KR20170087358A - Image sensor package for finger-print and electronic device capable of detecting finger-print - Google Patents

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KR20170087358A
KR20170087358A KR1020160007269A KR20160007269A KR20170087358A KR 20170087358 A KR20170087358 A KR 20170087358A KR 1020160007269 A KR1020160007269 A KR 1020160007269A KR 20160007269 A KR20160007269 A KR 20160007269A KR 20170087358 A KR20170087358 A KR 20170087358A
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박광수
남동욱
민병일
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주식회사 비욘드아이즈
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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

지문센서 패키지 및 지문인식 기능을 구비한 전자장치{Image sensor package for finger-print and electronic device capable of detecting finger-print}Technical Field [0001] The present invention relates to a fingerprint sensor package and an electronic device having a fingerprint recognition function,

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 image sensor 100, a glass substrate 110, and a parallel surface light generator 120.

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 plane light generator 120 is positioned at a lower side of the glass substrate 110 and irradiates the parallel plane light 130 to the lower surface of the glass substrate 110 in the direction of the image sensor 100. The angle between the traveling direction of the parallel plane light 130 and the vertical direction of the lower surface of the glass substrate 110, that is, the incident angle of the parallel plane light 130, may be 85 degrees to 90 degrees. In other words, the parallel plane light generator 120 irradiates the parallel plane light 130 substantially parallel to the lower surface of the glass substrate 100. In one embodiment, the parallel surface light generator 120 may be a surface light emitting device in which the entire surface of one or more surfaces of the parallel surface light generator 120 facing the image sensor 100 emits light. For example, the parallel plane light generator 120 may be a laser diode or an LED (Light Emitting Diode) capable of emitting parallel plane light having a high linearity. In addition, various structures of the parallel plane light generator 120 will be described in detail with reference to FIGS.

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 plane light generator 120 may generate near-infrared (NIR) parallel plane light having a wavelength of 850 nm to 950 nm. Near-infrared rays have a better light absorption rate in the skin than short-wavelength light, so that a clear fingerprint image can be obtained. Therefore, in the case of using the near-infrared parallel plane light, the fingerprint image is acquired while turning on or off the parallel plane light generator 120 at a constant frequency, and the difference between the fingerprint image acquired at turn- It can be used for recognition. On the other hand, when the electronic device equipped with the fingerprint sensor package is used outdoors, the near infrared rays included in the natural light can be diffused into the finger. In this case, as opposed to the fingerprint image obtained by the parallel plane light, the ridge of the fingerprint may appear relatively bright and the valley may appear dark. Therefore, a fingerprint image obtained when the parallel surface light generator 120 is turned on and a fingerprint image obtained when the turn-off is turned off can be used for fingerprint recognition.

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 plane light generator 120 may generate short-wavelength parallel plane light. Here, the parallel plane light may be UVA (Ultraviolet A) having a wavelength of 320 to 400 nm or blue light having a wavelength of 450 nm or less. When the electronic device equipped with the fingerprint sensor package is used in the outdoors, the pixels of the image sensor 100 are saturated by the external light, so that the fingerprint image can not be generated. In order to prevent such a phenomenon, short-wavelength parallel light can be used.

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 glass substrate 110 provides a light path through which the parallel light 130 is incident on the image sensor 100. The parallel plane light 130 is refracted at the lower surface of the glass substrate 110 to be refracted parallel light 140 and 150. The refracted light 140 and 150 are incident on the upper surface of the glass substrate 110 (145 and 155, hereinafter referred to as reflected light). The reflected lights 145 and 155 are incident on the image sensor 100 and used for generating a fingerprint image. The width W_LE of the effective parallel light incidence region of the lower surface of the glass substrate 110 can be determined by the incidence angle of the parallel light 130. The width W_C of the effective fingerprint contact area on the upper surface of the glass substrate 110 is determined by the thickness T GS of the glass substrate 110 so that the width of the fingerprint image can be determined. The effective fingerprint contact area is an area where the reflected light 145 or 155 is absorbed or reflected by the fingerprint among the areas where the refracted light 140 and 150 are primarily reflected and is incident on the image sensor 100. Therefore, the width W_C of the effective fingerprint contact area may be less than or equal to the width W_IS of the image sensor 100. The width W_C of the effective fingerprint contact area that varies depending on the thickness T GS of the glass substrate 110 will be described in detail with reference to FIG.

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 glass substrate 110 is larger than the width W_IS of the image sensor 100. As shown in FIG. 1, the glass substrate 110 provides a light path through which the parallel surface light 130 incident through the lower surface is primarily reflected on the upper surface and is incident on the image sensor 100. The parallel light 130 incident on the lower surface of the glass substrate 110 is refracted by the refraction angle determined by the incident angle and directed to the upper surface of the glass substrate 110. The refracted light beams 140 and 150 are first reflected at the same angle as the refraction angle on the upper surface of the glass substrate 110 and are incident on the image sensor 100. As a result, an effective fingerprint contact area on the upper surface of the glass substrate 110 is formed between the image sensor 100 and the parallel-surface light generator 120. As seen from the top of the fingerprint sensor package, the effective fingerprint contact area and the image sensor 100 may overlap at least partially according to the thickness T GS of the glass substrate 110.

