KR20190075755A - 지문 인식 장치와 이를 포함한 표시장치와 모바일 단말기 - Google Patents

지문 인식 장치와 이를 포함한 표시장치와 모바일 단말기 Download PDF

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KR20190075755A
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Abstract

본 발명은 지문 센서를 포함한 표시장치와 지문 센서 구동 장치 및 방법에 관한 것으로, 제1 및 제2 노출 시간 중 하나 이상의 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하는 이미지 센서를 이용하여 선명도가 높은 지문 이미지를 획득한다. 본 발명은 이미지 센서의 노출 시간을 사용자의 지문 상태나 환경에 따라 최적화하여 지문 인식률을 높일 수 있다.

Description

지문 인식 장치와 이를 포함한 표시장치와 모바일 단말기{FINGERPRINT RECOGNITION DEVICE AND DISPLAY DEVICE AND MOBILE TERMINAL INCLUDING THE SAME}
본 발명은 지문 인식 장치와 이를 이용한 표시장치와 모바일 단말기에 관한 것이다.
생체 인식 기술(Biometrics)은 신원 확인 또는 등록된 사용자를 확인하기 위해 지문, 음성과 같이 사람의 변하지 않는 신체적 특징을 인식한다. 생체 인식 기술에서 사용되는 생체 정보는 지문(Fingerprint), 얼굴(Face), 홍채(Iris) 등이 있다. 최근, 다양한 정보 기기에서 정보 보안을 위해 다양한 생체 인식 기술이 적용되고 있다. 고사양 스마트 폰의 경우, 경쟁적으로 생체 인식 기술이 적용되고 있다.
지문 인식 장치는 대부분의 정보 기기에서 사용되고 있는 대표적인 생체 인식 시스템이다. 그런데, 광학식 지문 인식 장치는 사용자의 지문 상태나 환경에 따라 지문 인식률에서 차이가 큰 단점이 있다.
본 발명은 지문 인식률을 개선할 수 있는 지문 인식 장치와 이를 이용한 표시장치와 모바일 단말기를 제공한다.
본 발명의 지문 인식 장치는 투명 기판에 빛을 조사하는 광원 장치, 및 상기 투명 기판에 접촉된 지문으로부터 반사된 빛으로 지문 이미지를 획득하는 이미지 센서를 구비한다. 상기 이미지 센서는 제1 및 제2 노출 시간 중 하나 이상의 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱한다.
본 발명의 표시장치는 화면 상에 영상을 표시하는 표시패널; 상기 표시패널의 화면 상에 배치된 투명 기판에 빛을 조사하는 광원 장치, 및 상기 화면 상에서 투명 기판에 접촉된 지문으로부터 반사된 빛으로 지문 이미지를 획득하는 이미지 센서를 구비한다. 상기 이미지 센서는 제1 및 제2 노출 시간 중 하나 이상의 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱한다.
본 발명의 모바일 단말기는 상기 표시패널, 상기 광원 장치, 상기 이미지 센서, 및 상기 이미지 센서로부터 수신된 지문 이미지를 호스트 시스템으로 전송하고, 상기 이미지 센서의 노출 시간을 제어하는 이미지 센서 제어부를 구비한다. 상기 이미지 센서는 제1 및 제2 노출 시간 중 하나 이상의 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱한다.
본 발명은 이미지 센서의 노출 시간을 사용자의 지문 상태나 환경에 따라 최적화하여 지문 인식률을 높일 수 있다. 그 결과, 본 발명은 지문 상태나 환경의 영향 없이 지문 인식률을 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 지향성 광원 장치를 보여 주는 도면들이다.
도 2는 도 1에 도시된 투명 기판 내에서의 광 경로를 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 표시패널 상에 배치된 지향성 광원 장치를 보여 주는 도면들이다.
도 4는 표시패널 상에 배치된 지향성 광원 장치를 보여 주는 단면도이다.
도 5는 일반 지문의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 6은 건조 지문의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 단말기를 보여 주는 블록도이다.
도 8은 일반 지문과 건조 지문에서 이미지 센서의 노출 시간에 따른 지문의 융선과 골간 명암비(Ridge-Valley contrast) 변화를 보여 주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문 이미지 획득 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문 이미지 획득 방법을 보여 주는 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것에 주의하여야 한다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 특허청구범위에 의해 정의된다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
실시에 설명에서, 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되지만, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본 발명의 지문 인식 장치는 광학식 지문 인식 장치로서 표시장치의 화면 상에 접촉된 지문 이미지를 센싱한다. 본 발명의 지문 인식 장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 발광 표시장치(Electroluminescence Display), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel, PDP) 등의 평판 표시장치에 적용될 수 있다. 전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기 발광 표시장치의 픽셀들은 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함한다. 유기 발광 표시장치는 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도, 시야각 등이 우수할 뿐 아니라, 블랙 계조를 완전한 블랙으로 표현할 수 있기 때문에 명암비(contrast ratio)와 색재현율이 우수하다. 이하에서, 본 발명의 표시장치를 유기 발광 표시장치를 중심으로 설명하지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서, 전계 발광 표시장치는 유기 발광 물질을 포함한 유기 발광 표시장치를 중심으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 유기 발광 표시장치에 국한되지 않고, 무기발광 물질을 포함한 무기발광 표시장치에 적용될 수 있음에 주의하여야 한다.
