KR20170087358A - Image sensor package for finger-print and electronic device capable of detecting finger-print - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지문센서에 관한 것이다. 지문센서 패키지는, 지문이미지 획득을 위한 광 경로를 제공하는 유리 기판, 상기 유리 기판의 일측 하부에 위치하며, 상기 유리 기판의 하면에 평행면광을 조사하는 평행면광 발생기, 및 상기 유리 기판의 타측 하면에 밀착되며, 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함할 수 있다.The present invention relates to a fingerprint sensor. A fingerprint sensor package includes: a glass substrate for providing a light path for acquiring a fingerprint image; a parallel surface light generator positioned at a lower side of the glass substrate to irradiate parallel light to a lower surface of the glass substrate; And an image sensor for generating the fingerprint image.
Description
본 발명은 지문센서에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint sensor.
지문센서는 지문의 이미지를 촬영하여 전기 신호로 변환한다. 지문이미지 촬영을 위해서, 종래의 광학식 지문센서는 지문에 빛을 조사하여 반사시키는 광학계를 구비한다. 그러나, 프리즘, 반사 미러, 렌즈와 같은 광학계는 일반적으로 상당한 체적을 가지기 때문에, 광학식 지문센서를 구비한 전자장치는 소형화가 어렵다. The fingerprint sensor captures an image of the fingerprint and converts it into an electric signal. In order to capture a fingerprint image, a conventional optical fingerprint sensor has an optical system for irradiating a fingerprint to reflect light. However, since an optical system such as a prism, a reflection mirror, and a lens generally has a considerable volume, an electronic device equipped with an optical fingerprint sensor is difficult to miniaturize.
한편, 휴대 전화나 태블릿 등과 같은 휴대용 전자장치를 중심으로 지문센서를 장착한 전자장치의 종류와 수가 증가하고 있다. 전자장치의 전면에 지문센서를 장착하기 위해서는 지문과 접촉하는 지문센서의 센싱부가 외부로 노출되어야 한다. 따라서 디자인 또는 디스플레이 보호를 위해서 전자장치의 전면 전체를 보호 매체, 예를 들어, 커버 글라스나 투명 필름 등으로 덮는 경우에는 정전용량 변화를 감지하는 커패시티브 방식과 같은 지문센서를 전자장치의 전면에 장착하기 어렵다.On the other hand, the number and types of electronic devices equipped with fingerprint sensors are increasing, especially in portable electronic devices such as mobile phones and tablets. In order to mount the fingerprint sensor on the front surface of the electronic device, the sensing portion of the fingerprint sensor contacting 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 for the purpose of design or display protection, a fingerprint sensor such as a capacitive sensor for detecting a change in capacitance is provided on the front side of the electronic device It is difficult to mount.
소형화가 가능하면서도 보호 매체 아래에서 지문이미지를 생성할 수 있는 광학 지문센서 패키지를 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide an optical fingerprint sensor package capable of generating a fingerprint image under a protective medium while enabling miniaturization.
본 발명의 일측면에 따른 실시예로, 지문센서 패키지가 제공된다. 지문센서 패키지는, 지문이미지 획득을 위한 광 경로를 제공하는 유리 기판, 상기 유리 기판의 일측 하부에 위치하며, 상기 유리 기판의 하면에 평행면광을 조사하는 평행면광 발생기, 및 상기 유리 기판의 타측 하면에 밀착되며, 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 평행면광 발생기는 상기 유리 기판의 하면에 수직한 방향과 상기 평행면광의 진행 방향 사이 각도가 85도 내지 90도가 되도록 상기 평행면광을 조사할 수 있다. In an embodiment according to one aspect of the present invention, a fingerprint sensor package is provided. A fingerprint sensor package includes: a glass substrate for providing a light path for acquiring a fingerprint image; a parallel surface light generator positioned at a lower side of the glass substrate to irradiate parallel light to a lower surface of the glass substrate; And an image sensor for generating the fingerprint image. Here, the parallel plane light generator may irradiate the parallel plane light so that the angle between the direction perpendicular to the lower surface of the glass substrate and the traveling direction of the parallel plane light is 85 degrees to 90 degrees.
일 실시예로, 상기 평행면광 발생기는, 무지향성광을 발생하는 광원, 및 상기 무지향성광이 출력되는 출력단에 위치하며, 상기 무지향성광에서 상기 평행면광을 유도하는 가이드를 포함할 수 있다. 추가적으로, 상기 평행면광 발생기는, 상기 평행면광 발생기와 상기 이미지 센서 사이에 위치하며, 상기 무지향성광이 상기 유리 기판의 하면에 입사하는 각도를 수정하는 입사각 조절기를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the parallel surface light generator may include a light source for generating an omnidirectional light, and a guide for guiding the parallel surface light in the omnidirectional light, and an output terminal for outputting the omnidirectional light. In addition, the parallel surface light generator may further include an incident angle adjuster positioned between the parallel surface light generator and the image sensor, for correcting an angle at which the omnidirectional light enters the lower surface of the glass substrate.
일 실시예로, 상기 평행면광 발생기는, 무지향성광을 상기 평행면광으로 조정하는 반사경, 및 상기 반사경을 향해 상기 무지향성광을 발생하는 광원을 포함할 수 있다. In one embodiment, the parallel plane light generator may include a reflector for adjusting the non-directional light to the parallel plane light, and a light source for generating the non-directional light toward the reflector.
일 실시예로, 상기 유리 기판의 일측 하면은 상기 유리 기판의 일측면 방향으로 상기 유리 기판의 두께가 얇아지도록 형성된 경사면이며, 상기 평행면광 발생기는 상기 경사면에 평행면광을 조사할 수 있다. In one embodiment, the lower surface of the glass substrate is an inclined surface formed so as to reduce the thickness of the glass substrate in a direction of one side of the glass substrate, and the parallel surface light generator may irradiate parallel surface light to the inclined surface.
일 실시예로, 상기 평행면광 발생기는 직진성이 높은 평행면광을 조사하는 레이저 다이오드 또는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 추가적으로, 상기 평행면광 발생기는 상기 직진성이 높은 평행면광을 반사하여 상기 유리 기판의 하면을 향하게 조정하는 반사경을 더 포함하되, 상기 반사경은 상기 레이저 다이오드 또는 LED로부터 이격될 수 있다. In one embodiment, the parallel surface light generator may be a laser diode or a light emitting diode (LED) that emits parallel surface light having a high linearity. In addition, the parallel plane light generator may further include a reflector for reflecting the highly parallel planar surface light toward the lower surface of the glass substrate, wherein the reflector may be spaced from the laser diode or the LED.
일 실시예로, 상기 평행면광은 근적외선이며, 상기 평행면광 발생기는 주기적으로 턴온 및 턴 오프되며, 상기 이미지 센서는 상기 평행면광 발생기 턴온시 지문이미지 및 상기 평행면광 발생기 턴 오프시 지문이미지를 모두 생성할 수 있다. In one embodiment, the parallel surface light is near-infrared, the parallel surface light generator is periodically turned on and off, and the image sensor generates both a fingerprint image upon turning on the parallel surface light generator and a fingerprint image when turning off the parallel surface light generator can do.
일 실시예로, 상기 평행면광은 320nm 내지 450nm 파장을 갖는 단파장광이며, 추가적으로, 상기 지문센서 패키지는 상기 유리 기판의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 하나에 부착된 단파장 대역 통과 필름을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the parallel surface light is short wavelength light having a wavelength of 320 to 450 nm. In addition, the fingerprint sensor package may further include a short wavelength band-pass film attached to at least one of an upper surface and a lower surface of the glass substrate .
일 실시예로, 상기 이미지 센서는 상기 평행면광의 파장대에 대하여 투명한 재료를 이용하여 상기 유리 기판의 하면에 공기가 개재되지 않도록 밀찰될 수 있다.In one embodiment, the image sensor can be touched by using a transparent material with respect to the wavelength range of the parallel surface light so that no air is interposed on the lower surface of the glass substrate.
본 발명의 다른 측면에 따른 실시예로, 지문센서 패키지가 제공된다. 지문센서 패키지는, 지문이미지 획득을 위한 광 경로를 제공하는 유리 기판, 상기 유리 기판의 하면 중앙부에 밀착되며, 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서, 상기 유리 기판의 하면에 서로 대향하게 위치하며, 상기 이미지 센서 방향으로 상기 유리 기판의 하면에 제1 평행면광 및 제2 평행면광을 각각 조사하는 제1 평행면광 발생기 및 제2 평행면광 발생기를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 평행면광 발생기 및 상기 제2 평행면광 발생기는 상기 유리 기판의 하면에 수직한 방향과 상기 평행면광의 진행 방향 사이 각도가 85도 내지 90도가 되도록 상기 평행면광을 조사할 수 있다.In an embodiment according to another aspect of the present invention, a fingerprint sensor package is provided. The fingerprint sensor package includes a glass substrate for providing a light path for acquiring a fingerprint image, an image sensor which is in close contact with a center of a lower surface of the glass substrate and generates the fingerprint image, And a first parallel plane light generator and a second parallel plane light generator that respectively irradiate the first parallel plane light and the second parallel plane light to the lower surface of the glass substrate in the direction of the image sensor. Here, the first parallel plane light generator and the second parallel plane light generator may irradiate the parallel plane light so that the angle between the direction perpendicular to the lower surface of the glass substrate and the traveling direction of the parallel plane light is 85 degrees to 90 degrees.
