크기를 작게하는 경우가 있는데, 그 경우, 지문 등의 피사체화상의 판독을 양호하게 실행하는 것이 어려워져 개인인증이 안정되게 실행될 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 화상판독장치 및 화상판독장치를 구비하는 화상판독시스템에 있어서, 피사체화상의 판독을 양호하게 실행할 수 있는 동시에, 화상판독장치의 크기를 작게 할 수 있어서 이것을 탑재한 전자기기에 있어서, 그 사이즈의 증대를 억제할 수 있는 동시에, 지문 등의 피사체화상을 양호하게 판독할 수 있는 이점을 갖는다.
상기 이점을 얻기 위한 본 발명에 있어서의 화상판독장치는 판독영역을 갖는 기판과, 상기 기판상의 상기 판독영역에 형성된 복수의 포토센서와, 상기 기판상의 상기 판독영역의 외측에 상기 포토센서와 일체 형성되어 상기 포토센서를 구동하는 구동회로부와, 상기 기판상의 상기 복수의 포토센서 및 상기 구동회로부의 상부에 투명절연막을 통하여 설치된 정전기보호용의 투명도전막을 구비한다.
상기 구동회로부는 상기 기판상의 상기 판독영역에 인접하여 설치되어 있다. 또 상기 기판은 투명성을 갖고, 상기 기판상의 일단부에 상기 구동회로부용의 외부 접속단자 및 상기 투명도전막용의 외부접속단자가 설치되며, 상기 투명절연막 아래에 상기 구동회로부와 상기 구동회로부용의 외부접속단자를 접속하는 인회선(引回線)이 설치되고, 상기 투명절연막상에 상기 투명도전막과 상기 투명도전막용의 외부접속단자를 접속하는 인회선이 설치되어 있다. 또 상기 기판상에 있어서 상기 복수의 포토센서와 상기 구동회로부의 사이에 정전기보호소자가 일체 형성되어 있다.
상기 화상판독장치에 있어서, 상기 포토센서는 적어도, 상기 기판상에 반도체층으로 이루어지는 채널영역을 사이에 두고 형성된 투과성을 갖는 전극재료로 이루어지는 소스전극 및 드레인전극과, 상기 채널영역의 위쪽 및 아래쪽에 절연막을 통하여 형성된 투과성을 갖는 전극재료로 이루어지는 제 1 게이트전극 및 차광성을 갖는 전극재료로 이루어지는 제 2 게이트전극을 갖는 광전변환형의 박막트랜지스터에 의하여 구성되어 있다.
상기 이점을 얻기 위한 본 발명에 있어서의 화상판독시스템은 복수의 표시화소가 형성된 화상표시영역을 갖고, 해당 화상표시영역으로부터 표시신호에 따른 표시광을 시야측에 방사하여 화상을 표시하는 표시패널을 구비하는 화상표시장치와, 상기 화상표시장치의 상기 시야측에 설치되어 판독영역을 갖는 투명기판과, 상기 투명기판상의 상기 판독영역에 형성된 복수의 포토센서와, 상기 투명기판상의 상기 판독영역의 외측에 상기 포토센서와 일체적으로 형성되어 상기 포토센서를 구동하는 구동회로부를 구비하고, 상기 화상표시영역으로부터 방사되는 상기 표시광의 적어도 일부를 투과하여 상기 판독영역에 재치된 피사체의 화상을 판독하는 포토센서 패널을 구비하는 화상판독장치를 구비한다.
상기 포토센서패널의 외형사이즈는 상기 화상표시장치에 있어서의 상기 표시패널의 외형사이즈와 같다.
또 상기 포토센서패널에 있어서의 상기 투명기판상의 상기 복수의 포토센서 및 상기 구동회로부의 상부에는 투명절연막을 통하여 정전기보호용의 투명도전막이 설치되어 있다.
상기 구동회로부는 상기 투명기판상의 상기 판독영역에 인접하여 설치되고, 또 상기 투명기판상의 일단부에 상기 구동회로부용의 외부접속단자 및 상기 투명도전막용의 외부접속단자가 설치되며, 상기 투명절연막 아래에 상기 구동회로부와 상기 구동회로부용의 외부접속단자를 접속하는 인회선이 설치되고, 상기 투명절연막상에 상기 투명도전막과 상기 투명도전막용의 외부접속단자를 접속하는 인회선이 설치되어 있다. 또 상기 포토센서패널의 상기 투명기판상에 있어서의 상기 복수의 포토센서와 상기 구동회로부의 사이에 정전기보호소자가 일체 형성되어 있다.
상기 포토센서패널에 있어서의 상기 판독영역은 상기 화상표시장치에 있어서의 상기 표시패널의 상기 표시영역에 대응하는 영역이고, 적어도 상기 표시영역과 같은 면적을 갖는다. 이 경우, 상기 표시패널에 상기 포토센서패널의 상기 판독영역으로의 상기 피사체의 재치를 재촉하기 위한 또는 유도하기 위한 하는 또는 유도하는 표시를 실행하는 수단을 추가로 구비한다.
또 상기 포토센서패널의 상기 판독영역은 상기 화상표시장치에 있어서의 상기 표시패널의 상기 표시영역에 대응하는 영역의 일부의 영역으로 이루어지고, 상 기 포토센서패널은 상기 표시패널의 상기 표시영역에 대응하는 영역 중의 상기 판독영역을 제외하는 영역에 설치되어 상기 판독영역과 동등한 투과율을 갖는 더미판독영역을 추가로 가지며, 상기 더미판독영역에는 상기 포토센서와 동등한 구조 및 사이즈를 갖고, 상기 구동회로부에 의하여 구동되지 않는 더미포토센서가 매트릭스상으로 배열되어 있는 것이어도 좋다. 이 경우, 상기 표시패널의 상기 포토센서패널의 상기 더미판독영역에 대응하는 영역에 상기 포토센서패널의 상기 판독영역으로의 상기 피사체의 재치를 재촉하기 위한 또는 유도하기 위한 하는 또는 유도하는 표시를 실행하는 수단을 추가로 구비한다.
상기 포토센서는 적어도, 상기 투명기판상에 반도체층으로 이루어지는 채널영역을 사이에 두고 형성된 투과성을 갖는 전극재료로 이루어지는 소스전극 및 드레인전극과, 상기 채널영역의 위쪽 및 아래쪽에 절연막을 통하여 형성된 투과성을 갖는 전극재료로 이루어지는 제 1 게이트전극 및 차광성을 갖는 전극재료로 이루어지는 제 2 게이트전극을 갖는 광전변환형의 박막트랜지스터에 의하여 구성되어 있다.
또 상기 화상판독시스템은, 상기 표시패널의 표시색을 적색, 녹색, 청색으로 차례차례 전환하는 수단과, 상기 포토센서패널에 의하여 상기 각 표시색마다의 상기 피사체화상의 판독을 실행하고, 이 판독한 각 표시색마다의 화상을 합성하여 1개의 컬러화상을 얻는 수단을 구비한다.
상기 화상판독시스템에 있어서, 상기 표시패널은 대향하는 2장의 투명기판을 갖고 구성되는 투과형의 컬러액정표시패널이고, 상기 표시패널의 상기 시야측과는 반대측에 설치된 백라이트를 추가로 구비하며, 또는 대향하는 2장의 투명기판을 갖고 구성되는 필드시퀀셜구동방식의 액정표시패널이고, 추가로 상기 액정표시패널의 상기 시야측과는 반대측에 설치되어 발광색을 적색, 녹색, 청색으로 차례차례 전환하여 발광하도록 제어되는 백라이트를 추가로 구비한다.
또 상기 표시패널은 대향하는 2장의 투명기판을 갖고 구성되며, 상기 표시패널의 상기 시야측의 한쪽의 투명기판이 상기 포토센서패널에 있어서의 상기 투명기판을 겸하고 있다.
또 상기 표시패널은 상기 표시화소에 발광소자를 갖는 자기발광형의 표시패널이고, 발광소자로서 유기EL표시소자를 갖는 유기EL표시패널이며, 예를 들면 톱이미션형이고, 상기 유기EL표시패널과 상기 포토센서패널에 있어서의 상기 투명기판이 시일재를 통하여 서로 맞붙여져 있다.