본 발명의 지문 인식 장치는 도 1a 내지 도 4와 가은 지향성 광원 장치(SLS)와 이미지 센서(ISS)를 이용하여 표시장치의 화면 상에 접촉된 지문에 면광원을 조사할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 지향성 광원 장치(SLS)를 보여 주는 도면들이다. 도 1a는 지향성 광원 장치(SLS)의 단면 구조를 보여 주는 단면도이다. 도 1b는 도 1에 도시된 광 경로를 지향성 광원 장치(SLS)의 평면 상에서 보여 주는 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 투명 기판(CP) 내에서의 광 경로를 나타내는 단면도이다. 도 3a 및 도 3b는 표시패널(DP) 상에 배치된 지향성 광원 장치(SLS)를 보여 주는 도면들이다. 도 3a는 표시패널(DP) 상과 지향성 광원 장치(SLS)의 단면도이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 광 경로와 지문 센싱 영역을 보여 주는 사시도이다.
도 1a 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 지문 인식 장치는 표시장치의 화면 상에 배치될 수 있는 지향성 광원 장치(SLS)를 구비한다. 지향성 광원 장치(SLS)는 투명 기판(CP), 광원(LS), 입광 소자(CHOE), 출광 소자(EHOE), 및 저굴절층(LR)을 구비한다. 투명 기판(CP)은 표시장치에서 화면이 구현된 표시패 널의 기판 또는 그 위에 덮여진 커버 기판일 수 있다.
지향성 광원 장치(SLS)는 시준된(collimated) 빛을 투명 기판(CP) 내에서 대면적으로 확산하는 광학 장치이다. 광원(LS)은 시준된 빛을 제공하는 것이 바람직하다. 광원(LS)은 적외선(IR) 대역 또는 가시광 대역의 레이저 빛을 입광 소자(CHOE)로 조사한다.
입광 소자(CHOE)는 광원(LS)과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 빛이 전반사될 수 있는 각도로 광원(LS)으로부터의 빛을 굴절한다. 출광 소자(EHOE)는 표시패널의 화면 상에서 표시패널과 투명 기판(CP) 사이에 배치되어 투명 기판(CP) 내에서 진행하는 빛의 일부가 투명 기판의 하면을 통해 표시패널 쪽으로 진행할 수 있도록 투명 기판(CP) 내에서 진행하는 빛의 일부를 굴절 시킨다. 저굴절층(LR)은 출광 소자(EHOE)와 표시패널 사이에 배치되고 출광 소자(EHOE) 보다 낮은 굴절율을 갖는다.
투명 기판(CP)의 하부 표면에는 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)가 접착되어 있다. 출광 소자(EHOE)는 출사광(L3)을 제공하는 광학 소자이다. 출광 소자(EHOE) 아래에 표시패널(DP)의 픽셀 어레이가 표시된다. 표시장치의 화면은 입력 영상이 표시되는 표시패널(DP)의 픽셀 어레이 영역을 의미한다. 사용자의 자면 화면 상에서 투명 기판(CP) 상에 접착되고 사용자의 지문에 빛이 반사된 빛을 이미지 센서(ISS)로 광전 변환하여 지문 이미지가 얻어진다.
입광 소자(CHOE)는 광원(LS)으로부터의 시준된 빛을 투명 기판(CP)으로 확산하면서 시준성을 갖도록 전환하는 광학 소자이다. 입광 소자(CHOE)는 광원(LS)과 대향하여야 한다. 광원(LS)으로부터의 시준된 빛은 입광 소자(CHOE)에 수직으로 입사될 수 있다. 입광 소자는(CHOE) 이미지 인식과는 직접 관련이 없으므로, 표시패널의 가장자리에 배치될 수 있다.
출광 소자(EHOE) 및 입광 소자(CHOE)는 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 제조 공정을 고려하면, 하나의 필름 위에 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)의 영역을 나누어서 형성하는 것이 바람직하다. 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)는 홀로그램 소자(Hologram Element)일 수 있다. 입광 소자(CHOE)와 출광 소자(EHOE)는 홀로그램 기록 공정에서 동시에 제작될 수 있다. 홀로그램 기록 공정에서, 출광 소자(EHOE)의 패턴을 갖는 마스터 필름과 입광 소자(CHOE)의 패턴을 갖는 마스터 필름이 인접되게 배치된 상태에서 한 매의 필름 상에 출광 소자용 홀로그램 패턴과 입광 소자용 홀로그램 패턴이 동시에 기록될 수 있다.
홀로그램 기록 방법은 투과형 기록 방법과 반사형 기록 방법으로 나뉘어질 수 있다. 투과형 기록 방법은 홀로그램 필름의 일면을 향해 참조광(reference light)과 물체광(object light)을 조사하여 홀로그램 필름의 기록면에 간섭 무늬를 기록한다. 투과형 기록 방법으로 정보가 기록된 홀로그램 필름의 일면을 향해 참조광을 조사하면 홀로그램 필름 상의 간섭 무늬에 의해 발생되는 1차 회절광으로 물체광 정보가 재생된다. 이와 동시에, 홀로그램 필름을 그대로 통과하는 0차 회절광이 발생된다.
반사형 기록 방법은 홀로그램 필름을 사이에 두고 참조광과 물체광을 홀로그램 필름에 조사한다. 반사형 기록 방법에서 참조광은 홀로그램 필름의 일면을 향해 조사되고, 물체광은 홀로그램 필름의 타면을 향해 조사된다. 홀로그램 필름의 타면은 일면의 반대면이다. 이렇게 홀로그램 필름의 기록면에 참조광과 물체광의 간섭 무늬가 기록된다. 반사형 기록 방법으로 정보가 기록된 홀로그램 필름의 일면을 향해 참조광을 조사하면 홀로그램 필름 상의 간섭 무늬에 의해 발생되는 1차 회절광으로 물체광 정보가 재생된다. 이와 동시에, 홀로그램 필름을 그대로 통과하는 0차 회절광이 발생된다.