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 image sensor 100 is located on the other side of the glass substrate 110 and the upper surface of the image sensor 100 is closely attached to the lower surface of the glass substrate 110. The upper surface of the glass substrate 110 and the upper surface of the image sensor 100 are substantially flat and can be closely contacted with air using a transparent material such as clear epoxy for the wavelength range to be used. When air is interposed between the image sensor 100 and the lower surface of the glass substrate 110, the reflected light 145 or 155 is reflected by the lower surface of the glass substrate 110 or the image sensor 100 due to the difference in refractive index between the glass substrate and the air layer. The surface reflectance at the upper surface is increased, and as a result, the reflected light 145, 155 is refracted in the direction parallel to the air layer. At this time, the refraction angle can be equal to the initial incidence angle. As a result, the reflected light 145 and 155 are not incident on the image sensor 100. If the image sensor 100 is not attached to the lower surface of the glass substrate 110, light can be incident on the image sensor 100 at various incident angles through the air layer from the outside.

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 image sensor 100 generates a fingerprint image 160. In the fingerprint image 160, the ridge of the fingerprint is relatively dark and the fingerprint of the fingerprint is relatively bright. In the effective fingerprint contact area, the portion A where the ridge of the fingerprint comes in contact absorbs or scatters the refracted light 140. Therefore, the reflected light 145 coming from the portion A which is in contact with the ridge of the fingerprint disappears or has a relatively small amount of light. For this reason, the image sensor 100 hardly detects the reflected light 145 reflected by ridges. On the other hand, in the effective fingerprint contact area, the portion B where the finger of the fingerprint comes into contact does not absorb or scatter the refracted light 150. [ Therefore, the reflected light 155 emitted from the portion B that is in contact with the valleys of the fingerprint has a light amount that is hardly lost. Thereby, the image sensor 100 can detect the reflected light 155 reflected by the bone. Therefore, in the fingerprint image 160, the score B 'of the fingerprint is relatively bright compared to the ridge A' of the fingerprint.

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 parallel light 210a, 210b and 210c are defined as? 1, and the refraction angle is defined as? 2. The incident angle? 1 is an angle between the traveling direction of the parallel light 210a, 210b and 210c and the direction perpendicular to the lower surface of the glass substrate 200. The refraction angle? 2 is a distance between the traveling direction of the refracted rays 220a, 220b, And an angle between the vertical direction of the lower surface of the substrate 200.

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 parallel plane lights 210a, 210b, and 210c are irradiated from the parallel plane light generator and are incident on the glass substrate 200 at the incident point C. 2, the parallel light 210a, 210b, 210c is incident on the glass substrate 200 having the refractive index N2 = 1.5 via the air having the refractive index N1 = 1.0, for example. In the incident point C, the incident angle? 1 and the refraction angle? 2 have the same relationship as N1 X Sin? 1 = N2 X Sin? 2. Using this relationship, the incidence angle [theta] 1 is increased by 5 degrees from 0 [deg.] To calculate the refraction angle [theta] 2, the following Table 1 can be obtained.

Figure pat00001
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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 parallel plane lights 210a, 210b, and 210c are not refracted and are incident on the glass substrate 200, and the refraction angle? 2 is continuously increased as the incident angle? 1 is increased. In the section where the incident angle &thetas; 1 changes by 5 degrees from 0 DEG to 35 DEG, the refraction angle &thetas; 2 increases by about 3 DEG and in the section where the incident angle &thetas; 1 varies by 5 DEG from 35 DEG to 60 DEG, In the section where the angle of incidence is changed from 60 degrees to 80 degrees by 5 degrees, the refraction angle &thetas; 2 increases by approximately 1 degree, and in the section where the incidence angle &thetas; 1 changes from 80 degrees to 90 degrees by 5 degrees, the refraction angle &thetas; The distance x between the incident point C and the point at which the reflected light 230a, 230b or 230c meets the lower surface of the glass substrate 200 according to the incident angle? 1 and the thickness T GS of the glass substrate 200, The incident angle &thetas; 1 is increased more than 55 DEG, and the increase DELTA x starts to decrease. When the incident angle &thetas; 1 is larger than 85 DEG, the increase DELTA x becomes much smaller than 85 DEG. In other words, if the incident angle? 1 falls within the range of 85 to 90 degrees, even if the incident angle? 1 changes, the reflected light becomes the same as the parallel light having almost no change in the distance x, and the uniform refracted light 220a, 220b, 230a, 230b, 230c may be generated.

