KR20200129408A - 지문인식센서를 구비한 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 지문인식센서를 포함하는 백라이트 유닛은 도광판, 상기 도광판 하부에 형성되는 반사판, 상기 반사판 하부에 형성되는 지문인식센서, 상기 도광판의 일측에 배치되는 광원 및 상기 도광판의 상부에 배치되어 상부로 빛을 전달하는 광학시트모듈을 포함하되, 상기 광학시트모듈은 빛을 투과시키는 시트 형태의 베이스필름 및 상기 베이스필름에 형성되는 단위집광체가 상기 광원에서 빛이 출사되는 방향을 따라 연속적으로 반복되어 배열되는 집광부를 포함하고, 상기 집광부의 상부에는 상기 단위집광체와 대응되는 형상으로 형성되는 굴곡부 및 상기 굴곡부와 일체로 형성되고 상기 베이스필름과 평행하게 구성되는 베이스부로 구성된 흡수층을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

지문인식센서를 구비한 백라이트 유닛{Back light unit including the finger scan sensor}

본 발명은 지문인식센서를 구비한 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화면 표시장치를 통해 지문인식이 가능하도록 구성된 백라이트 유닛에 관한 것이다.

지문 인식 기술은 사용자의 손가락에 형성된 지문을 전자적으로 판독하고 미리 입력된 데이터와 비교해 본인 여부를 판별하여 사용자의 신분을 확인하는 생체인식 기술로서, 안전성과 편리성이 우수하고 제조 비용이 저렴하며 다양한 분야에 적용이 가능한 장점이 있다.

최근 지문 인식 센서는 정전용량 방식과 광학식이 널리 사용되고 있는데, 광학식 지문 인식 센서는 광원과 광학 센서를 포함하여 구성되고, 상기 광학 센서가 광원으로부터 출사되어 사용자의 손가락으로부터 반사되는 빛을 감지함으로써 사용자의 지문을 감지할 수 있다.

상기와 같은 광학식 지문인식 센서는 근래에 주로 이용되고 있는 평판 디스플레이 패널로 이루어진 화면 표시장치에 일체로 구성되어 제공될 수 있다.

상기 평판 디스플레이 패널 가장 널리 사용되고 있는 장치로는 대표적으로 액정표시장치를 들 수 있다. 상기 액정표시장치(LCD)는 종래의 브라운관 방식(CRT)과는 달리 화면 전체에 균일한 빛을 제공하는 백라이트 유닛이 필요하다.

상기의 백라이트 유닛은 선광원인 램프와 상기 램프의 빛을 반사시키는 램프 반사판이 램프로부터의 빛을 면광원으로 바꿔주기 위한 도광판의 한 측면에 배치되어 있고, 도광판의 하부에는 빛의 누출을 막기 위한 반사시트가 배치되어 있다.

그리고, 위에는 흩어진 빛을 집광시키기 위해 각각 상측으로 돌출된 삼각형 모양의 선형 프리즘을 다수 개 가지는 프리즘시트가 놓여 있다. 두 장의 프리즘시트는 선형 프리즘이 서로 수직이 되도록 배치되어 있어 각각 다른 방향의 빛을 집광한다.

최근에는 도 1에 도시된 바와 같이 프리즘의 산(12)이 종래와는 반대 방향인 하측, 즉, 도광판(3)을 향하는 방향으로 돌출된 형태의 역 프리즘형태의 프리즘시트를 이용하기도 한다.

