KR20200137777A - Fingerprint Acquisition Sensor for Mobile Device, the Mobile Device Comprising the Sensor and Fingerprint Image Acqusition Method thereof - Google Patents

Fingerprint Acquisition Sensor for Mobile Device, the Mobile Device Comprising the Sensor and Fingerprint Image Acqusition Method thereof Download PDF

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KR20200137777A
KR20200137777A KR1020190064647A KR20190064647A KR20200137777A KR 20200137777 A KR20200137777 A KR 20200137777A KR 1020190064647 A KR1020190064647 A KR 1020190064647A KR 20190064647 A KR20190064647 A KR 20190064647A KR 20200137777 A KR20200137777 A KR 20200137777A
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백영현
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Abstract

Disclosed are an optical fingerprint sensor for a mobile device, a mobile device provided with the optical fingerprint sensor, and a fingerprint image obtaining method of a fingerprint sensor. The mobile device of the present invention uses a touchscreen panel as a light source for obtaining a fingerprint image, sets a part of an area in which a screen is displayed on the touchscreen panel as a fingerprint input area, and obtains a fingerprint image by arranging a lens and an image sensor under the fingerprint input area. In addition, color information may be extracted from the fingerprint image to determine whether the fingerprint contacting the fingerprint input area is a biometric fingerprint or a counterfeit fingerprint.

Description

모바일 장치용 광학식 지문센서, 광학식 지문센서를 구비한 모바일 장치 및 그 지문센서의 지문 이미지 획득방법{Fingerprint Acquisition Sensor for Mobile Device, the Mobile Device Comprising the Sensor and Fingerprint Image Acqusition Method thereof}An optical fingerprint sensor for a mobile device, a mobile device equipped with an optical fingerprint sensor, and a fingerprint image acquisition method of the fingerprint sensor TECHNICAL FIELD [Fingerprint Acquisition Sensor for Mobile Device, the Mobile Device Comprising the Sensor and Fingerprint Image Acqusition Method thereof]

본 발명은 모바일 장치용 광학식 지문센서에 관한 것으로서, 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)의 발광을 이용하여 터치 글라스(Touch Glass)에 접촉한 지문에 대한 지문 이미지를 획득하고 해당 지문이 위조 지문인지 판별할 수 있는 광학식 지문센서, 그 모바일 장치 및 그 지문 이미지 획득방법에 관한 것이다. The present invention relates to an optical fingerprint sensor for a mobile device, by using light emission from a touch screen panel to obtain a fingerprint image for a fingerprint in contact with a touch glass, and to determine whether the fingerprint is a counterfeit fingerprint It relates to an optical fingerprint sensor capable of performing, a mobile device thereof, and a method of obtaining a fingerprint image thereof.

모바일 장치들이 고성능화되면서 점점 더 많은 정보를 자체 메모리나 저장수단에 보유하게 되었고, 다양한 네트워크 수단을 통해 클라우드 저장소나 각종 웹 서비스 등에 바로 접속할 수 있는 개인화된 터미널로 진화하면서 장치 보안에 대한 관심은 자연스럽게 커지고 있다. As mobile devices have become more high-performance, more and more information is retained in their own memory or storage means, and as they evolve into personalized terminals that can directly access cloud storage or various web services through various network means, interest in device security naturally increases. have.

모바일 장치에서의 개인인증은 장치로의 진입인증(Entrance Authentication) 뿐만 아니라, 전자상거래, 금융거래, 각종 디지털 결재 등에 광범위하게 사용된다. 모바일 장치용 개인 인증 수단으로는 비밀번호에서부터 패턴인식, 사용자의 생체정보 인식방법이 적용되어 왔다. 여러 가지 이유가 있지만, 최근에 가장 많이 연구되고 있는 분야는 불변성과 유일성 그리고 휴대성이 뛰어난 생체 인증수단이었다. 그 중에서도 지문인식은 간단한 구조와 가격, 그에 비해 뛰어난 성능을 제공하기 때문에 최근에 모바일 장치용 인증수단으로 최종 선택되는 추세이다. Personal authentication in mobile devices is widely used not only for entry authentication to the device, but also for e-commerce, financial transactions, and various digital payments. Personal authentication means for mobile devices have been applied from passwords to pattern recognition and user biometric information recognition. There are many reasons, but the field that is being studied most recently was biometric authentication that has excellent immutability, uniqueness, and portability. Among them, fingerprint recognition is a trend that is finally selected as an authentication method for mobile devices because it provides a simple structure, price, and superior performance.