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 rays 220a, 220b and 220c and the uniform reflected rays 230a, 230b and 230c in the glass substrate 200 are increased, As a result, the distance x increases substantially in proportion to the height increase of the organic substrate 200. The increase in distance x indicates that the effective fingerprint contact area formed on the upper surface of the glass substrate 200 increases. The relationship in which the effective fingerprint contact area capable of detecting the fingerprint increases as the optical path increases will be described with reference to FIG.

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 glass substrate 310 of the fingerprint sensor package is in close contact with the lower surface of the cover glass, which is a protective medium, so as to prevent air from intervening therebetween. When the upper surface of the glass substrate 310 is brought into close contact with the lower surface of the cover glass, the refracted light reaches the upper surface of the cover glass without being reflected by the upper surface of the glass substrate 310 and the air. When air is interposed between the cover glass and the glass substrate 310, the surface reflectance of the refracted light on the upper surface of the glass substrate 310 or the lower surface of the cover glass is increased due to the difference in refractive index between the glass substrate and the air layer, The reflected light is refracted in the direction parallel to the air layer and is not incident on the glass substrate 310. Therefore, between the upper surface of the glass substrate 310 and the lower surface of the cover glass, air must be closely adhered thereto.

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 plane light generator 320 irradiates the parallel plane light to the same parallel plane light incidence region regardless of the presence or absence of the protective medium.

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 glass substrate 310 having a thickness T GS has an effective fingerprint incident area of width W_LE 'and an effective fingerprint contact area of width W_C'. Plane light is incident on the bottom surface of the glass substrate 310 before reaching the effective parallel-plane light incidence region, but is not used for generating the fingerprint image because it does not reach the effective detection region of the image sensor 300 can not do it. Since the width W_VD 'of the effective detection area of the image sensor 300 is smaller than the width W_IS of the image sensor due to the thickness T GS of the glass substrate 310, the generated fingerprint image is a region in which the fingerprint is expressed, And has an unrepresented area 365. Since the image sensor 300 is in close contact with the lower surface of the glass substrate 310, the parallel surface light can not be advanced by the image sensor 300, I can not join you. As a result, an area 365 in which a fingerprint is not expressed occurs.

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 glass substrate 310 from T GS to T total . The glass substrate 310 having a thickness T total has an effective parallel light incidence region of width W_LE and an effective fingerprint contact region of width W_C. The width W_VD of the effective detection area of the image sensor 300 is substantially equal to the width W_IS of the image sensor due to the thickness T total of the glass substrate 310 so that the generated fingerprint image has only the area 370 in which the fingerprint is expressed do. That is, since the reflected light reaching the image sensor 300 increases due to the thickness of the cover glass, the region where the fingerprint is not represented disappears.

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 glass substrate 310. That is, the refracted light is reflected or absorbed by the ridges and ridges of the fingerprint so that the reflected light can be used to generate the fingerprint image. As a result, the fingerprint sensor package can generate fingerprint images even under a protective medium such as a cover glass. On the other hand, the refractive index of the cover glass is preferably substantially the same as the refractive index of the glass substrate 310. However, since the cover glass and the glass substrate 310 are in close contact with each other, the width W_C of the effective fingerprint contact area does not change greatly regardless of the degree of refraction between the refracted light and the reflected light between the glass substrate-cover glass and the cover glass-glass substrate.

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-plane light generator 310. Shading of external light can be implemented in various ways. For example, the glass substrate 310 may have the function of a band-pass filter passing only short-wavelength light. 3, the short-wavelength band-pass film 330 passing through only the short-wavelength light is shown attached to the entire lower surface of the glass substrate 310. However, in the bottom surface of the glass substrate 310, A short-wavelength band-pass film may be interposed in only a region where the first glass substrate 310 is adhered to, or a short-wavelength band-pass film may be attached to all or a part of the upper surface of the glass substrate 310.

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 light source 420 and a guide 421. The light source 420 may be an LED that emits an omnidirectional light. The non-directional light is guided to the parallel plane light by the guide 421 located at the output end of the light source 420. The guide 421 allows at least a part of the iridescent light to be irradiated on the lower surface of the glass substrate 410 at an incident angle of 85 degrees to 90 degrees. The parallel surface light incident by the guide 421 becomes the refracted light 440 in the glass substrate 410. In one embodiment, the guide 421 may be formed of a material that shields or absorbs the non-directional light toward the inner surface of the guide.