이하 본 발명에 관련되는 화상판독장치 및 화상판독장치를 구비한 화상판독시스템의 상세를 도면에 나타내는 실시형태에 의거하여 설명한다.
우선 본 발명에 관련되는 화상판독장치에 대해서 설명한다.
＜화상판독장치＞
(화상판독장치의 제 1 실시형태)
도 1은 본 발명에 있어서의 화상판독장치의 제 1 실시형태 주요부의 평면도를 나타낸다.
이 판독장치는 유리기판(1)을 구비하고 있다. 유리기판(1)상의 대략 중앙부 의 판독영역(2)에는 후술하는 복수의 포토센서가 매트릭스상(2차원)으로 배치되어 있다. 유리기판(1)상에 있어서 판독영역(2)의 우측, 좌측 및 하측의 각 인접하는 영역에는 판독영역(2)에 설치된 복수의 포토센서를 구동하기 위한 후술하는 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)가 설치되어 있다.
판독영역(2)에 설치된 복수의 포토센서 및 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)를 포함하는 유리기판(1)상에는 후술하는 오버코트막으로 이루어지는 투명절연막(6)이 설치되어 있다. 판독영역(2) 및 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)의 배치영역보다도 어느 정도 넓은 영역에 대응하는 부분에 있어서의 투명절연막(6)의 상면에는 정전기보호용의 투명도전막(7)이 설치되어 있다.
투명절연막(6) 상면의 하단부 양측에는 투명도전막용의 외부접속단자(8)가 설치되고, 이 2개의 투명도전막용 외부접속단자(8)간에 있어서의 투명절연막(6)의 상면에는 복수의 구동회로부용 외부접속단자(9)가 설치되어 있다. 이 경우, 투명도전막용 외부접속단자(8)의 폭은, 예를 들면 구동회로부용 외부접속단자(9)의 폭보다도 어느 정도 크게 되어 있다.
투명도전막용의 외부접속단자(8)는 투명절연막(6)의 상면에 설치된 투명도전막용 인회선(10)을 통하여 투명도전막(7)의 일단부 양측에 접속되어 있다. 이 경우, 투명도전막용 인회선(10)의 선폭은, 예를 들면 투명도전막용 외부접속단자(8)의 폭과 같게 되어 있다.
구동회로부용의 외부접속단자(9)는 후술하는 바와 같이, 투명절연막(6) 아래에 설치된 구동회로부용 인회선을 통하여 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)에 접속되어 있다.
다음으로, 도 2는 도 1에 나타내는 판독장치의 등가회로적 평면도를 나타낸다.
유리기판(1)상의 판독영역(2)에는 포토센서로서의 복수의 광전변환형의 박막트랜지스터(11)가 매트릭스상으로 배치되어 있다. 박막트랜지스터(11)는 그 구체적인 구조에 대해서는 후에 설명하는데, 톱게이트전극(12), 보텀게이트전극(13), 드레인전극(14) 및 소스전극(15)을 구비하고 있다.
톱게이트전극(12)은 판독영역(2)에 있어서 행방향에 배치된 톱게이트라인(16)을 통하여 제 1 구동회로부(톱게이트드라이버, 3)에 접속되어 있다. 보텀게이트전극(13)은 판독영역(2)에 있어서 행방향에 배치된 보텀게이트라인(17)을 통하여 제 2 구동회로부(보텀게이트드라이버, 4)에 접속되어 있다.
드레인전극(14)은 판독영역(2)에 있어서 열방향에 배치된 드레인라인(18)을 통하여 제 3 구동회로부(드레인드라이버, 5)에 접속되어 있다. 소스전극(15)은 판독영역(2) 등에 배치된 접지라인(도시하지 않음)을 통하여 구동회로부용 외부접속단자(9) 중의 접지용 외부접속단자에 접속되어 있다.
다음으로, 도 2에 나타내는 판독장치 일부의 구체적인 구조의 한 예에 대해서 설명한다.
도 3은 도 2에 나타내는 판독장치 일부의 구체적인 구조의 한 예를 나타내는 단면도이다. 이 경우, 도 3의 좌측으로부터 우측을 향하여 구동회로부용 외부접속단자(9)의 부분단면도, 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)의 각 일부를 구성하는 CMOS박 막트랜지스터의 부분단면도, 제 1∼제 3 층간콘택트의 부분단면도, 광전변환형의 박막트랜지스터(11)의 부분단면도를 나타낸다.
　우선 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)의 각 일부를 구성하는 CMOS박막트랜지스터의 부분에 대해서 설명한다. 유리기판(1)상의 구동회로부 형성영역에는, 예를 들면 폴리실리콘 박막트랜지스터에 의한 NMOS박막트랜지스터(21)와 PMOS박막트랜지스터(22)로 이루어지는 CMOS박막트랜지스터가 설치되어 있다. 각 박막트랜지스터(21, 22)는 유리기판(1)의 상면에 설치된 제 1 및 제 2 밑바탕절연막(23, 24)의 상면에 각각 설치된 폴리실리콘으로 이루어지는 반도체박막(25, 26)을 구비하고 있다. 이 경우, 제 1 밑바탕절연막(23)은 질화실리콘으로 이루어지고, 제 2 밑바탕절연막(24)은 산화실리콘으로 이루어져 있다.
NMOS박막트랜지스터(21)는, 예를 들면 LDD(Lightly Doped Drain)구조를 갖고 구성되어 있다. 즉 NMOS박막트랜지스터(21)의 반도체박막(25)의 중앙부는 진성영역으로 이루어지는 채널영역(25a)으로 되고, 그 양측은 n형 불순물저농도영역으로 이루어지는 소스ㆍ드레인영역(25b)으로 되며, 또한 그 양측은 n형 불순물고농도영역으로 이루어지는 소스ㆍ드레인영역(25c)으로 되어 있다. 한편, PMOS박막트랜지스터(22)의 반도체박막(26)의 중앙부는 진성영역으로 이루어지는 채널영역(26a)으로 되고, 그 양측은 p형 불순물고농도영역으로 이루어지는 소스ㆍ드레인영역(26b)으로 되어 있다.
반도체박막(25, 26)을 포함하는 제 2 밑바탕절연막(24)의 상면에는 질화실리콘으로 이루어지는 게이트절연막(27)이 설치되어 있다. 각 채널영역(25a, 26a)상 에 있어서의 게이트절연막(27)의 상면에는 각각, 예를 들면 알루미늄계 금속 등의 차광성 금속으로 이루어지는 게이트전극(28, 29)이 설치되어 있다. 게이트전극(28, 29)을 포함하는 게이트절연막(27)의 상면에는 질화실리콘으로 이루어지는 보텀게이트절연막(30), 톱게이트절연막(31) 및 층간절연막(32)이 설치되어 있다.
반도체박막(25)의 소스ㆍ드레인영역(25c)상에 있어서의 게이트절연막(27), 보텀게이트절연막(30), 톱게이트절연막(31) 및 층간절연막(32)에는 콘택트홀(33)이 설치되어 있다. 반도체박막(26)의 소스ㆍ드레인영역(26b)상에 있어서의 게이트절연막(27), 보텀게이트절연막(30), 톱게이트절연막(31) 및 층간절연막(32)에는 콘택트홀(34)이 설치되어 있다.
각 콘택트홀(33, 34)내 및 그 각 근처의 층간절연막(32)의 상면에는 각각 알루미늄계 금속 등으로 이루어지는 소스ㆍ드레인전극(35, 36)이 설치되어 있다. 소스ㆍ드레인전극(35, 36)을 포함하는 층간절연막(32)의 상면에는 질화실리콘으로 이루어지는 오버코트막(37, 투명절연막(6))이 설치되어 있다. 오버코트막(37)의 상면에는 ITO 등의 투광성 금속으로 이루어지는 투명도전막(7)이 설치되어 있다.
그리고 NMOS박막트랜지스터(21)는 반도체박막(25), 게이트절연막(27), 게이트전극(28) 및 소스ㆍ드레인전극(35)에 의하여 구성되어 있다. PMOS박막트랜지스터(22)는 반도체박막(26), 게이트절연막(27), 게이트전극(29) 및 소스ㆍ드레인전극(36)에 의하여 구성되어 있다. 이에 따라 NMOS박막트랜지스터(21)와 PMOS박막트랜지스터(22)로 이루어지는 CMOS박막트랜지스터, 즉 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)는 유리기판(1)상에 일체 형성되어 있다.