일 실시예로, 상기 제1 평행면광 발생기 및 상기 제2 평행면광 발생기 중 어느 하나가 턴온되면 나머지는 턴 오프되거나, 동시에 턴온 또는 턴 오프될 수 있다.In one embodiment, when either the first parallel plane light generator or the second parallel plane light generator is turned on, the other may be turned off, turned on, or turned off at the same time.
추가적으로, 상기 유리 기판의 하면에 서로 대향하게 위치하며, 상기 이미지 센서 방향으로 상기 유리 기판의 하면에 제3 평행면광 및 제4 평행면광을 조사하는 제3 평행면광 발생기 및 제4 평행면광 발생기를 더 포함하되, 상기 제1 평행면광의 진행 방향과 상기 제3 평행면광의 진행 방향은 수직일 수 있다.In addition, a third parallel surface light generator and a fourth parallel surface light generator, which are located opposite to each other on the lower surface of the glass substrate and irradiate the third parallel surface light and the fourth parallel surface light to the lower surface of the glass substrate in the direction of the image sensor, The traveling direction of the first parallel plane light and the traveling direction of the third parallel plane light may be vertical.
일 실시예로, 상기 이미지 센서는, 기판, 상기 기판의 상면에 형성된 수광 소자, 상기 기판의 상부에 형성되는 보호층, 및 상기 보호층 내에 상기 수광 소자의 상부에 형성되며, 상기 수광 소자로의 광 경로를 경사지게 형성하는 쉴드층을 포함할 수 있다. In one embodiment, the image sensor includes a substrate, a light receiving element formed on an upper surface of the substrate, a protection layer formed on the substrate, and a protection layer formed on the protection layer, And a shield layer which forms an optical path at an angle.
다른 실시예로, 상기 이미지 센서는 기판, 상기 기판의 상면에 형성된 수광 소자, 상기 기판의 상부에 형성되는 보호층, 및 상기 보호층 내에 상기 수광 소자의 상부에 형성되며, 상기 수광 소자로의 광 경로를 경사지게 형성하는 복수의 메탈층을 포함할 수 있다. In another embodiment, the image sensor may include a substrate, a light receiving element formed on an upper surface of the substrate, a protective layer formed on the substrate, and a light emitting element formed on the light receiving element in the protective layer, And may include a plurality of metal layers which form an inclined path.
일 실시예로, 상기 보호층의 상면 중 상기 광 경로 주변 영역의 적어도 일부는 컬러 코팅될 수 있다. In one embodiment, at least a portion of the upper surface of the protective layer may be color coated.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 실시예로, 전자장치가 제공된다. 전자장치는 지문이미지 획득을 위한 광 경로를 증가시키는 보호 매체 및 상기 보호 매체에 밀착되는 지문센서 패키지를 포함한다. 여기서, 지문센서 패키지는 지문이미지 획득을 위한 광 경로를 제공하는 유리 기판, 상기 유리 기판의 일측 하부에 위치하며, 상기 유리 기판의 하면에 평행면광을 조사하는 평행면광 발생기, 및 상기 유리 기판의 타측 하면에 밀착되며, 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 한편, 지문센서 패키지는 지문이미지 획득을 위한 광 경로를 제공하는 유리 기판, 상기 유리 기판의 하면 중앙부에 밀착되며, 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서, 상기 유리 기판의 하면에 서로 대향하게 위치하며, 상기 이미지 센서 방향으로 상기 유리 기판의 하면에 제1 평행면광 및 제2 평행면광을 각각 조사하는 제1 평행면광 발생기 및 제2 평행면광 발생기를 포함할 수 있다.In an embodiment according to another aspect of the present invention, an electronic apparatus is provided. The electronic device includes a protective medium for increasing a light path for acquiring a fingerprint image and a fingerprint sensor package adhered to the protective medium. Here, the fingerprint sensor package includes a glass substrate for providing a light path for acquiring a fingerprint image, a parallel surface light generator positioned at a lower side of the glass substrate and irradiating a parallel light to the lower surface of the glass substrate, And an image sensor which is in close contact with the bottom surface and generates the fingerprint image. The fingerprint sensor package includes a glass substrate for providing a light path for acquiring a fingerprint image, an image sensor which is in contact with a central portion of a lower surface of the glass substrate and generates the fingerprint image, And a first parallel plane light generator and a second parallel plane light generator that respectively irradiate the first parallel plane light and the second parallel plane light to the lower surface of the glass substrate in the direction of the image sensor.
본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지는 소형화가 가능하면서도 보호 매체 아래에서 지문이미지를 생성할 수 있다.The fingerprint sensor package according to the embodiment of the present invention can generate a fingerprint image under the protection medium while being capable of miniaturization.
이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다.
도 1은 지문센서 패키지의 개략적인 구조 및 동작 원리를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 입사각에 따른 굴절각의 변화를 설명하기 위해 도 1의 A 및 C를 상세하게 나타낸 예시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 지문센서 패키지가 보호 매체 아래 위치한 예를 예시적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 평행면광 발생기의 일 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 입사각 조절기의 역할을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 평행면광 발생기의 다른 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이다.
도 7은 도 6에 평행면광 발생기를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 저면을 나타낸 저면도이다.
도 8은 평행면광 발생기의 또 다른 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이다.
도 9는 유리 기판의 일측 하면을 경사지게 형성한 예를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 지문센서 패키지가 보호 매체 아래 위치한 예를 예시적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 11 및 도 12은 도 10의 지문센서 패키지의 동작을 예시적으로 설명하기 위해 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 13는 지문센서 패키지의 구조 및 동작을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 지문센서 패키지의 구조를 예시적으로 설명하기 위한 저면도이다.
도 15은 도 12에 도시된 지문센서 패키지의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 상면도이다.
도 16은 이미지 센서의 일 구조를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 이미지 센서의 다른 구조를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. For the sake of clarity, throughout the accompanying drawings, like elements have been assigned the same reference numerals. It is to be understood that the present invention is not limited to the embodiments illustrated in the accompanying drawings, but may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure and operation principle of a fingerprint sensor package. FIG.
FIG. 2 is an exemplary view showing details of A and C of FIG. 1 to explain the change of the refraction angle according to the incident angle.
FIG. 3 is a perspective view exemplarily illustrating an example in which the fingerprint sensor package shown in FIG. 1 is located under the protection medium. FIG.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a lower portion of one side of a fingerprint sensor package to illustrate an example of a parallel surface light generator. FIG.
5 is a cross-sectional view illustrating an example of the role of the incident angle adjuster shown in FIG.
6 is an enlarged cross-sectional view of one side lower portion of the fingerprint sensor package in order to illustrate another example of the parallel surface light generator.
FIG. 7 is a bottom view of the bottom surface of the fingerprint sensor package to illustrate the parallel surface light generator of FIG. 6;
8 is an enlarged cross-sectional view of one side lower portion of the fingerprint sensor package in order to illustrate another example of the parallel surface light generator.
Fig. 9 is a cross-sectional view for explaining an example in which the lower surface of the glass substrate is formed obliquely.
10 is a perspective view exemplarily illustrating an example in which the fingerprint sensor package is disposed under the protection medium;
11 and 12 are cross-sectional views taken along line I-I 'to illustrate the operation of the fingerprint sensor package of FIG.
13 is a cross-sectional view illustrating an exemplary structure and operation of the fingerprint sensor package.
14 is a bottom view for illustrating the structure of the fingerprint sensor package.
Fig. 15 is a top view for explaining an operation of the fingerprint sensor package shown in Fig. 12 by way of example.
16 is a cross-sectional view exemplarily illustrating one structure of the image sensor.
17 is a sectional view for explaining another structure of the image sensor by way of example.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”는 실제 구현시 적용되는 마진이나 발생가능한 오차를 고려하기 위한 표현이다. 예를 들어, “실질적으로 90도”는 90도일 때의 효과와 동일한 효과를 기대할 수 있는 각도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 다른 예로, “거의 없는”은 무엇인가가 미미하게 존재하더라도 무시할 수 있는 정도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다.As used herein, the terms " substantially ", " substantially " and " substantially " are expressions for considering margins or possible errors to be applied in actual implementation. For example, " substantially 90 degrees " should be interpreted to mean an angle that can be expected to have the same effect as the effect at 90 degrees. As another example, "little" should be interpreted to mean something negligible even if something is negligible.
도 1은 지문센서 패키지의 개략적인 구조 및 동작 원리를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure and operation principle of a fingerprint sensor package. FIG.