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 guide 421. In order to prevent unwanted refracted light from being incident on the glass substrate 410 and causing the light 450 or 460 having an incident angle larger than 90 degrees to be incident on the glass substrate 410, And may be positioned between the sensor 400 and the parallel plane light generator. The light 450 having the first incident angle is reflected by the incident angle adjuster 430 and has a first incident angle smaller than 90 degrees and enters the lower surface of the glass substrate 410. At this time, since the first incident angle is refracted at an angle of 85 degrees or less, most of the refracted light is transmitted to the outside through the upper surface of the glass substrate 410 and disappears or is close to the light source 420 at an angle significantly different from the refracted light 440 The light reflected from the upper surface of the glass substrate 410 does not reach the image sensor 400 and is refracted to the lower surface of the glass substrate 410 again. The light 460 having a second incident angle (greater than the first incident angle) is reflected by the incident angle adjuster 430 to have a second incident angle and can not enter the bottom surface of the glass substrate 410.

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 incident angle adjuster 430 can increase the parallel surface light incident on the glass substrate 410 while changing the path of the light with a large incident angle. The incident angle of the parallel plane light that can be adjusted to be incident on the glass substrate 410 may vary depending on the angle between the incident angle adjuster 430 and the glass substrate 410.

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 incident angle adjuster 430 is positioned between the parallel plane light generator 420 and the image sensor 400 so as to be parallel to the glass substrate 410, the parallel plane light having an incident angle of 90 degrees to 95 degrees 470 are largely reflected from the upper surface of the incident angle adjuster 430 and become parallel plane light 471 having an incident angle of 85 ° to 90 ° which can be incident on the glass substrate 410. The first-order refracted parallel light from the upper surface of the incident angle adjuster 430 is reflected from the lower surface of the incident angle adjuster 430 and then refracted from the upper surface of the incident angle adjuster 430. The second refracted light becomes the parallel light 472 having an incident angle of 85 degrees to 90 degrees. On the other hand, a part of the first refracted parallel plane light exits from the lower surface of the incident angle adjuster 430 (473), but is not incident on the glass substrate 410. As a result, the parallel light incident on the glass substrate 410 increases, and a clearer fingerprint image can be generated.

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 light source 420, such as an LED, is straight-line light having an incident angle of substantially 90 degrees. When the incident angle adjuster 430 is positioned between the parallel plane light generator 420 and the image sensor 400 so as to be inclined at an angle of, for example, 5 degrees with respect to the glass substrate 410 as shown in FIG. 5 (b) The parallel plane light 480 having an incident angle of 90 degrees is mostly reflected on the upper surface of the incident angle adjuster 430 and becomes the parallel plane light 481 having an incident angle of 85 degrees to 90 degrees that can be incident on the glass substrate 410. 5 (b), when the upper surface of the incident angle adjuster 430 is inclined to the left, the upper surface of the incident angle adjuster 430 faces the parallel surface light generator 420 located on the left side. 5A, the parallel light that is refracted first from the upper surface of the incident angle adjuster 430 to the inside of the incident angle adjuster 430 is mostly reflected from the lower surface of the incident angle adjuster 430, 430 on the upper surface. The second refracted light becomes the parallel light 482 having an incident angle of 85 degrees to 90 degrees. On the other hand, a part of the first refracted parallel plane light exits from the lower surface of the incident angle adjuster 430 (483), but is not incident on the glass substrate 410. As a result, the parallel light incident on the glass substrate 410 increases, and a clearer fingerprint image can be generated.

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 reflector 520 and a light source 525. The light source 525 may be a point light source LED that irradiates the omnidirectional light toward the reflecting mirror 520. The reflecting mirror 520 irradiates the parallel light 530 on the lower surface of the glass substrate 510 in the direction of the image sensor 500. The cross-section of the reflector 520, which reflects the non-directional light, is a parabolic mirror, and the curvature of the reflector 520 is such that the iridescent light emitted by the light source 525 is reflected by the reflector 520, . That is, the curvature of the cross section of the reflector 520 determines the incident angle of the parallel light 530.

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 reflector 520 is extended by the length of the image sensor 500 in the longitudinal direction to guide the iridescent rays irradiated by the light source 525 into the parallel light 530. [ Referring to FIG. 7, the reflector 520 extends by the length of the image sensor 500, and may be a parabolic mirror curved in the leftward direction with reference to FIG. Here, the longitudinal direction is the vertical direction with reference to Fig. The longitudinal curvature of the reflector 520 may be determined so that the reflected parallel light 530 travels horizontally toward the image sensor 500. [ 7) in the longitudinal direction as well as the end surface (FIG. 6) of the reflecting mirror 520, it is possible to generate the parallel surface light 530 having a good linearity by using the point light source.

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 light source 620 and a reflector 623. In one embodiment, the light source may be a laser diode or an LED that illuminates straight-ahead light 630 with high linearity. In another embodiment, the light source 620 may be an LED that emits an omnidirectional light. In this case, the non-directional light is guided to the rectilinear light 630 by the guides 621 and 622 located at the output end of the light source 620. The light source 620 may be disposed at a position close to the image sensor 600. This configuration increases the optical path from the light source 620 to the lower surface of the glass substrate 610, so that the parallel surface light with high linearity can be incident on the glass substrate 610.

