KR20180102028A

KR20180102028A - Image sensor package for finger-print and electronic device capable of detecting finger-print

Info

Publication number: KR20180102028A
Application number: KR1020180050032A
Authority: KR
Inventors: 남동욱; 박광수; 민병일
Original assignee: 주식회사 비욘드아이즈
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2018-09-14
Also published as: KR102199100B1

Abstract

The present invention relates to a fingerprint sensor. According to an embodiment of the present invention, a fingerprint sensor package which is located under a display panel and generates a fingerprint image comprises: a light selection structure selecting a detection target incident angle which can only have light irradiated from a ridge among various incident angles, wherein the light irradiated from the ridge and a valley of a fingerprint in contact with an upper surface of a cover glass located on an upper part of the display panel have the various incident angles; and an image sensor located under the light selection structure, and generating the fingerprint image by using the light having the detection target incident angle selected by the light selection structure.

Description

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. 지문 이미지 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 패널을 보호하기 위해서 전자장치의 전면 전체를 보호 매체, 예를 들어, 커버 글라스나 투명 필름 등으로 덮는 경우에는 정전용량 변화를 감지하는 커패시티브 방식과 같은 지문센서를 전자장치의 전면에 장착하기 어렵다. 또한, 디스플레이 패널 하부에 지문센서를 위치시키기도 어렵다.On the other hand, the 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 such as a cover glass or a transparent film in order to protect the design or the display panel, a fingerprint sensor such as a capacitive sensing method It is difficult to mount on the front. In addition, it is difficult to place the fingerprint sensor under the display panel.

소형화가 가능하면서도 디스플레이 패널 아래에서 지문 이미지를 생성할 수 있는 광학식 지문센서 패키지를 제공하고자 한다.An optical fingerprint sensor package capable of miniaturization and capable of generating a fingerprint image under the display panel is provided.

본 발명의 일측면에 따른 실시예는 디스플레이 패널의 하부에 위치하며 지문 이미지를 생성하는 지문센서 패키지를 제공한다. 지문센서 패키지는, 디스플레이 패널의 상부에 위치한 커버 글라스의 상면에 접촉한 지문의 융선 및 골에서 조사된 빛은 다양한 입사각을 가지며, 상기 다양한 입사각 중 상기 융선으로부터 조사된 빛만 가질 수 있는 검출 대상 입사각을 선택하는 광 선택 구조, 및 상기 광 선택 구조의 하부에 위치하며, 상기 광 선택 구조에 의해 선택된 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 이용하여 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함할 수 있다.An embodiment according to one aspect of the present invention provides a fingerprint sensor package which is located at a lower portion of a display panel and generates a fingerprint image. In the fingerprint sensor package, a ridge of a fingerprint and a ridge of a fingerprint that are in contact with an upper surface of a cover glass located at an upper portion of the display panel have various incident angles, and the incident angle of the detection object, And an image sensor positioned below the light selection structure and generating a fingerprint image using light having a detection object incident angle selected by the light selection structure.

본 발명의 실시예에 따른 지문센서 패키지는 소형화가 가능하면서도 디스플레이 패널 아래에서 지문 이미지를 생성할 수 있다.The fingerprint sensor package according to the embodiment of the present invention can generate a fingerprint image under the display panel while being downsized.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다. 도면은 발명을 이해하기 위한 수단이므로, 도면에 표현된 구성 요소의 폭이나 두께 등은 실제 구현시 달라질 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 지문센서 패키지가 결합된 전자장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 지문센서 패키지의 동작 원리를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 지문센서 패키지의 구조 및 동작을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 지문센서 패키지의 일 실시예를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2에서 지문센서 패키지의 다른 실시예를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2에서 지문센서 패키지의 또 다른 실시예를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2에서 지문센서 패키지의 또 다른 실시예를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 광경로의 구조를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 지문센서 패키지가 결합된 전자장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 예시도이다.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. In particular, the accompanying drawings, in order to facilitate an understanding of the invention, show some of the elements in somewhat exaggerated form. It is to be understood that the breadth, thickness, etc. of the components illustrated in the figures may vary with actual implementations, since the drawings are a means for understanding the invention.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exemplary view schematically showing an embodiment of an electronic device to which a fingerprint sensor package is coupled. FIG.
2 is an exemplary view schematically showing the operation principle of the fingerprint sensor package.
3 is a cross-sectional view illustrating an exemplary structure and operation of the fingerprint sensor package shown in Fig.
FIG. 4 is a cross-sectional view exemplarily showing an embodiment of the fingerprint sensor package shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the fingerprint sensor package in FIG. 2; FIG.
Fig. 6 is a cross-sectional view exemplarily showing another embodiment of the fingerprint sensor package in Fig. 2;
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the fingerprint sensor package in FIG. 2; FIG.
8 is a cross-sectional view exemplarily showing the structure of an optical path.
9 is an exemplary view schematically showing another embodiment of an electronic device to which a fingerprint sensor package is coupled.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 실시예들은, 단독으로 또는 다른 실시예와 결합하여 구현될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위가 첨부된 도면에 도시된 형태에만 한정되는 것이 아님을 유의하여야 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. In particular, embodiments to be described below with reference to the accompanying drawings, may be implemented alone or in combination with other embodiments. It is, therefore, to be understood that the scope of the present invention is not limited only to the forms shown in the accompanying drawings.

한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”, “약” 등과 같은 표현은 실제 구현시 적용되는 마진이나 발생가능한 오차를 고려하기 위한 표현이다. 예를 들어, “실질적으로 90도”는 90도일 때의 효과와 동일한 효과를 기대할 수 있는 각도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 다른 예로, “거의 없는”은 무엇인가가 미미하게 존재하더라도 무시할 수 있는 정도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다.The terms " substantially ", " substantially ", " approximately ", and the like are used in the present specification to express a margin to be applied in actual implementation or a possible error. 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.

또한, 특별한 언급이 없는 한, “측면”, 또는 “수평”은 도면의 좌우 방향을 언급하기 위한 것이며, “수직”은 도면의 상하 방향을 언급하기 위한 것이다. 한편, 경사진 선에 수직한 선 또는 원의 표면에 수직한 법선은 점선으로 표시된다.Further, unless otherwise specified, " side " or " horizontal " is for reference to the left and right direction of the drawing, and " vertical " On the other hand, a line perpendicular to the sloping line or a normal perpendicular to the surface of the circle is indicated by a dotted line.

도 1은 지문센서 패키지가 결합된 전자장치의 디스플레이 일부를 개략적으로 도시한 예시도이다.1 is an exemplary view schematically showing a display portion of an electronic device to which a fingerprint sensor package is coupled.

도 1은 전자장치(10)의 일 예로, 전면에 커버 글라스(20)가 부착된 스마트폰을 도시하고 있다. 커버 글라스(20)의 하면에는 디스플레이 패널(21)을 노출하기 위한 영역을 정의하는 상부 및 하부 코팅 영역(11a, 11b)이 형성된다. 한편, 전자장치(10)의 종류에 따라 좌우 코팅 영역(미도시)이 상부 및 하부 코팅 영역(11a, 11b)의 양단에 각각 연결될 수 있다. 전자장치(10)의 전면은 상대적으로 큰 면적을 차지하는 디스플레이 패널(21) 및 상대적으로 작은 면적을 차지하는 스피커, 카메라, 및/또는 센서가 배치될 수 있다. 커버 글라스(20)는 디스플레이 패널(21) 전체를 덮으며, 전자장치(10)의 종류에 따라 전자장치(10)의 전면 일부 또는 전체를 덮을 수도 있다. 디스플레이 패널(21)은 커버 글라스(20)의 하부에 위치되며, 지문센서 패키지(100)는 디스플레이 패널(21)의 하부에 위치된다. 1 shows a smart phone in which a cover glass 20 is attached to an entire surface of an electronic device 10, for example. On the lower surface of the cover glass 20, upper and lower coating areas 11a and 11b defining an area for exposing the display panel 21 are formed. Depending on the type of the electronic device 10, left and right coating areas (not shown) may be connected to both ends of the upper and lower coating areas 11a and 11b, respectively. A display panel 21 occupying a relatively large area and a speaker, a camera, and / or a sensor occupying a relatively small area may be disposed on the front surface of the electronic device 10. [ The cover glass 20 covers the entire display panel 21 and may cover part or all of the front surface of the electronic device 10 depending on the type of the electronic device 10. [ The display panel 21 is located at the bottom of the cover glass 20 and the fingerprint sensor package 100 is located at the bottom of the display panel 21. [

지문센서 패키지(100)가 지문 이미지를 생성하는데 필요한 빛은 전자장치(10)의 내부에서 생성되어 손가락을 향해 조사된다. 여기서, 빛은, 예를 들어, 720 내지 980 nm 파장의 근적외선일 수 있으며, 근적외선을 조사하는 광원(110)은 지문센서 패키지(100)에 결합되거나 분리되어 전자장치(10)의 내부에 위치된다. Light required for the fingerprint sensor package 100 to generate a fingerprint image is generated inside the electronic device 10 and irradiated toward the finger. Here, the light may be, for example, near-infrared light having a wavelength of 720 to 980 nm, and the light source 110 for irradiating the near-infrared rays may be coupled to the fingerprint sensor package 100 or separated therefrom and positioned inside the electronic device 10 .

광원(110)은, 예를 들어, 근적외선을 조사하는 LED VCSEL 또는 레이저 다이오드 등과 같이 휘도가 좋은 광원일 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 광원(110)은 디스플레이 패널(21)의 엣지 영역의 일부에 위치될 수 있다. 가시광 대신에 근적외선을 사용하는 이유는 다음과 같다. 첫 번째로, 근적외선은, 커버 글라스(20) 및/또는 디스플레이 패널(21)에 포함된 편광 필터에 의한 광량 감소가 가시광에 비해 상대적으로 작다. 두 번째로, 디스플레이 패널(21)로부터의 가시광이 손가락(50)에 반사더라도 근적외선의 파장이 가시광의 파장과 상이하기 때문에 간섭을 피할 수 있다. 세 번째로, 대부분의 가시광은 손가락(50)의 피부에서 확산이 잘 되지 않는 반면, 근적외선은 상대적으로 확산이 잘 되기 때문에 근적외선을 점광원으로 활용하는 것이 유리하다. 네 번째로, 근적외선은 인간의 눈으로 인지하기 어렵기 때문에, 야간이나 어두운 장소에서도 사용하더라도 사용자의 눈에 영향을 미치지 않는다. The light source 110 may be a light source having good luminance, such as an LED VCSEL or a laser diode for irradiating near infrared rays. One or more light sources 110 may be located in a portion of the edge region of the display panel 21. [ The reason for using near infrared rays instead of visible light is as follows. First, in the near-infrared rays, the light amount reduction by the polarizing filter included in the cover glass 20 and / or the display panel 21 is relatively small as compared with visible light. Secondly, even if the visible light from the display panel 21 is reflected on the finger 50, interference can be avoided because the wavelength of the near-infrared ray differs from the wavelength of the visible light. Thirdly, most of the visible light is not well diffused from the skin of the finger 50, while the near infrared rays are relatively well diffused, so it is advantageous to use the near infrared rays as the point light source. Fourth, since the near-infrared ray is difficult to recognize by the human eyes, it does not affect the user's eyes even in the nighttime or in a dark place.