도 1을 참조하면, 지문센서 패키지는 이미지 센서(100), 유리 기판(110) 및 평행면광 발생기(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a fingerprint sensor package includes an
평행면광 발생기(120)는 유리 기판(110)의 일측 하부에 위치하며, 평행면광(130)을 이미지 센서(100) 방향으로 유리 기판(110)의 하면에 조사한다. 평행면광(130)의 진행 방향과 유리 기판(110) 하면의 수직 방향 사이의 각도, 즉, 평행면광(130)의 입사각은 85도 내지 90도일 수 있다. 다시 말해, 평행면광 발생기(120)는 평행면광(130)을 유리 기판(100) 하면과 실질적으로 평행하게 조사한다. 일 실시예로, 평행면광 발생기(120)는 평행면광 발생기(120)의 하나 이상의 면 중에서 이미지 센서(100)를 향하는 면 전체가 발광하는 면발광 소자일 수 있다. 예를 들어, 평행면광 발생기(120)는 직진성이 높은 평행면광을 조사할 수 있는 레이저 다이오드 또는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 이외에, 평행면광 발생기(120)의 다양한 구조는 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.The parallel
일 실시예로, 평행면광 발생기(120)는 850nm내지 950nm인 근적외선(NIR)의 평행면광을 생성할 수 있다. 근적외선은 단파장광에 비해 피부에서의 광흡수율이 좋기 때문에 선명한 지문이미지를 얻을 수 있다. 따라서 근적외선의 평행면광을 이용하는 경우에는 평행면광 발생기(120)를 일정한 주파수로 턴온 또는 턴 오프하면서 지문이미지를 획득하고, 턴온시 획득한 지문이미지와 턴 오프시 획득한 지문이미지의 차이를 산출하여 지문 인식에 이용할 수 있다. 한편, 지문센서 패키지가 장착된 전자장치가 야외에서 사용될 때, 자연광에 포함된 근적외선은 손가락 내부로 확산될 수 있다. 이 경우, 평행면광에 의해 얻어진 지문이미지와는 반대로, 지문의 융선이 상대적으로 밝게 나타나고 골은 어둡게 나타날 수 있다. 따라서, 평행면광 발생기(120)를 턴온시 획득한 지문이미지와 턴 오프시 획득한 지문이미지 중 선명한 지문이미지를 지문 인식에 이용할 수도 있다.In one embodiment, the parallel
다른 실시예로, 평행면광 발생기(120)는 단파장의 평행면광을 생성할 수 있다. 여기서, 평행면광은 파장이 320nm내지 400nm인 UVA(Ultraviolet A) 또는 450nm 이하의 청색광일 수 있다. 지문센서 패키지가 장착된 전자장치가 야외에서 사용될 때, 외부 광에 의해 이미지 센서(100)의 화소가 포화(saturated)되어 지문이미지를 생성할 수 없게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위해서, 단파장의 평행면광이 사용될 수 있다. In another embodiment, the parallel
유리 기판(110)은 평행면광(130)이 이미지 센서(100)에 입사되는 광 경로를 제공한다. 평행면광(130)은 유리 기판(110)의 하면에서 굴절되어 굴절된 평행면광(140, 150; 이하 굴절광이라 함)이 되고, 굴절광(140, 150)은 유리 기판(110)의 상면에서 1차 반사되어 반사된 평행면광(145, 155; 이하 반사광)이 된다. 반사광(145, 155)은 이미지 센서(100)에 입사되어 지문이미지 생성에 이용된다. 유리 기판(110) 하면의 유효 평행면광 입사 영역의 폭 W_LE은 평행면광(130)의 입사각에 의해 결정될 수 있다. 유리 기판(110) 상면의 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C은 유리 기판(110)의 두께 TGS에 의해 결정되며, 이에 따라 지문이미지의 폭이 결정될 수 있다. 유효 지문 접촉 영역은 굴절광(140, 150)이 1차 반사되는 영역 중 지문에 의해 흡수 또는 반사되어 이미지 센서(100)로 입사하는 반사광(145, 155)이 나오는 영역이다. 따라서 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C는 이미지 센서(100)의 폭 W_IS 이하일 수 있다. 유리 기판(110)의 두께 TGS에 따라 변하는 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C은 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.The
유리 기판(110)의 폭 W_GS는 이미지 센서(100)의 폭 W_IS보다 크다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유리 기판(110)은 하면을 통해 입사한 평행면광(130)이 상면에 1차 반사되어 이미지 센서(100)에 입사되는 광 경로를 제공한다. 유리 기판(110) 하면에 입사한 평행면광(130)은 입사각에 의해 결정되는 굴절각만큼 굴절되어 유리 기판(110)의 상면을 향한다. 굴절광(140, 150)은 유리 기판(110) 상면에서 굴절각과 동일한 반사각으로 1차 반사되어 이미지 센서(100)로 입사된다. 이로 인해 유리 기판(110) 상면의 유효 지문 접촉 영역은 이미지 센서(100)와 평행면광 발생기(120) 사이에 형성된다. 지문센서 패키지의 상부에서 봤을 때, 유효 지문 접촉 영역과 이미지 센서(100)는 유리 기판(110)의 두께 TGS에 따라 적어도 일부분 중첩될 수 있다.The width W_GS of the
이미지 센서(100)는 유리 기판(110)의 타측 하면에 위치하며, 이미지 센서(100)의 상면은 유리 기판(110)의 하면에 밀착된다. 유리 기판(110) 하면과 이미지 센서(100)의 상면은 실질적으로 평탄하며, 사용되는 파장대에 대하여 투명한 재료, 예를 들어, 클리어 에폭시 등을 이용하여 공기가 개재되지 않도록 밀착될 수 있다. 이미지 센서(100)와 유리 기판(110)의 하면 사이에 공기가 개재되면, 반사광(145, 155)은 이 유리 기판-공기층간 굴절율의 차이로 인해 유리 기판(110) 하면 또는 이미지 센서(100) 상면에서의 표면 반사율이 증가되며, 그 결과 반사광(145, 155)은 공기층과 나란한 방향으로 굴절하게 된다. 이 때 굴절각은 최초 입사각과 같아질 수 있다. 그 결과, 반사광(145, 155)은 이미지 센서(100)에 입사하지 않는다. 또한, 이미지 센서(100)가 유리 기판(110)의 하면에 밀착되지 못하면, 외부로부터 빛이 공기층을 통해 다양한 입사각으로 이미지 센서(100)에 입사될 수 있다. The
이미지 센서(100)는 지문이미지(160)를 생성한다. 지문이미지(160)에서, 지문의 융선은 상대적으로 어둡고 지문의 골은 상대적으로 밝게 나타난다. 유효 지문 접촉 영역에서, 지문의 융선이 접촉하는 부분 A는 굴절광(140)을 흡수하거나 산란시킨다. 따라서 지문의 융선과 접촉한 부분 A에서 나오는 반사광(145)은 소멸되거나 상대적으로 작은 광량을 가지게 된다. 이로 인해, 이미지 센서(100)는 융선에 의해 반사된 반사광(145)을 거의 검출하지 못한다. 이와 반대로, 유효 지문 접촉 영역에서, 지문의 골이 접촉하는 부분 B는 굴절광(150)을 흡수하거나 산란시키지 않는다. 따라서, 지문의 골과 접촉한 부분 B에서 나오는 반사광(155)은 거의 손실되지 않은 광량을 가지게 된다. 이로 인해, 이미지 센서(100)는 골에 의해 반사된 반사광(155)을 검출할 수 있다. 따라서, 지문이미지(160)에서, 지문의 골 B'은 지문의 융선 A'에 비해 상대적으로 밝게 나타나게 된다.The
도 2는 입사각에 따른 굴절각의 변화를 설명하기 위해 도 1의 A 및 C를 상세하게 나타낸 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary view showing details of A and C of FIG. 1 to explain the change of the refraction angle according to the incident angle.