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 mirror 623 irradiates the lower surface of the glass substrate 610 with the parallel light in the direction of the image sensor 600. The reflector 623 is a parabolic mirror and the curvature of the reflector 623 can be determined so that the rectilinear light 630 is reflected by the reflector 623 and has an incident angle of 85 degrees to 90 degrees.

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 glass substrate 710 includes a parallel surface PS on which the image sensor 700 is closely contacted, and an inclined surface SS formed so as to be thinner in the thickness direction of the glass substrate 710 in a direction of one side of the glass substrate 710 . The inclined plane SS is formed to be inclined at an angle of inclination? 3 with respect to the parallel plane PS. In Fig. 7, the parallel surface light generator irradiates the parallel surface light incident on the inclined surface SS at 85 to 90 degrees. Here, it goes without saying that the parallel plane light generator may have the configuration described in Figs. 5 and 6.

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 glass substrate 710 small. A glass substrate having a thickness T SGS smaller than the thickness T GS of the glass substrate shown in Fig. 1 can provide the same effective fingerprint contact area. Since the inclined surface SS has the inclination angle? 3 with respect to the parallel surface PS, the refraction angle? 2 'of the parallel surface light incident on the inclined surface SS becomes a value obtained by adding the inclination angle? 3 to the refraction angle? 2 shown in FIG. That is, when the refraction angle [theta] 2 'is increased, the optical path of the refracted light and the reflected light becomes longer in the glass substrate 700, and the inter-point distance x' at which the refracted light and the reflected light make contact with the lower surface of the glass substrate 700 increases do. Therefore, even if the thickness T SGS of the glass substrate 700 is small, it becomes possible to obtain an effective fingerprint contact area and an effective detection area that are substantially equal to or wider than those generated in the structure shown in Fig.

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 glass substrate 700 having the inclined surface shown in FIG. 9 can be applied to the configurations shown in FIGS. 10 to 14 as well as the configurations shown in FIGS. 1 to 3.

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 image sensor 800, a glass substrate 810, first and second parallel surface light generators 820 and 825, and the upper surface of the glass substrate 810 of the fingerprint sensor package Can be brought into close contact with the lower surface of the cover glass which is a protective medium.

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 light generators 820 and 825 are located on one side lower portion and the other lower side of the glass substrate 810 and irradiate the lower surface of the glass substrate 810 in the direction of the image sensor 800 . As shown in FIG. 10, the first parallel plane light generator 820 is a parallel plane light from left to right, as shown in FIG. 10, although the incident angle of each parallel plane light irradiated by the first and second parallel plane light generators 820 and 825 is 85 degrees to 90 degrees. And the second parallel plane light generator 825 irradiates parallel light from right to left. For example, the first and second parallel surface light generators 120 may be laser diodes or LEDs (Light Emitting Diodes) capable of emitting parallel surface light with high linearity. In addition, parallel surface light generators having various structures described above with reference to FIGS. 6 to 8 can be applied. 9, the lower surface of the glass substrate 810 may include a plurality of inclined surfaces formed in the direction from the center portion where the image sensor 800 is closely attached to the right and left side surfaces.

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 light generators 820 and 825 may generate near-infrared parallel surface light. In another embodiment, the first and second parallel surface light generators 820 and 825 can generate short-wavelength parallel light.

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 glass substrate 810 and the cover glass provide a light path through which the incident parallel light is incident on the image sensor 800. The parallel plane light enters the lower surface of the glass substrate 810 and is primarily reflected from the upper surface of the cover glass. Since the first and second parallel surface light generators 820 and 825 are located opposite to each other on one side and the other side of the glass substrate 810, the first effective fingerprint contact area 840 and the second useful fingerprint area 840 are formed on the upper surface of the cover glass, A contact region 845 is formed. If the thickness T total is small, a region where a fingerprint image is not obtained may be formed between the first effective fingerprint contact region 840 and the second effective fingerprint contact region 845. If the thickness T total increases, The width of the fingerprint contact area 840 and the width of the second effective fingerprint contact area 845 may increase, and the area where the fingerprint image is not obtained may be reduced. The reflected light from the first effective fingerprint contact area 840 and the second effective fingerprint contact area 845 is incident on the image sensor 800 and used for generating a fingerprint image.

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 image sensor 800 is located at the center of the lower surface of the glass substrate 810 and the upper surface of the image sensor 800 is in close contact with the lower surface of the glass substrate 810. The lower surface of the glass substrate 810 and the upper surface of the image sensor 800 are substantially flat.