전자장치(10)의 내부에서 생성된 빛을 커버 글라스(20)를 통과하여 외부로 조사된다. 외부로 조사된 빛은 손가락(50)의 피부로부터 커버 글라스(20)를 향해 입사한다. 한편, 주변광으로부터 지문 이미지 생성에 필요한 근적외선이 충분히 제공되는 환경, 예를 들어, 여름 낮의 환경에서는 광원(110)이 구동되지 않을 수 있다. 광원(110)을 구동하는 광원 구동 회로는 지문센서 패키지(100)에 내장되거나 전자장치 내부에 위치될 수 있다. 광원 구동 회로는, 전자장치(10)의 조도 센서로부터 주변 밝기를 나타내는 측정값을 수신하며, 주변광이 지문센서 패키지(100)가 생성할 지문 이미지를 포화시킬 수 있는 수준 이상인지를 확인한다. 주변광의 밝기가 지문 이미지를 포화시킬 수 있는 수준 이상이면, 광원 구동 회로는 지문 이미지 획득시 광원(110)을 구동하지 않을 수 있다.The light generated inside the electronic device 10 is irradiated to the outside through the cover glass 20. [ The light irradiated to the outside is incident from the skin of the finger 50 toward the cover glass 20. On the other hand, the light source 110 may not be driven in an environment in which near infrared rays necessary for generating a fingerprint image from ambient light are sufficiently provided, for example, in an environment of summer daytime. The light source driving circuit for driving the light source 110 may be embedded in the fingerprint sensor package 100 or may be located inside the electronic device. The light source driving circuit receives a measurement value indicative of ambient brightness from the luminance sensor of the electronic device 10 and confirms whether ambient light is equal to or higher than the level at which the fingerprint image to be generated by the fingerprint sensor package 100 can be saturated. If the brightness of ambient light is greater than or equal to a level capable of saturating the fingerprint image, the light source driving circuit may not drive the light source 110 when acquiring the fingerprint image.

손가락(50)의 피부에 입사한 빛은 커버 글라스(20)에 접촉한 지문의 융선으로부터 커버 글라스(20)의 내부를 향해 입사된다. 한편, 커버 글라스(20)에 접촉하지 않은 골로부터 조사된 빛은, 피부와 커버 글라스(20) 사이에 개재된 공기를 통과한 후 커버 글라스(20) 내부로 입사된다. 손가락(50)의 피부를 통과하면서 발생하는 빛의 손실을 감소시키기 위해서, 빛이 조사되는 영역(22)과 지문 획득 영역(30)간 거리는 가까운 것이 바람직하다. 지문 획득 영역(30)은 지문센서 패키지(100)의 위치에 의해 정해지므로, 사각형상의 지문센서 패키지(100)의 한 변이 하부 코팅 영역(11a)에 실질적으로 접하거나 가깝게 위치된 경우, 빛이 조사되는 영역(22)도 하부 코팅 영역(11a)과 디스플레이 패널(21)의 경계면에 가깝게 위치되는 것이 바람직하다. 한편, 광원(110)에서 생성되는 빛의 세기 또는 손가락(50)에 입사하는 빛의 각도 등에 따라 빛이 조사되는 영역(22)은 하부 코팅 영역(11a)과 디스플레이 패널(21)의 경계면으로부터 소정 거리만큼 이격될 수도 있다. 도 1은 디스플레이 패널(21)의 엣지에 위치한 하나의 광원(110)을 도시하고 있다. 빛이 조사되는 영역(22)은 디스플레이 패널(21)의 엣지의 일부 영역이다. 여기서, 디스플레이 패널(21)의 엣지는 화소가 없는 어두운 띠 형태의 영역으로 시각적으로 외부에 노출된 영역이다. 따라서 빛이 조사되는 영역(22)을 정의하기 위한 개구를 하부 코팅 영역(11a)에 형성할 필요가 없으며, 하부 코팅 영역(11a)의 색에 구애받지 않는 장점이 있다. 물론, 빛이 조사되는 영역(22)은 하부 코팅 영역(11a)에 형성될 수도 있다. 이 경우, 하부 코팅 영역(11a)은 어두운 색으로 형성되거나, 전자장치(10)의 제조사명 또는 상표가 인쇄된 영역에 개구가 형성될 수 있다.The light incident on the skin of the finger 50 is incident on the cover glass 20 from the ridge of the fingerprint that has come into contact with the cover glass 20. On the other hand, the light irradiated from the not-contacted portion of the cover glass 20 passes through the air interposed between the skin and the cover glass 20, and then enters the inside of the cover glass 20. It is preferable that the distance between the region 22 in which the light is irradiated and the fingerprint acquisition region 30 is close to reduce the loss of light generated when the finger 50 passes through the skin. Since the fingerprint acquisition area 30 is determined by the position of the fingerprint sensor package 100, when one side of the rectangular fingerprint sensor package 100 is positioned substantially in contact with or close to the bottomcoat area 11a, It is preferable that the area 22 is also located close to the interface between the lower coating area 11a and the display panel 21. [ The area 22 irradiated with the light according to the intensity of the light generated by the light source 110 or the angle of the light incident on the finger 50 is a predetermined distance from the interface between the lower coating area 11a and the display panel 21, It may be separated by a distance. 1 shows one light source 110 positioned at the edge of the display panel 21. As shown in FIG. The area 22 to which the light is irradiated is a part of the edge of the display panel 21. Here, the edge of the display panel 21 is a region that is visually exposed to the outside as a dark band-like region without pixels. Accordingly, there is no need to form an opening in the lower coating region 11a for defining the region 22 to be irradiated with light, and it is advantageous that the color of the lower coating region 11a is not affected. Of course, the region 22 to which the light is irradiated may be formed in the lower coating region 11a. In this case, the lower coating area 11a may be formed in a dark color, or an opening may be formed in the area where the manufacturer's name or trademark of the electronic device 10 is printed.

일 실시예로, 지문센서 패키지(100)는 터치 센서(23)를 더 포함할 수 있다. 전자장치에 적용된 일반적인 디스플레이 패널(21)은 터치 패널을 포함하고 있으나, 비활성 상태에서 대면적의 터치 패널을 구동하면 전력 소모가 증가할 수 있다. 따라서 전자장치가 비활성 상태에서는 터치 패널에 비해 상대적으로 전력 소모가 작은 터치 센서(23)를 이용하는 편이 바람직하다. 터치 센서(23)는 지문 획득 영역(30)에 손가락(50)이 위치하였음을 감지하고, 지문센서 패키지(100)를 구동하기 위한 제어 신호를 출력한다. 터치 센서(23)를 구동하는 터치 센서 구동 회로는 지문센서 패키지(100)에 내장되거나 전자장치 내부에 위치될 수 있다.In one embodiment, the fingerprint sensor package 100 may further include a touch sensor 23. A general display panel 21 applied to an electronic device includes a touch panel. However, if a large-sized touch panel is driven in an inactive state, power consumption may increase. Therefore, when the electronic device is in an inactive state, it is preferable to use the touch sensor 23 that consumes less power than the touch panel. The touch sensor 23 senses that the finger 50 is positioned in the fingerprint acquisition area 30 and outputs a control signal for driving the fingerprint sensor package 100. [ The touch sensor driving circuit for driving the touch sensor 23 may be embedded in the fingerprint sensor package 100 or may be located inside the electronic device.

도 2는 지문센서 패키지의 동작 원리를 개략적으로 도시한 예시도로서, 도 1의 지문 획득 영역(30)의 일부를 확대하여 나타내고 있다.FIG. 2 is a view schematically showing the operation principle of the fingerprint sensor package, and shows a part of the fingerprint acquisition area 30 of FIG. 1 in an enlarged manner.

도 2의 (a)를 참조하면, 지문센서 패키지(100)는, 지문의 융선에 의해 지문센서 패키지(100)의 내부로 입사된 빛 중에서 소정의 입사각을 갖는 빛만이 이미지 센서의 수광부에 도달하며, 소정의 입사각 이외의 각도를 갖는 빛은 수광부에 도달하지 않는 구조를 가진다. 즉, 피부로 입사하면, 광원(110)에 의해 조사된 빛은 손가락(50)의 피부에서 무한 점광원으로 작용하게 된다. 손가락을 커버 글라스(20)에 위치하게 되면, 커버 글라스(20)에 접촉하는 부분, 예를 들어, 지문의 융선과, 커버 글라스(20)에 접촉하지 않는 부분, 예를 들어, 지문의 골은 각각 상이한 입사각 범위를 갖는 빛을 커버 글라스(20) 내부로 조사한다. 상세하게, 지문의 골에서 조사된 빛은 피부와 커버 글라스(20) 사이에 개재된 공기를 통과한 후 커버 글라스(20)로 입사하게 된다. 따라서, 공기와 커버 글라스(20)간 굴절률의 차이로 인해서, 지문의 골에서 조사된 빛의 입사각 범위는, 지문의 융선에서 커버 글라스(20)로 직접 조사된 빛의 입사각 범위보다 상대적으로 좁다. 지문의 융선과 골로부터 조사된 빛 중에서, 공통되는 입사각 범위에 빛은 제외하고, 지문의 융선으로부터만 조사될 수 있는 입사각을 갖는 빛을 이용하여 지문 이미지를 생성할 수 있다. 이하에서 (b) 내지 (d)를 참조하여 본 원리를 상세히 설명한다.2 (a), in the fingerprint sensor package 100, only light having a predetermined incident angle from the light incident into the fingerprint sensor package 100 due to the ridge of the fingerprint reaches the light receiving portion of the image sensor , And the light having an angle other than a predetermined incident angle does not reach the light receiving portion. That is, when the light is incident on the skin, the light irradiated by the light source 110 acts as an infinite point light source in the skin of the finger 50. When the finger is placed on the cover glass 20, the ridge of the fingerprint, for example, the portion of the fingerprint that does not contact the cover glass 20, for example, And light having a different incident angle range is irradiated into the cover glass 20. In detail, the light irradiated from the fingerprints passes through the air interposed between the skin and the cover glass 20, and then enters the cover glass 20. Therefore, due to the difference in refractive index between the air and the cover glass 20, the incident angle range of the light irradiated from the fingerprints is relatively narrower than the incident angle range of the light directly irradiated to the cover glass 20 from the ridge of the fingerprint. A fingerprint image can be generated using light having an incident angle that can be irradiated only from a ridge of a fingerprint, except light in a range of incidence angles common to light irradiated from ridges and ridges of a fingerprint. Hereinafter, this principle will be described in detail with reference to (b) to (d).

도 1의 (b)를 참조하면, 지문은 융선과 골로 구성되며, 융선은 커버 글라스(20)의 상면에 접촉하지만, 골은 커버 글라스(20)의 상면에 접촉하지 않는다. 보호 매체는 근적외선이 투과할 수 있는 근적외선에 투명한 매체로서 전자장치(10)의 외면이 손상되는 것을 방지한다. 이러한 보호 매체의 일 예는 휴대 전화의 전면에 부착되어 디스플레이 패널을 보호하는 커버 글라스(20)이다. 이하에서는 커버 글라스(20)를 보호 매체의 일 예로 설명한다. Referring to FIG. 1 (b), the fingerprint is composed of ridges and valleys, and the ridges contact the upper surface of the cover glass 20, but the ridges do not contact the upper surface of the cover glass 20. The protective medium prevents the outer surface of the electronic device 10 from being damaged as a medium transparent to near-infrared rays that can transmit near-infrared rays. One example of such a protective medium is a cover glass 20 attached to the front surface of the mobile phone to protect the display panel. Hereinafter, the cover glass 20 will be described as an example of a protective medium.