도 2의 (a) 내지 (c)에서, 평행면광(210a, 210b, 210c)의 입사각은 θ1, 굴절각은 θ2로 각각 정의된다. 여기서, 입사각 θ1은 평행면광(210a, 210b, 210c)의 진행 방향과 유리 기판(200) 하면에 수직한 방향 사이의 각도이며, 굴절각 θ2는 굴절광(220a, 220b, 220c)의 진행 방향과 유리 기판(200) 하면의 수직 방향 사이의 각도이다.2 (a) to 2 (c), the incident angles of the
평행면광(210a, 210b, 210c)은 평행면광 발생기로부터 조사되어 입사점 C에서 유리 기판(200)에 입사된다. 도 2에서, 평행면광(210a, 210b, 210c)이 굴절율 N1=1.0인 공기를 거쳐 예를 들어, 굴절율 N2=1.5인 유리 기판(200)에 입사되는 것으로 예시되어 있다. 입사점 C에서 입사각 θ1과 굴절각 θ2는 N1 X Sin θ1 = N2 X Sin θ2와 같은 관계를 가진다. 이 관계를 이용하여 입사각 θ1을 0도부터 5도씩 증가하여 굴절각 θ2를 계산하면, 아래 표 1을 얻을 수 있다.The
표 1을 참조하면, 입사각 θ1이 0도일 때, 평행면광(210a, 210b, 210c)은 굴절하지 않고 유리 기판(200)에 입사되며, 입사각 θ1이 증가할수록 굴절각 θ2가 지속적으로 증가한다. 입사각 θ1이 0도부터 35도까지 5도씩 변하는 구간에서, 굴절각 θ2는 대략 3도씩 증가하고, 입사각 θ1이 35도부터 60도까지 5도씩 변하는 구간에서, 굴절각 θ2는 대략 2도씩 증가하고, 입사각 θ1이 60도부터 80도까지 5도씩 변하는 구간에서, 굴절각 θ2는 대략 1도씩 증가하며, 입사각 θ1이 80도부터 90도까지 5도씩 변하는 구간에서, 굴절각 θ2는 대략 0.4도씩 증가한다. 한편, 입사각 θ1과 유리 기판(200)의 두께 TGS에 따른 입사점 C와 반사광(230a, 230b, 230c)이 유리 기판(200)의 하면과 만나는 지점 사이의 거리 x는 입사각 θ1이 0도에서 55도 사이에서는 실질적으로 동일한 증가분 Δx 만큼 증가하고, 입사각 θ1이 55도보다 커지면서 증가분 Δx가 감소하기 시작하며, 입사각 θ1이 85도보다 커지면 85도 이전 구간에 비해 증가분 Δx가 매우 작아진다. 종합하면, 입사각 θ1이 85도부터 90도까지 구간에 속하면, 입사각 θ1 변화하더라도 거리 x의 변화가 거의 없는 평행광과 같아지게 되고 균일한 굴절광(220a, 220b, 220c) 및 균일한 반사광(230a, 230b, 230c)이 생성될 수 있다. Referring to Table 1, when the incident angle? 1 is 0 degree, the
한편, 유리 기판의 두께를 1mm에서 2mm로 증가시키면, 굴절광(220a, 220b, 220c) 및 균일한 반사광(230a, 230b, 230c)의 유리 기판(200) 내에서의 광 경로가 증가하고, 그 결과로 거리 x가 유기 기판(200)의 높이 증가에 실질적으로 비례하여 증가한다. 거리 x의 증가는 유리 기판(200)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역이 증가함을 나타낸다. 광 경로가 증가함에 따라 지문을 검출할 수 있는 유효 지문 접촉 영역이 증가하는 관계는 이하 도 3을 참조하여 설명한다.On the other hand, if the thickness of the glass substrate is increased from 1 mm to 2 mm, the optical paths of the refracted
도 3은 도 1에 도시된 지문센서 패키지가 보호 매체 아래 위치한 예를 예시적으로 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 3 is a perspective view exemplarily illustrating an example in which the fingerprint sensor package shown in FIG. 1 is located under the protection medium. FIG.
보호 매체는 광학적으로 투명한 매체로서 전자장치의 외면이 손상되는 것을 방지한다. 이러한 보호 매체의 일 예는 휴대 전화의 전면에 부착되어 디스플레이를 보호하는 커버 글라스이다. 한편, 도 3에서, 두께 TCG를 갖는 하나의 보호 매체가 예시되어 있으나, 둘 이상의 보호 매체가 중첩될 수도 있다. 예를 들어, 커버 글라스 상면에 보호 필름이 부착될 수 있다. 단순한 예시를 위해 보호 매체가 지문센서 패키지와 동일한 형상과 넓이를 가진 것으로 도시되어 있으나, 보호 매체가 측면 방향으로 확장될 수 있음은 물론이다.The protective medium is an optically transparent medium and prevents the outer surface of the electronic device from being damaged. An example of such a protective medium is a cover glass which is attached to the front of the mobile phone to protect the display. On the other hand, in FIG. 3, one protective medium having a thickness T CG is illustrated, but two or more protective media may be overlapped. For example, a protective film may be attached to the upper surface of the cover glass. Although the protective medium is shown as having the same shape and width as the fingerprint sensor package for the sake of simplicity, it is needless to say that the protective medium can be extended in the lateral direction.
도 3을 참조하면, 지문센서 패키지의 유리 기판(310) 상면은 보호 매체인 커버 글라스의 하면에 공기가 개재되지 않도록 밀착된다. 유리 기판(310)의 상면을 커버 글라스의 하면에 밀착시키면, 굴절광이 유리 기판(310)의 상면과 공기와의 접촉면에서 반사되지 않고 커버 글라스의 상면까지 도달한 후 반사된다. 커버 글라스와 유리 기판(310) 사이에 공기가 개재되면, 굴절광이 유리 기판-공기층간 굴절율의 차이로 인해 유리 기판(310)의 상면 또는 커버 글라스의 하면에서의 표면 반사율이 증가되며, 그 결과 반사광은 공기층과 나란한 방향으로 굴절하게 되어 유리 기판(310)에 입사하지 않게 된다. 그러므로 유리 기판(310)의 상면과 커버 글라스의 하면 사이는 공기가 유입되지 않게 밀착되어야 한다.Referring to FIG. 3, the upper surface of the
지문센서 패키지의 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C' 및 유효 검출 영역의 폭 W_VD'은 보호 매체에 의해 증가될 수 있다. 여기서, 보호 매체의 유무에 상관없이 평행면광 발생기(320)는 동일한 평행면광 입사 영역에 평행면광을 조사한다고 가정한다. The width W_C 'of the effective fingerprint contact area and the width W_VD' of the effective detection area of the fingerprint sensor package can be increased by the protective medium. Here, it is assumed that the parallel
커버 글라스가 없는 경우, 두께 TGS의 유리 기판(310)은 폭 W_LE'의 유효 평행면광 입사 영역과 폭 W_C'의 유효 지문 접촉 영역을 가진다. 유효 평행면광 입사 영역에 도달하기 전에 유리 기판(310) 하면에 입사한 평행면광도 유리 기판(310) 상면에서 반사되지만, 이미지 센서(300)의 유효 검출 영역에 도달하지 못하므로 지문이미지 생성에 이용되지 못한다. 유리 기판(310)의 두께 TGS로 인해서 이미지 센서(300)의 유효 검출 영역의 폭 W_VD'이 이미지 센서의 폭 W_IS보다 작으므로, 생성된 지문이미지는 지문이 표현된 영역(360)과 지문이 표현되지 않은 영역(365)를 가지게 된다. 이미지 센서(300)가 유리 기판(310)의 하면에 밀착되어 있기 때문에, 평행면광은 이미지 센서(300)에 의해 더 이상 직진하지 못하며, 이로 인해 이미지 센서(300)가 위치한 유리 기판(310)의 하면으로 입사하지 못한다. 이로 인해, 지문이 표현되지 않는 영역(365)이 발생한다.In the absence of a cover glass, the
커버 글라스가 있는 경우, 굴절광 및 반사광의 광 경로는 커버 글라스의 두께 TCG에 의해 증가한다. 즉 커버 글라스는 유리 기판(310)의 두께를 TGS에서 Ttotal로 증가시키는 역할을 한다. 두께 Ttotal의 유리 기판(310)은 폭 W_LE의 유효 평행면광 입사 영역과 폭 W_C의 유효 지문 접촉 영역을 가진다. 유리 기판(310)의 두께 Ttotal에 의해 이미지 센서(300)의 유효 검출 영역의 폭 W_VD이 이미지 센서의 폭 W_IS과 실질적으로 같아지므로, 생성된 지문이미지는 지문이 표현된 영역(370)만 가지게 된다. 즉, 커버 글라스로 인한 두께 중가로 인해 이미지 센서(300)에 도달하는 반사광이 증가함으로써, 지문이 표현되지 않는 영역이 사라지게 된다.When there is a cover glass, the optical path of the refracted light and the reflected light is increased by the thickness T CG of the cover glass. That is, the cover glass serves to increase the thickness of the
커버 글라스 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역은 유리 기판(310)의 상면에 형성된 유효 지문 접촉 영역과 동일한 기능을 한다. 즉, 굴절광이 지문의 골과 융선에 반사 또는 흡수되어 반사광이 지문이미지를 생성하는데 이용될 수 있도록 한다. 이로 인해, 지문센서 패키지가 커버 글라스 등과 같은 보호 매체 아래에서도 지문이미지를 생성할 수 있다. 한편, 커버 글라스의 굴절율은 유리 기판(310)의 굴절율과 실질적으로 동일한 편이 바람직하다. 그러나 커버 글라스와 유리 기판(310)이 밀착되어 있으므로, 굴절광 및 반사광이 유리 기판-커버 글라스 및 커버 글라스-유리 기판 사이에서 어느 정도 굴절하더라도 유효 지문 접촉 영역의 폭 W_C가 크게 변화하지는 않는다.The effective fingerprint contact area formed on the upper surface of the cover glass functions in the same manner as the effective fingerprint contact area formed on the upper surface of the
이미지 센서가 선명한 지문이미지를 생성하기 위해서, 단파장의 평행면광이 이용될 수 있다. 가시광선이나 근적외선과 같은 광에 비해서, 단파장의 평행면광은 손가락을 투과하거나 피부에서 확산되는 효과가 낮다. 따라서 단파장의 평행면광을 이용하면, 평행면광 생성기(310)로부터 입사되는 평행면광 이외의 외부 광을 차광할 때 매우 효과적일 수 있다. 외부 광의 차광은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(310)은 단파장광만 통과하는 대역 통과 필터의 기능을 가질 수 있다. 다른 실시예로, 도 3에는 단파장광만 통과하는 단파장 대역 통과 필름(330)이 유리 기판(310)의 하면 전체에 부착된 것으로 도시되어 있으나, 유리 기판(310)의 하면 중 이미지 센서(300)가 밀착되는 영역에만 단파장 대역 통과 필름이 개재되거나, 유리 기판(310)의 상면 전체 또는 일부에 단파장 대역 통과 필름이 부착될 수 있다. In order for the image sensor to produce a sharp fingerprint image, short wavelength parallel light can be used. Compared to light such as visible light or near-infrared light, the short-wavelength parallel surface light has a low effect of penetrating the finger or diffusing it in the skin. Accordingly, when the short-wavelength parallel-plane light is used, it can be very effective in shielding external light other than the parallel-plane light incident from the parallel-
도 4는 평행면광 발생기의 일 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 입사각 조절기의 역할을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of one side of a fingerprint sensor package to illustrate an example of a parallel-surface light generator, and FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the role of the incident angle adjuster shown in FIG.