다음으로, 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 부분에 대해서 설명한다. 게이트절연막(27)의 상면에는 구동회로부용의 박막트랜지스터(21, 22)의 게이트전극(28, 29)과 동일한 재료, 즉 알루미늄계 금속 등의 차광성 금속으로 이루어지는 보텀게이트전극(41)이 설치되어 있다. 보텀게이트전극(41)을 포함하는 게이트절연막(27)의 상면에는 보텀게이트절연막(30)이 설치되어 있다. 보텀게이트전극(41)상에 있어서의 보텀게이트절연막(30)의 상면에는 진성 비결정성 실리콘으로 이루어지는 반도체박막(42)이 설치되어 있다.
반도체박막(42)의 상면 중앙부에는 질화실리콘으로 이루어지는 채널보호막(43)이 설치되어 있다. 채널보호막(43)의 상면 양측 및 그 양측에 있어서의 반도체박막(42)의 상면에는 n형 비결정성 실리콘으로 이루어지는 콘택트층(44)이 설치되어 있다. 콘택트층(44)의 각 상면 및 그 각 근처의 보텀게이트절연막(30)의 상면에는 알루미늄계 금속 등으로 이루어지는 소스ㆍ드레인전극(45)이 설치되어 있다.
소스ㆍ드레인전극(45)을 포함하는 보텀게이트절연막(30)의 상면에는 톱게이트절연막(31)이 설치되어 있다. 반도체박막(42)상에 있어서의 톱게이트절연막(31) 의 상면에는 ITO 등의 투광성 금속으로 이루어지는 톱게이트전극(46)이 설치되어 있다. 톱게이트전극(46)을 포함하는 톱게이트절연막(31)의 상면에는 층간절연막(32) 및 오버코트막(37)이 설치되어 있다. 오버코트막(37)의 상면에는 투명도전막(7)이 설치되어 있다.
그리고 광전변환형의 박막트랜지스터(11)는 보텀게이트전극(41), 보텀게이트 절연막(30), 반도체박막(42), 채널보호막(43), 콘택트층(44) 및 소스ㆍ드레인전극(45)에 의하여 구성된 보텀게이트형의 선택용 박막트랜지스터와, 톱게이트전극(46), 톱게이트절연막(31) , 반도체박막(42), 채널보호막(43), 콘택트층(44) 및 소스ㆍ드레인전극(45)에 의하여 구성된 톱게이트형의 센서용 박막트랜지스터에 의하여 구성되어 있다. 이에 따라 광전변환형의 박막트랜지스터(11)는 유리기판(1)상에 일체 형성되어 있다.
다음으로, 구동회로부용 외부접속단자(9)의 부분에 대해서 설명한다. 구동회로부용 외부접속단자(9)는 층간절연막(32)의 상면에 설치된 하층접속단자부(9a)와 오버코트막(37)의 상면에 설치되고, 오버코트막(37)에 설치된 콘택트홀(47)을 통하여 하층접속단자부(9a)에 접속된 상층접속단자부(9b)로 이루어져 있다. 이 경우, 하층접속단자부(9a)는 구동회로부용의 박막트랜지스터(21, 22)의 소스ㆍ드레인전극(35, 36)과 동일한 재료에 의하여 형성되고, 상층접속단자부(9b)는 투명도전막(7)과 동일한 재료에 의하여 형성되어 있다.
다음으로, 제 1∼제 3 층간콘택트의 부분에 대해서 설명한다. 제 1 층간콘택트의 부분에 있어서는 층간절연막(32)의 상면에 설치된 제 1 상층배선(48)은 층간절연막(32), 톱게이트절연막(31) 및 보텀게이트절연막(30)에 설치된 콘택트홀(49)을 통하여 게이트절연막(27)의 상면에 설치된 제 1 하층배선(50)에 접속되어 있다. 이 경우, 제 1 상층배선(48)은 구동회로부용의 박막트랜지스터(21, 22)의 소스ㆍ드레인전극(35, 36)과 동일한 재료에 의하여 형성되고, 제 1 하층배선(50)은 구동회로부용의 박막트랜지스터(21, 22)의 게이트전극(28, 29)과 동일한 재료에 의 하여 형성되어 있다. 그리고 제 1 상층배선(48)상에는 오버코트막(37) 및 투명도전막(7)이 설치되어 있다.
제 2 층간콘택트의 부분에 있어서는 층간절연막(32)의 상면에 설치된 제 2 상층배선(51)은 층간절연막(32) 및 톱게이트절연막(31)에 설치된 콘택트홀(52)을 통하여 보텀게이트절연막(30)의 상면에 설치된 제 2 하층배선(53)에 접속되어 있다. 이 경우, 제 2 상층배선(51)은 구동회로부용 박막트랜지스터(21, 22)의 소스ㆍ드레인전극(35, 36)과 동일한 재료에 의하여 형성되고, 제 2 하층배선(53)은 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 소스ㆍ드레인전극(45)과 동일한 재료에 의하여 형성되어 있다. 그리고 제 2 상층배선(51)상에는 오버코트막(37) 및 투명도전막(7)이 설치되어 있다.
제 3 층간콘택트의 부분에 있어서는 톱게이트절연막(31)의 상면에 설치된 제 3 상층배선(54)은 톱게이트절연막(31)에 설치된 콘택트홀(55)을 통하여 보텀게이트절연막(30)의 상면에 설치된 제 3 하층배선(56)에 접속되어 있다. 이 경우, 제 3 상층배선(54)은 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 톱게이트전극(46)과 동일한 재료에 의하여 형성되고, 제 3 하층배선(56)은 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 소스ㆍ드레인전극(45)과 동일한 재료에 의하여 형성되어 있다. 그리고 제 3 상층배선(54)상에는 층간절연막(32), 오버코트막(37) 및 투명도전막(7)이 설치되어 있다.
다음으로, 도 3에 나타내는 각부의 전기적 접속에 대해서 설명한다. 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 보텀게이트전극(41)은 제 1 하층배선(50) 및 제 1 상층배선(48)을 통하여 구동회로부용 박막트랜지스터(21, 22)의 소스ㆍ드레인전극(35, 36)에 접속되어 있다.
광전변환형 박막트랜지스터(11)의 소스ㆍ드레인전극(45)은 제 2 하층배선(53) 및 제 2 상층배선(51)을 통하여 구동회로부용 박막트랜지스터(21, 22)의 소스ㆍ드레인전극(35, 36)에 접속되어 있다. 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 톱게이트전극(46)은 제 3 상층배선(54), 제 3 하층배선(56), 제 2 하층배선(53) 및 제 2 상층배선(51)을 통하여 구동회로부용 박막트랜지스터(21, 22)의 소스ㆍ드레인전극(35, 36)에 접속되어 있다.
구동회로부용 박막트랜지스터(21, 22)의 게이트전극(28, 29)은 제 1 하층배선(50) 및 제 1 상층배선(48, 구동회로부용 인회선)을 통하여 구동회로부용 외부접속단자(9)에 접속되어 있다. 구동회로부용 박막트랜지스터(21, 22)의 소스ㆍ드레인전극(35, 36)은 층간절연막(32)의 상면에 설치된 도시하지 않는 배선(구동회로부용 인회선)을 통하여 구동회로부용 외부접속단자(9)에 접속되어 있다.
다음으로, 도 1을 참조하여 투명도전막용 외부접속단자(8)의 부분에 대해서 설명한다. 투명도전막용 외부접속단자(8) 및 투명도전막용 인회선(10)은 투명도전막(7)과 동일한 재료로 이루어지고, 투명절연막(6, 오버코트막(37))의 상면에 설치되어 있다. 그리고 투명도전막용 외부접속단자(8)는 투명도전막용 인회선(10)을 통하여 투명도전막(7)에 접속되어 있다.