지문의 융선과 골은 커버 글라스(20)의 상면에서 이미지 센서의 수광부를 향해 빛을 조사하는 다중 광원의 역할을 한다. 융선과 커버 글라스(20)의 상면이 접촉하는 지점 A는 광원으로 작용하여 모든 방향으로 빛을 조사하게 되며, 커버 글라스(20)의 상면에서 커버 글라스(20)의 내부로 조사한다. 한편, 커버 글라스(20)의 상면에 접촉하지 않은 골에서 조사된 빛은 골과 커버 글라스(20) 사이의 공기를 거쳐 커버 글라스(20) 상면의 지점 B에 도달하므로, 빛은 지점 B에서 굴절된다. 따라서, 지점 A에서 커버 글라스(20)의 내부로 입사된 빛의 커버 글라스 입사각 θ_r은, 약 0도 내지 약 180도의 범위 내에 속할 수 있지만, 지점 B에서 커버 글라스(20)의 내부로 입사된 빛의 커버 글라스 입사각 θ_v는, 공기 굴절률과 커버 글라스 굴절률간 차이로 인해 커버 글라스 입사각 θ_r에 비해 상대적으로 좁은 범위 내에 속할 수 있다. 여기서, 커버 글라스(20)의 상면에 실질적으로 수평하게 왼쪽을 향하는 빛의 커버 글라스 입사각을 0도, 커버 글라스(20)의 상면에 실질적으로 수직으로 입사한 빛의 커버 글라스 입사각을 90도, 커버 글라스(20)의 상면에 실질적으로 수평하게 오른쪽을 향하는 빛의 커버 글라스 입사각을 180도라고 가정한다. 이하에서 커버 글라스(20) 내부로 입사된 빛의 각도를 커버 글라스 입사각이라 한다.The ridges and ridges of the fingerprint function as multiple light sources for irradiating light from the upper surface of the cover glass 20 toward the light receiving portion of the image sensor. A point A where the ridgeline contacts the upper surface of the cover glass 20 acts as a light source to irradiate light in all directions and irradiate the inside of the cover glass 20 from the upper surface of the cover glass 20. On the other hand, since the light irradiated from the non-contacting surface of the cover glass 20 reaches the point B on the upper surface of the cover glass 20 through the air between the valley and the cover glass 20, do. Therefore, although the cover glass incident angle? _R of the light incident on the inside of the cover glass 20 at the point A may fall within a range of about 0 degree to about 180 degrees, The incident angle of the cover glass of the light &thetas; _v can fall within a relatively narrow range as compared with the cover glass incident angle &thetas; _r due to the difference between the air refractive index and the cover glass refractive index. Here, the angle of incidence of the cover glass on the left side of the cover glass 20, which is substantially horizontally and substantially perpendicular to the upper surface of the cover glass 20, is set to 90 degrees, It is assumed that the angle of incidence of the cover glass on the right side of the upper surface of the glass 20 is substantially 180 degrees. Hereinafter, the angle of light incident into the cover glass 20 is referred to as a cover glass incidence angle.

지문센서 패키지(100)는 디스플레이 패널(21)의 하면에 밀착될 수 있다. 즉, 커버 글라스(20)와 지문센서 패키지(100) 사이에 디스플레이 패널(21)이 개재될 수 있다. 디스플레이 패널(21)의 하면에 백라이트, 반사판 등과 같이 빛을 생성하기 위한 추가 구조가 필요한 LCD와 달리, AMOLED 또는 양자점 디스플레이 등은 단위 화소가 빛을 직접 생성하기 때문에 추가 구조를 필요로 하지 않는다. 한편, 이러한 디스플레이 패널(21)의 단위 화소 면적의 상당 부분을 차지하는 전극 및/또는 배선은 ITO와 같은 광학적으로 투명한 재질로 형성된다. 따라서, 커버 글라스(20)와 지문센서 패키지(100) 사이에 개재된 디스플레이 패널(21)은 커버 글라스(20)로부터 입사된 빛이 통과할 수 있는 연장된 광경로를 제공할 수 있다. 다시 말해, 일반적인 커버 글라스보다 두꺼운 커버 글라스의 하면에 지문센서 패키지(100)를 밀착시키는 것과 실질적으로 동일한 결과를 기대할 수 있다. 이하에서 상세히 설명되겠지만, 지문센서 패키지(100)는 검출하고자 하는 빛의 입사각을 선택할 수 있는 구조를 가지고 있다. 따라서, 개재된 디스플레이 패널(21)에 의해 입사된 빛이 어느 정도 굴절되는 현상이 발생하더라도 빛의 입사각을 선택하는 하나 이상의 조건을 조정함으로써 디스플레이 패널(21)의 하부에서도 소정의 입사각을 갖는 빛을 검출할 수 있다. The fingerprint sensor package 100 can be brought into close contact with the lower surface of the display panel 21. That is, the display panel 21 may be interposed between the cover glass 20 and the fingerprint sensor package 100. Unlike an LCD in which an additional structure for generating light such as a backlight or a reflector is required on the lower surface of the display panel 21, an AMOLED or a quantum dot display does not require an additional structure because a unit pixel directly generates light. On the other hand, the electrodes and / or wires occupying a substantial portion of the unit pixel area of the display panel 21 are formed of an optically transparent material such as ITO. Thus, the display panel 21 interposed between the cover glass 20 and the fingerprint sensor package 100 can provide an extended light path through which light incident from the cover glass 20 can pass. In other words, substantially the same result as that in which the fingerprint sensor package 100 is brought into close contact with the lower surface of the cover glass which is thicker than the normal cover glass can be expected. As will be described in detail below, the fingerprint sensor package 100 has a structure capable of selecting an incident angle of light to be detected. Accordingly, even if a light incident on the display panel 21 interposed therebetween is refracted to some extent, the condition of one or more conditions for selecting the angle of incidence of light is adjusted so that light having a predetermined angle of incidence Can be detected.

지문센서 패키지(100)는, 커버 글라스(20)-디스플레이 패널(21)을 통과하여 지문센서 패키지(100)의 상면에 입사하는 빛 중 소정의 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛을 선택한다. 도 1의 (c)는, 지문센서 패키지(100)의 상면에 입사하는 빛 중에서 지문센서 패키지(100)의 광 선택 구조에 의해 선택될 입사각 θ_r'을 갖는 빛을 나타내며, 도 1의 (d)는 입사각 θ_r'을 갖는 빛 중에서 최종적으로 이미지 센서의 수광부에 도달하는 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛을 나타낸다. 즉, 지문센서 패키지(100)의 광 선택 구조는, 소정의 입사각을 가진 빛이 수광부가 위치한 지문센서 패키지(100)의 하부를 향하도록 하여 수광부에 입사하는 특정각의 빛을 선택한다. 이하에서는 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛은 검출 대상 빛이라고 한다.The fingerprint sensor package 100 passes through the cover glass 20 and the display panel 21 and selects light having a predetermined detection object incident angle? ₁ among the light incident on the upper surface of the fingerprint sensor package 100. 1C shows light having an incident angle θ _{r '} to be selected by the light selection structure of the fingerprint sensor package 100 among lights incident on the upper surface of the fingerprint sensor package 100, Represents light having the detection object incident angle? ₁ finally reaching the light receiving portion of the image sensor among the light having the incident angle? _{R '} . That is, the light selecting structure of the fingerprint sensor package 100 selects a specific angle of light incident on the light receiving unit such that light having a predetermined incident angle is directed to the lower portion of the fingerprint sensor package 100 where the light receiving unit is located. Hereinafter, the light having the detection subject incident angle? ₁ is referred to as detection target light.

상세하게, 도 1의 (c)에서, 지문센서 패키지(100)의 광 선택 구조는 지문센서 패키지 내부로 입사되는 빛 중 지점 A 와 B의 좌측 방향으로 입사되는 빛을 차단하며, 추가적으로, 지점 A의 우측 방향으로 입사되는 빛 중 지점 B의 우측 방향으로 입사되는 빛의 입사각과 동일한 입사각을 갖는 빛을 차단한다. 이를 통해서, 입사각 θ_r'을 갖는 빛이 선택될 수 있다. 예를 들어, 커버 글라스 입사각 θ_r 이 약 0도 내지 약 180도의 범위에 속하고, 커버 글라스 입사각 θ_v가 약 42도 내지 약 132도의 범위에 속하는 경우, 입사각 θ_r'은 약 132도 내지 약 140도의 범위에 속할 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐, 광 선택 구조의 특성에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 1 (c), the light selection structure of the fingerprint sensor package 100 blocks light incident on the left side of the points A and B among the light incident into the fingerprint sensor package, and additionally, Of the light incident on the right side of the point B, the light having the same incident angle as that of the light incident on the right side of the point B is blocked. Through this, light with an incident angle [theta] _{r '} can be selected. For example, when the cover glass incident angle? _R falls within a range of about 0 degree to about 180 degrees and the cover glass incident angle? _V falls within a range of about 42 degrees to about 132 degrees, the incident angle? _{R '} 140 degrees, but this is merely an example, and it goes without saying that it may vary depending on the characteristics of the optical selective structure.

아울러, 도 1의 (d)에서, 광 선택 구조에 의해 선택된 빛 중 수광부로 입사될 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛을 선택할 수 있다. 예를 들어, 입사각 θ_r'이 132도 내지 140도의 범위에 속하는 경우, 검출 대상 입사각 θ₁은 135도 내지 140도의 범위에 속할 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐, 마이크로 렌즈의 위치, 구경, 크기 등과 같은 특성에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 여기서, 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛은 광 선택 구조 및 이미지 센서를 거치면서 굴절되며, 최종적으로 수광부에 입사될 때의 각도 θr은 검출 대상 입사각 θ₁과 다를 수 있다. 또한, 도 1의 (c) 및 (d)는 지점 A의 좌측 방향으로 입사되는 빛을 차단하여 지문 이미지를 생성하는 구조를 예시하고 있으나, 지점 A의 우측 방향으로 입사되는 빛을 차단하는 구조에서도 실질적으로 동일한 지문 이미지가 생성될 수 있다.1 (d), light having the detection object incident angle? ₁ to be incident on the light receiving portion among the light selected by the light selection structure can be selected. For example, the angle of incidence θ _{r 'If} in the range 132 degrees to 140 degrees, the detection subject incident angle θ ₁ is, but may be in the range 135 degrees to 140 degrees, which is merely an example, the position of the micro-lens, aperture, the size And the like. Here, the light having the detection object incidence angle? ₁ is refracted while passing through the optical selection structure and the image sensor, and the angle? R when the light is finally incident on the light receiving portion may be different from the detection object incident angle? ₁ . 1 (c) and 1 (d) illustrate a structure for generating a fingerprint image by blocking light incident on the left side of the point A, but also a structure for blocking light incident to the right side of the point A Substantially the same fingerprint image can be generated.

검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛은 지문의 융선에 의해서 생성된 빛만이 가질 수 있는 각도이므로, 이를 이용하여 선명한 지문 이미지를 생성할 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 것처럼, 지문이 커버 글라스 위에 위치하면, 융선에 의한 빛뿐만 아니라 골에 의한 빛도 함께 커버 글라스 내부로 들어간다. 종래의 광학식 지문센서는, 수직으로 입사되는 빛을 검출하는 구조를 가지고 있기 때문에, 융선에서 나와서 수광부의 상면에 실질적으로 수직으로 입사한 빛뿐 아니라 골에서 나와서 수광부의 상면에 실질적으로 수직으로 입사한 빛도 검출한다. 따라서 지문의 융선과 골 사이의 경계가 선명하지 않은 지문 이미지를 생성한다. 이에 반해, 본 발명에 따른 지문센서 패키지는, 지문의 접촉면에 의해 생성된 빛 중에서 융선에 의해 생성된 빛의 적어도 일부만을 검출하는 구조를 가지고 있기 때문에, 종래의 광학식 지문센서보다 선명한 지문 이미지를 생성할 수 있다.Since the light having the incident angle of incidence? ₁ is an angle that only light generated by the ridge of the fingerprint can have, a clear fingerprint image can be generated. When the fingerprint is placed on the cover glass as shown in Fig. 1 (b), not only the light due to the ridge but also the light due to the goal also enters the inside of the cover glass. Since the conventional optical fingerprint sensor has a structure for detecting light incident vertically, not only the light that comes out of the ridge but is substantially perpendicular to the upper surface of the light receiving portion, but also the light that comes out of the valley and enters the upper surface of the light receiving portion substantially vertically . Thus, a fingerprint image is generated in which the boundary between the ridge and the ridge of the fingerprint is unclear. In contrast, the fingerprint sensor package according to the present invention has a structure for detecting at least a part of light generated by ridges in the light generated by the contact surface of the fingerprint, so that a clear fingerprint image is generated can do.

도 3은 도 1에 도시된 지문센서 패키지의 구조 및 동작을 예시적으로 설명하기 위한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating an exemplary structure and operation of the fingerprint sensor package shown in Fig.

도 3을 참조하면, 전자장치는 보호 매체, 터치 센서, 편광 필름(이하 커버 글라스(200)로 총칭함), 및 디스플레이 패널(300)이 적층된 구조를 갖는다. 커버 글라스(200)는 지문의 골에서 조사된 빛이 내부로 입사할 수 있어야 하므로, 근적외선에 투명하게 생성된다. 여기서, 편광 필름은 가시광 대역의 빛은 차단하지만 근적외선 대역의 빛은 실질적으로 거의 손실 없이 통과시키는 특성을 갖는다. Referring to FIG. 3, the electronic device has a structure in which a protective medium, a touch sensor, a polarizing film (collectively referred to as a cover glass 200), and a display panel 300 are laminated. The cover glass 200 is transparent to near-infrared rays because the light irradiated from the fingerprints of the fingerprint must be incident on the inside. Here, the polarizing film has a property of blocking light in the visible light band but passing the light in the near-infrared light band substantially without loss.