도 4를 참조하면, 평행면광 발생기는 광원(420) 및 가이드(421)를 포함한다. 광원(420)은 무지향성광을 조사하는 LED일 수 있다. 무지향성광은 광원(420)의 출력단에 위치한 가이드(421)에 의해 평행면광으로 유도된다. 가이드(421)는 무지향성광의 적어도 일부가 85도 내지 90도의 입사각으로 유리 기판(410)의 하면에 조사되도록 한다. 가이드(421)에 의해 입사된 평행면광은 유리 기판(410) 내부에서 굴절광(440)이 된다. 일 실시예로, 가이드(421)는 가이드의 내면을 향하는 무지향성광을 차광 또는 흡광하는 물질로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the parallel plane light generator includes a
한편, 가이드(421)에 의해 정의된 광 경로를 통과하지만, 입사각이 90도보다 큰 광(450, 460)이 발생할 수 있다. 90도보다 큰 입사각을 갖는 광(450, 460)이 유리 기판(410)에 입사되어 원하지 않는 굴절광이 생성되거나 이미지 센서(400)에 입사되지 않도록 하기 위해서, 추가적으로, 입사각 조절기(430)가 이미지 센서(400)와 평행면광 발생기 사이에 위치될 수 있다. 제1 입사각을 갖는 광(450)은 입사각 조절기(430)에 의해 반사되어 90도 보다 작은 제1 입사각을 갖게 되며, 유리 기판(410)의 하면에 입사한다. 이 때 제1 입사각은 85도 이하의 각도로 굴절되므로, 굴절광의 대부분은 유리 기판(410)의 상면을 통해 외부로 투과되어 사라지거나 굴절광(440)과 현저히 다른 각도로 광원(420)에 가까운 쪽 유리 기판(410) 하면으로 입사하게 되면서 유리 기판(410) 상면에서 반사된 빛은 이미지 센서(400)까지 도달하지 못하고 유리 기판(410) 하면으로 다시 굴절되어 나오게 된다. 제2 입사각(제1 입사각보다 큼)을 갖는 광(460)은 입사각 조절기(430)에 의해 반사되어 제2 양의 입사각을 갖게 되며, 유리 기판(410)의 하면으로 입사하지 못한다.On the other hand, light 450, 460 having an incident angle greater than 90 degrees may pass through the optical path defined by
큰 입사각을 광의 경로를 변경하는 역할과 함께, 입사각 조절기(430)는 유리 기판(410)에 입사되는 평행면광을 증가시킬 수 있다. 여기서, 입사각 조절기(430)가 유리 기판(410)에 입사되도록 조절할 수 있는 평행면광의 입사각은 입사각 조절기(430)와 유리 기판(410) 사이 각도에 따라 달라질 수 있다.The
도 5의 (a)와 같이 입사각 조절기(430)가 유리 기판(410)에 수평하도록 평행면광 발생기(420)와 이미지 센서(400) 사이에 위치하면, 90도 내지 95도의 입사각을 갖는 평행면광(470)이 입사각 조절기(430)의 상면에서 대부분 반사되어 유리 기판(410)에 입사될 수 있는 85도 내지 90도의 입사각을 갖는 평행면광(471)이 된다. 그리고 입사각 조절기(430)의 상면에서 입사각 조절기(430)의 내부로 1차 굴절된 평행면광은 입사각 조절기(430)의 하면에서 대부분 반사된 후 입사각 조절기(430)의 상면에서 2차 굴절된다. 2차 굴절된 광도 85도 내지 90도의 입사각을 갖는 평행면광(472)이 된다. 한편, 1차 굴절된 평행면광의 일부가 입사각 조절기(430)의 하면으로부터 외부로 나오지만(473), 유리 기판(410)에 입사되지 않는다. 이로 인해, 유리 기판(410)에 입사하는 평행면광이 증가하고, 보다 선명한 지문이미지를 생성할 수 있게 된다.5 (a), when the
LED와 같은 광원(420)으로부터 방사형의 광경로중 가장 큰 비율은 실질적으로 90도의 입사각을 갖는 직진광이다. 도 5의 (b)와 같이 입사각 조절기(430)가 유리 기판(410)에 대해 일정 각도, 예를 들어, 5도 경사지도록 평행면광 발생기(420)와 이미지 센서(400) 사이에 위치하면, 실질적으로 90도의 입사각을 갖는 평행면광(480)이 입사각 조절기(430)의 상면에서 대부분 반사되어 유리 기판(410)에 입사될 수 있는 85도 내지 90도의 입사각을 갖는 평행면광(481)이 된다. 즉, 도 5의 (b)를 기준으로, 입사각 조절기(430)의 상면이 좌측 방향으로 낮아지도록 기울어지면, 입사각 조절기(430)의 상면이 좌측에 위치한 평행면광 발생기(420)를 향하게 된다. 한편, 도 5의 (a) 경우와 마찬가지로, 입사각 조절기(430)의 상면에서 입사각 조절기(430)의 내부로 1차 굴절된 평행면광은 입사각 조절기(430)의 하면에서 대부분 반사된 후 입사각 조절기(430)의 상면에서 2차 굴절된다. 2차 굴절된 광도 85도 내지 90도의 입사각을 갖는 평행면광(482)이 된다. 한편, 1차 굴절된 평행면광의 일부가 입사각 조절기(430)의 하면으로부터 외부로 나오지만(483), 유리 기판(410)에 입사되지 않는다. 이로 인해, 유리 기판(410)에 입사하는 평행면광이 증가하고, 보다 선명한 지문이미지를 생성할 수 있게 된다.The largest proportion of the radial optical paths from the
도 6은 평행면광 발생기의 다른 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이고, 도 7은 도 6에 평행면광 발생기를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 저면을 나타낸 저면도이다.FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of one side of the fingerprint sensor package to illustrate another example of the parallel surface light generator. FIG. 7 is a cross-sectional view of the bottom surface of the fingerprint sensor package Fig.
도 6 및 도 7을 참조하면, 평행면광 발생기는 반사경(520) 및 광원(525)을 포함한다. 광원(525)은 반사경(520)을 향해 무지향성광을 조사하는 점광원 LED일 수 있다. 반사경(520)은 이미지 센서(500) 방향으로 유리 기판(510) 하면에 평행면광(530)을 조사한다. 무지향성광을 반사하는 반사경(520)의 단면은 포물면 형상의 거울이며, 반사경(520)의 곡률은 광원(525)이 조사하는 무지향성광이 반사경(520)에 의해 반사되어 85도 내지 90도의 입사각을 갖도록 결정될 수 있다. 즉, 반사경(520) 단면의 곡률은 평행면광(530)의 입사각을 결정한다.6 and 7, the parallel plane light generator includes a
반사경(520)은 광원(525)이 조사한 무지향성광을 평행면광(530)으로 유도하기 위해 길이 방향으로 이미지 센서(500)의 길이만큼 연장된다. 도 7을 참조하면, 반사경(520)은 이미지 센서(500)의 길이만큼 연장되며, 도 7을 기준으로, 좌측 방향으로 만곡된 포물면 형상의 거울일 수 있다. 여기서, 길이 방향은, 도 7을 기준으로, 수직 방향이다. 반사경(520)의 길이 방향 곡률은 반사된 평행면광(530)이 이미지 센서(500)를 향해 수평하게 진행하도록 결정될 수 있다. 반사경(520)의 단면(도 6)뿐 아니라 길이 방향으로도 포물면(도 7)이 되도록 함으로써, 점광원을 이용해서 좋은 직진성을 갖는 평행면광(530)을 생성할 수 있게 된다.The
도 8은 평행면광 발생기의 또 다른 예를 예시적으로 설명하기 위해 지문센서 패키지의 일측 하부를 확대한 단면도이다.8 is an enlarged cross-sectional view of one side lower portion of the fingerprint sensor package in order to illustrate another example of the parallel surface light generator.