이상과 같이, 이 판독장치에서는 유리기판(1)상에 복수의 광전변환형 박막트랜지스터(포토센서, 11) 및 이들 박막트랜지스터(11)를 구동하기 위한 제 1∼제 3 구동회로부(CMOS박막트랜지스터, 3∼5)를 일체 형성하고, 복수의 광전변환형 박막 트랜지스터(11) 및 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)를 투명절연막(6)을 통하여 정전기보호용의 투명도전막(7)으로 덮고 있으므로, 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5) 배치영역과 투명도전막(7) 배치영역의 배치관계를 그 사이에 투명절연막(6)이 개재되어 있음으로써 고려할 필요가 없다. 이에 따라 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5) 배치영역을 판독영역(2)에 접근하여 배치하는 것이 가능하게 된다. 상기 실시형태의 경우, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5) 배치영역을 판독영역(2)의 우측, 좌측 및 하측의 각 인접하는 영역에 설치하고 있으므로 장치 전체의 면적을 작게 할 수 있다.
또 투명도전막용 인회선(10)과 상기 구동회로부용 인회선의 배치관계도 고려할 필요가 없도록 하는 것이 가능하게 된다. 즉 상기 실시형태의 경우, 투명도전막용 인회선(10)을 투명절연막(7)의 상면에 설치하고, 상기 구동회로부용 인회선을 투명절연막(7) 아래에 설치하고 있으므로 이들이 교차해도 단락이 발생하는 일이 없다. 따라서 투명도전막용 인회선(10)과 상기 구동회로부용 인회선의 위치관계를 고려할 필요가 없다. 이에 따라 투명도전막용 인회선(10)의 선폭을 어느 정도 크게 할 수 있고, 투명도전막용 인회선(10)의 저항값이 낮아져 충분한 제전(除電)효과를 얻을 수 있다.
또한 복수의 광전변환형 박막트랜지스터(11)뿐만 아니라, 제 1∼제 3 구동회로부(3∼5)도 투명절연막(6)을 통하여 정전기보호용의 투명도전막(7)으로 덮고 있으므로 복수의 광전변환형 박막트랜지스터(11)뿐만 아니라, 제 1∼제 3 구동회로부(CMOS박막트랜지스터, 3∼5)도 정전기로부터 충분히 보호할 수 있다.
(화상판독장치의 제 2 실시형태)
도 4는 이 발명에 있어서의 화상판독장치의 제 2 실시형태 주요부의 등가회로적 평면도를 나타낸다.
이 판독장치에 있어서, 도 2에 나타내는 제 1 실시형태의 경우와 다른 점은 판독영역(2)에 배치된 복수의 광전변환형 박막트랜지스터(11)와 예를 들면 제 2 구동회로부(보텀게이트드라이버, 4)의 사이에 있어서의 유리기판(1)상에 정전기보호소자가 일체 형성된 점이다.
즉 판독영역(2)과 제 2 구동회로부(4)의 사이에 있어서의 유리기판(1)상에는 제 1, 제 2 정전기보호라인(61, 62)이 열방향에 연장되어 설치되어 있다. 제 1, 제 2 정전기보호라인(61, 62)간에 있어서 각 보텀게이트라인(17)의 양측에는 다이오드접속형의 제 1, 제 2 정전기보호용 박막트랜지스터(63, 64)가 병렬로 설치되어 있다.
제 1 정전기보호용 박막트랜지스터(63)는 NMOS박막트랜지스터(예를 들면 도 3에 나타내는 NMOS박막트랜지스터(21)에 있어서, n형 불순물저농도영역으로 이루어지는 소스ㆍ드레인영역(25b)을 갖지 않는 구조)로 이루어져 있다. 그리고 게이트전극(G) 및 소스전극(S)은 제 1 정전기보호라인(61)에 접속되고, 드레인전극(D)은 보텀게이트라인(17)에 접속되어 있다.
제 2 정전기보호용 박막트랜지스터(64)는 PMOS박막트랜지스터(예를 들면 도 3에 나타내는 PMOS박막트랜지스터(22)와 같은 구조)로 이루어져 있다. 그리고 게 이트전극(G) 및 드레인전극(D)은 제 2 정전기보호라인(62)에 접속되고, 소스전극(S)은 보텀게이트라인(17)에 접속되어 있다.
이 정전기보호소자를 구비한 판독장치에서는 어느 것인가의 보텀게이트라인(17)에 정전기가 침입된 경우에는 이 정전기는 제 1 정전기보호용 박막트랜지스터(63)를 통하여 접지전위의 제 1 정전기보호라인(61)으로 달아나고, 또는 제 2 정전기보호용 박막트랜지스터(64)를 통하여 소정전위의 제 2 정전기보호라인(62)으로 달아나 제 2 구동회로부(4)로의 정전기의 침입이 저지된다. 또 제 2 구동회로부(4)측으로부터 판독영역(2)으로의 정전기의 침입도 똑같이 저지된다. 또한 제 1, 제 3 구동회로부(3, 5)와 판독영역(2)의 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 사이에도 상기와 똑같은 정전기보호소자가 설치되어 있다.
(화상판독장치의 그 밖의 실시형태)
상기 실시형태에서는 포토센서로서 광전변환형의 박막트랜지스터를 이용한 경우에 대해서 설명했는데, 이것에 한하지 않고, 포토다이오드를 이용하도록 해도 좋다. 또 상기 실시형태에서는 구동회로부를 폴리실리콘 박막트랜지스터로 이루어지는 CMOS박막트랜지스터에 의하여 구성한 경우에 대해서 설명했는데, 이것에 한하지 않고, NMOS박막트랜지스터만에 의하여 구성하도록 해도 좋으며, 또 폴리실리콘 박막트랜지스터와 비결정성 실리콘 박막트랜지스터의 조합에 의하여 구성하도록 해도 좋다.
다음으로, 본 발명에 관련되는 화상판독시스템에 대해서 설명한다.
＜화상판독시스템＞
(화상판독시스템의 제 1 실시형태)
도 5는 이 발명에 있어서의 화상판독시스템의 제 1 실시형태 주요부의 사시도를 나타낸다.
이 화상판독시스템은 액정표시패널(51)의 하측에 백라이트(61)가 배치된 화상표시장치와 액정표시패널(51)의 상측에 배치된 2차원형의 포토센서패널(71)로 이루어지는 화상판독장치로 이루어진다.
액정표시패널(51)은 상세하게는 도시하고 있지 않은데, 액티브매트릭스형의 컬러액정표시패널이고, 구동소자를 갖는 복수의 표시화소가 형성된 유리로 이루어지는 액티브매트릭스기판(52)과, 컬러필터를 구비한 유리로 이루어지는 대향기판(53)을 갖고, 액티브매트릭스기판(52)과 대향기판(53)의 사이에 액정이 봉입되며, 각 기판(52, 53)의 각 외면에 편광판이 붙여지고, 기판(52, 53)간의 액정에 표시신호에 따라서 전계가 인가됨으로써 빛의 투과상태를 제어하며, 백라이트(61)로부터 출사된 빛을 표시신호에 따른 표시광으로서 시야측에 방사하고, 대향기판(53)의 대략 중앙부의 표시영역(54)에 있어서 화상표시를 실행할 수 있도록 되어 있다. 이 경우, 액티브매트릭스기판(52)의 하변부는 대향기판(53)으로부터 돌출되고, 이 돌출부의 상면에는 액정구동용의 반도체칩(55)이 탑재되어 있다. 백라이트(61)는 이것도 상세하게는 도시하고 있지 않은데, 예를 들면 평면광원형이고, 액정표시패널(51)에 대향하는 상면으로부터 빛을 출사하도록 되어 있다.