입광 소자용 홀로그램 필름을 통과한 1차 회절광은 투명 기판(CP) 내에서 전반사되고, 0차 회절광은 홀로그램 필름을 투과하여 투명 기판(CP) 쪽으로 진행한다. 지문 인식 장치는 홀로그램 필름에서 굴절되어 투명 기판(CP)으로 입사된 1차 회절광을 이용하여 사용자의 지문 패턴을 센싱한다. 홀로그램 필름을 투과하는 0차 회절광은 사용자에게 광원(LS)이 보이지 않도록 하는 데코 필름 또는 블랙 매트릭스(Black matrix, BM)에 의해 차단될 수 있다.
홀로그램 필름(CHOE, EHOE)과 표시패널(DP) 사이에는 저굴절층(LR)이 배치된다. 저굴절층(LR)은 투명 기판(CP) 및 홀로그램 필름 보다 낮은 굴절율을 갖는다.
투명 기판(CP)은 굴절율이 1.5인 투명 기판으로 제작할 수 있다. 출광 소자(EHOE)와 입광 소자(CHOE)가 형성된 홀로그램 필름의 굴절율은 투명 기판(CP)과 같거나 조금 더 큰 값을 가질 수 있다. 이하에서, 홀로그램 필름(CHOE, EHOE)의 굴절율이 투명 기판(CP)의 그 것과 동일한 예를 들어 설명한다. 저굴절층(LR)의 굴절율은 인지하고자 하는 지문(IM) 즉, 피부의 굴절율과 비슷한 것이 좋다. 예를 들어, 사람의 피부가 갖는 굴절율인 1.39와 유사한 1.4 정도의 굴절율을 가질 수 있다.
입광 소자(CHOE)와 대향하도록 광원(LS)이 배치되어 있다. 광원(LS)은 레이저와 같이 시준성이 높은 빛을 제공하는 것이 바람직하다.
광원(LS)에서 제공된 적외선(IR) 대역의 시준광(Collimated Light)은 입사광(L1)으로서 일정한 단면적을 갖고 입광 소자(CHOE)에 정의된 입사점(IP)으로 제공된다. 입사광(L1)은 입사점(IP)의 표면에 대해 법선 방향으로 입사하는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 입사점(IP) 표면의 법선에 대해 기울어진 각도로 입사할 수도 있다.
입광 소자(CHOE)는 입사광(L1)을 진행광(L2)의 입사각으로 굴절시켜 투명 기판(CP)의 내부로 보낸다. 여기서, 진행광(L2)의 입사각은 투명 기판(CP)의 내부 전반사 임계각(Internal Total Reflection Critical Angle)보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 그 결과, 진행광(L2)은 투명 기판(CP)의 내부에서 전반사를 하면서, 투명 기판(CP)의 길이 방향인 X축으로 진행한다. 광원(LS)으로부터의 빛은 사용자에게 보이지 않는 적외선(IR) 파장으로 발생된다.
출광 소자(EHOE)는 진행광(L2)의 일부 광량을 출사광(L3)으로 전환하여 투명 기판(CP)의 상부 표면 쪽으로 굴절 시킨다. 진행광(L2)의 나머지 광량은 투명 기판(CP) 내부에서 전반사되어 진행한다. 출사광(L3)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서는 전반사되지만, 하부 표면에서는 저굴절층(LR)을 투과한다. 즉, 출사광(L3)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사되어, 하부 표면을 투과하는 검출광(혹은, '센싱광')(L4)이 된다.
출사광(L3)의 광량은 출광 소자(EHOE)의 광 추출 효율에 의해 결정된다. 출광 소자(EHOE)의 광 추출 효율이 3% 일 때, 진행광(L2)이 출광 소자(EHOE)에 가장 먼저 닿은 첫 번째 영역에서는 초기 입사광(L1)의 3%에 해당하는 광량이 출사광(L3)의 각도로 진행한다. 97%의 진행광(L2)은 계속 전반사되어 진행하여 두 번째 영역에서 97%의 3%인 초기 입사광(L1) 광량의 2.91%에 해당하는 광량이 출사광(L3)의 각도로 진행한다. 이와 같이, 광원(LS)의 반대측인 투명 기판(CP)의 끝 변에 도달할 때까지 출사광(L3)이 발생된다. 진행광(L2)이 투명 기판(CP) 내에서 진행하면서 일정한 광량을 갖는 출사광(L3)을 제공하기 위해서, 출광 소자(EHOE)의 광 추출 효율이 지수함수적으로 점차 증가하는 값을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.
진행광(L2)을 길이 방향 축과 두께 방향 축으로 이루어진 XZ 평면(혹은, '수직 평면') 상에서 보면, 입사광(L1)의 시준된 상태를 그대로 유지한다. 반면에, 폭 방향 축과 길이 방향 축으로 이루어진 XY 평면(혹은, '수평 평면')에서는 도 2에 도시된 확산각(φ)을 갖는 것이 바람직하다. 이는 이미지 검출 면적을 투명 기판(CP)의 면적에 대응하도록 설정하기 위함이다. 예를 들어, 출광 소자(EHOE)는 가급적, 광 출사부(LOT) 면적 전체에 대응하도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 확산각(φ)은 입사점(IP)에서 입광 소자(CHOE)와 대향하는 투명 기판(CP)의 타측변의 두 끝점(P1, P2)을 각각 연결하는 두 선분이 이루는 내측 각도와 같거나 큰 것이 바람직하다.