도 8을 참조하면, 평행면광 발생기는 광원(620) 및 반사경(623)을 포함한다. 일 실시예로, 광원은 직진성이 높은 직진광(630)을 조사하는 레이저 다이오드 또는 LED일 수 있다. 다른 실시예로, 광원(620)은 무지향성광을 조사하는 LED일 수 있다. 이 경우, 무지향성광은 광원(620)의 출력단에 위치한 가이드(621, 622)에 의해 직진광(630)으로 유도된다. 광원(620)은 이미지 센서(600)에 가까운 위치에 배치될 수 있다. 이 구성으로 인해서 광원(620)부터 유리 기판(610)의 하면까지의 광 경로가 증가하므로, 직진성이 높은 평행면광이 유리 기판(610)에 입사될 수 있다.Referring to FIG. 8, the parallel plane light generator includes a
반사경(623)은 이미지 센서(600) 방향으로 유리 기판(610) 하면에 평행면광을 조사한다. 반사경(623)은 포물면 형상의 거울이며, 반사경(623)의 곡률은 직진광(630)이 반사경(623)에 의해 반사되어 85도 내지 90도의 입사각을 갖도록 결정될 수 있다. The reflecting
도 9는 유리 기판의 일측 하면을 경사지게 형성한 예를 설명하기 위한 단면도이다.9 is a cross-sectional view for explaining an example in which the lower surface of the glass substrate is formed obliquely.
도 9를 참조하면, 유리 기판(710)의 하면은 이미지 센서(700)가 밀착되는 평행면 PS 및 유리 기판(710)의 일측면 방향으로 유리 기판(710)의 두께가 얇아지도록 경사지게 형성된 경사면 SS를 포함한다. 경사면 SS는 평행면 PS에 대해 경사각 θ3만큼 기울어지게 형성된다. 도 7에서, 평행면광 발생기는 경사면 SS에 85도 내지 90도로 입사하는 평행면광을 조사한다. 여기서, 평행면광 발생기는 도 5 및 도 6에서 설명한 구성을 가질 수도 있음은 물론이다.9, the lower surface of the
경사면 SS는 유리 기판(710)의 두께를 작아지게 할 수 있다. 도 1에 도시된 유리 기판의 두께 TGS보다 더 작은 두께 TSGS를 가진 유리 기판이 동일한 유효 지문 접촉 영역을 제공할 수 있다. 경사면 SS가 평행면 PS에 대해 경사각 θ3를 가지므로, 경사면 SS에 입사된 평행면광의 굴절각 θ2'는 도 2에 도시된 굴절각 θ2에 경사각 θ3을 더한 값이 된다. 즉, 굴절각 θ2'가 증가하면, 유리 기판(700) 내에서 굴절광 및 반사광의 광 경로가 길어지게 되어 굴절광과 반사광이 유리 기판(700)의 하면에 접촉하는 지점간 거리 x'이 증가하게 된다. 따라서, 유리 기판(700)의 두께 TSGS가 작아지더라도 도 1에 도시된 구조에서 생성되는 것과 실질적으로 동일하거나 더 넓은 유효 지문 접촉 영역 및 유효 검출 영역을 얻을 수 있게 된다.The inclined plane SS can make the thickness of the
도 9에 도시된 경사면을 갖는 유리 기판(700)은 도 1 내지 도 3에 도시된 구성뿐 아니라 도 10 내지 14에 도시된 구성에도 적용될 수 있다.The
도 10은 지문센서 패키지가 보호 매체 아래 위치한 예를 예시적으로 설명하기 위한 사시도이다.10 is a perspective view exemplarily illustrating an example in which the fingerprint sensor package is disposed under the protection medium;
도 10을 참조하면, 지문센서 패키지는 이미지 센서(800), 유리 기판(810), 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)를 포함하며, 지문센서 패키지의 유리 기판(810)의 상면은 보호 매체인 커버 글라스의 하면에 밀착될 수 있다.10, the fingerprint sensor package includes an
제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)는 유리 기판(810)의 일측 하부 및 타측 하부에 각각 위치하며, 평행면광을 이미지 센서(800) 방향으로 유리 기판(810)의 하면에 조사한다. 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)가 조사한 각 평행면광의 입사각은 85도 내지 90도이나, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 평행면광 발생기(820)는 왼쪽에서 오른쪽으로 평행면광을 조사하고, 제2 평행면광 발생기(825)는 오른쪽에서 왼쪽으로 평행면광을 조사한다. 예를 들어, 제1 및 제2 평행면광 발생기(120)는 직진성이 높은 평행면광을 조사할 수 있는 레이저 다이오드 또는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 이외에, 도 6 내지 도 8에서 상술한 다양한 구조의 평행면광 발생기가 적용될 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 유리 기판(810)의 하면은 이미지 센서(800)가 밀착된 중앙부부터 좌우 측면을 향하는 방향으로 형성된 복수의 경사면을 포함할 수 있다.The first and second parallel plane
일 실시예로, 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)는 근적외선의 평행면광을 생성할 수 있다. 다른 실시예로, 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)는 단파장의 평행면광을 생성할 수 있다.In one embodiment, the first and second parallel surface
유리 기판(810) 및 커버 글라스는 입사된 평행면광이 이미지 센서(800)에 입사되는 광 경로를 제공한다. 평행면광은 유리 기판(810)의 하면으로 입사하고, 커버 글라스의 상면에서 1차 반사된다. 제1 및 제2 평행면광 발생기(820, 825)가 각각 유리 기판(810)의 일측 및 타측 하면에 서로 대향하게 위치하므로, 커버 글라스 상면에는 제1 유효 지문 접촉 영역(840)과 제2 유효 지문 접촉 영역(845)이 형성된다. 두께 Ttotal가 작으면, 제1 유효 지문 접촉 영역(840)과 제2 유효 지문 접촉 영역(845) 간에는 지문이미지가 획득되지 않는 영역이 형성될 수 있으며, 두께 Ttotal가 증가하면, 제1 유효 지문 접촉 영역(840)과 제2 유효 지문 접촉 영역(845)의 폭이 증가하여 지문이미지가 획득되지 않는 영역이 감소할 수 있다. 제1 유효 지문 접촉 영역(840)과 제2 유효 지문 접촉 영역(845)에서 나온 반사광은 이미지 센서(800)에 입사되어 지문이미지 생성에 이용된다.The
이미지 센서(800)는 유리 기판(810) 하면 중앙부에 위치하며, 이미지 센서(800)의 상면은 유리 기판(810)의 하면에 밀착된다. 유리 기판(810) 하면과 이미지 센서(800)의 상면은 실질적으로 평탄하다.The
도 11 및 도 12는 도 10의 지문센서 패키지의 동작을 예시적으로 설명하기 위해 I-I'를 따라 절단한 단면도이다. 11 and 12 are cross-sectional views taken along line I-I 'to illustrate the operation of the fingerprint sensor package of FIG.
제1 및 제2 평행면광 발생기(920, 925)는 번갈아 턴온되어 평행면광을 유리 기판(910) 하면에 조사한다. 도 11을 참조하면, 유리 기판(910)의 일측 하부에 위치한 제1 평행면광 발생기(920)가 턴온되어 제1 평행면광(921)을 제1 평행면광 발생기(920)와 이미지 센서(900) 사이 유리 기판(910)의 하면에 조사한다. 이 때 제2 평행면광 발생기(925)는 턴 오프된다. 유리 기판(910)의 하면에서 굴절된 굴절광은 폭 W_C''의 지문 접촉 영역 중 폭 W_ND의 지문 불획득 영역의 좌측 영역에서 반사된다. 반사광이 이미지 센서(900)에 입사되면 지문이미지가 생성된다. 이 때 반사광은 이미지 센서(900)에서 폭 W_ND의 지문 불획득 영역을 제외한 나머지 검출 영역(901)에만 입사된다. 따라서 이미지 센서(900)가 생성한 지문이미지는 지문 접촉 영역 중 좌측 영역에 접촉한 지문이 표현된 영역(940)과 지문이 표현되지 않은 영역(945)을 가지게 된다. 지문이 표현되지 않은 영역(945)의 폭은 지문 불획득 영역의 폭 W_ND와 동일하다.The first and second parallel surface
도 12을 참조하면, 유리 기판(910)의 타측 하부에 위치한 제2 평행면광 발생기(925)가 턴온되어 제2 평행면광(926)을 이미지 센서(900)와 제2 평행면광 발생기(925) 사이 유리 기판(910)의 하면에 조사한다. 이 때 제1 평행면광 발생기(920)는 턴 오프된다. 유리 기판(910)의 하면에서 굴절된 굴절광은 폭 W_C''의 지문 접촉 영역 중 폭 W_ND의 지문 불획득 영역의 우측 영역에서 반사된다. 반사광은 이미지 센서(900)에 입사되어 지문이미지가 생성된다. 이 때 반사광은 이미지 센서(900)에서 폭 W_ND의 지문 불획득 영역을 제외한 나머지 검출 영역(902)에만 입사된다. 따라서 이미지 센서(900)가 생성한 지문이미지는 지문 접촉 영역 중 우측 영역에 접촉한 지문이 표현된 영역(950)과 지문이 표현되지 않은 영역(955)을 가지게 된다. 지문이 표현되지 않은 영역(955)의 폭은 지문 불획득 영역의 폭 W_ND와 동일하다. 이미지 센서(900)가 유리 기판(910)의 하면에 밀착되어 있기 때문에, 평행면광(921, 926)은 이미지 센서(900)에 의해 더 이상 직진하지 못하며, 이로 인해 이미지 센서이미지 센서(900)가 위치한 유리 기판(910)의 하면으로 입사하지 못한다. 이로 인해, 지문이 표현되지 않는 영역(945, 955)이 발생한다.12, the second parallel
일 실시예로, 도 11과 도 12에서 설명한 과정을 통해 생성된 지문이미지는 각각 지문 인식에 이용되거나, 지문이 표현되지 않은 영역(945, 955)을 기준으로 합성되어 지문 인식에 이용될 수도 있다.In one embodiment, the fingerprint images generated through the processes described with reference to FIGS. 11 and 12 may be used for fingerprint recognition, or may be synthesized based on the
도 13은 지문센서 패키지의 구조 및 동작을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.13 is a cross-sectional view illustrating an exemplary structure and operation of the fingerprint sensor package.