포토센서패널(71)은 상기 화상판독장치의 각 실시형태와 똑같은 구성을 구비하는 것이고, 유리기판(투명기판, 72)을 구비하며, 유리기판(72)상의 대략 중앙부의 판독영역(73)에는 복수의 포토센서가 매트릭스상으로 배치되고, 피사체(예를 들면 손가락)가 놓여져서 피사체화상(예를 들면 지문화상)을 판독하도록 구성되어 있다. 이 경우, 포토센서패널(71)의 판독영역(73)은 액정표시패널(51)의 표시영역(54)에 대응하는 위치에 배치되고, 판독영역(23)의 사이즈는 액정표시패널(51)의 표시영역(54)의 사이즈와 같게 되어 있다. 유리기판(72)상에 있어서 판독영역(73)의 우측, 좌측 및 하측의 각 인접하는 영역에는 판독영역(73)에 설치된 복수의 포토센서를 구동하기 위한 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)가 설치되어 있다. 유리기판(72)상의 하단부에는 구동회로부용의 복수의 외부접속단자(77)가 설치되어 있다. 구동회로부용의 외부접속단자(77)는 인회선을 통하여 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)에 접속되어 있다. 그리고 포토센서패널(71)의 외부접속단자(77)가 설치된 부분은 액정표시패널(51)의 액티브매트릭스기판(52)의 반도체칩(55)이 탑재된 부분상에 배치되어 있다. 이에 따라 포토센서패널(71)의 판독영역(73)은 액정표시패널(51)의 표시영역(54)상에 중합되어 배치되고, 또한 포토센서패널(71)의 상단가장자리 및 하단가장자리는 액정표시패널(51)의 액티브매트릭스기판(52)의 상단가장자리 및 하단가장자리와 대체로 일치하는 위치에 배치되어 있다.
또 상기 화상판독장치의 제 1 실시형태의 경우와 똑같이 포토센서패널(71)의 판독영역(73)에 설치된 복수의 포토센서(11) 및 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)를 포함하는 유리기판(72)상에 오버코트막으로 이루어지는 투명절연막(78)이 설치되 고, 투명절연막(78)의 상면에 있어서의 판독영역(73) 및 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)의 배치영역보다도 어느 정도 넓은 영역에 대응하는 부분에 정전기보호용의 투명도전막(79)이 설치되어 있는 것이어도 좋다.
이 경우, 투명절연막(78) 상면의 하단부 양측에는 투명도전막용의 외부접속단자(80)가 설치되어 있다. 또 구동회로부용의 외부접속단자(77)는 투명절연막(78)의 상면에 설치되어 있다. 여기에서 투명도전막용의 외부접속단자(80)의 폭은, 예를 들면 구동회로부용 외부접속단자(77)의 폭보다도 어느 정도 크게 되어 있다. 투명도전막용의 외부접속단자(80)는 투명절연막(78)의 상면에 설치된 투명도전막용 인회선(81)을 통하여 투명도전막(79)의 일단부 양측에 접속되어 형성되어 있다. 이 경우, 투명도전막용 인회선(81)의 선폭은, 예를 들면 투명도전막용 외부접속단자(79)의 폭과 같게 되어 있다. 구동회로부용 외부접속단자(77)는 투명절연막(78) 아래에 설치된 구동회로부용 인회선을 통하여 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)에 접속되어 있다.
또 상기 화상판독장치의 제 2 실시형태의 경우와 똑같이 포토센서패널(71) 판독영역(73)의 복수의 광전변환형 박막트랜지스터(11)와 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)의 사이에 있어서의 유리기판(72)상에 정전기보호소자가 일체 형성된 것이어도 좋다.
또한 상기의 오버코트막으로 이루어지는 투명절연막(78)상에 투명도전막(79)이 설치되고, 투명절연막(78) 상면의 하단부 양측에 투명도전막용의 외부접속단자(80)가 설치되는 구성 및 판독영역(73)의 박막트랜지스터(11)와 제 1∼제 3 구동회 로부(74∼76)의 사이에 정전기보호소자가 설치되는 구성은 이하의 각 실시형태에 있어서도 똑같이 적용할 수 있다.
그런데 도 5에서는 포토센서패널(71)상의 우측 및 좌측에 제 1, 제 2 구동회로부(74, 75)를 설치하고, 액정표시패널(51)의 액티브매트릭스기판(52)의 돌출부상에 반도체칩(55)를 탑재하고 있는 관계로부터 포토센서패널(71)의 좌우방향의 사이즈가 액정표시패널(51)의 동일방향의 사이즈보다도 약간 커지는 경우가 있는데, 양패널(71, 51)의 사이즈를 같은 폭으로 하도록 구성해도 좋다. 이와 같이 한 경우에는, 예를 들면 양패널(71, 51)을 시일드케이스내에 수납할 때 비교적 용이하게 수납할 수 있다.
다음으로, 상기 구성의 화상판독시스템의 동작에 대해서 설명한다.
우선 이 화상판독시스템을 표시모드로 하면, 백라이트(61)가 점등되고, 백라이트(61)의 상면으로부터 나온 빛이 액정표시패널(51)의 하면에 입사되며, 표시신호에 의거하여 액정표시패널(51)의 표시구동에 따른 표시광이 액정표시패널(51)의 표시영역(54)으로부터 시야측에 출사된다. 표시영역(54)으로부터 출사된 표시광은 포토센서패널(71)의 표시영역(54)과 같은 사이즈인 판독영역(73)을 투과하여 해당 판독영역(73)으로부터 출사된다. 이에 따라 포토센서패널(71)을 통하여 액정표시패널(51)에 의한 화상표시가 시인(視認)된다.
즉 상기의 도 3에 나타낸 바와 같이, 포토센서패널(71)의 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 부분에 있어서, 보텀게이트전극(41) 및 소스ㆍ드레인전극(45)은 예를 들면 알루미늄계 금속 등으로 이루어지는 차광성 금속에 의하여 형성되어 있는 데, 그 이외의 구성재료는 투과성을 갖고 있다. 그에 따라 백라이트(61)에 의해 하면측으로부터 빛이 입사되면, 이 빛은 차광성 금속으로 이루어지는 보텀게이트전극(41) 및 소스ㆍ드레인전극(45)의 부분 이외의 영역을 투과하여 상면측, 즉 포토센서패널(71)의 판독영역(73)으로부터 출사된다. 여기에서, 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 반도체박막(42)에 대해서는 보텀게이트전극(41)에 의하여 차광되기 때문에 백라이트(61)로부터 빛이 반도체박막(42)에 입사되지 않게 된다.
다음으로, 이 화상판독시스템에 피사체로서 예를 들면 손가락이 놓여져 지문화상을 판독하는 경우에 대해서 설명한다.
이 화상판독시스템을 지문판독모드로 하면, 백라이트(61)가 점등되고, 백라이트(61)의 상면으로부터 나온 빛이 액정표시패널(51)의 하면에 입사된다. 이 경우, 액정표시패널(51)은 표시영역(54) 전역이, 예를 들면 백색표시가 되도록 표시구동된다. 따라서 액정표시패널(51)의 하면에 입사된 빛은 표시영역(54) 전역을 투과하여 표시영역(54) 전역으로부터 출사된다. 표시영역(54) 전역으로부터 출사된 빛은 표시영역(54)과 같은 사이즈인 포토센서패널(71)의 판독영역(73)을 투과하여 해당 판독영역(73)으로부터 출사된다.
이 상태에 있어서, 포토센서패널(71) 판독영역(73)의 상면에 손가락(피사체)이 놓여지면, 포토센서패널(71)의 판독영역(73)으로부터 출사된 빛이 손가락에 조사되고, 지문의 볼록부(융선(隆線))에 대응하는 부분에서 빛이 반사되며, 지문의 오목부(강선(降線))에 대응하는 부분에서 빛이 산란된다. 이에 따라 지문의 요철에 따라 광학적으로 명암이 강조된 지문화상광이 얻어진다.
이 지문화상광은 ITO 등의 투광성 금속으로 이루어지는 톱게이트전극(46), 톱게이트절연막(31) 및 채널보호막(43)을 투과하여 반도체박막(42)에 조사된다. 이에 따라 반도체박막(42)에 지문화상광의 명암에 따른 전자-정공쌍이 유기(誘起)되어 축적되고, 지문의 화상이 판독된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서의 화상판독시스템에서는 포토센서패널(71)이 포토센서(11)가 매트릭스상으로 2차원 배치된 형태이므로 포토센서패널(71) 판독영역(73)의 상면에 놓여진 피사체(손가락)의 피사체화상(지문화상)을 용이하게 판독할 수 있다. 또 판독영역(73)의 사이즈를 액정표시패널(51) 표시영역(54)의 사이즈와 같게 해서 비교적 큰 면적을 갖도록 할 수 있기 때문에 판독불량이 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또 액정표시패널(51)상에 포토센서패널(71)을 배치하고 있으므로 액정표시패널(51)과는 별도의 장소에 포토센서패널 배치영역을 설치할 필요는 없고, 화상판독장치를 구비하는 전자기기의 소형화를 꾀할 수 있다.