입광 소자(CHOE)가 배치된 영역을 도 1b에 도시된 광 입사부(LIN)로 정의할 수 있다. 또한, 출광 소자(EHOE)가 배치된 영역을 광 출사부(LOT)로 정의할 수 있다. 한편, 광 출사부(LOT)는 진행광(L2)이 전파되는 전 반사부이기도 하다.
광원(LS)에서 제공하는 시준된 빛의 단면적이 0.5mm x 0.5mm인 정원인 경우, 입광 소자(CHOE)는 투명 기판(CP)의 폭에 대응하는 길이와 3mm ~ 5mm정도의 폭을 가질 수 있다. 입광 소자(CHOE)는 투명 기판(CP)의 폭 방향으로 가로 질로 배치될 수 있다.
도 2를 결부하여, 광원(LS)에서 제공된 시준된 빛이 투명 기판(CP) 내에서 어떠한 경로를 거쳐, 지문 이미지 센싱에 사용하는 지향성(Directional) 빛으로 전환되는지 설명하기로 한다.
광원(LS)에서 제공된 입사광(L1)은 입광 소자(CHOE)의 입사점(IP)의 표면에 대해 법선 방향으로 입사한다. 입광 소자(CHOE)는 입사광(L1)을 입사각(θ)을 갖도록 굴절시킨 진행광(L2)으로 전환하여 투명 기판(CP)의 내부로 보낸다.
진행광(L2)의 입사각(θ)은 출광 소자(EHOE)와 저굴절층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TEHOE _ LR)보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명 기판(CP) 및 출광 소자(EHOE)의 굴절율이 1.5이고, 저굴절층(LR)의 굴절율이 1.4일 경우, 출광 소자(EHOE)와 저굴절층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TEHOE _ LR)은 약 69도로 계산된다. 따라서, 입사각(θ)은 69도보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 입사각(θ)은 70도 내지 75 중 어느 한 값을 갖도록 설정할 수 있다.
투명 기판(CP)의 상부 표면은 공기층(AIR)과 접촉하고 있으므로, 진행광(L2)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 역시 전반사된다. 이는, 투명 기판(CP)과 공기층(AIR)의 계면에서의 전반사 임계각(TCP_AIR)은 약 41.4도이기 때문이다. 즉, 입사각(θ)이 출광 소자(EHOE)와 저굴절층(LR)의 계면에서의 전반사 임계각(TEHOE _ LR)보다 큰 값을 가지면, 이는 항상 투명 기판(CP)과 공기층(AIR)의 계면에서의 전반사 임계각(TCP_AIR)보다 큰 값이다.
출광 소자(EHOE)는 진행광(L2)의 일정 광량을 반사각(α)을 갖는 출사광(L3)으로 전환시켜 투명 기판(CP)의 내부로 되돌려 보낸다. 출사광(L3)은 투명 기판(CP)의 상면에 접촉된 지문(IM)의 패턴을 인지하기 위한 광이다. 출사광(L3)은 투명 기판(CP)의 표면 상에 지문이 없는 경우에 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사되어 지향성 광원 장치(SLS)의 아래에 배치된 이미지 센서로 전파되어야 한다. 출사광(L3)은 투명 기판(CP)의 상부 표면에서 전반사된 후에, 검출광(L4)으로서 지향성 광원 장치(SLS)의 아래로 전파된다.
저굴절층은 도 3a 및 도 4에 도시된 바와 같이 홀로그램 필름(CHOE, EHOE)의 위와 아래에 배치될 수 있다. 제1 저굴절층(LR1)은 투명 기판(CP)과 홀로그램 필름(CHOE, EHOE) 사이에 배치된다. 제2 저굴절층(LR2)은 홀로그램 필름(CHOE, EHOE)과 표시패널(DP) 사이에 배치된다. 저굴절층(LR1,LR2)의 굴절율은 1.4 정도일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 저굴절층(LR1, LR2)은 광학 접착제 예를 들어, OCA(Optical Clear Adhesive)로 구현될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 지향성 광원 장치(SLS) 아래에 표시패널(DP)이 배치될 수 있다.
이미지 센서(ISS)는 표시패널(DP)에 내장되거나 도 4에 도시된 바와 같이 표시패널(DP) 아래에 배치되어 투명 기판(CP) 상에 접촉된 지문 이미지를 획득한다. 이미지 센서(ISS)의 픽셀들(SS)은 표시패널(DP)의 디스플레이 픽셀들(PIX)과 함께 표시패널(DP)에 내장될 수 있다. 이미지 센서(ISS)는 광학 접착제(OCA), 감압 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA) 등의 접착제로 표시패널(DP)의 기판에 접착될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 3a 내지 도 4를 참조하면, 입사광(L1)은 입광 소자(CHOE)에 의해 진행광(L2)으로 변환된다. 진행광(L2)은 길이 방향 축인 X축과 폭 방향 축인 Y축으로 이루어진 수평 평면인 XY 평면에서는 확산각(φ)을 가지도록 변환된다. 또한, 길이 방향 축인 X과 두께 방향 축인 Z축으로 이루어진 수직 평면인 XZ 평면에서는 원래의 시준된 상태를 유지한다.