지문센서 패키지(100)는 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는, 소정의 검출 대상 빛은 이미지 센서(500)에 도달할 수 있게 하는 반면 그 외의 입사각을 갖는 빛은 이미지 센서(500)에 도달할 수 없거나 도달하더라도 검출되지 않도록 한다. 이미지 센서(500)는, 광 선택 구조(400)의 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)를 경유하여 도달한 검출 대상 빛을 화소 전류로 변환하여 출력한다. 이하에서는, 검출 대상 입사각 및 검출 대상 빛을 설명한다.The fingerprint sensor package 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500. The light selection structure 400 allows a predetermined detection object light to reach the image sensor 500 while light having another incident angle is not detected even when the image sensor 500 can not reach or reaches it. The image sensor 500 converts the detection object light, which is located below the light selection structure 400, via the light selection structure 400 into a pixel current and outputs the pixel current. Hereinafter, the detection target incident angle and the detection target light will be described.

커버 글라스(200)의 상면에 위치한 융선에 의해 커버 글라스(200) 내부로 입사한 빛(321 내지 328)은 디스플레이 패널(300) 상의 제1 지점(320)에 도달한다. 빛(321 내지 328)의 입사각 θ_i1은, 커버 글라스(200)의 상면에 수직한 직선과의 사이 각도이다. 빛(321 내지 328)은 커버 글라스(200)의 상면상의 상이한 지점으로 입사하여 상이한 광 경로를 거쳐 디스플레이 패널(300) 상의 제1 지점(320)에 도달한다. 제1 지점(320)에서 지문센서 패키지(100)로 입사하는 빛(321 내지 328) 중에서, 제1 지점(320)의 우측에서 제1 지점(320)을 향해 입사하는 빛(325 내지 328)은 광 선택 구조(400)에 의해 차단된다. 아울러, 제1 지점(320)의 좌측에서 제1 지점(320)을 향해 입사하는 빛(321 내지 324) 중 검출 대상 입사각 θ₁ 이외의 입사각 θ_i1을 갖는 빛(321, 322, 324)은 광 선택 구조(400)에 의해 차단되거나 검출 대상 빛과는 상이한 광 경로를 갖게 된다. 즉, 검출 대상 빛은 광 선택 구조(400)에 의해 이미지 센서(500)의 수광부에 도달하도록 굴절되어 최종적으로 입사각 θ₂로 수광부에 입사하지만, 검출 대상 입사각 θ₁ 이외의 입사각 θ_i1을 갖는 빛(321, 322, 324)은 최종적으로 입사각 θ₃ 또는 θ₄로 굴절되어 수광부에 입사하지 못하거나 광 선택 구조(400)에 의해 차단된다.The lights 321 to 328 incident on the inside of the cover glass 200 by ridges located on the upper surface of the cover glass 200 reach the first point 320 on the display panel 300. The incident angle &thetas; _i1 of the lights 321 to 328 is an angle with a straight line perpendicular to the upper surface of the cover glass 200. [ The lights 321 to 328 are incident at different points on the upper surface of the cover glass 200 and reach the first point 320 on the display panel 300 through different light paths. Among the lights 321 to 328 incident on the fingerprint sensor package 100 at the first point 320, the lights 325 to 328 incident from the right side of the first point 320 toward the first point 320 And is blocked by the optically selective structure 400. Light 321, 322, and 324 having an incident angle? _I1 other than the detection object incident angle? ₁ among lights 321 to 324 incident from the left side of the first point 320 toward the first point 320, It is blocked by the selective structure 400 or has a light path different from the light to be detected. That is, the detection target light is refracted to reach the light receiving portion of the image sensor 500 by the optical selection structure 400 enters the final light-receiving unit as the angle of incidence θ _2, but the detected angle of incidence light having an incidence angle θ _i1 other than θ ₁ (321, 322, 324) are finally refracted at the incident angle [theta] ₃ or [theta] ₄ and are not incident on the light receiving part or blocked by the light selecting structure 400. [

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

지문 이미지 생성시, 디스플레이 패널(300)은 그 하부에 지문센서 패키지(100)가 위치한 화소들을 턴 오프할 수 있다. 지문센서 패키지(100)에 대응하는 영역에 위치한 화소 또는 지문센서 패키지(100)에 대응하는 라인 및/또는 컬럼에 속한 화소가 턴 온프될 수 있다. 화소의 턴 오프는, 예를 들어, 전자장치의 AP(Application processor) 또는 디스플레이 패널의 TCON(Timing controller)에 의해 직접 또는 간접적으로 제어될 수 있다.When the fingerprint image is generated, the display panel 300 may turn off the pixels where the fingerprint sensor package 100 is located. A pixel located in a region corresponding to the fingerprint sensor package 100 or a pixel belonging to a line and / or a column corresponding to the fingerprint sensor package 100 may be turned on. The turn-off of the pixel can be controlled directly or indirectly, for example, by an application processor (AP) of an electronic device or a TCON (Timing controller) of a display panel.

지문센서 패키지(100)의 두께 T_sesnor는 광 선택 구조(400)에 따라 달라질 수 있다. 이하에서 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명된 광 선택 구조(400)는, 검출 대상 빛이 이미지 센서(500)의 수광부에 어떤 각도로 입사되도록 하는지에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 한편, 이미지 센서(500)의 수광부간 거리는 이미지 센서(500)의 해상도 및/또는 입사각 선택성을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 입사각 선택성을 높이기 위해서, 수광부는 일반적인 이미지 센서의 수광부보다 좁은 폭을 갖도록 형성될 수 있으며, 이 경우, 수광부간 거리는 증가될 수 있다.The thickness T _sesnor of the fingerprint sensor package 100 may vary depending on the light selection structure 400. The light selection structure 400 described with reference to FIGS. 4 to 7 may be variously configured according to an angle at which the light to be detected is incident on the light receiving portion of the image sensor 500. FIG. Meanwhile, the distance between the light receiving portions of the image sensor 500 may be determined in consideration of the resolution and / or the incident angle selectivity of the image sensor 500. For example, in order to increase the incidence angle selectivity, the light receiving section may be formed to have a narrower width than that of the light receiving section of a general image sensor, and in this case, the distance between the light receiving sections may be increased.

한편, 지문센서 패키지(100)는 고역 통과 필터 또는 대역 통과 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 고역 통과 필터는 720nm 이상의 파장을 갖는 빛을 통과시키며, 대역 통과 필터는 720 내지 980 nm 파장을 갖는 빛을 통과시킨다. 고역 통과 필터 또는 대역 통과 필터는 지문센서 패키지(100)의 상면 또는 이미지 센서(500)의 상면 등 광 경로상에 위치한 수평면에 위치할 수 있다. 고역 통과 필터 또는 대역 통과 필터는 필터링 특성을 갖는 물질로 수평면을 코팅하여 형성될 수 있다. 커버 글라스(200)의 편광 필름에 의해서 외부로부터 입사하는 가시광은 거의 차단되지만, 디스플레이 패널(300)의 화소가 조사한 빛이 직접 또는 커버 글라스(200)에 반사되어 지문센서 패키지(100)로 입사할 수도 있다. 따라서 고역 통과 필터 또는 대역 통과 필터는, 지문센서 패키지(100)로 입사한 가시광에 의한 지문 이미지의 품질 저하를 방지하기 위해서, 가시광이 이미지 센서(500)의 수광부에 입사하는 것을 차단한다.Meanwhile, the fingerprint sensor package 100 may include a high-pass filter or a band-pass filter (not shown). The high-pass filter passes light having a wavelength of 720 nm or more, and the band-pass filter passes light having a wavelength of 720 to 980 nm. The high pass filter or band pass filter may be located on a horizontal plane located on the optical path, such as the top surface of the fingerprint sensor package 100 or the top surface of the image sensor 500. The high-pass filter or the band-pass filter may be formed by coating a horizontal surface with a material having filtering characteristics. The visible light incident from the outside is substantially blocked by the polarizing film of the cover glass 200 but the light irradiated by the pixels of the display panel 300 is reflected directly or through the cover glass 200 and is incident on the fingerprint sensor package 100 It is possible. Therefore, the high-pass filter or the band-pass filter blocks the visible light from entering the light-receiving portion of the image sensor 500 in order to prevent deterioration of the quality of the fingerprint image due to the visible light incident on the fingerprint sensor package 100.

도 4는 도 2에 도시된 지문센서 패키지의 일 실시예를 예시적으로 도시한 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view exemplarily showing an embodiment of the fingerprint sensor package shown in FIG. 2. FIG.

도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 지문센서 패키지(100)는 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 전자장치의 디스플레이 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410) 및 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410) 및 마이크로 렌즈(430)는 커버 글라스(200)-디스플레이 패널(300)을 통과하여 지문센서 패키지(100) 내부를 향해 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다.4 (a) and 4 (b), the fingerprint sensor package 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500. The optics selection structure 400 is located below the display of the electronic device and the optics selection structure 400 includes a prism sheet 410 and a microlens 430. The prism sheet 410 and the microlens 430 pass through the cover glass 200 and the display panel 300 to select the light to be detected from the light incident at various incidence angles toward the interior of the fingerprint sensor package 100.

도 4의 (a)에 도시된 일 실시예에서, 프리즘 시트(410)는 입사한 빛을 굴절시키는 제1 경사면(411)과 입사한 빛을 흡수하는 제2 경사면(412)을 포함한다. 교번하게 배치된 제1 경사면(411)과 제2 경사면(412)은 교번하게 프리즘 산과 프리즘 골을 형성한다. 프리즘 산은 마이크로 렌즈(430)를 향하며, 프리즘 골은 디스플레이를 향한다.4A, the prism sheet 410 includes a first inclined surface 411 for refracting incident light and a second inclined surface 412 for absorbing incident light. The first inclined surface 411 and the second inclined surface 412 alternately arranged form a prism mountain and a prism valley. The prism acid is directed to the microlens 430, and the prism valley faces the display.

프리즘 시트(410)의 제1 경사면(411)은 좌측 상부에서 우측 하부 방향으로 입사한 빛(322, 323, 324)을 굴절시키며, 제2 경사면(412)은 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛을 차단한다. 이를 위해, 제1 경사면(411)은 프리즘 산(413a)과 프리즘 골(414b) 사이에 경사지게 형성되며, 제2 경사면(412)는 프리즘 산(413a)과 프리즘 골(414a) 사이에 경사지게 형성된다. 도 4의 (a)에서, 지문센서 패키지(100)의 상면에 수직한 직선에 대한 제1 경사면(411)의 경사각은 θ_P1이며, 지문센서 패키지(100)의 상면에 수직한 직선에 대한 제2 경사면(412)의 경사각은 θ_P2이다. 첨부된 도면에 도시된 실시예는 θ_P1과 θ_P2가 상이하게 표현되어 있으나, θ_P1과 θ_P2은 실질적으로 동일할 수 있다. 첨부된 도면에 도시된 실시예에서, θ_P1은 약 15도 내지 약 20도이며, θ_P2는 약 30도 내지 50도인 것으로 가정한다. θ_P2가 클수록 수광부(520)로 입사하는 검출 대상 빛의 광량이 증가할 수 있다. 제1 경사면(411)과 제2 경사면(412)에 의해 형성된 프리즘 산과 프리즘 골의 내각은 θ_P1+θ_P2이며, 내각 θ_P1+θ_P2 또는 프리즘 피치(즉, 프리즘 산(413a)-프리즘 산(413b) 간격 또는 프리즘 골(414a)-프리즘 골(414b) 간격)에 따라 수광부(520)에 입사할 수 있는 검출 대상 입사각이 결정될 수 있다.The first inclined surface 411 of the prism sheet 410 refracts light 322, 323 and 324 incident from the upper left to the lower right and the second inclined surface 412 inclines in the lower left direction from the upper right It blocks light. The first inclined surface 411 is inclined between the prism mountain 413a and the prism trough 414b and the second inclined surface 412 is inclined between the prism mountain 413a and the prism trough 414a . 4A, the inclination angle of the first inclined surface 411 with respect to a straight line perpendicular to the upper surface of the fingerprint sensor package 100 is θ _P1, and the inclination angle of the first inclined surface 411 with respect to a straight line perpendicular to the upper surface of the fingerprint sensor package 100 2 The inclination angle of the inclined plane 412 is? _P2 . In the embodiment shown in the accompanying drawings,? _P1 and? _P2 are expressed differently, but? _P1 and? _P2 can be substantially the same. In the embodiment shown in the accompanying drawings, it is assumed that? _P1 is about 15 degrees to about 20 degrees, and? _P2 is about 30 degrees to 50 degrees. the larger the angle &thetas; _P2 , the larger the amount of light of the detection object light incident on the light receiving portion 520 may increase. The internal angle of the prism object formed by the first inclined plane 411 and the second inclined plane 412 is θ _P1 + θ _P2 and the internal angle θ _P1 + θ _P2 or the prism pitch (ie, the prism mountain 413a) The incident angle to be detected which can be incident on the light receiving portion 520 can be determined according to the distance between the prism trough 413b and the prism trough 414a.