또 이 화상판독시스템에서는 포토센서패널(71)에 있어서, 유리기판(72)상에 포토센서로서의 복수의 광전변환형 박막트랜지스터(11) 및 이들 박막트랜지스터(11)를 구동하기 위한 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)를 구성하는 CMOS박막트랜지스터를 일체적으로 형성하고 있으므로 박막트랜지스터(11)를 구동하기 위한 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)를 갖는 포토센서패널(71)의 두께를 얇게 할 수 있고, 이것을 구비한 전자기기 두께의 증가를 억제할 수 있다.
또 이 화상판독장치에서는 포토센서패널(71)에 있어서, 유리기판(72)상에 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76)를 구성하는 CMOS박막트랜지스터를 일체 형성하고 있으 므로 이들 구동회로부를 구성하는 반도체칩(55)을 유리기판(72)상에 탑재하는 경우와 비교해서 포토센서패널(71)의 상면을 평탄화할 수 있다. 이에 따라 포토센서패널(71)의 상면에 손가락 등의 피사체를 밀착시키기 쉽게 할 수 있다.
그런데 이 화상판독시스템에 있어서, 상기에 있어서는 판독모드시에 액정표시패널(51)의 표시색을 백색으로 하는 구성으로 했는데, 이것에 한하는 것은 아니고, 여러 가지의 표시상태로 설정하도록 해도 좋으며, 예를 들면 액티브매트릭스형 액정표시패널(51)의 표시색을 적색, 녹색, 청색으로 차례차례 전환하여 각 표시색마다 피사체의 화상을 판독하도록 해도 좋다. 이 경우, 각 표시색마다 판독한 화상을 합성하여 컬러화상을 얻을 수 있다. 이와 같이 한 경우에는 포토센서패널(21)이 흑백형이어도 컬러화상을 판독할 수 있다.
또한, 예를 들면 판독영역(73)으로의 손가락의 재치를 재촉하기 위한 또는 유도하기 위한 화상이나 메시지(문자정보)를 액정표시패널(51)에 의하여 표시하도록 해도 좋다.
또 이 화상판독시스템에서는 액정표시패널(51)의 하측에 배치된 백라이트(61)로부터의 빛을 지문 등의 화상판독광으로서 이용하고 있으므로 지문 등의 화상 판독전용의 광원을 필요로 하지 않고, 따라서 그 만큼 부품점수가 감소하여 코스트를 저감할 수 있다.
그러나 백라이트(61)는 액정표시패널(51)용의 광원이기 때문에 포토센서패널(71)의 포토센서(11)의 감도가 일정하면, 지문 등의 화상의 판독을 양호하게 실행할 수 없는 경우가 있다.
예를 들면 피사체의 상태(예를 들면 손가락 표면의 피부 건조상태)나 주위환경의 밝기(예를 들면 손가락은 외광을 어느 정도 투과하기 때문에 이 투과한 외광도 지문판독광이 된다)에 따라 수광하는 빛이 지나치게 밝으면, 포토센서(11)의 감도가 포화되어 화상을 양호하게 판독할 수 없게 된다. 한편 수광하는 빛이 지나치게 어두우면, 충분한 콘트라스트를 갖고 화상을 판독할 수 없게 된다.
그래서 상황에 따라 화상을 양호하게 판독할 수 있도록 하기 위해 포토센서(11)의 감도를 조정할 수 있도록 해도 좋다. 또 포토센서(11)의 감도를 조정하는 대신에 액정표시패널(51)에서는 표시화상에 따라 표시휘도를 여러 가지로 변화시킬 수 있으므로 포토센서(11)가 수광하는 빛이 지나치게 밝은 경우에는 액정표시패널 (51)을 백색표시는 아닌 적당한 회색표시로 하도록 해도 좋다. 또 포토센서(11)의 감도를 조정하는 대신에 백라이트(11)의 휘도를 조정하도록 해도 좋다. 또한 포토센서(11)의 감도조정과 포토센서(11)에 입사되는 빛의 강도조정을 함께 실행할 수 있도록 해도 좋다.
여기에서, 이 화상판독시스템을 예를 들면 휴대전화 등의 휴대형 전자기기에 적용한 경우, 액정표시패널(51) 표시영역(54)의 사이즈는 일반적으로 지문의 판독에 최소한 필요한 사이즈(재치되는 손가락의 크기 정도)보다도 크다. 그런데도 도 5에서는 포토센서패널(71) 판독영역(73)의 사이즈는 액정표시패널(51) 표시영역(54)의 사이즈와 같게 되어 있다. 그래서 포토센서패널(71)의 판독영역(73) 전역에 도 3에 나타낸 포토센서(11)를 매트릭스상으로 배치하면, 포토센서패널(71) 판독영역(73) 전역의 투과율이 균일하게 되고, 이 화상판독장치를 표시모드로서 사용 할 때 포토센서패널(71)의 판독영역(73) 전역에 있어서의 투과율을 균일하게 하여 양호한 표시품위를 얻을 수 있다.
(화상판독시스템의 제 2 실시형태)
도 6은 이 발명에 있어서의 화상판독시스템의 제 2 실시형태 주요부의 사시도를 나타낸다.
또한 상기한 화상판독시스템의 제 1 실시형태와 동등한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 간략화 또는 생략한다.
이 화상판독장치에 있어서, 도 5에 나타낸 화상판독시스템의 제 1 실시형태의 경우와 다른 점은 포토센서패널(71)에 있어서, 액정표시패널(51)의 표시영역(54)의 일부(예를 들면 대략 중앙부)에 대응하는 영역을 지문의 판독에 최소한 필요한 사이즈를 갖는 판독영역(73a)으로 하고, 표시영역(54)의 잔부에 대응하는 영역을 더미판독영역(73b)으로 한 점이다.
즉 판독영역(73a)에는 실제로 구동되는 광전변환형의 박막트랜지스터(포토센서, 11)가 매트릭스상으로 배치되고, 더미판독영역(73b)에는 구동되지 않는 더미 박막트랜지스터(더미포토센서)가 똑같이 매트릭스상으로 배치되어 있다. 여기에서, 더미박막트랜지스터는 박막트랜지스터(11)과 같은 구조, 치수를 갖고, 판독영역(73a)에 있어서의 박막트랜지스터(11)의 배열피치와 같은 배열피치로 형성된다. 이와 같이, 더미판독영역(73b)에 구동되지 않는 더미박막트랜지스터를 매트릭스상으로 배치하는 것은 더미판독영역(73b)의 투과율이 판독영역(73a)의 투과율과 같아 지도록 하여 판독영역 전역에 있어서의 투과율을 균일화하기 위함이다.
그리고 이 화상판독장치에서는 지문의 판독에 최소한 필요한 사이즈를 갖는 판독영역(73a)에만 실제로 구동되는 광전변환형의 박막트랜지스터를 매트릭스상으로 배치하면 좋으므로 도 5에 나타내는 경우와 비교해서 실제로 구동되는 광전변환형 박막트랜지스터(11)의 수를 필요 최소한으로 할 수 있고, 나아가서는 보류의 향상, 저코스트화, 구동회로부의 소형화, 소비전력의 저감 등을 꾀할 수 있다.
그런데 이 화상판독시스템에서는 포토센서패널(71)에 있어서, 액정표시패널(51)의 표시영역(54)에 대응하는 영역이 판독영역(73a) 및 더미판독영역(73b)으로 되어 있으므로 지문판독모드 때, 예를 들면 액정표시패널(51)의 표시영역(54) 중, 판독영역(73a)에 대응하는 영역을 백색표시로 하고, 더미판독영역(73b)에 대응하는 영역을 예를 들면 흑색표시로 하여 손가락의 재치영역을 유도하도록 해도 좋다.