그러나 도 2에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 백라이트 유닛의 하부에 광학식 지문인식 센서를 구성하는 경우 상기 프리즘시트의 베이스필름(10)에 형성된 프리즘의 산(12)으로 인해 광학식 지문센서의 광원으로부터 출사되는 적외선의 광경로가 제한되어 지문인식 기능이 온전하게 발휘되지 못하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 특2000-0010846호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지문인식 센서의 적외선 투과율을 향상시켜 지문인식센서의 기능을 향상시킬 수 있는 지문인식센서를 구비한 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 지문인식센서를 포함하는 백라이트 유닛은 도광판, 상기 도광판 하부에 형성되는 반사판, 상기 반사판 하부에 형성되는 지문인식센서, 상기 도광판의 일측에 배치되는 광원 및 상기 도광판의 상부에 배치되어 상부로 빛을 전달하는 광학시트모듈을 포함하되, 상기 광학시트모듈은 빛을 투과시키는 시트 형태의 베이스필름 및 상기 베이스필름에 형성되는 단위집광체가 상기 광원에서 빛이 출사되는 방향을 따라 연속적으로 반복되어 배열되는 집광부를 포함하고, 상기 집광부의 상부에는 상기 단위집광체와 대응되는 형상으로 형성되는 굴곡부 및 상기 굴곡부와 일체로 형성되고 상기 베이스필름과 평행하게 구성되는 베이스부로 구성된 흡수층을 더 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 흡수층은 아크릴 수지로 구성될 수 있다. 또한, 상기 지문인식센서는 적외선을 출사하는 광원 및 상기 광원의 반사된 빛을 수신하는 광학센서로 구성될 수 있다. 또한, 상기 흡수층은 아크릴 수지에 염료가 혼합된 것일 수 있다. 또한, 상기 흡수층은 파장이 900nm 내지 930nm인 빛을 흡수하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 별도의 지문인식센서부를 구비할 필요 없이, 지문인식센서가 화면표시장치에 구비되므로 전체 시스템을 컴팩트하게 구성할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 광학시트모듈에 의한 적외선 투과율이 향상되어 지문인식센서의 지문 인식률이 크게 향상될 수 있다.

셋째, 광학시트모듈이 적외선 만을 선택적으로 투과시킬 수 있어, 화면표시장치의 휘도 감소를 최소화할 수 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 광학시트 모듈이 구비된 백라이트 유닛을 나타내는 분해 사시도
도 2은 종래의 프리즘 시트에 의해 적외선 광경로가 제한되는 상태를 나타내는 단면도
도 3는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 분해 사시도
도 4는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명에 따른 광학시트모듈을 나타내는 단면도
도 6은 본 발명에 따른 두 개의 프리즘 시트를 이용하는 광학시트모듈을 나타내는 단면도

실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 지문인식센서를 구비한 백라이트 유닛을 나타내는 분해 사시도이다.

이하 도 3을 이용하여 본 발명에 따른 백라이트 유닛에 대해 구체적으로 살펴본다.

일반적인 액정표시장치는 액정패널에 빛을 제공하는 백라이트 유닛(BLU: Back Light Unit)이 필수적으로 구비되어야 한다. 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 크게 광원(100), 반사판(200), 도광판(300), 광학시트모듈(400) 및 반사편광시트(500)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(100)은 일반적으로 빛을 발광하는 발광체로 구성되며 상기 도광판(300)의 측부에서 빛을 발광하여 상기 도광판(300) 방향으로 빛을 전달한다.

그리고 상기 도광판(300)은 상기 광원(100)에서 발광된 빛을 반사 및 산란하여 상기 광학시트모듈(400)방향으로 전달한다.

이때, 상기 도광판(300)의 하부에는 상기 반사판(200)이 구비되며, 상기 광원(100)에서 출사된 빛 중 하부로 향하는 빛은 상기 반사판(200)에 의해 반사되어 상부로 전달된다.

그리고 상기 광학시트모듈(400)은 도광판(300)의 상부에 배치되어 전달되는 빛을 집광하여 상부로 이동시킨다.

여기서 상기 광학시트모듈(400)은 역프리즘시트 형태로 형성되어 전달되는 빛을 내부에서 전반사하여 상부로 굴절시킨다.

상기 광학시트모듈(400)에 대해서 보다 상세하게 살펴보면, 광학시트모듈(400)은 크게 베이스필름(410) 및 집광부(420)를 포함하고, 상기 베이스필름(410)은 빛을 투과시키는 평판형태의 필름으로 형성된다.

구체적으로 본 발명에 따른 베이스필름(410)은 하부에서부터 전달되는 빛이 용이하게 투과할 수 있는 광투과성 필름이 사용되는 것이 일반적이며, 상기 베이스필름(410)의 하면에는 빛을 굴절시켜 집광시키는 집광부(420)가 형성되어 베이스필름(410)과 일체화 되도록 형성된다.