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 light generators 920 and 925 are alternately turned on to irradiate the lower surface of the glass substrate 910 with the parallel surface light. 11, a first parallel plane light generator 920 located at a lower side of the glass substrate 910 is turned on to generate a first parallel plane light 921 between the first parallel plane light generator 920 and the image sensor 900 And the lower surface of the glass substrate 910 is irradiated. At this time, the second parallel plane light generator 925 is turned off. Refractive light refracted from the lower surface of the glass substrate 910 is reflected in the left region of the fingerprint non-acquisition region of the width W_ND of the fingerprint contact region of the width W_C ''. When reflected light is incident on the image sensor 900, a fingerprint image is generated. At this time, the reflected light is incident on only the remaining detection area 901 except the fingerprint non-acquisition area of the width W_ND in the image sensor 900. Accordingly, the fingerprint image generated by the image sensor 900 has the region 940 in which the fingerprint is touched and the region 945 in which the fingerprint is not expressed, which is in contact with the left region of the fingerprint contact region. The width of the area 945 in which the fingerprint is not expressed is equal to the width W_ND of the fingerprint unacquired area.

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 plane light generator 925 located on the other side of the glass substrate 910 is turned on and the second parallel plane light 926 is transmitted between the image sensor 900 and the second parallel plane light generator 925 And the lower surface of the glass substrate 910 is irradiated. At this time, the first parallel surface light generator 920 is turned off. The refracted light refracted at the lower surface of the glass substrate 910 is reflected in the right region of the fingerprint non-acquisition region of the width W_ND among the fingerprint contact regions of the width W_C ''. The reflected light is incident on the image sensor 900 to generate a fingerprint image. At this time, the reflected light is incident only on the detection area 902 except the fingerprint non-acquisition area of the width W_ND in the image sensor 900. Therefore, the fingerprint image generated by the image sensor 900 has an area 950 in which a fingerprint is touched and a region 955 in which a fingerprint is not expressed, which is in contact with the right area of the fingerprint contact area. The width of the area 955 in which the fingerprint is not expressed is equal to the width W_ND of the fingerprint unacquired area. Since the image sensor 900 is in close contact with the lower surface of the glass substrate 910, the parallel surface lights 921 and 926 can no longer go straight by the image sensor 900, The incident light does not enter the bottom surface of the glass substrate 910. As a result, regions 945 and 955 in which fingerprints are not expressed occur.

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 areas 945 and 955 in which the fingerprint is not expressed, .

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 image sensor 1100, a glass substrate 1110, first and second parallel surface light generators 1120 and 1125, and the upper surface of the glass substrate 1110 of the fingerprint sensor package Is in close contact with the lower surface of the cover glass which is a protective medium. Compared with the fingerprint sensor package shown in FIG. 10, the fingerprint sensor package shown in FIG. 13 can generate the fingerprint image by simultaneously turning on the first and second parallel surface light generators 1120 and 1125. To this end, the fingerprint sensor package shown in Fig. 13 includes an image sensor wider than the image sensor 800 shown in Fig. 10 or a pair of image sensors.

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 image sensor 1100, the first and second parallel surface light generators 1120 and 1125 can be turned on at the same time to generate a fingerprint image. 11, the first and second parallel surface light generators 1120 and 1125 located at both lower sides of the glass substrate 1110 concurrently transmit the first and second parallel plane lights 1121 and 1126 to the glass substrate 1110 ) Is irradiated to the lower surface. The first and second refracted light refracted from the lower surface of the glass substrate 1110 are respectively reflected in the left region and the right region of the fingerprint non-acquisition region of width W_ND among the fingerprint contact regions of width W_C ''. The first reflected light reflected by the left area of the fingerprint unacquired area W_ND is incident on the left detection area of the image sensor 1100 and the second reflected light reflected by the right area of the fingerprint unacquired area W_ND is incident on the right side of the image sensor 1100 Is incident on the detection region and a fingerprint image is generated. Therefore, the fingerprint image generated by the image sensor 1100 includes an area 1140 in which a fingerprint is touched in the left area of the fingerprint contact area, an area 1141 in which a fingerprint is touched in the right area of the fingerprint contact area, Lt; RTI ID = 0.0 > 1142 < / RTI > The fingerprint recognition can be performed by acquiring a plurality of fingerprint images while synthesizing the fingerprint images while moving the position of the fingerprint of the finger even if the area 1142 in which the fingerprint is not expressed exists.

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 image sensor 1200 is in close contact with the center of the lower surface of the glass substrate 1210, and the first to fourth parallel surface light generators 1220, 1221, 1222, Located on each side. As shown in FIG. 9, the lower surface of the glass substrate 1210 may include a plurality of inclined surfaces formed in a direction from the central portion where the image sensor 1200 is closely contacted to each side surface.