또 지문판독모드 때, 예를 들면 액정표시패널(51)의 표시영역(54) 중, 판독영역(73a)에 대응하는 영역을 백색표시로 하고, 더미판독영역(73b)에 대응하는 영역에 손가락의 재치를 재촉하는 또는 유도하는 바와 같은 화상이나 메시지(문자정보)표시 등을 실행하도록 해도 좋다.
(화상판독시스템의 제 3 실시형태)
도 7은 이 발명에 있어서의 화상판독시스템의 제 3 실시형태 주요부의 사시도를 나타낸다.
또한 상기한 화상판독시스템의 제 1 실시형태와 동등한 구성에 대해서는 동 일한 부호를 붙여서 그 설명을 간략화 또는 생략한다.
이 화상판독시스템에 있어서, 도 5에 나타낸 제 1 실시형태의 경우와 다른 점은 액정표시패널(51)의 대향기판(53)에 포토센서패널(71)의 유리기판(72)을 겸하게 한 점이다. 즉 액정표시패널(51)의 대향기판(53)의 외면측에는 복수의 광전변환형의 박막트랜지스터(11)(도시하지 않음)가 매트릭스상으로 배치된 판독영역(73), 제 1∼제 3 구동회로부(74∼76) 및 복수의 외부접속단자(77)가 설치되어 있다.
이 경우, 액정표시패널(51)은 후술하는 바와 같이 필드시퀀셜구동방식에 의해 구동되는 것이다. 이로 인해 대향기판(53)의 내면(액티브매트릭스기판(52)과 대향하는 측의 면)에는 도시하고 있지 않지만, 블랙마스크, 공통전극 및 배향막이 설치되고, 컬러필터는 설치되어 있지 않다. 또 백라이트(61)는 그 상면으로부터 적색광, 녹색광 및 청색광을 전환하여 출사할 수 있도록 되어 있다.
여기에서, 액티브매트릭스기판(52)상에 반도체칩(55)을 탑재하기 위해 액티브매트릭스기판(52)의 하단부는 대향기판(53)으로부터 돌출되어 있다. 또 포토센서패널(71)의 판독영역(73)과 액정표시패널(51)의 표시영역을 중합시키기 위해 포토센서패널(71)을 겸한 대향기판(53)의 외면측의 일단부에 설치된 외부접속단자(77)의 부분은 액티브매트릭스기판(52)의 상단부(반도체칩(55) 탑재측과는 반대측)로부터 돌출되어 있다.
다음으로, 이 화상판독장치의 필드시퀀셜구동방식의 한 예에 대해서 간단하게 설명한다. 예를 들면 1프레임을 3개의 제 1∼제 3 서브프레임으로 분할하고, 각 서브프레임의 시작에 각 행 화소의 기입상태를 리셋트하며, 이어서 각 서브프레임마다 각 행의 화소에 적색, 녹색 및 청색의 각 표시데이터의 기입을 실행하고, 이어서 각 서브프레임의 마지막에 백라이트(61)를 점등시켜서 그 상면으로부터 적색광, 녹색광, 청색광의 어느 것인가를 출사시킨다.
즉 제 1 서브프레임에 있어서, 백라이트(61)의 상면으로부터 적색광을 출사시키고, 각 행의 화소에 기입된 적색표시데이터에 따른 적색화상광을 액정표시패널(51)의 표시영역 즉 포토센서패널(71)의 판독영역(73)으로부터 출사시킨다. 다음으로, 제 2 서브프레임에 있어서, 백라이트(61)의 상면으로부터 녹색광을 출사시키고, 각 행의 화소에 기입된 녹색표시데이터에 따른 녹색화상광을 액정표시패널(51)의 표시영역 즉 포토센서패널(71)의 판독영역(73)으로부터 출사시킨다. 다음으로, 제 3 서브프레임에 있어서, 백라이트(61)의 상면으로부터 청색광을 출사시키고, 각 행의 화소에 기입된 청색표시데이터에 따른 청색화상광을 액정표시패널(51)의 표시영역 즉 포토센서패널(71)의 판독영역(73)으로부터 출사시킨다. 그리고 상기 3색의 출사화상광의 합성에 의해 1개의 컬러화상을 표시한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서의 화상판독장치에서는 액정표시패널(51)의 대향기판(53)이 포토센서패널(71)의 유리기판(72)을 겸하고 있으므로 그 만큼 화상판독장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 나아가서는 이것을 구비한 전자기기 두께의 증가를 보다 한층 억제할 수 있다.
(화상판독시스템의 제 4 실시형태)
도 8은 이 발명에 있어서의 화상판독시스템의 제 4 실시형태 주요부의 사시도를 나타낸다.
이 화상판독시스템에 있어서, 도 5에 나타낸 화상판독시스템의 제 1 실시형태의 경우와 다른 점은 비자기발광형의 액정표시패널(51) 대신에 자기발광형의 표시패널(81)을 구비하고, 백라이트(61)를 생략한 점이다. 표시패널(81)로서는, 예를 들면 유기EL(일렉트로루미네센스)을 이용한 표시패널을 적용할 수 있다. 이 경우에, 표시패널(81)이 유기EL표시패널이고, 톱이미션형인 경우에는, 유리기판(82) 상면의 표시영역(포토센서패널(71)의 판독영역(73)에 대응하는 영역)에 매트릭스상으로 배치된 복수의 유기EL층에 표시구동에 따라 전계가 선택적으로 인가됨으로써 유리기판(82)측과는 반대측으로의 발광과 비발광을 실행한다. 이 발광색을 포토센서패널(71)이 투과됨으로서 화상표시를 실행할 수 있다.
이 경우, 표시패널(81)의 상면측에는 포토센서패널(71)의 유리기판(72)이 표시패널(81)의 표시영역 주위에 설치된 시일재를 통하여 맞붙여져 있다. 그리고 표시패널(81)의 하단부는 포토센서패널(71)로부터 돌출되고, 이 돌출부의 상면에는 표시패널구동용의 반도체칩(83)이 탑재되어 있다. 또 포토센서패널(71)의 외부접속단자(77)의 부분은 표시패널(81)의 상단부로부터 돌출되어 있다.
이 화상판독시스템에서는 도 7에 나타낸 화상판독시스템의 제 3 실시형태의 경우와 비교해서 백라이트를 구비하고 있지 않기 때문에 대폭으로 박형화할 수 있고, 이것을 구비한 전자기기를 박형화할 수 있다.
또 표시패널(81)이 유기EL표시패널인 경우, 유리기판(82) 상면의 표시영역에 는 애노드전극, 유기EL층 및 캐소드전극이 적층되어 있는데, 외부로부터의 수분 등의 불순물의 침입에 의해 비발광영역인 다크스폿이 발생, 성장하는 일이 있다. 이것에 대해 표시패널(81)상의 표시영역 주위에 시일재를 배치하고, 이 시일재를 통하여 표시패널(81)과 포토센서패널(71)의 유리기판(72)을 서로 맞붙임으로써 유기EL표시패널로 이루어지는 표시패널(81)상의 표시영역으로의 수분 등의 불순물의 침입을 양호하게 방지할 수 있다. 이에 따라 다크스폿의 발생, 성장을 억제하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 표시패널(81)을 이루는 유기EL표시패널로서는 보텀이미션형이어도 좋다. 이 경우, 유리기판(82)의 하면의 표시영역에 애노드전극, 유기EL층, 캐소드전극 및 보호막이 적층되고, 유리기판(82)측으로의 발광에 의해 상기와 똑같이 화상표시를 실행할 수 있다.
(화상판독시스템의 그 밖의 실시형태)
상기 실시형태에서는 포토센서로서 광전변환형의 박막트랜지스터를 이용한 경우에 대해서 설명했는데, 이것에 한하지 않고, 포토다이오드를 이용하도록 해도 좋다,
또 상기 실시형태에서는 구동회로부를 폴리 실리콘 박막트랜지스터로 이루어지는 CMOS박막트랜지스터에 의해 구성한 경우에 대해서 설명했는데, 이것에 한하지 않고, NMOS박막트랜지스터만에 의하여 구성하도록 해도 좋고, 또 폴리 실리콘 박막 트랜지스터와 비결정성 실리콘 박막트랜지스터의 조합에 의해 구성하도록 해도 좋다.