확산각(φ)은 입사점(IP)에서 입광 소자(CHOE)와 대향하는 투명 기판(CP)의 타측변의 두 끝점을 각각 연결하는 두 선분이 이루는 내측 각도와 같거나 이보다 큰 것이 바람직하다. 이 경우, 진행광(L2)은 확산각(φ)을 갖는 삼각형 형상으로 확산되면서 투명 기판(CP) 내에서 전파된다. 출사광(L3) 역시 진행광(L2)과 동일한 범위에 걸쳐 제공된다. 그 결과, 지문 센싱 영역은 입사점(IP)으로부터 확산각(φ)으로 넓어지는 삼각형 영역 내에서 선택될 수 있다. 도 3b에서 빗금친 원형으로 표시한 부분이 지문 센싱 영역(SA)으로 지정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
표시패널(DP)의 중앙부 혹은 입광 소자(CHOE)와 대향하는 상단변의 일부에 센싱 영역(SA)을 설정할 경우, 센싱 영역(SA)에서 출사광(L3)의 광량이 최대 값을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 출광 소자(EHOE)의 광 추출 효율이 센싱 영역(SA)에 대응하는 부분에서 최대 값을 갖고, 다른 부분에서는 최소 값 혹은 '0'에 가까운 값을 갖도록 위치에 따른 함수 관계로 설계할 수 있다. 센싱 영역(SA)에서 지문(IM)으로부터 반사되어 이미지 센서(ISS)로 향하는 광량이 높기 때문에 지문 인식률이 높다.
투명 기판(CP) 상에 지문(IM)이 접촉되면, 지문의 융선(Ridge, R)과 골(Valley, V) 중에서 골 위치의 투명 기판(CP)의 상부 표면으로부터 빛이 반사되고, 그 빛은 출광 소자(EHOE)와 저굴절층(LR)을 통과하여 표시패널(DP) 쪽으로 진행하기 때문에 이미지 센서(ISS)에 도달할 수 있다. 투명 기판(CP)과 접촉된 지문의 융선(R)에서, 빛은 피부에 흡수되기 때문에 이미지 센서(ISS)에 도달되지 않는다.
이미지 센서(ISS)는 수신된 빛을 전기적인 신호로 변환하여 지문 패턴을 검출한다. 이미지 센서(ISS)의 픽셀들은 광전 변환 소자 예를 들어, 포토 다이오드(Photo diode)를 포함한다. 이미지 센서(ISS)는 픽셀들의 광전 변환 소자로부터 얻어진 신호를 증폭하고, ADC(Analog to Digital Converter)를 통해 디지털 데이터로 변환하여 지문 데이터를 출력한다. 이미지 센서(ISS)는 8 bit 데이터로 지문 이미지 데이터를 출력할 수 있다. 이미지 센서(ISS)는 지문의 융선 패턴을 어두운 계조값의 데이터로 출력하는 반면, 지문의 골 패턴을 밝은 계조값의 데이터로 출력한다.
본 발명은 도 3b에서 센싱 영역(SA) 아래에 이미지 센서(ISS)를 배치하여 이미지 센서(ISS)에 수광되는 광 효율을 높이고, 사용자가 그 위치를 쉽게 알 수 있도록 화면 상에 그 위치를 지시하는 이미지를 표시할 수 있다. 이미지 센서(ISS)는 센싱 영역(SA)을 향하도록 표시패널(DP) 내에 내장되거나 표시패널 아래에 배치될 수 있다. 이미지 센서(ISS)의 픽셀들(SS)은 지향성 광원 장치(SLS)의 투명 기판(CP), 출광 소자(EHOE) 및 저굴절층(LR)과 대향한다.
표시패널(DP)의 화면은 입력 영상을 재현하는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 다수의 데이터 라인들과, 데이터 라인들과 교차되는 다수의 게이트 라인들, 및 매트릭스 형태로 배치되는 디스플레이 픽셀들(PIX)을 포함한다. 디스플레이 픽셀들(PIX) 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있고, 백색 서브 필터를 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 OLED와 같은 발광 소자를 포함할 수 있다.
지문 상태와 주변 환경에 따라 이미지 센서(ISS)로부터 출력되는 지문 이미지의 선명도가 달라질 수 있다. 지문 이미지의 선명도가 낮으면, 지문 인식률이 낮아진다. 본 발명은 지문 이미지의 선명도가 낮은 불량 이미지 지문의 지문 인식률을 개선하기 위하여 이미지 센서(ISS)의 노출 시간(Exposure time)을 조정한다.
본 명세서에서 설명되는 "불량 이미지 지문"은 지문 이미지의 선명도가 높아 지문 인식률이 높은 일반 지문과 대비되는 용어이다. 지문 이미지의 선명도는 이미지 센서(ISS)로부터 획득된 지문 이미지의 융선과 골간 명암비(Ridge-Valley contrast)로 판단될 수 있다. 불량 이미지 지문은 일반 지문에 비하여 이미지 센서(ISS)로부터 출력된 이미지에서 지문의 융선과 골의 명암비(contrast ration)가 작아 선명도가 낮다. 이로 인하여, 불량 이미지 지문은 일반 지문과 같은 조건으로 이미지 센서를 구동할 때 지문 인식률이 낮은 지문을 의미한다. 이하에서, 불량 이미지 지문의 일 예로, 지문이 건조한 지문(이하, "건조"지문)을 중심으로 설명되지만 불량 이미지 지문은 건조 지문에 한정되지 않는다.
도 5와 도 6은 일반 지문과 건조 지문의 차이를 보여 주는 도면들이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 건조 지문은 일반 지문에 비하여 지문의 접촉 면적이 충분히 넓지 않거나 유지(油脂) 성분이 부족하다. 일반 지문의 경우 융선(R)에 흡수되는 빛이 건조 지문의 경우에, 융선(R)에서 빛이 반사되어 투명 기판(CP)에서 전반사된다. 그 결과, 이미지 센서(ISS)로부터 출력되는 데이터를 이미지로 표시하면, 건조 지문의 경우에 융선 패턴이 끊기기 때문에 일반 지문에 비하여 융선과 골의 명암비(contrast ration)가 작아지고, 동일한 지문의 접촉 면적에서 융선 패턴의 비율이 작아진다.