한편, 제2 경사면(412)의 표면에는 흡광 물질을 포함하는 흡광층이 형성될 수 있다. 제2 경사면(412)의 표면에 형성된 흡광층은 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛을 흡수한다. 그 결과, 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛은 수광부(520)에 도달하지 못한다.On the other hand, a light absorbing layer including a light absorbing material may be formed on the surface of the second inclined surface 412. The light absorbing layer formed on the surface of the second inclined surface 412 absorbs light incident in the lower left direction from the upper right portion. As a result, light having an angle other than the angle of incidence of the detection object can not reach the light-receiving unit 520.

마이크로 렌즈(430)는 프리즘 시트(410)를 통과한 빛 중 검출 대상 빛을 굴절시켜 수광부(520)를 향하게 한다. 마이크로 렌즈(430)에 의한 입사각 선택성을 높이기 위해서, 마이크로 렌즈(430)와 이미지 센서(500) 사이에 광 경로 연장층(420)이 개재될 수 있다. 광 경로 연장층(420)의 두께는, 예를 들어, 마이크로 렌즈(430)의 중심부 두께의 약 5배 이상일 수 있으나, 이는 예시일 뿐이며, 마이크로 렌즈(430)의 구면 수차, 검출 대상 입사각 등 다양한 요인에 의해 증가하거나 감소할 수 있다. 여기서, 마이크로 렌즈(430)와 광 경로 연장층(420)의 굴절률은 실질적으로 동일할 수 있다. 한편, 광 경로 연장층(420) 상면 중 마이크로 렌즈(430)가 형성되지 않은 일부 영역에는 흡광 물질을 포함하는 흡광층(440)이 형성될 수 있다. 흡광층(440)은 검출 대상 입사각 이외의 입사각을 갖는 빛이 광 경로 연장층(420) 내부를 통과하여 이미지 센서(500)로 입사하는 것을 차단한다. The microlens 430 deflects the detection target light among the light that has passed through the prism sheet 410 and directs it to the light receiving unit 520. The optical path extending layer 420 may be interposed between the microlens 430 and the image sensor 500 in order to enhance the incident angle selectivity by the microlens 430. The thickness of the optical path extending layer 420 may be about five times or more the thickness of the central portion of the microlens 430. However, the thickness of the optical path extending layer 420 is not limited to the spherical aberration of the microlens 430, It can be increased or decreased by factors. Here, the refractive indexes of the microlens 430 and the optical path extending layer 420 may be substantially the same. On the other hand, a light absorbing layer 440 including a light absorbing material may be formed on a part of the upper surface of the light path extending layer 420 where the microlenses 430 are not formed. The light absorbing layer 440 blocks light having an incident angle other than the incident angle to be detected from passing through the inside of the optical path extending layer 420 and entering the image sensor 500.

수광부(520)로 입사하는 빛의 광량을 증가시키기 위한 마이크로 렌즈의 일반적인 용도 대신에, 본 지문센서 패키지(100)에서는 특정각의 빛만 수광부(520)에 입사시키기 위한 용도로 마이크로 렌즈(430)를 이용한다. 이를 위해서, 마이크로 렌즈(430)는 복수의 메탈 라인에 의해 정의된 광 경로(525)에 대응하도록 메탈층(530)이 구비된 이미지 센서(500)의 수광부(520)의 상부에 형성된다. 즉, 마이크로 렌즈(430)는 프리즘 시트(410)의 하부에 위치하여 프리즘 시트(410)으로부터 이격된다. 이로 인해서, 공기가 프리즘 시트(410)와 마이크로 렌즈(430) 사이에 개재된다. 프리즘 시트-공기간 굴절률의 차이 및 공기-마이크로 렌즈간 굴절률의 차이를 이용하여, 커버 글라스(200)의 상면에서 조사된 검출 대상 빛이 선택될 수 있다.The fingerprint sensor package 100 may include a microlens 430 for the purpose of allowing only a specific angle of light to be incident on the light receiving portion 520, instead of the general use of a microlens for increasing the amount of light incident on the light receiving portion 520 . The microlens 430 is formed on the upper portion of the light receiving portion 520 of the image sensor 500 having the metal layer 530 corresponding to the optical path 525 defined by the plurality of metal lines. That is, the microlens 430 is positioned below the prism sheet 410 and is spaced from the prism sheet 410. Thereby, air is interposed between the prism sheet 410 and the microlens 430. The light to be detected irradiated from the upper surface of the cover glass 200 can be selected using the difference between the refractive index of the prism sheet and the air and the refractive index between the air and the microlens.

이미지 센서(500)는 기판(510), 기판(510)에 형성된 수광부(520), 및 수광부(520)의 상부에 형성되며 광 경로(535)를 정의하는 메탈층(530)을 포함한다.The image sensor 500 includes a substrate 510, a light receiving portion 520 formed on the substrate 510, and a metal layer 530 formed on the light receiving portion 520 and defining a light path 535.

수광부(520)는 마이크로 렌즈(430)의 하부에 위치하며, 입사한 빛을 검출하여 화소 전류를 생성한다. 광 경로를 형성하며 전기 배선을 위한 메탈층(530)이 마이크로 렌즈(430)와 수광부(520) 사이에 개재된다.The light receiving unit 520 is positioned below the microlens 430 and detects incident light to generate a pixel current. And a metal layer 530 for electrical wiring is formed between the microlens 430 and the light receiving portion 520 to form a light path.

입사각 선택성을 향상시키기 위해서, 수광부(520)의 중심과 마이크로 렌즈(430)의 중심은 일치하지 않을 수 있다. 도 4에서, 수광부(520)는 마이크로 렌즈(430)의 우측 하부에 위치한다. 여기서, 수광부(520)의 위치는 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 검출 대상 빛이 도달할 수 있는 위치이며, 검출 대상 입사각, 마이크로 렌즈(430)의 굴절률, 마이크로 렌즈(430)-수광부(520)간 거리 등과 같은 다양한 요인에 의해 결정될 수 있다. 이러한 배치를 통해서, 지문센서 패키지(100)의 입사각 선택성이 향상될 수 있다.The center of the light receiving portion 520 and the center of the microlens 430 may not coincide with each other in order to improve the incident angle selectivity. 4, the light receiving portion 520 is located on the lower right side of the microlens 430. Here, the position of the light receiving unit 520 is a position at which the detection target light refracted by the microlens 430 can reach, and the incident angle of the detection target, the refractive index of the microlens 430, ), And the like. With this arrangement, the incident angle selectivity of the fingerprint sensor package 100 can be improved.

입사각 선택성을 향상시키기 위해서, 수광부(520)의 폭은 마이크로 렌즈(430)의 폭에 비해 상대적으로 좁게 형성될 수 있다. 수광부(520)의 폭이 큰 경우에, 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛도 검출될 수 있다. 따라서, 검출 대상 빛이 광 선택 구조(400) 및 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절될 때 도달할 수 있는 지점에 수광부(520)가 형성되면, 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛은 수광부(520)가 형성되지 않은 기판(510)의 상면에 도달하게 된다. 일 실시예로, 수광부(520)의 폭은, 예를 들어, 마이크로 렌즈(430)의 폭의 약 50% 이하일 수 있다. In order to improve the incident angle selectivity, the width of the light receiving portion 520 may be formed to be relatively narrow as compared with the width of the microlens 430. When the width of the light receiving portion 520 is large, light having an angle other than the incident angle to be detected can also be detected. Accordingly, when the light receiving unit 520 is formed at a position where the light to be detected can be reached when the light to be detected is refracted by the light selecting structure 400 and the microlens 430, light having an angle other than the incident angle of light to be detected is received by the light receiving unit 520 ) Is not formed on the upper surface of the substrate 510. In one embodiment, the width of the light receiving portion 520 may be about 50% or less of the width of the microlens 430, for example.

메탈층(530)은 마이크로 렌즈(430)의 하부에 형성될 수 있다. 메탈층(530)을 구성하는 복수의 메탈 라인은 수광부(520)에 제어 신호를 전달하거나 수광부(520)가 생성한 화소 전류를 외부로 인출하기 위한 전기 배선을 형성한다. 복수의 메탈 라인은 IMD(Inter Metal Dielectric) 등에 의해 상호간에 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 복수의 메탈 라인에 의해 정의된 광 경로도 IMD로 형성될 수 있다. 일 예로, 마이크로 렌즈(430)에 의해 선택된 빛은 수광부(520)의 표면에 경사지게 입사하므로, 광 경로 역시 경사지게 형성될 수 있다. 한편, 광 경로는 일반적인 CIS(CMOS Image Sensor)의 광 경로보다 상대적으로 좁은 단면적을 가지도록 형성될 수 있다. 다른 예로, 복수의 메탈 라인에 의해 정의된 광 경로는 수광부(520)의 상면에 수직으로 형성될 수도 있다. 참고로, 상대적으로 좁은 단면적을 가진 광 경로는 한국 특허공개공보 제10-2016-0048646호에 개시되어 있으며, 여기에 일체로서 참조된다.The metal layer 530 may be formed under the microlens 430. The plurality of metal lines constituting the metal layer 530 transmit control signals to the light receiving unit 520 or form an electric wiring for drawing the pixel current generated by the light receiving unit 520 to the outside. The plurality of metal lines may be electrically insulated from each other by an IMD (Inter Metal Dielectric) or the like. In addition, the optical path defined by a plurality of metal lines may also be formed of IMD. For example, since the light selected by the microlens 430 inclines to the surface of the light receiving unit 520, the light path may also be formed to be inclined. On the other hand, the optical path can be formed to have a relatively narrow cross-sectional area than that of a general CIS (CMOS Image Sensor) optical path. As another example, the light path defined by the plurality of metal lines may be formed perpendicular to the upper surface of the light receiving portion 520. For reference, a light path having a relatively narrow cross-sectional area is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0048646, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

한편, 도시되지 않았으나, 메탈층(530)은 수광부(520) 하부의 기판(510)에 형성될 수도 있다. 즉, 도 4에 도시된 BSI(Back Surface Illumination) 구조의 CIS 뿐 아니라, FSI(Front Surface Illumination) 구조의 CIS로도 지문센서 패키지를 구현할 수 있다. Although not shown, the metal layer 530 may be formed on the substrate 510 under the light receiving unit 520. That is, the fingerprint sensor package can be implemented not only by the CIS of the BSI (Back Surface Illumination) structure shown in FIG. 4 but also by the CIS of the FSI (Front Surface Illumination) structure.

이하에서는, 지문센서 패키지(100)로의 입사각에 따라 검출 대상 빛이 선택되는 방식을 설명한다.Hereinafter, a method of selecting the detection target light according to the incident angle to the fingerprint sensor package 100 will be described.