Claims (30)

  1. 판독영역을 갖는 기판과,
    상기 기판상의 상기 판독영역에 형성된 복수의 포토센서와,
    상기 기판상의 상기 판독영역의 외측에 상기 포토센서와 일체 형성되어 상기 포토센서를 구동하는 구동회로부와,
    상기 기판상의 상기 복수의 포토센서 및 상기 구동회로부의 상부에 투명절연막을 통하여 설치된 정전기보호용의 투명도전막을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동회로부는 상기 기판상의 상기 판독영역에 인접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 투과성을 갖는 기판인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판상의 일단부에 상기 구동회로부용의 외부접속단자 및 상기 투명도전막용의 외부접속단자가 설치되고,
    상기 투명절연막 아래에 상기 구동회로부와 상기 구동회로부용의 외부접속단자를 접속하는 인회선이 설치되며,
    상기 투명절연막상에 상기 투명도전막과 상기 투명도전막용의 외부접속단자를 접속하는 인회선이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판상에 있어서 상기 복수의 포토센서와 상기 구동회로부의 사이에 정전기보호소자가 일체 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토센서는 적어도,
    상기 기판상에 반도체층으로 이루어지는 채널영역을 사이에 두고 형성된 투과성을 갖는 전극재료로 이루어지는 소스전극 및 드레인전극과,
    상기 채널영역의 위쪽 및 아래쪽에 절연막을 통하여 형성된 투과성을 갖는 전극재료로 이루어지는 제 1 게이트전극 및 차광성을 갖는 전극재료로 이루어지는 제 2 게이트전극을 갖는 광전변환형의 박막트랜지스터에 의하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  7. 복수의 표시화소가 형성된 화상표시영역을 갖고, 해당 화상표시영역으로부터 표시신호에 따른 표시광을 시야측에 방사하여 화상을 표시하는 표시패널을 구비하 는 화상표시장치와,
    상기 화상표시장치의 상기 시야측에 설치되어 판독영역을 갖는 투명기판과,
    상기 투명기판상의 상기 판독영역에 형성된 복수의 포토센서와,
    상기 투명기판상의 상기 판독영역의 외측에 상기 포토센서와 일체적으로 형성되어 상기 포토센서를 구동하는 구동회로부를 구비하고,
    상기 화상표시영역으로부터 방사되는 상기 표시광의 적어도 일부를 투과하여 상기 판독영역에 재치된 피사체의 화상을 판독하는 포토센서패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토센서패널에 있어서의 상기 투명기판상의 상기 복수의 포토센서 및 상기 구동회로부의 상부에 투명절연막을 통하여 정전기보호용의 투명도전막이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 포토센서패널에 있어서의 상기 투명기판상의 일단부에 상기 구동회로부용의 외부접속단자 및 상기 투명도전막용의 외부접속단자가 설치되고,
    상기 투명절연막 아래에 상기 구동회로부와 상기 구동회로부용의 외부접속단자를 접속하는 인회선이 설치되며,
    상기 투명절연막상에 상기 투명도전막과 상기 투명도전막용의 외부접속단자 를 접속하는 인회선이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토센서패널에 있어서의 상기 구동회로부는 상기 투명기판상의 상기 판독영역에 인접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토센서패널에 있어서의 상기 판독영역은 상기 화상표시장치에 있어서의 상기 표시패널의 상기 표시영역에 대응하는 영역이고, 적어도 상기 표시영역과 같은 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토센서패널의 상기 투명기판상에 있어서의 상기 복수의 포토센서와 상기 구동회로부의 사이에 정전기보호소자가 일체 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시패널에 상기 포토센서패널의 상기 판독영역으로의 상기 피사체의 재치를 재촉하는 또는 유도하는 표시를 실행하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토센서패널의 상기 판독영역은 상기 화상표시장치에 있어서의 상기 표시패널의 상기 표시영역에 대응하는 영역의 일부의 영역으로 이루어지고,
    상기 포토센서패널은 상기 표시패널의 상기 표시영역에 대응하는 영역 중의 상기 판독영역을 제외하는 영역에 설치되어 상기 판독영역과 동등한 투과율을 갖는 더미판독영역을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 더미판독영역에는 상기 포토센서와 동등한 구조 및 사이즈를 갖고, 상기 구동회로부에 의하여 구동되지 않는 더미포토센서가 매트릭스상으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 표시패널의 상기 포토센서패널의 상기 더미판독영역에 대응하는 영역에 상기 포토센서패널의 상기 판독영역으로의 상기 피사체의 재치를 재촉하는 또는 유도하는 표시를 실행하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토센서패널의 외형사이즈는 상기 표시패널의 외형사이즈와 같은 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  18. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토센서는 적어도,
    상기 투명기판상에 반도체층으로 이루어지는 채널영역을 사이에 두고 형성된 투과성을 갖는 전극재료로 이루어지는 소스전극 및 드레인전극과,
    상기 채널영역의 위쪽 및 아래쪽에 절연막을 통하여 형성된 투과성을 갖는 전극재료로 이루어지는 제 1 게이트전극 및 차광성을 갖는 전극재료로 이루어지는 제 2 게이트전극을 갖는 광전변환형의 박막트랜지스터에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  19. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시패널의 표시색을 적색, 녹색, 청색으로 차례차례 전환하는 수단과,
    상기 포토센서패널에 의하여 상기 각 표시색마다의 상기 피사체화상의 판독을 실행하고, 이 판독한 각 표시색마다의 화상을 합성하여 1개의 컬러화상을 얻는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  20. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시패널은 대향하는 2장의 투명기판을 갖고 구성되는 투과형의 컬러액 정표시패널이고,
    상기 표시패널의 상기 시야측과는 반대측에 설치된 백라이트를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  21. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시패널은 대향하는 2장의 투명기판을 갖고 구성되는 필드시퀀셜구동 방식의 액정표시패널이고,
    상기 액정표시패널의 상기 시야측과는 반대측에 설치되어 발광색을 적색, 녹색, 청색으로 차례차례 전환하여 발광하도록 제어되는 백라이트를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  22. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시패널은 대향하는 2장의 투명기판을 갖고 구성되며,
    상기 표시패널의 상기 시야측의 한쪽의 투명기판은 상기 포토센서패널에 있어서의 상기 투명기판을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  23. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시패널은 상기 표시화소에 발광소자를 갖는 자기발광형의 표시패널인 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 표시패널은 상기 발광소자로서 유기EL표시소자를 갖는 유기EL표시패널인 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 유기EL표시패널은 톱이미션형인 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 유기EL표시패널과, 상기 포토센서패널에 있어서의 상기 투명기판은 시일재를 통하여 서로 맞붙여져 있는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템.
  27. 복수의 표시화소가 형성된 화상표시영역을 갖고, 해당 화상표시영역으로부터 표시신호에 따른 표시광을 시야측에 방사하여 화상을 표시하는 수단과, 복수의 포토센서가 형성된 판독영역을 갖고, 상기 화상표시영역의 상기 시야측으로부터 방사되는 상기 표시광의 적어도 일부를 투과하여 해당 판독영역에 재치된 피사체의 화상을 판독하는 수단을 구비하는 화상판독시스템에 있어서의 구동방법에 있어서,
    상기 포토센서에 의해 투과된 상기 표시광의 적어도 일부의 빛이 상기 판독영역에 재치된 상기 피사체에 조사되고, 해당 피사체에 의해 반사된 빛을 상기 포토센서에 의해 수광하며,
    상기 포토센서에 의해 수광된 빛의 강도분포에 의거하여 상기 피사체의 화상 을 명암정보로서 판독하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템의 구동방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 화상표시영역에 있어서의 상기 표시광의 방사에 의한 휘도를 상기 포토센서에 의한 상기 피사체화상의 판독에 적합한 휘도로 설정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템의 구동방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 화상표시영역에 상기 피사체의 상기 검지면으로의 재치를 재촉하기 위한 또는 유도하기 위한 표시를 실행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템의 구동방법.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 각 포토센서를 비동작상태로 설정하고,
    상기 화상표시영역에 있어서의 상기 각 표시화소에 표시신호에 따른 신호전압을 인가하며, 상기 판독영역을 통하여 화상을 표시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상판독시스템의 구동방법.
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