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 plane light generators 1220, 1221, 1222 and 1223 are positioned below the respective sides of the glass substrate 1210 and irradiate the parallel light on the lower surface of the glass substrate 1310 in the image sensor 1200 direction. do. The incident angle of each parallel plane light irradiated by the first to fourth parallel plane light generators 1220, 1221, 1222 and 1223 is 85 degrees to 90 degrees. However, the first parallel plane light generator 1220 has the first parallel plane light The second parallel plane light generator 1221 irradiates the second parallel plane light from the right side in the left direction, the third parallel plane light generator 1222 irradiates the third parallel plane light in the downward direction from the upper side, 4 parallel plane light generator 1223 irradiates the fourth parallel plane light in the upward direction from the lower side. The traveling direction of the first parallel plane light or the second parallel plane light and the traveling direction of the third parallel plane light or the fourth parallel plane light may be perpendicular to each other.

유리 기판(1210)은 사각 판형상이며, 입사된 평행면광이 이미지 센서(1200)에 입사되는 광 경로를 제공한다. The glass substrate 1210 is in the form of a rectangular plate and provides a light path through which incident parallel plane light is incident on the image sensor 1200.

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 plane light generators 1220, 1221, 1222, and 1223 are alternately turned on to irradiate the lower surface of the glass substrate 1310 with parallel plane light. 15A shows an effective fingerprint contact area 1320 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the first parallel plane light generator 1220 is turned on and FIG. FIG. 15C shows an effective fingerprint contact area 1321 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the generator 1221 is turned on. FIG. 15C shows the effective fingerprint contact area 1321 formed on the glass substrate 1310 when the third parallel surface light generator 1222 is turned on. 15D shows an effective fingerprint contact area 1322 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the fourth parallel surface light generator 1223 is turned on, (1323). The fingerprint images generated through the processes described in FIGS. 15A to 15D may be processed and used for fingerprint recognition, combined, and used for fingerprint recognition.

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-surface light generators 1220, 1221, 1222, and 1223, which are opposed to each other, may be simultaneously turned on to irradiate the lower surface of the glass substrate 1310 with the parallel light. 15E shows the effective fingerprint contact area 1324 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the first and second parallel surface light generators 1220 and 1221 are turned on, Represents an effective fingerprint contact area 1325 formed on the upper surface of the glass substrate 1310 when the third and fourth parallel surface light generators 1222 and 1223 are turned on.

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 semiconductor substrate 1520, a light receiving element 1530 formed on the upper surface of the semiconductor substrate, and a light receiving element 1530 formed on the semiconductor substrate. The image sensor is electrically connected to the external connection terminal (not shown) A protective layer 1500 formed on the light receiving element 1530 and a shield layer 1510 formed on the light receiving element 1530 in the protective layer 1500 . Here, a photodiode is shown as an example of the light receiving element 1530, but it is not necessarily limited to this, and various types of light receiving elements may be used.

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 shield layer 1510 blocks external light incident substantially vertically toward the light receiving element 1530. The shield layer 1510 may be formed of, for example, a metal. To this end, a plurality of shield layers 1510 are vertically formed on each of the plurality of light receiving elements 1530, and a plurality of shield layers 1510 are spaced apart from each other by a predetermined distance. The width of the shield layer 1510 defined by the transverse length and the longitudinal length is equal to or larger than the width of the light receiving element 1530 to block light incident vertically above the light receiving element 1530. On the other hand, a light 1555 incident at a predetermined angle toward each light receiving element 1530 from the upper left and / or a light 1555 incident at a certain angle toward each of the light receiving elements 1530 from the upper right pass through the light path 1550, May be defined by the distance between the plurality of shield layers 1510 and the height between the shield layer 1510 and the light receiving element 1530. [

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 protective layer 1500 may be color coated. In one embodiment, the top surface of the protective layer 1500, located vertically above the shield layer 1510, may be coated with, for example, a white or black material. If the area where the image sensor is located is different from the surrounding color, a visual sense of heterogeneity may be caused. Since the light path through which the reflected light enters the image sensor is formed from the upper surface of the protective layer 1500 to the light receiving element 1530, the upper surface of the protective layer 1500 is preferably coated with a darker color than the surrounding color.

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 semiconductor substrate 1620, a light receiving element 1630 formed on the upper surface of the semiconductor substrate, a protective layer 1600 formed on the light receiving element 1630, a light receiving element 1630 formed in the protective layer 1600, And a metal layer 1610 forming an electric wiring between external connection terminals (not shown) and forming a light path inclined at a predetermined angle.

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 metal layer 1610 including the M1 and M2 metal lines shields external light that is incident substantially vertically toward the light receiving element 1530. [ For this purpose, the M2 metal line is formed on the upper portion of the region where the M1 metal line is not formed, so that the light receiving element 1630 is covered by the M1 metal line and the M2 metal line when viewed from the top of the image sensor. On the other hand, although the M1 metal line is formed vertically above the light receiving element 1630 and the metal layer 1610 is shown as being formed of two metal lines, this is only an example, and the M2 metal line may be formed on the light receiving element 1630 As shown in Fig. In addition, the metal layer 1610 may include three or more metal lines. For example, when the metal layer 1610 is composed of M1 to M4 metal lines, the M3-M4 Metallalhuman distance may be M1-M2 metal The external light incident substantially vertically toward the light receiving element 1630 can be blocked. On the other hand, at least a part of the area around the optical path in the upper surface of the protective layer 1600 may be color coated. In one embodiment, the top surface of the protective layer 1600 located vertically above the topmost metal layer may be coated with, for example, a white or black material.