도 4의 (b)는 지문센서 패키지(100)로의 입사각 θ에 따라 측면상에서 상이한 위치에 도달하게 되는 빛(323, 323, 324)을 예시하고 있다. 이하에서, 입사각은, 커버 글라스(200)의 상면으로부터 지문센서 패키지(100)에 입사될 때의 빛의 진행 방향과 프리즘 시트(410)의 상면(415)에 수직한 직선 사이의 각도를 의미한다. 먼저, 검출 대상 입사각 θ₁보다 큰 입사각 θ를 갖는 빛(322)은 프리즘 시트(410)의 제1 경사면(411) 및 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절되어 수광부(520)의 좌측 지점 f₄를 향하게 되며, 검출 대상 입사각 θ₁보다 작은 입사각 θ를 갖는 빛(324)은 프리즘 시트(410)의 제1 경사면(411) 및 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절되어 수광부(520)의 우측 지점 f₃을 향하게 된다. 그러나 빛(322, 324)은 메탈층(530)에 의해 차단되어 수광부(520)의 좌측 지점 f₄ 또는 우측 지점 f₃에 도달하지 못한다. 한편, 검출 대상 입사각 θ₁과 실질적으로 동일한 입사각 θ를 갖는 빛(323)은 프리즘 시트(410)의 제1 경사면(411) 및 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 후 메탈층(530)에 의해 정의된 광 경로(535)를 통과하여 수광부(520)에 도달하게 된다. 여기서, 검출 대상 입사각 θ₁은 커버 글라스(200)에서 조사될 때의 커버 글라스 입사각과 실질적으로 동일하다. 4 (b) illustrates light 323, 323, and 324 which are to be reached at different positions on the side according to the incident angle? To the fingerprint sensor package 100. FIG. Hereinafter, the incident angle means an angle between a traveling direction of light when entering the fingerprint sensor package 100 from the upper surface of the cover glass 200 and a straight line perpendicular to the upper surface 415 of the prism sheet 410 . First, the detected angle of incidence light 322 having a large incident angle θ than θ ₁ is the left point f ₄ of the prism sheet 410, the refracted by the first inclined surface 411 and a microlens 430, light receiving unit 520 of the And the light 324 having an incident angle? Smaller than the detection object incident angle? ₁ is refracted by the first inclined plane 411 and the microlens 430 of the prism sheet 410 to be incident on the right side point f ₃ . However, the lights 322 and 324 are blocked by the metal layer 530 and do not reach the left point f ₄ or the right point f ₃ of the light receiving portion 520. On the other hand, the light 323 having an incident angle &thetas; substantially equal to the detection object incident angle [theta] ₁ is refracted by the first inclined surface 411 and the microlens 430 of the prism sheet 410, And passes through the defined optical path 535 to reach the light receiving portion 520. [ Here, the detection subject incident angle? ₁ is substantially the same as the incident angle of the cover glass when the cover glass 200 is irradiated.

검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛(323)은 제1 경사면(411)에서 마이크로 렌즈(430)를 향해 굴절된다. 제1 경사면(411)에 수직한 직선과 빛(323) 사이의 각도는 θ_1PI이며 굴절된 빛(3231) 사이의 각도는 θ_1PO이다. 즉, 제1 경사면(411)에 대한 빛(323)의 입사각은 θ_1PI이며, 굴절각은 θ_1PO이다. 여기서, 프리즘 시트(410)의 굴절률이 공기의 굴절률보다 상대적으로 크기 때문에, 스넬의 법칙에 따라 θ_1PO는 θ_1PI보다 크다. The light 323 having the incident angle? ₁ to be detected is refracted toward the microlens 430 at the first inclined plane 411. The angle between the normal to the straight lines and the light 323 in the first inclined surface 411 is the angle between θ _1PI and refracted light 3231 is θ _1PO. That is, the incident angle of the light 323 with respect to the first inclined surface 411 is θ _1PI, the refractive angle θ is _1PO. Here, since the refractive index of the prism sheet 410 is relatively larger than the refractive index of air, θ _1PO according to Snell's law is greater than θ _1PI.

제1 경사면(411)에서 굴절된 빛(3231)은 마이크로 렌즈(430)에서 수광부(520)를 향해 굴절된다. 마이크로 렌즈(430)의 구면 수차는, 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛(323)이 제1 경사면(411)에 의해 굴절되어 입사될 때, 수광부(520)를 향할 수 있도록 결정된다. 이 때, 굴절된 빛(3231)의 마이크로 렌즈(430)에 대한 입사각은 실질적으로 20도 이하일 수 있다. 마이크로 렌즈(430)의 지점 a에서의 법선은 굴절된 빛(3231)의 입사각과 실질적으로 동일하므로, 빛(3231)은 굴절되지 않은 채로 수광부(520)를 향하게 된다. 지점 a로부터 지점 b로 갈수록 법선과 빛(3231) 사이 각은 법선의 좌측 방향, 즉, 반시계 방향으로 증가하며, 지점 a로부터 지점 c로 갈수록 법선과 빛(3231) 사이 각은 법선의 우측 방향, 즉, 시계 방향으로 증가한다. 따라서 빛(3231)은 지점 b에서 시계 방향으로 굴절되어 수광부(520)를 향하게 되며, 빛(3231)은 지점 c에서 반시계 방향으로 굴절되어 수광부(520)를 향하게 된다. 여기서, 빛(3231)은 공기를 통해 마이크로 렌즈(430)로 입사하며 공기의 굴절률이 마이크로 렌즈의 굴절률보다 상대적으로 작기 때문에, 마이크로 렌즈(430)에 의한 굴절각은 마이크로 렌즈(430)에 대한 입사각보다 상대적으로 작다. 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 빛(3232)은 입사각 θ₂로 수광부(520)에 도달한다.The light 3231 refracted at the first inclined plane 411 is refracted toward the light receiving unit 520 from the microlens 430. [ The spherical aberration of the microlens 430 is determined so that the light 323 having the detection subject incident angle? ₁ can be directed to the light receiving portion 520 when it is refracted by the first inclined surface 411 and is incident. At this time, the angle of incidence of the refracted light 3231 with respect to the microlens 430 may be substantially 20 degrees or less. Since the normal line at the point a of the microlens 430 is substantially equal to the incident angle of the refracted light 3231, the light 3231 is directed to the light receiving unit 520 without being refracted. The angle between the normal line and the light 3231 increases in the left direction of the normal line, that is, in the counterclockwise direction from the point a to the point b, and the angle between the normal line and the light 3231 increases from the point a to the point c, That is, clockwise. Accordingly, the light 3231 is refracted clockwise at the point b to be directed to the light receiving unit 520, and the light 3231 is refracted counterclockwise at the point c and directed to the light receiving unit 520. Since the light 3231 is incident on the microlens 430 through the air and the refractive index of air is relatively smaller than the refractive index of the microlens 430, the refraction angle of the microlens 430 is smaller than the angle of incidence of the microlens 430 It is relatively small. The light 3232 refracted by the microlens 430 reaches the light receiving portion 520 at the incident angle? ₂ .

검출 대상 입사각 θ₁보다 큰 입사각 θ를 갖는 빛(322)의 일부는 제1 경사면(411)에서 마이크로 렌즈(430)를 향해 굴절된다. 제1 경사면(411)에 수직한 직선과 빛(322) 사이의 각도는 θ_PI이며 굴절된 빛(3221) 사이의 각도는 θ_PO이다. 입사각 θ가 검출 대상 입사각 θ₁보다 크기 때문에, 제1 경사면(411)에 의한 굴절각 θ_PO는 θ_1PO보다 작다. 따라서 마이크로 렌즈(430) 상의 동일 지점에 입사하더라도, 굴절된 빛(3221)의 마이크로 렌즈(430)에 대한 입사각이 굴절된 빛(3231)에 비해 상대적으로 커지게 된다. 이로 인해, 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 빛(3222)은 입사각 θ₄로 수광부(520)의 좌측을 향하게 된다. 좌측 지점 f₄를 향하는 굴절된 빛(3222)은 메탈층(530)에 의해 정의된 광 경로(535)를 통과하지 못하게 된다. 한편, 제1 경사면(411)의 지점 d에서 굴절된 빛(3221)은 두 개의 마이크로 렌즈(430) 사이에 형성된 흡광층에 의해 흡수되어 이미지 센서(500)에 입사하지 못한다. A part of the light 322 having the incident angle? Larger than the detection object incident angle? ₁ is refracted toward the microlens 430 at the first inclined plane 411. [ The angle between the straight line perpendicular to the first inclined plane 411 and the light 322 is θ _PI and the angle between the refracted light 3221 is θ _PO . Since the incidence angle [theta] is larger than the detection incidence angle [theta] ₁ , the refraction angle [theta] _PO by the first inclined surface 411 is smaller than [theta] _1PO . The incidence angle of the refracted light 3221 with respect to the microlens 430 is relatively larger than that of the refracted light 3231 even when incident on the same point on the microlens 430. [ Therefore, the light 3222 refracted by the microlens 430 is directed to the left side of the light receiving portion 520 at the incident angle? ₄ . The refracted light 3222 directed to the left point f ₄ will not pass through the optical path 535 defined by the metal layer 530. The light 3221 refracted at the point d of the first inclined plane 411 is absorbed by the light absorbing layer formed between the two microlenses 430 and is not incident on the image sensor 500.

검출 대상 입사각 θ₁보다 작은 입사각 θ를 갖는 빛(324)은 제1 경사면(411)에서 마이크로 렌즈(430)를 향해 굴절된다. 제1 경사면(411)에 수직한 직선과 빛(324) 사이의 각도는 θ_PI이며 굴절된 빛(3221) 사이의 각도는 θ_PO이다. 입사각 θ가 검출 대상 입사각 θ₁보다 작기 때문에, 제1 경사면(411)에 의한 굴절각 θ_PO는 θ_1PO보다 크다. 따라서 마이크로 렌즈(430) 상의 동일 지점에 입사하더라도, 굴절된 빛(3241)의 마이크로 렌즈(430)에 대한 입사각이 굴절된 빛(3231)에 비해 상대적으로 작아지게 된다. 이로 인해, 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 빛(3242)은 입사각 θ₃으로 수광부(520)의 우측을 향하게 된다. 우측 지점 f₃을 향하는 굴절된 빛(3242)은 메탈층(530)에 의해 정의된 광 경로(535)를 통과하지 못하게 된다.The light 324 having the incident angle? Smaller than the detection object incident angle? ₁ is refracted toward the microlens 430 at the first inclined plane 411. The angle between the straight line perpendicular to the first inclined plane 411 and the light 324 is θ _PI and the angle between the refracted light 3221 is θ _PO . Since the incidence angle? Is smaller than the detection incidence angle? ₁ , the refraction angle? _PO by the first inclined plane 411 is larger than? _1PO . The incidence angle of the refracted light 3241 with respect to the microlens 430 is relatively smaller than that of the refracted light 3231 even when incident on the same point on the microlens 430. Therefore, the light 3242 refracted by the microlens 430 is directed to the right side of the light receiving portion 520 at an incident angle? ₃ . The refracted light 3242 toward the right point f ₃ will not pass through the optical path 535 defined by the metal layer 530.

도 5는 도 2에서 지문센서 패키지의 다른 실시예를 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 4와 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 4와의 차이점을 위주로 설명한다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the fingerprint sensor package in FIG. 2; FIG. Description of components substantially the same as or similar to those of FIG. 4 will be omitted, and differences from FIG. 4 will be mainly described.

도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 지문센서 패키지(100)는 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 전자장치의 디스플레이 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410a) 및 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410a) 및 마이크로 렌즈(430)는 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다.5 (a) and 5 (b), the fingerprint sensor package 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500. The optical selection structure 400 is located under the display of the electronic device and the optical selection structure 400 includes a prism sheet 410a and a microlens 430. [ The prism sheet 410a and the microlens 430 select detection target light from light incident at various incident angles.