여기서, 상기 집광부(420)는 하부로부터 전달되는 빛을 굴절시키기 위한 복수 개의 단위집광체(420a)에 의해 형성된 패턴으로써, 상기 단위집광체(420a)는 하부로 갈수록 횡단면적이 감소하며 연속적으로 반복되어 상기 베이스필름(410)의 하면을 따라 배열된다. 그리고 상기 집광부(420)는 상기 도광판(300)을 통해 전달되는 빛을 상부방향으로 집광하여 전달한다. 이때 베이스필름(410)은 단순히 빛을 투과시켜 상부로 전달하는 역할을 수행한다.

구체적으로 상기 집광부(420)는 상기 베이스필름(410)의 하부에 복수 개가 연속하여 형성되는 상기 단위집광체(420a)로 구성되며, 상기 단위집광체(420a)는 상기 광원(100)방향으로 향하여 마주보는 입광면(422) 및 상기 입광면(422)에 대향하여 상기 입광면(422)의 반대방향에 위치하는 대광면(424)을 포함한다.

상기 입광면(422)은 상기 광원(100)으로부터 발생된 빛이 상기 단위집광체(420a) 내부로 입사하는 면이며, 상기 단위집광체(420a)에서 횡 방향을 따라 상기 광원(100) 방향으로 마주보도록 형성된다.

이때, 상기 단위집광체(420a)는 도시된 바와 같이 상기 베이스필름(410)상에서 하부로 돌출된 프리즘 형태로 형성되어 있으며, 상기 입광면(422)은 후술하는 상기 대광면(424)과 함께 하부방향으로 경사를 가지며, 최하부가 접하도록 형성된다.

본 실시예에서 상기 집광부(420)는 도시된 바와 같이 복수 개의 상기 단위집광체(420a)가 상기 베이스필름(410)의 하부에 구비되며, 횡 방향을 따라 상기 광원(100)에서 멀어지는 방향으로 연속하여 배치된다.

이때, 상기 횡 방향은 도면에 도시된 바와 같이 상기 베이스필름(410)의 하면에 따른 방향을 의미하며, 상하방향은 상기 도광판(300)에 상기 집광부(420)가 적층되는 방향을 의미한다.

이와 같이 상기 단위집광체(420a)가 하부로 갈수록 횡단면적이 감소하도록 형성되고, 상기 입광면(422)은 경사를 가지며 상기 광원(100)과 마주보는 방향에 배치된다.

한편, 상기 대광면(424)은, 상기 입광면(422)과 반대방향에 위치하며, 상기 입광면(422)을 통해 입사된 빛을 전반사시켜 상부로 전달한다.

여기서, 상기 대광면(424)은, 상술한 상기 입광면(422)과 반대방향으로 경사를 가지도록 배치되되, 최하부가 상기 입광면(422)과 만나도록 형성된다.

그리고 도시된 바와 같이 상기 대광면(424)은 상하방향에 따른 단면궤적이 최하부에서 최상부에 이르는 가상의 직선 궤적(V)을 기준으로 내측방향으로 함몰되어 형성되고, 상기 대광면(424)과 입광면(422)은 소정의 프리즘 각도(θ)를 형성하도록 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 반사판(200)에 지문인식센서(1000)가 구비된다. 상기 지문인식센서(1000)는 적외선 광을 출사하는 광원(1100) 및 상기 광원(1100)으로부터 출사된 빛이 반사되어 돌아오는 빛을 감지하는 광학센서(1200)로 구성될 수 있다.

지문인식센서(1000)는 도면과 같이 하나의 모듈 형식으로 배치할 수 있으며, 전체적인 기판의 형태로 배치할 수도 있다. 즉, 지문인식 범위에 따라서 다양하게 변형하여 배치할 수 있다.