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)

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 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.
청구항 1에 있어서, 상기 평행면광 발생기는 상기 유리 기판의 하면에 수직한 방향과 상기 평행면광의 진행 방향 사이 각도가 85도 내지 90도가 되도록 상기 평행면광을 조사하는 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 1, wherein the parallel plane light generator irradiates the parallel plane light so that an angle between a direction perpendicular to a lower surface of the glass substrate and a traveling direction of the parallel plane light is 85 degrees to 90 degrees. 청구항 2에 있어서, 상기 평행면광 발생기는
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.
청구항 3에 있어서,
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.
청구항 2에 있어서, 상기 평행면광 발생기는
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.
청구항 2에 있어서, 상기 유리 기판의 일측 하면은 상기 유리 기판의 일측면 방향으로 상기 유리 기판의 두께가 얇아지도록 형성된 경사면이며, 상기 평행면광 발생기는 상기 경사면에 평행면광을 조사하는 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 2, wherein a lower surface of the glass substrate is an inclined surface formed so that the thickness of the glass substrate is thinner in a direction of one side of the glass substrate, and the parallel surface light generator irradiates the surface light to the inclined surface. 청구항 2에 있어서, 상기 평행면광 발생기는 직진성이 높은 평행면광을 조사하는 레이저 다이오드 또는 LED(Light Emitting Diode)인 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 2, wherein the parallel surface light generator is a laser diode or an LED (Light Emitting Diode) that emits parallel surface light having a high linearity. 청구항 7에 있어서, 상기 평행면광 발생기는 상기 직진성이 높은 평행면광을 반사하여 상기 유리 기판의 하면을 향하게 조정하는 반사경을 더 포함하되,
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.
청구항 1에 있어서, 상기 평행면광은 근적외선인 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 1, wherein the parallel surface light is near infrared rays. 청구항 9에 있어서, 상기 평행면광 발생기는 주기적으로 턴온 및 턴 오프되며,
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.
청구항 1에 있어서, 상기 평행면광은 320nm 내지 450nm 파장을 갖는 단파장광인 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 1, wherein the parallel surface light is short-wavelength light having a wavelength of 320 to 450 nm. 청구항 11에 있어서, 상기 유리 기판의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 하나에 부착된 단파장 대역 통과 필름을 더 포함하는 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 11, further comprising a short-wavelength band-pass film attached to at least one of an upper surface and a lower surface of the glass substrate. 청구항 1에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 평행면광의 파장대에 대하여 투명한 재료를 이용하여 상기 유리 기판의 하면에 공기가 개재되지 않도록 밀착되는 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 1, wherein the image sensor is in close contact with a bottom surface of the glass substrate using a transparent material with respect to a wavelength range of the parallel plane light so as to prevent air from intervening therebetween. 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 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.
청구항 14에 있어서, 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 조사하는 지문센서 패키지.[Claim 14] The method according to claim 14, wherein the first parallel plane light generator and the second parallel plane light generator are arranged such that the angle between the direction perpendicular to the lower surface of the glass substrate and the advancing direction of the parallel plane light is 85 degrees to 90 degrees, Sensor package. 청구항 15에 있어서, 상기 제1 평행면광 발생기 및 상기 제2 평행면광 발생기 중 어느 하나가 턴온되면 나머지는 턴 오프되는 지문센서 패키지.16. The fingerprint sensor package of claim 15, wherein when any one of the first parallel surface light generator and the second parallel surface light generator is turned on, the other is turned off. 청구항 15에 있어서, 상기 제1 평행면광 발생기 및 상기 제2 평행면광 발생기는 동시에 턴온 또는 턴 오프되는 지문센서 패키지.16. The fingerprint sensor package of claim 15, wherein the first parallel surface light generator and the second parallel surface light generator are simultaneously turned on or off. 청구항 15에 있어서, 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 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.
청구항 15에 있어서, 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 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.
청구항 15에 있어서, 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 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.
청구항 19 또는 20에 있어서, 상기 보호층의 상면 중 상기 광 경로 주변 영역의 적어도 일부는 컬러 코팅되는 지문센서 패키지.The fingerprint sensor package according to claim 19 or 20, wherein at least a part of the upper surface of the protective layer is coated with color. 지문이미지 획득을 위한 광 경로를 증가시키는 보호 매체; 및
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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