도 5의 (a)에 도시된 프리즘 시트(410a)는 자기 정렬(self-align) 및 자기 지지(self-support) 구조를 가진다. 도 4의 프리즘 시트(410)와 비교할 때, 프리즘 시트(410a)는 프리즘 산의 첨단부가 제거된 구조이다. 상세하게, 제1 경사면(411)의 상단(411a)은 제2 경사면(412)의 상단(412a)에 결합되어 프리즘 골을 형성하며, 프리즘 시트(410a)의 상면(415)과 실질적으로 평행하게 측면 방향으로 연장된 하면(416)의 양단이 제1 경사면(411)의 하단(411b)과 제2 경사면(412)의 하단(412b)을 연결한다. 하면(416)의 폭은 마이크로 렌즈(430)간 거리와 실질적으로 동일하거나 작을 수 있다. 따라서 프리즘 시트(410a)의 하면(416)을 마이크로 렌즈(430) 사이에 배치하는 것만으로 프리즘 시트(410a)와 마이크로 렌즈(430)가 정렬될 수 있다. 또한, 실질적으로 수평한 하면(416)에 의해 프리즘 시트(410a)가 지지될 수 있으므로, 프리즘 시트(410a)를 지지 또는 고정하기 위한 별도의 구조가 요구되지 않는다. The prism sheet 410a shown in FIG. 5A has a self-aligning and self-supporting structure. Compared with the prism sheet 410 of Fig. 4, the prism sheet 410a has a structure in which the apex of the prism mountains is removed. The upper end 411a of the first inclined plane 411 is coupled to the upper end 412a of the second inclined plane 412 to form a prism valley and is substantially parallel to the upper surface 415 of the prism sheet 410a Both ends of the lower surface 416 extending in the lateral direction connect the lower end 411b of the first inclined surface 411 and the lower end 412b of the second inclined surface 412. [ The width of the lower surface 416 may be substantially equal to or less than the distance between the microlenses 430. The prism sheet 410a and the microlens 430 can be aligned only by disposing the lower surface 416 of the prism sheet 410a between the microlenses 430. [ Further, since the prism sheet 410a can be supported by the substantially horizontal lower surface 416, a separate structure for supporting or fixing the prism sheet 410a is not required.

도 6은 도 2에서 지문센서 패키지의 또 다른 실시예를 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 4 및 5와 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 4 및 5와의 차이점을 위주로 설명한다.Fig. 6 is a cross-sectional view exemplarily showing another embodiment of the fingerprint sensor package in Fig. 2; 4 and 5 will be omitted, and differences from FIGS. 4 and 5 will be mainly described.

도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 지문센서 패키지(100)는 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 전자장치의 디스플레이 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410b) 및 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410b) 및 마이크로 렌즈(430)는 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다.6 (a) and 6 (b), the fingerprint sensor package 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500. The optics selection structure 400 is located below the display of the electronic device and the optics selection structure 400 includes a prism sheet 410b and a microlens 430. [ The prism sheet 410b and the microlens 430 select detection target light among lights incident at various incident angles.

도 6의 (a)에 도시된 프리즘 시트(410a)는 자기 정렬(self-align) 및 자기 지지(self-support) 구조를 가진다. 도 4 또는 5의 프리즘 시트(410a)와 비교할 때, 흡광층이 프리즘 시트(410b)의 제2 경사면(417)에 형성되어 있지 않다. 상술한 바와 같이, 도 4 또는 도 5의 제2 경사면(412)에 형성된 흡광층은, 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛(350)을 흡수하여 이 방향의 빛이 이미지 센서(500)에 입사하지 않도록 한다. 상세하게, 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 지문센서 패키지(100)에 입사한 빛(350)의 일부는 프리즘 시트(410b)의 제2 경사면(417)에 의해 굴절되어 마이크로 렌즈(430)에 입사한다. 굴절된 빛(351)은 흡광층(450b)에 의해 흡수되어 이미지 센서(500)로 입사하지 못한다.The prism sheet 410a shown in FIG. 6A has a self-aligning and self-supporting structure. The light absorbing layer is not formed on the second inclined surface 417 of the prism sheet 410b as compared with the prism sheet 410a of Fig. As described above, the light absorbing layer formed on the second inclined surface 412 of FIG. 4 or 5 absorbs the light 350 incident in the lower left direction from the upper right side, and the light in this direction absorbs the light toward the image sensor 500 Do not join the company. A part of the light 350 incident on the fingerprint sensor package 100 from the upper right to the lower left is refracted by the second inclined surface 417 of the prism sheet 410b and is incident on the microlens 430 . The refracted light 351 is absorbed by the absorbing layer 450b and can not enter the image sensor 500. [

우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛(350)을 차단하기 위해서, 적어도 하나의 흡광층(450a, 450b)이 광 경로 연장층(420) 내부에 형성된다. 일 실시예로, 흡광층(450a, 450b)은 적외선을 흡수하는 흡광 물질로 형성되며, 측면 방향으로 연장된다. 다른 실시예로, 흡광층(450a, 450b)은 메탈로 형성되며, 측면 방향으로 연장된다. 추가적으로, 메탈의 상면은 가시광 또는 적외선을 흡수하는 흡광 물질로 코팅될 수 있다. 메탈에 코팅된 흡광 물질은 메탈에 반사된 적외선을 흡수할 수 있다. 흡광층(450a, 450b)은, 광 경로 연장층(420)을, 예를 들어, 목표 두께의 소정 비율만큼 형성한 후, 그 표면에 형성된다. 이후 광 경로 연장층(420)이 흡광층(450a, 450b)의 상부에 목표 두께까지 형성된다. 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 복수의 흡광층(450a, 450b)은, 광 경로 연장층-흡광층을 반복적으로 형성하여 구현할 수 있다. At least one light absorbing layer 450a or 450b is formed inside the light path extending layer 420 to block the light 350 incident from the upper right portion to the lower left portion. In one embodiment, the light absorbing layers 450a and 450b are formed of a light absorbing material that absorbs infrared rays, and extend in the lateral direction. In another embodiment, the light absorbing layers 450a and 450b are formed of metal and extend in the lateral direction. Additionally, the upper surface of the metal may be coated with a light absorbing material that absorbs visible light or infrared light. The light absorbing material coated on the metal can absorb infrared rays reflected on the metal. The light absorbing layers 450a and 450b are formed on the surface of the light path extending layer 420 after the light path extending layer 420 is formed, for example, at a predetermined ratio of the target thickness. Then, a light path extension layer 420 is formed on the upper side of the light absorbing layers 450a and 450b to a target thickness. The plurality of light absorbing layers 450a and 450b as shown in FIG. 6 (b) can be implemented by repeatedly forming the light path extending layer-light absorbing layer.

광 경로 연장층(420)에 형성된 흡광층(450a, 450b)는 검출 대상 빛을 위한 광 경로를 정의할 수 있다. 흡광층(450a, 450b)의 일부 영역에는 광 경로를 정의하기 위한 개구(451)가 형성된다. 개구(451)의 폭은 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 검출 대상 빛이 통과할 수 있는 크기로 결정된다. 따라서 흡광층(450a, 450b)에 의해 광 경로가 정의되는 구조에서는, 메탈층(530)에 의한 광 경로(535)를 이미지 센서(500) 내에 정의하지 않아도 된다. 다시 말해, 광 경로가 수직으로 형성된 이미지 센서를 이용하더라도 충분한 입사각 선택성을 광 경로 연장층(420)에 의해 확보할 수 있다.The light absorbing layers 450a and 450b formed in the light path extending layer 420 may define a light path for the light to be detected. In some areas of the light absorbing layers 450a and 450b, an opening 451 for defining a light path is formed. The width of the opening 451 is determined such that the light to be detected refracted by the microlens 430 can pass through. Therefore, in the structure in which the optical path is defined by the light absorbing layers 450a and 450b, the optical path 535 by the metal layer 530 may not be defined in the image sensor 500. [ In other words, even if an image sensor in which a light path is vertically formed is used, sufficient incident angle selectivity can be ensured by the optical path extending layer 420.

도 7은 도 2에서 지문센서 패키지의 또 다른 실시예를 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 4 내지 6과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 도 4 내지 6과의 차이점을 위주로 설명한다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the fingerprint sensor package in FIG. 2; FIG. 4 to 6 will not be described, and the differences from FIGS. 4 to 6 will be mainly described.

도 7을 참조하면, 지문센서 패키지(100)는 광 선택 구조(400) 및 이미지 센서(500)를 포함한다. 광 선택 구조(400)는 전자장치의 디스플레이 하부에 위치하며, 광 선택 구조(400)는 프리즘 시트(410a 또는 410b) 및 마이크로 렌즈(430)를 포함한다. 프리즘 시트(410a 또는 410b) 및 마이크로 렌즈(430)는 다양한 입사각으로 입사한 빛 중에서 검출 대상 빛을 선택한다. Referring to FIG. 7, the fingerprint sensor package 100 includes a light selection structure 400 and an image sensor 500. The optics selection structure 400 is located below the display of the electronic device and the optics selection structure 400 includes a prism sheet 410a or 410b and a microlens 430. [ The prism sheet 410a or 410b and the microlens 430 select detection target light among light incident at various incident angles.

입사각 선택성을 높이기 위해서, 이미지 센서(500)의 상면에 마이크로 렌즈(540)가 형성된다. 마이크로 렌즈(540)는 이미지 센서(500)의 광 경로(535) 상부에 형성될 수 있다. 광 선택 구조(400)의 마이크로 렌즈(430)와 유사하게, 마이크로 렌즈(540)는 이미지 센서(500)로 입사하는 검출 대상 빛을 굴절시켜 수광부(520)를 향하게 한다. 마이크로 렌즈(540)를 포함한 이미지 센서(500)의 상부에 광 경로 연장층(420)이 형성되어 마이크로 렌즈(540)의 표면은 광 경로 연장층(420)에 접한다. 따라서, 마이크로 렌즈(540)에 입사한 검출 대상 빛이 굴절되기 위해서는, 광 경로 연장층(420)의 굴절률과 마이크로 렌즈(540)의 굴절률이 상이해야 한다. 예를 들어, 광 경로 연장층(420)의 굴절률과 마이크로 렌즈(540)의 굴절률의 차이는 0.2 이상일 수 있다.A microlens 540 is formed on the upper surface of the image sensor 500 in order to improve the incident angle selectivity. The microlens 540 may be formed on the optical path 535 of the image sensor 500. Similar to the microlens 430 of the optical selection structure 400, the microlens 540 refracts the light to be detected that is incident on the image sensor 500 and directs the light to the light receiving unit 520. A light path extension layer 420 is formed on the image sensor 500 including the microlens 540 so that the surface of the microlens 540 is in contact with the light path extension layer 420. Therefore, in order to refract the light to be detected incident on the microlens 540, the refractive index of the optical path extending layer 420 and the refractive index of the microlens 540 must be different from each other. For example, the difference between the refractive index of the optical path extending layer 420 and the refractive index of the microlens 540 may be 0.2 or more.

도 8은 광 경로의 구조를 예시적으로 도시한 단면도이다.8 is a sectional view exemplarily showing a structure of a light path.

상술한 광 선택 구조(400)뿐 아니라, FSI 또는 BSI 이미지 센서(500)도 입사각 선택성을 높일 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 검출 대상 입사각 이외의 각도로 입사한 빛(이하 무효광)은, 지문 이미지의 품질을 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 지문의 융선에 의해 검출 대상 빛이 흡수되면, 수광부로 입사하는 빛은 실질적으로 존재하지 않는다. 그러나 무효광이 입사하게 되면, 수광부는 이를 검출하여 화소 전류를 출력하여 지문의 골로 인식되게 된다. 도 8의 (a) 및 (b)는 무효 광이 지문 이미지 생성에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 이미지 센서의 구조를 나타내고 있다.The FSI or BSI image sensor 500 as well as the optical selection structure 400 described above can be formed in a structure capable of increasing incident angle selectivity. Light incident at an angle other than the incident angle of the detection object (hereinafter referred to as invalid light) may deteriorate the quality of the fingerprint image. For example, when the detection target light is absorbed by the ridge of the fingerprint, substantially no light is incident on the light receiving portion. However, when the reactive light is incident, the light receiving unit detects this and outputs the pixel current to be recognized as a fingerprint. 8A and 8B show the structure of an image sensor which can minimize the influence of the invalid light on the fingerprint image generation.