센서광원(1100)에서는 적외선 광을 수직으로 출사 할 수 있으며, 소정의 각도로 기울여 출사 할 수 있다. 즉 설정에 따라 광의 출사 각도를 조절할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일시예에 따른 지문인식센서(1000)가 구비된 화면표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 따른 백라이트 유닛은 지문인식센서(1000)를 포함한다. 상기 지문인식센서(1000)는 반사판(200)의 하부에 위치하고, 적외선을 출사하는 센서광원(1100) 및 사용자의 손가락으로부터 반사된 적외선을 검출하는 광학센서(1200)를 포함한다.

앞서 살펴본 바와 같이, 종래의 광학시트모듈(400)은 단위집광체(420a)에 의해 적외선의 광경로가 제한되므로 지문인식센서(1000)의 센서광원(1100)으로부터 출사된 광이 상기 지문인식센서(1000)의 광학센서(1200)에 충분히 도달되지 못한다. 이로 인해 지문인식센서(1000)의 기능이 온전하게 발휘되지 못하고, 설사 기능이 수행되더라도 인식률이 부정확한 문제가 있다.

도 5는 본 발명에 따른 광학시트모듈(400)을 구체적으로 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 광학시트모듈(400)은 지문인식센서(1000)에서 출사된 광이 단위집광체(420a)에서 굴절되거나 반사되지 않도록 상기 단위집광체(420a)의 하부에 흡수층(420b)을 포함한다.

상기 흡수층(420b)은 상기 단위집광체(420a)의 입광면(422) 및 대광면(424)과 대응되는 경사면(421b, 422b)으로 형성되는 굴곡부 및 상기 굴곡부와 일체로 형성되고 상기 베이스필름(410)과 평행하게 구성되는 베이스부(423b)로 구성될 수 있다.

또한, 상기 흡수층(420b)은 상기 단위집광체(420a)를 통과한 적외선이 굴절되거나 반사되지 않도록, 적외선 영역에 대한 굴절률이 공기보다 크게 구성된다. 이를 위해 상기 흡수층(420b)은 아크릴 수지 등의 고분자 재료가 이용될 수 있다.

상기 흡수층(420b)의 굴절률은 상기 흡수층(420b)이 소정 범위의 파장영역의 빛을 흡수하도록 구성함으로써 조절이 가능하고, 이때 상기 흡수층(420b)의 흡수 특성을 변경하기 위해 공지의 염료가 사용될 수 있다.

바람직하게는 상기 흡수층(420b)은 파장이 900nm ~ 930nm인 영역의 빛에 대한 흡수율을 증가시킴으로써, 적외선의 파장 영역인 950nm에서의 굴절률이 증가할 수 있고, 이에 따라 상기 흡수층(420b)과 상기 단위집광체(420a) 사이의 굴절률 차이를 감소시키도록 구성될 수 있다.

상기 흡수층(420b)이 파장이 900nm 이하이거나, 930nm 이상의 빛을 흡수하도록 구성되는 경우에는 적외선에 대한 굴절률 크기가 작아 지문인식센서(1000)의 성능이 크게 저하될 수 있다.

한편, 상기 흡수층(420b)을 제조함에 있어, 상기 아크릴 수지와 염료를 혼합하여 경화시킴으로써 상기 흡수층(420b)의 굴절률을 변경할 수 있음은 물론, 상기 염료의 종류와 함유량을 변경시킴으로써 특정 파장대의 빛에 대한 굴절률을 조절할 수도 있다.

또한, 상기 단위집광체(420a)를 구성하는 대광면(424) 및 입광면(422) 사이의 프리즘 각도(θ)를 조절함으로써 백라이트 유닛의 휘도를 제어하게 되는데, 상기 프리즘 각도(θ)의 변화에 따라 상기 흡수층(420b)의 굴절률을 변화시킴으로써 지문인식센서(1000)의 적외선 투과율을 제어할 수 있다.

상기 흡수층(420b)의 형성 방법에 대해 살펴보면, 상기 흡수층(420b)은 상기 단위집광체(420a)를 포함하는 광학시트모듈(400)과 별도로 제조된 후, 상기 광학시트모듈(400)의 단위집광체(420a)와 결합될 수도 있고, 상기 광학시트모듈(400)의 제조가 완료된 이후 상기 단위집광체(420a)에 아크릴 수지를 도포하여 경화시킴으로써 흡수층(420b)이 상기 단위집광체(420a)와 일체로 제조될 수도 있다.