도 13을 참조하면, 지문센서 패키지는 이미지 센서(1100), 유리 기판(1110), 제1 및 제2 평행면광 발생기(1120, 1125)를 포함하며, 지문센서 패키지의 유리 기판(1110)의 상면은 보호 매체인 커버 글라스의 하면에 밀착된다. 도 10에 도시된 지문센서 패키지와 비교할 때, 도 13에 도시된 지문센서 패키지는 제1 및 제2 평행면광 발생기(1120, 1125)가 동시에 턴온되어 지문이미지를 생성할 수 있다. 이를 위해서, 도 13에 도시된 지문센서 패키지는 도 10에 도시된 이미지 센서(800)보다 폭이 큰 이미지 센서 또는 한 쌍의 이미지 센서를 포함한다. 13, the fingerprint sensor package includes an
이미지 센서(1100)의 폭을 증가시키면, 제1 및 제2 평행면광 발생기(1120, 1125)를 동시에 턴온하여 지문이미지를 생성할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 유리 기판(1110)의 양측 하부에 위치한 제1 및 제2 평행면광 발생기(1120, 1125)는 동시에 제1 및 제2 평행면광(1121, 1126)을 유리 기판(1110)의 하면에 조사한다. 유리 기판(1110)의 하면에서 굴절된 제1 및 제2 굴절광은 폭 W_C''의 지문 접촉 영역 중 폭 W_ND의 지문 불획득 영역의 좌측 영역 및 우측 영역에서 각각 반사된다. 지문 불획득 영역 W_ND의 좌측 영역에서 반사된 제1 반사광은 이미지 센서(1100)의 좌측 검출 영역에 입사되고, 지문 불획득 영역 W_ND의 우측 영역에서 반사된 제2 반사광은 이미지 센서(1100)의 우측 검출 영역에 입사되어 지문이미지가 생성된다. 따라서 이미지 센서(1100)가 생성한 지문이미지는 지문 접촉 영역 중 좌측 영역에 접촉한 지문이 표현된 영역(1140), 지문 접촉 영역 중 우측 영역에 접촉한 지문이 표현된 영역(1141), 및 지문이 표현되지 않은 영역(1142)을 가지게 된다. 지문이 표현되지 않은 영역(1142)이 존재하더라도, 손가락의 지문 위치를 이동시키면서 지문이미지를 복수로 획득한 후 이를 합성하여 지문 인식이 수행될 수 있다. By increasing the width of the
도 14는 지문센서 패키지의 구조를 예시적으로 설명하기 위한 저면도이고, 다. 도 15는 도 14에 도시된 지문센서 패키지의 동작을 예시적으로 설명하기 위한 상면도이다.Fig. 14 is a bottom view for explaining the structure of the fingerprint sensor package; Fig. Fig. 15 is a top view for explaining an operation of the fingerprint sensor package shown in Fig. 14 by way of example.
도 14를 참조하면, 이미지 센서(1200)의 상면은 유리 기판(1210)의 하면 중앙부에 밀착되며, 제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223)는 유리 기판(1210)의 각 측면에 위치한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 유리 기판(1210)의 하면은 이미지 센서(1200)가 밀착된 중앙부부터 각 측면을 향하는 방향으로 형성된 복수의 경사면을 포함할 수 있다.14, the upper surface of the
제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223)는 유리 기판(1210)의 각 측면 하부에 위치하며, 평행면광을 이미지 센서(1200) 방향으로 유리 기판(1310)의 하면에 조사한다. 제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223)가 조사한 각 평행면광의 입사각은 85도 내지 90도이나, 제1 평행면광 발생기(1220)는 좌측면에서 우측 방향으로 제1 평행면광을 조사하고, 제2 평행면광 발생기(1221)는 우측면에서 좌측 방향으로 제2 평행면광을 조사하고, 제3 평행면광 발생기(1222)는 상측면에서 아래쪽 방향으로 제3 평행면광을 조사하며, 제4 평행면광 발생기(1223)은 하측면에서 위쪽 방향으로 제4 평행면광을 조사한다. 제1 평행면광 또는 제2 평행면광의 진행방향과 제3 평행면광 또는 제4 평행면광의 진행방향은 서로 수직할 수 있다.The first to fourth parallel
유리 기판(1210)은 사각 판형상이며, 입사된 평행면광이 이미지 센서(1200)에 입사되는 광 경로를 제공한다. The
도 15를 참조하면, 제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223)는 번갈아 턴온되어 평행면광을 유리 기판(1310) 하면에 조사한다. 도 15의 (a)는 제1 평행면광 발생기(1220)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1320)을 나타내고, 도 15의 (b)는 제2 평행면광 발생기(1221)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1321)을 나타내고, 도 15의 (c)는 제3 평행면광 발생기(1222)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1322)을 나타내며, 도 15의 (d)는 제4 평행면광 발생기(1223)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1323)을 나타낸다. 도 15의 (a) 내지 (d)에서 설명한 과정을 통해 생성된 지문이미지는 각각 처리되어 지문 인식에 이용될 수 있고, 합성되어 지문 인식에 이용될 수도 있다.Referring to FIG. 15, the first through fourth parallel
한편, 제1 내지 제4 평행면광 발생기(1220, 1221, 1222, 1223) 중 서로 대향하는 두 개는 동시에 턴온되어 평행면광을 유리 기판(1310) 하면에 조사할 수도 있다. 도 15의 (e)는 제1 및 제2 평행면광 발생기(1220, 1221)가 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1324)을 나타내며, 도 15의 (f)는 제3 및 제4 평행면광 발생기(1222, 1223)이 턴온될 때 유리 기판(1310)의 상면에 형성되는 유효 지문 접촉 영역(1325)을 나타낸다.On the other hand, two of the first through fourth parallel-
도 16은 이미지 센서의 일 구조를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이고, 도 17은 이미지 센서의 다른 구조를 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.Fig. 16 is a sectional view for explaining one example of the structure of the image sensor, and Fig. 17 is a sectional view for explaining another structure of the image sensor by way of example.
지문센서 패키지에 외부 광이 입사되면 이미지 센서의 화소가 포화되어 지문이미지를 생성할 수 없게 된다. 특히, 지문센서 패키지가 장착된 전자장치가 실외에 위치하게 되면, 지문센서 패키지가 정상적으로 동작하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 상황을 방지하기 위해서, 단파장의 평행면광을 이용하고 단파장광만 통과하는 단파장 대역 통과 필름을 유리 기판의 하면 또는 상면에 부착할 수 있다. 도 16 및 도 17에 도시된 구조는 외부 광이 지문이미지 생성에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 이미지 센서의 구조를 나타내고 있다.When external light is incident on the fingerprint sensor package, the pixels of the image sensor are saturated and the fingerprint image can not be generated. Particularly, when the electronic device equipped with the fingerprint sensor package is located outdoors, the fingerprint sensor package may not operate normally. In order to prevent such a situation, it is possible to attach a short-wavelength band-pass film which passes only short-wavelength light using the short-wavelength parallel plane light to the lower surface or the upper surface of the glass substrate. The structure shown in FIGS. 16 and 17 shows a structure of an image sensor that can minimize the influence of external light on fingerprint image generation.