도 8의 (a)및 (b)를 참조하면, FSI 이미지 센서에 구현된 차광 구조가 예시적으로 도시되어 있다. 이미지 센서(500)는 반도체 기판(510), 반도체 기판(510)의 상면에 형성된 수광부(520), 수광부(520)의 상부에 위치하며 수광부(520)와 외부 연결 단자(미도시)간 전기 배선을 형성하며 일정 각도로 기울어진 광 경로를 형성하는 메탈층(530)을 포함한다.8 (a) and 8 (b), a light-shielding structure embodied in an FSI image sensor is illustrated by way of example. The image sensor 500 includes a semiconductor substrate 510, a light receiving unit 520 formed on the upper surface of the semiconductor substrate 510, and a light receiving unit 520. The image sensor 500 is disposed above the light receiving unit 520, And a metal layer 530 forming an optical path inclined at an angle.

M1 내지 M4 메탈 라인을 포함하는 메탈층(530)은 수광 소자(510)를 향해 입사하는 무효 광을 차단한다. 이를 위해서, M1 내지 M4 메탈 라인은 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 검출 대상 빛이 수광부(430)에 입사할 때의 각도 범위 내로 경사진 광 경로(535)를 정의한다. 여기서, 도 8의 (a)및 (b)는 동일한 두께를 갖는 4개의 메탈 라인을 예시하고 있으나, 메탈 라인의 수는 증가 또는 감소될 수 있으며, 메탈 라인의 두께 또한 증가 또는 감소될 수 있다. 즉, 입사각 선택성을 향상시키기 위해서는, 광 경로의 높이(예를 들어, M1 내지 M4 메탈 라인이 적층된 높이)가 광 경로의 폭(예를 들어, W1 또는 W2)에 비해 수 내지 수십 배일 수 있다. 이와 같이 광 경로의 높이를 증가시키면, 마이크로 렌즈(430)에 의해 굴절된 검출 대상 빛의 입사각과 다른 입사각을 갖는 빛은 M1 내지 M4 메탈 라인에 의해 거의 차단되게 된다. The metal layer 530 including the M1 to M4 metal lines shields the ineffective light incident on the light receiving element 510. To this end, the M1 to M4 metal lines define an optical path 535 that is inclined to an angle range when the detection target light refracted by the microlenses 430 is incident on the light receiving portion 430. Here, FIGS. 8A and 8B illustrate four metal lines having the same thickness, but the number of metal lines can be increased or decreased, and the thickness of the metal lines can also be increased or decreased. That is, in order to improve the incident angle selectivity, the height of the optical path (for example, the height at which the M1 to M4 metal lines are stacked) may be several to several tens times larger than the width of the optical path (for example, W1 or W2) . When the height of the optical path is increased as described above, light having an incident angle different from that of the detection object light refracted by the microlenses 430 is substantially blocked by the M1 to M4 metal lines.

한편, 이미지 센서(500)의 광 경로(535)는 광 경로 연장층(420)에 형성된 하나 이상의 흡광층(450a, 450b)에 의해 마이크로 렌즈(430)까지 연장될 수 있다. 여기서, 이미지 센서(500)의 광 경로(535)의 폭 또는 마이크로 렌즈(430)까지 연장된 광 경로의 폭은, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 감소(W1에서 W2로 감소)하거나, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부와 하부의 폭이 일정(W1)할 수 있다. The optical path 535 of the image sensor 500 may extend to the microlens 430 by one or more light absorbing layers 450a and 450b formed in the optical path extending layer 420. [ Here, the width of the optical path 535 of the image sensor 500 or the width of the optical path extending to the microlens 430 may be reduced as the width decreases from the upper portion to the lower portion, as shown in FIG. 8 (a) (W1 to W2), or the upper and lower widths may be constant (W1), as shown in Fig. 8 (b).

도시되진 않았으나, BSI 이미지 센서는 수광부의 상부에 형성된 쉴드층(545)을 포함할 수 있다. 쉴드층은 수광부를 향해 입사하는 무효광을 차단한다. 쉴드층은, 예를 들어, 금속 또는 흡광 물질로 형성될 수 있다. 이를 위해서, 복수의 쉴드층이 복수의 수광부 각각의 수직 상부에 형성되며, 복수의 쉴드층간은 일정 거리로 이격될 수 있다. 가로 길이와 세로 길이로 정의되는 쉴드층의 넓이는 수광부의 넓이와 같거나 커서 수광부의 수직 상방으로 입사되는 빛을 차단할 수 있다. Although not shown, the BSI image sensor may include a shield layer 545 formed on the top of the light receiving portion. The shield layer blocks the reactive light incident on the light receiving portion. The shield layer may be formed of, for example, a metal or a light absorbing material. To this end, a plurality of shield layers may be formed at vertically upper portions of each of the plurality of light receiving portions, and a plurality of shield layers may be spaced apart by a certain distance. The width of the shield layer, which is defined by the horizontal length and the vertical length, is equal to or larger than the width of the light receiving portion, and can block light incident vertically above the light receiving portion.

도 9는 지문센서 패키지가 결합된 전자장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 예시도이다.9 is an exemplary view schematically showing another embodiment of an electronic device to which a fingerprint sensor package is coupled.

도 1의 디스플레이 패널(21)과 비교할 때, 도 9의 (a)에 도시된 디스플레이 패널(21)은 근적외선을 조사할 수 있다. 일 실시예로, 도 9의 (a)에 도시된 디스플레이 패널(21)은 가시광을 조사하는 제1 영역(21a)과, 가시광 및 근적외선을 모두 조사하는 제2 영역(21b)으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 영역(21a)과 제2 영역(21b)는 동일한 기판 상에 형성되거나, 분리된 기판 상에 형성될 수 있다. 한편, 제1 영역(21a)과 제2 영역(21b)은 동일한 해상도를 가지거나, 상이한 해상도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(21b)은 소프트키를 표시할 수 있는 저해상도로 구현될 수 있다. 지문센서 패키지(100)는 근적외선을 이용하며 고역 통과 필터 또는 대역 통과 필터를 사용하므로, 손가락이 위치할 지문 획득 영역(30)에, 예를 들어, 홈 버튼 등이 표시될 수 있다. 이 경우, 제2 영역(21b)에 대응하는 터치 센서의 일부 영역만이 활성화되어 손가락(50)이 위치하는지 여부를 감지할 수 있다. 다른 실시예로, 디스플레이 패널(21)의 모든 화소들은 가시광 및 근적외선을 모두 조사할 수 있다. Compared with the display panel 21 of Fig. 1, the display panel 21 shown in Fig. 9 (a) can irradiate near infrared rays. In one embodiment, the display panel 21 shown in Fig. 9A may be constituted by a first region 21a for irradiating visible light and a second region 21b for irradiating both visible light and near infrared rays . Here, the first region 21a and the second region 21b may be formed on the same substrate or on a separate substrate. On the other hand, the first area 21a and the second area 21b may have the same resolution or different resolutions. For example, the second area 21b may be implemented with a low resolution capable of displaying a soft key. Since the fingerprint sensor package 100 uses near-infrared rays and uses a high-pass filter or a band-pass filter, a fingerprint acquisition area 30 in which a finger is to be positioned may be displayed, for example, a home button. In this case, only a part of the area of the touch sensor corresponding to the second area 21b is activated to detect whether or not the finger 50 is positioned. In another embodiment, all the pixels of the display panel 21 can illuminate both visible light and near-infrared light.

디스플레이 패널(21)의 제2 영역(21b) 또는 전체 영역 중 지문 획득 영역(30)에서 조사된 근적외선은 지문 획득 영역(30)의 상부에 위치한 손가락(50)의 피부에 입사한다. 입사한 근적외선은 손가락(50)의 피부 표면에서 점광원이 되어 지문의 골과 융선에서 서로 상이한 입사각을 갖는 근적외선을 커버 글라스(20)를 향해 조사한다. The near infrared rays irradiated from the fingerprint acquisition area 30 among the second area 21b or the entire area of the display panel 21 enter the skin of the finger 50 located at the upper part of the fingerprint acquisition area 30. [ The incident near-infrared rays are irradiated toward the cover glass 20 as near-infrared rays having different angles of incidence at the ridges and ridges of the fingerprint as point light sources on the skin surface of the finger 50.

제2 영역(21b)에는, 직선, 다각형(예를 들어, 직사각형상), 또는 원형으로 배치된 복수의 근적외선 화소가 배치될 수 있다. 도 9의 (b)에는 제2 영역(21b)에 배치된 근적외선 화소(31)를 예시하고 있는 평면도이다. 지문 획득 영역(30)이 다각형 또는 원형인 경우에, 복수의 근적외선 화소는 다각형의 각 변 또는 원주상에 띠 형상으로 배치될 수 있다. 따라서, 커버 글라스(20)의 상부에서 지문센서 패키지(100)를 바라봤을 때, 지문 획득 영역(30)은 근적외선 화소로 구성된 사각형과 일치하거나 사각형 내부에 위치할 수 있다. 즉, 근적외선 화소는, 근적외선이 손가락(50)의 피부 표면에서 충분히 확산될 수 있는 위치에서 근적외선을 조사하며, 동시에, 손가락(50)의 피부에서 확산된 근적외선이 통과하는 광 경로상에 위치하지 않도록 배치될 수 있다. 한편, 근적외선 화소와 지문 획득 영역(30)간 이격 거리는 사용되는 근적외선의 파장에 따라 변경될 수 있다. In the second area 21b, a plurality of near infrared pixels arranged in a straight line, a polygon (for example, a rectangle), or a circle may be arranged. FIG. 9 (b) is a plan view illustrating the near-infrared pixel 31 disposed in the second region 21b. In the case where the fingerprint acquisition area 30 is polygonal or circular, a plurality of near-infrared pixels may be arranged in a strip shape on each side or circumference of the polygon. Thus, when looking at the fingerprint sensor package 100 at the top of the cover glass 20, the fingerprint acquisition region 30 may coincide with or be located within a quadrangle composed of near-infrared pixels. That is, the near-infrared pixel irradiates the near-infrared ray at a position where the near-infrared ray can sufficiently diffuse from the skin surface of the finger 50, and at the same time, does not locate on the optical path through which the near- . On the other hand, the distance between the near infrared pixel and the fingerprint acquisition area 30 can be changed according to the wavelength of near infrared rays used.

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

1. A fingerprint sensor package (1) disposed at a lower portion of a display panel (2) and generating a fingerprint image,
The ridge of the fingerprint and the light irradiated from the ridge in contact with the upper surface of the cover glass located at the upper part of the display panel have various incident angles and a light selection structure for selecting the incident angle of the detection object, ; And
And an image sensor positioned below the light selection structure and generating a fingerprint image using light having a detection object incident angle selected by the light selection structure.

The optical pick-up apparatus according to claim 1,
A prism sheet for refracting the light having the detection object incidence angle at a first angle among the lights having the various incident angles; And
And a microlens located at a lower portion of the prism sheet and refracting the light refracted at the first angle to a second angle.

The image sensor according to claim 2,
And a light receiving unit positioned below the microlens and generating a pixel current corresponding to light refracted at the second angle,
And the light receiving unit is located at a lower side of the microlens.

3. The prism sheet according to claim 2,
A plurality of first inclined surfaces and a plurality of second inclined surfaces alternately arranged to form prism mountains and prism valleys,
Wherein the first inclined surface refracts the light having the detection object incidence angle at the first angle among the lights having the various incidence angles,
Wherein the inclination angle of the first inclined surface is smaller than the inclination angle of the second inclined surface.

The optical pick-up apparatus according to claim 1,
A prism sheet including a plurality of first inclined surfaces and a plurality of second inclined surfaces arranged alternately so as to form prism valleys and refracting light having the detection object incidence angle at a first angle among lights having the various incident angles; And
And a microlens located at a lower portion of the prism sheet and refracting the light refracted at the first angle to a second angle,
Wherein an upper end of the first inclined surface is connected to an upper end of the second inclined surface,
Wherein a lower end of the first inclined surface and a lower end of the second inclined surface are connected to both ends of a lower surface extending in parallel.