이미지 센서(ISS)의 출력 이미지에서 볼 때 건조 지문은 융선(R)이 그레이 레벨(gray level)의 계조 값으로 출력되기 때문에 융선(R)과 골(R)의 계조 차이가 일반 지문을 100%라 할 때 30% 이하이다. 이미지 센서(ISS)의 출력 이미지에서 볼 때 건조 지문은 융선(R)이 끊게 융선이 차지하는 면적이 일반 지문의 융선에 비하여 50% 이하이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 단말기를 보여 주는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 모바일 단말기는 표시장치(200), 이미지 센서 제어부(300), 및 호스트 시스템(500)을 구비한다.
표시장치(200)는 표시패널(DP), 표시패널 구동부(100), 지문 인식 장치 등을 구비한다. 지문 인식 장치는 표시패널(DP) 상에 배치된 지향성 광원 장치(SLS)와, 표시패널(DP) 아래에 배치된 이미지 센서(ISS)를 포함한다. 지문 인식 장치는 전술한 바와 같이 표시패널(DP) 상에서 면광원을 조사하여 표시패널(DP)의 화면 상에서 투명 기판(CP)에 접촉되는 지문 패턴을 센싱한다.
표시패널(DP)의 화면은 입력 영상을 표시하는 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀 어레이는 다수의 데이터 라인들, 데이터 라인들과 교차되는 다수의 게이트 라인들(또는 스캔 라인들), 및 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들(101) 각각은 픽셀 회로를 포함한다.
표시패널(DP) 상에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 입력은 별도의 터치 센서들을 이용하여 센싱되거나 픽셀들을 통해 센싱될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시 패널의 화면 상에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.
표시패널 구동부(100)는 표시패널(DP)의 픽셀들에 입력 영상의 픽셀 데이터를 기입하여 표시패널(DP)의 화면 상에 입력 영상을 표시한다. 표시패널 구동부(100)는 데이터 구동부, 게이트 구동부 및 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)를 포함한다. 표시 패널 구동 회로는 터치 센서들을 구동하기 위한 터치 센서 구동부를 더 구비할 수 있다. 모바일 기기나 웨어러블 기기에서 타이밍 콘트롤러, 데이터 구동부, 그리고 전원 회로는 하나의 드라이브 IC 칩에 집적될 수 있다.
데이터 구동부는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog converter, 이하 DAC라 함)를 이용하여 매 프레임 기간마다 타이밍 콘트롤러로부터 수신되는 입력 영상의 디지털 데이터를 아날로그 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압을 출력한다. 게이트 구동부는 시프트 레지스터 Shift register)를 이용하여 타이밍 콘트롤러의 제어 하에 데이터 전압에 동기되는 게이트 신호를 게이트 라인들에 순차적으로 공급할 수 있다.
타이밍 콘트롤러는 호스트 시스템(500)으로부터 입력 영상의 데이터(디지털 데이터)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 콘트롤러는 입력 영상의 데이터를 데이터 구동부로 전송하고, 데이터 구동부와 게이트 구동부의 동작 타이밍을 제어한다.
이미지 센서 제어부(300)는 이미지 센서(ISS)로부터 입력된 지문 이미지 데이터를 호스트 시스템(500)으로 전송하고, 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 제어한다.
호스트 시스템(500)은 모바일 단말기의 전체 기능을 제어한다. 호스트 시스템(500)은 AP(Application Processor)로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(500)은 도시하지 않은 주변 기기들에 연결되어 주변 기기들 간의 입/출력을 제어한다. 호스트 시스템(500)은 도면에서 생략된 입력부(502), 출력부, 센서부, 통신부, 인터페이스부, 메모리, 전원 공급부 등에 연결된다.
입력부(502)는 마이크. 터치 스크린, 키패드 등을 포함한다. 사용자는 호스트 시스템(500)에 연결된 입력부(502)를 통해 지문 인식 모드를 설정하거나 변경할 수 있다. 출력부는 표시장치(200), 음향 출력 모듈, 햅팁 모듈, 광 출력 모듈 등을 포함할 수 있다.
센서부는 화면(100A, 100B)에 배치된 터치 센서, 이미지 센서(ISS), 심박 센서, 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문 인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 생체 인식 센서(지문 센서, 홍채 인식 센서) 등을 포함할 수 있다. 이미지 센서는 카메라를 포함할 수 있다.
통신부는 방송 수신 모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
인터페이스부는 호스트 시스템(500)과 외부 기기와의 인터페이스를 제공한다. 인터페이스부는 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O 포트, 이어폰 포트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 메모리는 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application), 모바일 기기 또는 웨어러블 기기의 제반 동작을 제어하기 위하여 미리 설정된 데이터, 명령어들을 저장할 수 있다. 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 응용 프로그램 중 적어도 기본 기능을 실행하는 프로그램은 모바일 기기나 웨어러블 기기의 출고 당시에 기본적으로 메모리에 저장되어 있다. 기본 기능은 예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능 등이다.
호스트 시스템(500)은 방송 수신 신호 모듈 또는 주변 기기로부터 수신된 영상 데이터를 표시패널 구동부(100)로 전송한다. 호스트 시스템(500)은 터치 데이터 등을 분석하여 터치 좌표를 발생하고, 그 터치 좌표에 연계된 어플리케이션을 실행한다. 호스트 시스템(500)은 이미지 센서 제어부(300)를 통해 수신된 지문 이미지를 미리 등록된 지문 이미지와 비교하여 지문 인증을 실시한다.