도 16은 BIS(Back-illuminated structure) 이미지 센서에 구현된 차광을 위한 쉴드층을 나타내고 있다. 이미지 센서는 반도체 기판(1520), 반도체 기판의 상면에 형성된 수광 소자(1530), 반도체 기판 내 수광 소자(1530)의 하부에 형성되어 수광 소자(1530)와 외부 연결 단자(미도시)간 전기 배선을 형성하는 복수의 메탈층(1540), 수광 소자(1530)의 상부에 형성된 보호층(1500), 및 보호층(1500) 내 수광 소자(1530)의 상부에 형성된 쉴드층(1510)을 포함한다. 여기서, 수광 소자(1530)의 일 예로 포토 다이오드가 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 수광 소자가 사용될 수 있음은 물론이다.16 shows a shield layer for light shielding implemented in a back-illuminated structure (BIS) image sensor. The image sensor includes a
쉴드층(1510)은 수광 소자(1530)를 향해 실질적으로 수직으로 입사되는 외부 광을 차단한다. 쉴드층(1510)은, 예를 들어, 금속으로 형성될 수 있다. 이를 위해서, 복수의 쉴드층(1510)이 복수의 수광 소자(1530) 각각의 수직 상부에 형성되며, 복수의 쉴드층(1510)간은 일정 거리로 이격된다. 가로 길이와 세로 길이로 정의되는 쉴드층(1510)의 넓이는 수광 소자(1530)의 넓이와 같거나 커서 수광 소자(1530)의 수직 상방으로 입사되는 빛을 차단할 수 있다. 한편, 좌측 상방에서 각 수광 소자(1530)를 향해 일정 각도로 입사되는 빛(1550)이 통과하는 광 경로 및/또는 우측 상방에서 각 수광 소자(1530)를 향해 일정 각도로 입사되는 빛(1555)이 통과하는 광 경로는 복수의 쉴드층(1510)간 이격 거리 및 쉴드층(1510)과 수광 소자(1530) 사이 높이에 의해 정의될 수 있다. The
보호층(1500)의 상면 중 광 경로 주변 영역의 적어도 일부는 컬러 코팅될 수 있다. 일 실시예로, 쉴드층(1510)의 수직 상부에 위치한 보호층(1500)의 상면은, 예를 들어, 흰색 또는 검정색 물질로 코팅될 수 있다. 이미지 센서가 위치한 영역이 주변의 색과 다르면 시각적으로 이질감을 유발할 수 있다. 이미지 센서에는 반사광이 입사하는 광 경로가 보호층(1500)의 상면부터 수광 소자(1530)까지 형성되어 있으므로, 보호층(1500)의 상면은 주변 색보다 더 진한 색으로 코팅되는 것이 바람직하다.At least a part of the area around the optical path in the upper surface of the
도 17은 FIS(Front-illuminated structure) 이미지 센서에 구현된 차광 구조를 나타내고 있다. 이미지 센서는 반도체 기판(1620), 반도체 기판의 상면에 형성된 수광 소자(1630), 수광 소자(1630)의 상부에 형성된 보호층(1600), 보호층(1600) 내에 형성되어 수광 소자(1630)와 외부 연결 단자(미도시)간 전기 배선을 형성하며 일정 각도로 기울어진 광 경로를 형성하는 메탈층(1610)을 포함한다.17 shows a light-shielding structure implemented in a front-illuminated structure (FIS) image sensor. The image sensor includes a
M1 및 M2 메탈 라인을 포함하는 메탈층(1610)은 수광 소자(1530)를 향해 실질적으로 수직으로 입사되는 외부 광을 차단한다. 이를 위해서, 이미지 센서의 상부에서 봤을 때, M1 메탈 라인과 M2 메탈 라인에 의해 수광 소자(1630)가 가려지도록 M1 메탈 라인이 형성되지 않은 영역의 상부에 M2 메탈 라인을 형성한다. 한편, M1 메탈 라인이 수광 소자(1630)의 수직 상방에 형성되며, 메탈층(1610)이 2 개의 메탈 라인으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, M2 메탈 라인이 수광 소자(1630)의 수직 상방에 형성될 수 있다. 또한, 메탈층(1610)은 3 이상의 메탈 라인을 포함할 수 있는데, 예를 들어, M1 내지 M4 메탈 라인으로 메탈층(1610)이 구성된 경우에, M3-M4 메탈 라인간 거리를 M1-M2 메탈 라인간 거리 또는 M2-M3 메탈 라인간 거리보다 멀게 형성함으로써, 수광 소자(1630)를 향해 실질적으로 수직으로 입사하는 외부 광이 차단될 수 있다. 한편, 보호층(1600)의 상면 중 광 경로 주변 영역의 적어도 일부는 컬러 코팅될 수 있다. 일 실시예로, 최상위 메탈층의 수직 상부에 위치한 보호층(1600)의 상면은, 예를 들어, 흰색 또는 검정색 물질로 코팅될 수 있다. The
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. It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects 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.It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .
Claims (22)
상기 유리 기판의 일측 하부에 위치하며, 상기 유리 기판의 하면에 평행면광을 조사하는 평행면광 발생기; 및
상기 유리 기판의 타측 하면에 밀착되며, 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함하는 지문센서 패키지.A glass substrate for providing a light path for fingerprint image acquisition;
A parallel surface light generator positioned at one side of the glass substrate and irradiating a parallel light to the lower surface of the glass substrate; And
And an image sensor which is in close contact with the other side surface of the glass substrate and generates the fingerprint image.
무지향성광을 발생하는 광원; 및
상기 무지향성광이 출력되는 출력단에 위치하며, 상기 무지향성광에서 상기 평행면광을 유도하는 가이드를 포함하는 지문센서 패키지.[3] The apparatus according to claim 2,
A light source for generating an irregular light beam; And
And a guide which is located at an output end from which the omnidirectional light is outputted and guides the parallel light in the omnidirectional light.
상기 평행면광 발생기와 상기 이미지 센서 사이에 위치하며, 상기 무지향성광이 상기 유리 기판의 하면에 입사하는 각도를 수정하는 입사각 조절기를 더 포함하는 지문센서 패키지.The method of claim 3,
Further comprising an incident angle adjuster located between the parallel plane light generator and the image sensor and correcting an angle at which the non-directional light enters the lower surface of the glass substrate.
무지향성광을 상기 평행면광으로 조정하는 반사경; 및
상기 반사경을 향해 상기 무지향성광을 발생하는 광원을 포함하는 지문센서 패키지.[3] The apparatus according to claim 2,
A reflector for adjusting the non-directional light to the parallel light; And
And a light source that generates the omnidirectional light toward the reflector.
상기 반사경은 상기 레이저 다이오드 또는 LED로부터 이격된 지문센서 패키지.[7] The apparatus according to claim 7, wherein the parallel plane light generator further comprises a reflector for reflecting the parallel plane light having a high directivity and directing the parallel plane light toward the lower surface of the glass substrate,
Wherein the reflector is spaced apart from the laser diode or LED.
상기 이미지 센서는 상기 평행면광 발생기 턴온시 지문이미지 및 상기 평행면광 발생기 턴 오프시 지문이미지를 모두 생성하는 지문센서 패키지.10. The apparatus of claim 9, wherein the parallel plane light generator is periodically turned on and off,
Wherein the image sensor generates both a fingerprint image when the parallel surface light generator is turned on and a fingerprint image when the parallel surface light generator is turned off.
상기 유리 기판의 하면 중앙부에 밀착되며, 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서;
상기 유리 기판의 하면에 서로 대향하게 위치하며, 상기 이미지 센서 방향으로 상기 유리 기판의 하면에 제1 평행면광 및 제2 평행면광을 각각 조사하는 제1 평행면광 발생기 및 제2 평행면광 발생기를 포함하는 지문센서 패키지.A glass substrate for providing a light path for fingerprint image acquisition;
An image sensor which is in close contact with a center of a lower surface of the glass substrate and generates the fingerprint image;
And a first parallel surface light generator and a second parallel surface light generator positioned opposite to each other on the lower surface of the glass substrate and for irradiating a first parallel surface light and a second parallel surface light to the lower surface of the glass substrate in the direction of the image sensor, Fingerprint sensor package.
상기 제1 평행면광의 진행 방향과 상기 제3 평행면광의 진행 방향은 수직인 지문센서 패키지.[Claim 16] The light emitting device of claim 15, further comprising: a third parallel plane light generator positioned opposite to the lower surface of the glass substrate and irradiating a third parallel plane light and a fourth parallel plane light to the lower surface of the glass substrate in the image sensor direction; Further comprising a generator,
Wherein a traveling direction of the first parallel plane light and a traveling direction of the third parallel plane light are perpendicular to each other.
기판;
상기 기판의 상면에 형성된 수광 소자;
상기 기판의 상부에 형성되는 보호층; 및
상기 보호층 내에 상기 수광 소자의 상부에 형성되며, 상기 수광 소자로의 광 경로를 경사지게 형성하는 쉴드층을 포함하는 지문센서 패키지.16. The image sensor of claim 15,
Board;
A light receiving element formed on an upper surface of the substrate;
A protective layer formed on the substrate; And
And a shield layer formed on the light-receiving element in the protective layer, the shield layer forming an optical path to the light-receiving element to be inclined.
기판;
상기 기판의 상면에 형성된 수광 소자;
상기 기판의 상부에 형성되는 보호층; 및
상기 보호층 내에 상기 수광 소자의 상부에 형성되며, 상기 수광 소자로의 광 경로를 경사지게 형성하는 복수의 메탈층을 포함하는 지문센서 패키지.16. The image sensor of claim 15,
Board;
A light receiving element formed on an upper surface of the substrate;
A protective layer formed on the substrate; And
And a plurality of metal layers formed on the light-receiving element in the protective layer to form an optical path to the light-receiving element.
상기 보호 매체에 밀착되는 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 따른 지문센서 패키지를 포함하는 전자장치.A protective medium for increasing the optical path for fingerprint image acquisition; And
An electronic device comprising a fingerprint sensor package according to any one of claims 1 to 21 adhered to said protective media.
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WO2019033347A1 (en) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | 深圳信炜科技有限公司 | Photosensitive apparatus and electronic device |
US11151351B2 (en) | 2017-12-11 | 2021-10-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-dimensional fingerprint sensing device, method of sensing fingerprint by using the same, and electronic apparatus including the same |
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