한편, 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 광학시트모듈(400)은 두 개의 프리즘 형태의 시트가 수직하게 정방향으로 배열되어 구성될 수도 있다.

도 6은 두 개의 프리즘 형태의 시트를 포함하는 광학시트모듈에 흡수층을 부가한 구성을 나타내는 단면도이다. 광학시트모듈이 두 개의 프리즘 시트로 이루어진 경우에도 흡수층의 구성은 실질적으로 동일하게 이루어진다.

즉, 두 개의 프리즘 시트를 이용하는 광학시트모듈(400)은 제1베이스필름(430) 및 상기 제1베이스필름(430)의 상부에 배치되는 제1단위집광체(440a)를 포함하고, 상기 제1단위집광체(440a)의 상부에 제2베이스필름(431) 및 제2단위집광체(450a)가 차례로 배치되어 구성된다.

한편, 상기와 같은 구성에서도 지문인식센서(1000)의 센서광원(1100)에서 출사된 빛은 상기 제1단위집광체(440a) 및 제2단위집광체(450a)에 의해 광경로가 제한되어 지문인식이 실질적으로 불가하다.

이에 따라 앞선 실시예와 동일하게 상기 제1단위집광체(440a) 및 제2단위집광체(450a)의 상부에 각각 제1흡수층(440b) 및 제2흡수층(450b)을 구비하여, 센서광원(1100)의 빛이 상부로부터 반사되어 광학센서(1200)에 도달할 수 있도록 구성된다.

상기 제1흡수층(440b) 및 제2흡수층(450b)의 재질 및 형성 방법은 앞서 살펴본 역방향 프리즘을 구비한 광학시트모듈(400)과 동일하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 지문인식센서를 구비한 백라이트 유닛은 화면표시 장치를 이용한 지문인식이 매우 효과적으로 이루어짐과 동시에 화면의 휘도가 감소하지 않는 장점이 있다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 광원
12: 프리즘의 산
200: 반사판
3, 300: 도광판
400: 광학시트모듈
410: 베이스필름
420: 집광부
422: 입광면
424: 대광면
430: 제1베이스필름
431: 제2베이스필름
500: 반사편광시트
1000: 지문인식센서
1100: 센서광원
1200: 광학센서

Claims (5)

1. 도광판;
   상기 도광판 하부에 형성되는 반사판;
   상기 반사판 하부에 형성되는 지문인식센서;
   상기 도광판의 일측에 배치되는 광원; 및
   상기 도광판의 상부에 배치되어 상부로 빛을 전달하는 광학시트모듈;
   을 포함하되,
   상기 광학시트모듈은
   빛을 투과시키는 시트 형태의 베이스필름; 및
   상기 베이스필름에 형성되는 단위집광체가 상기 광원에서 빛이 출사되는 방향을 따라 연속적으로 반복되어 배열되는 집광부;
   를 포함하고,
   상기 집광부의 상부에는 상기 단위집광체와 대응되는 형상으로 형성되는 굴곡부 및 상기 굴곡부와 일체로 형성되고 상기 베이스필름과 평행하게 구성되는 베이스부로 구성된 흡수층을 더 포함하는 지문인식센서를 포함하는 백라이트유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 흡수층은 아크릴 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 지문인식센서를 포함하는 백라이트유닛.
3. 제1항에 있어서,
   상기 지문인식센서는 적외선을 출사하는 광원; 및
   상기 광원의 반사된 빛을 수신하는 광학센서로 구성되는 지문인식센서를 포함하는 백라이트유닛.
4. 제2항에 있어서,
   상기 흡수층은 아크릴 수지에 염료가 혼합된 것을 특징으로 하는 지문인식센서를 포함하는 백라이트유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 흡수층은 파장이 900nm 내지 930nm인 빛을 흡수하도록 구성되는 지문인식센서를 포함하는 백라이트유닛.
   

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