본원의 발명자들은 실험을 통해 이미지 센서(ISS)의 노출 시간에 따라 지문의 선명도가 달라지는 것을 확인하였다. 실험 과정에서, 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 가변한 결과 노출 시간이 증가하면 지문의 선명도 즉, 융선과 골간 명암비(Ridge-Valley contrast)가 증가하다가 도 8에 도시된 바와 같이 임계 시간(Tmax, T'max) 이상으로 이미지 센서(ISS)의 노출 시간이 길어지면 오히려, 지문의 융선과 골간 명암비가 감소되는 현상을 확인하였다. 이는 임계 시간(Tmax, T'max) 이상 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 길게 하면 지문의 융선 골간 굴절률 차이에 따른 반사 및 흡수 특성 차이 증가하지 않고, 피부에 흡수되어 다시 산란되는 빛의 양이 증가되어 오히려 광 노이즈로 작용하기 때문이다.
실험 결과에 따르면, 지문 상태에 따라 지문의 융선과 골간 명암비가 최대인 최적값이 이미지 센서(ISS)의 노출 시간으로 결정된다는 것이 확인되었다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이 일반 지문의 융선과 골간 명암비가 최대인 임계 시간(Tmax)에 비하여 건조 지문의 융선과 골간 명암비가 최대인 임계 시간(Tmax')이 더 앞선다. 따라서, 사용자의 지문 상태와 주변 환경에 따라 지문의 인식률이 가장 높은 지문의 융선과 골간 명암비가 달라질 수 있다. 본원 발명자들은 실험 결과를 바탕으로 이미지 센서(ISS)의 지문 상태에 따라 노출 시간을 가변하여 불량 이미지 지문에서도 지문 인식률을 높일 수 있다는 것을 확인하였다.
사용자는 모바일 단말기에서 제공하는 칼리브레이션(calibration) 모드를 통해 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 가변하면서 자신의 지문에 대한 최적의 지문 인식률을 선택할 수 있다. 사용자는 자신의 지문 인식률이 높은 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 호스트 시스템(500)에 연결된 입력 장치를 통해 입력할 수 있다.
디스플레이 모듈 메이커(display module maker)는 표시장치(200)를 포함한 디스플레이 모듈을 세트 메이커(Set maker)에 제공할 수 있다. 세트 메이커는 디스플레이 모듈 메이커로부터 제공 받는 디스플레이 모듈에 호스트 시스템(500)을 연결하여 모바일 단말기를 제작한다. 디스플레이 모듈 메이커나 세트 메이커는 모바일 단말기의 제품 출하시 사용 환경에 따라 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 미리 선택할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈 메이커나 세트 메이커는 건조한 환경에서는 습한 환경 보다 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 작게 설정할 수 있다.
이미지 센서 제어부(300)는 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 글로벌 셔터(Global Shutter) 방식으로 제어할 수 있다. 글로벌 셔터 노출 시간은 이미지 센서(ISS)의 모든 픽셀들(SS)을 동일한 노출 시간으로 제어한다. 글로벌 셔터 방식의 노출 시간 제어 방법은 이미지 센서(ISS)의 모든 픽셀들에서 포토 다이오드들이 동시에 초기화된 후 동일한 시간 간격에 포토 다이오드들로부터 흐르는 전류를 전압으로 변환하여 이미지를 포착한다.
이미지 센서 제어부(300)는 사용자 명령, 이미지 센서(ISS)로부터 얻은 지문 이미지의 명암비, 또는 미리 설정된 명령 코드(레지스터 설정값)에 따라 이미지 센서의 노출 시간을 글로벌 셔터 방식으로 가변할 수 있다. 또한, 이미지 센서 제어부(300)는 미리 설정된 둘 이상의 노출 시간으로 지문 패턴의 이미지를 2 회 이상 연속하여 획득하고, 그 중 융선과 골간 명암비가 높은 이미지를 선택하여 호스트 시스템(500)으로 전송할 수 있다.
모바일 단말기의 제품 출하후, 사용자에게 인계되면 지문 이미지는 도 9 및 도 10과 같은 방법으로 획득될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문 이미지 획득 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 사용자는 모바일 단말기의 지문 인식 설정에서 지문 모드를 선택할 수 있다(S1). 호스트 시스템(500)은 입력부를 통해 입력된 사용자 데이터에 따라 선택된 지문 모드의 코드를 이미지 센서 제어부(300)로 전송한다. 이미지 센서 제어부(300)는 사용자에 의해 선택된 지문 모드에서 정의된 이미지 센서의 노출 시간으로 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 제어한다.
사용자가 일반 지문을 선택하면, 이미지 센서 제어부(300)는 도 8에 도시된 바와 같이 이미지 센서(300)의 노출 시간을 제1 임계 시간(Tmax)로 제어한다(S2). 제1 임계 시간(Tmax)은 일반 지문에서 이미지 센서(ISS)에 의해 획득된 지문 이미지의 선명도 즉, 융선과 골간 명암비가 가장 높은 이미지 센서(ISS)의 최적 노출 시간으로 설정된다.
사용자가 건조 지문을 선택하면, 이미지 센서 제어부(300)는 도 8에 도시된 바와 같이 이미지 센서(300)의 노출 시간을 제2 임계 시간(Tmax')로 제어한다(S3). 제2 임계 시간(Tmax')은 건조 지문에서 이미지 센서(ISS)에 의해 획득된 지문 이미지의 선명도 즉, 융선과 골간 명암비가 가장 높은 이미지 센서(ISS)의 최적 노출 시간으로 설정된다.
지문 인식 이벤트(event)가 발생되면(S4), 이미지 센서 제어부(300) S2 단계 또는 S3 단계에서 결정된 이미지 센서(ISS)의 노출 시간을 제어한다. 이미지 센서(ISS)는 이미지 센서 제어부(300)의 제어 하에 S2 단계 또는 S3 단계에서 결정된 노출 시간 동안 투명 기판(CP) 상에 접촉된 지문을 센싱하여 지문 이미지 데이터를 출력한다. 호스트 시스템(500)은 이미지 센서 제어부(300)로부터 수신된 지문 이미지를 미리 등록된 지문 이미지와 비교하여 지문 인증을 실시한다(S5).
한편, 건조 지문 이외에 다른 불량 이미지 지문의 실험 결과를 바탕으로 제2 임계 시간(Tmax')과는 다른 임계 시간이 최적의 노출 시간으로 설정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문 이미지 획득 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 이미지 센서(ISS)는 지문 인식 이벤트가 발생될 때 지문을 둘 이상의 노출 시간으로 연속 센싱하여 노출 시간에 따른 지문 이미지 데이터를 둘 이상 발생한다. 예를 들어, 투명 기판 상에 접촉된 현재의 지문에 대하여 제2 임계 시간(Tmax')에 제1 지문 이미지가 획득된 후(S11), 현재의 지문에 대하여 제2 임계 시간(Tmax)에 제2 지문 이미지가 획득될 수 있다(S12).
이미지 센서 제어부(300)는 이미지 센서(ISS)로부터 수신된 제1 및 제2 지문 이미지들 간의 지문 이미지의 선명도 즉, 융선과 골간 명암비가 더 높은 지문 이미지를 선택하여 호스트 시스템(500)으로 전송한다(S13). 호스트 시스템은 이미지 센서 제어부(300)로부터 수신된 지문 이미지를 미리 등록된 지문 이미지와 비교하여 지문 인증을 실시한다(S14).
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
SLS : 지향성 광원 장치 CP : 투명 기판
DP : 표시 패널 LR : 저굴절율층
LS : 광원 ISS : 이미지 센서
100 : 표시패널 구동부 200 : 표시장치
300 : 이미지 센서 제어부 500 : 호스트 시스템
502 : 입력부

Claims (15)

  1. 투명 기판에 빛을 조사하는 광원 장치; 및
    상기 투명 기판에 접촉된 지문으로부터 반사된 빛으로 지문 이미지를 획득하는 이미지 센서를 구비하고,
    상기 이미지 센서는 제1 및 제2 노출 시간 중 하나 이상의 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하는 지문 인식 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 노출 시간이 글로벌 셔터 노출 시간인 지문 인식 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    제1 지문 모드에서 상기 제1 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 지문 이미지를 획득하고,
    제2 지문 모드에서 상기 제2 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 지문 이미지를 획득하는 지문 인식 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 지문 모드가 사용자에 의해 선택되는 지문 인식 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 제1 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 제1 지문 이미지를 획득한 후, 상기 제2 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 제2 지문 이미지를 획득하는 지문 인식 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 지문 이미지 중에서 선명도가 더 높은 지문 이미지가 지문 인증에서 사용되는 지문 인식 장치.
  7. 화면 상에 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널의 화면 상에 배치된 투명 기판에 빛을 조사하는 광원 장치; 및
    상기 화면 상에서 투명 기판에 접촉된 지문으로부터 반사된 빛으로 지문 이미지를 획득하는 이미지 센서를 구비하고,
    상기 이미지 센서는 제1 및 제2 노출 시간 중 하나 이상의 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하는 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    제1 지문 모드에서 상기 제1 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 지문 이미지를 획득하고,
    제2 지문 모드에서 상기 제2 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 지문 이미지를 획득하는 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 제1 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 제1 지문 이미지를 획득한 후, 상기 제2 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 제2 지문 이미지를 획득하는 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 지문 이미지 중에서 선명도가 더 높은 지문 이미지가 지문 인증에서 사용되는 표시장치.
  11. 화면 상에 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널의 화면 상에 배치된 투명 기판에 빛을 조사하는 광원 장치;
    상기 화면 상에서 투명 기판에 접촉된 지문으로부터 반사된 빛으로 지문 이미지를 획득하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서로부터 수신된 지문 이미지를 호스트 시스템으로 전송하고, 상기 이미지 센서의 노출 시간을 제어하는 이미지 센서 제어부를 구비하고,
    상기 이미지 센서는 제1 및 제2 노출 시간 중 하나 이상의 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하는 모바일 단말기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    제1 지문 모드에서 상기 제1 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 지문 이미지를 획득하고,
    제2 지문 모드에서 상기 제2 노출 시간 동안 상기 지문을 센싱하여 지문 이미지를 획득하는 모바일 단말기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 호스트 시스템은,
    상기 제1 지문 모드에서 상기 제1 노출 시간 동안 얻어진 지문 이미지를 바탕으로 지문 인증을 처리하고,
    상기 제2 지문 모드에서 상기 제2 노출 시간 동안 얻어진 지문 이미지를 바탕으로 지문 인증을 처리하는 모바일 단말기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 제1 노출 시간으로 상기 지문을 센싱하여 제1 지문 이미지를 획득한 후, 상기 제2 노출 시간으로 상기 지문을 센싱하여 제2 지문 이미지를 획득하는 모바일 단말기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 제어부는,
    상기 제1 및 제2 지문 이미지 중에서 선명도가 더 높은 지문 이미지를 선택하여 상기 호스트 시스템으로 전송하고,
    상기 호스트 시스템은,
    상기 이미지 센서 제어부로부터 수신된 지문 이미지를 바탕으로 지문 인증을 처리하는 모바일 단말기.
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