지문인증 방식으로는 크게 광학식과 반도체식이 있지만, 모바일 장치들이 전반적으로 얇고 작아지면서 주로 반도체 방식이 모바일 장치에 적용되었다. 광학식은 반도체 방식에 비해 매우 저렴하지만, 내부에 프리즘과 같은 광굴절기를 삽입해야 하기 때문에 휴대 전화기와 같은 얇은 모바일 기기에는 접목하기 어렵다. 광학 분야에서는 여전히 광굴절기를 작고 얇게 만드는 방식으로 연구가 진행되고 있다. There are largely optical and semiconductor fingerprint authentication methods, but as mobile devices are generally thinner and smaller, semiconductor methods are mainly applied to mobile devices. The optical type is very inexpensive compared to the semiconductor type, but it is difficult to apply it to thin mobile devices such as a mobile phone because an optical refractor such as a prism must be inserted inside. In the field of optics, research is still being conducted in a way that makes the optical refractor smaller and thinner.

한편, 모바일 장치에서의 개인인증은 장치로의 진입인증(Entrance Authentication) 뿐만 아니라, 전자상거래, 금융거래, 각종 디지털 결재 등에 광범위하게 사용되기 때문에, 인간의 지문이 아닌 인위적으로 제작된 지문(이하 '모조지문'이라 함)을 효과적으로 구분하는 것이 무엇보다 중요하다.On the other hand, personal authentication in mobile devices is widely used not only for entry authentication to the device, but also for e-commerce, financial transactions, and various digital payments.Therefore, an artificially produced fingerprint (hereinafter referred to as' It is most important to distinguish effectively (referred to as'counterfeit fingerprint').

모조지문을 만드는 방법 중 하나는, 지문 이미지가 인쇄된 종이나 필름(Film)을 지문센서에 접촉시키는 방법이 가장 일반적이다. 지문센서가 모조지문을 구별하지 못하면 개인의 모바일 장치는 무방비가 된다. One of the methods of making fake fingerprints is the most common method of contacting a fingerprint sensor with a paper or film on which a fingerprint image has been printed. If the fingerprint sensor can't distinguish between fake fingerprints, the individual's mobile device becomes defenseless.

본 발명의 목적은 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)을 광학계로 이용하여 터치 글라스(Touch Glass)에 접촉한 지문에 대한 지문 이미지를 광학식으로 획득할 수 있는 모바일 장치용 광학식 지문센서와 그 지문센서를 구비한 모바일 장치를 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an optical fingerprint sensor for a mobile device and the fingerprint sensor that can optically acquire a fingerprint image for a fingerprint in contact with a touch glass using a touch screen panel as an optical system. It is to provide a equipped mobile device.

본 발명의 다른 목적은 모바일 장치용 광학식 지문센서의 지문 이미지 획득방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a method for obtaining a fingerprint image of an optical fingerprint sensor for a mobile device.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 모바일 장치는, 외면에 커버 글라스가 부착되어 화면을 표시하는 터치 스크린 패널과, 상기 터치 스크린 패널의 하부에 배치되어 상기 터치 스크린 패널을 제어하는 인쇄회로기판부를 포함한다. 여기서, 상기 커버 글라스의 일부 영역이 지문을 접촉하는 지문입력영역으로 설정되고, 상기 터치 스크린 패널의 구성품 중 하나인 디스플레이 패널이 상기 지문입력영역을 향해 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사한다. 여기서, 상기 디스플레이 패널은 자체로 발광하는 OLED 패널이 좋다. In order to achieve the above object, a mobile device according to the present invention includes a touch screen panel having a cover glass attached to an outer surface thereof to display a screen, and a printed circuit board disposed under the touch screen panel to control the touch screen panel. Include. Here, a partial area of the cover glass is set as a fingerprint input area in contact with a fingerprint, and a display panel, which is one of the components of the touch screen panel, emits light for obtaining a fingerprint image toward the fingerprint input area. Here, the display panel is preferably an OLED panel that emits light by itself.

상기 인쇄회로기판부는, 상기 지문입력영역의 중심을 지나는 중심축 상에 마련되고 상기 지문입력영역에서 입사되는 지문 영상을 이미지 센서에 결상하는 렌즈와, 상기 지문 영상을 디지털 지문 이미지로 변환하는 상기 이미지 센서를 포함한다. The printed circuit board unit includes a lens provided on a central axis passing through the center of the fingerprint input area and forming a fingerprint image incident on the fingerprint input area on an image sensor, and the image converting the fingerprint image into a digital fingerprint image Includes a sensor.

실시 예에 따라, 상기 인쇄회로기판부는 상기 디스플레이 패널이 기설정된 색상의 상기 지문 이미지 획득을 위한 광을 상기 지문입력영역을 향해 출사하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따라, 상기 제어부는 상기 디스플레이 패널에서 상기 지문입력영역에 화면을 표시하는 R(Red), G(Green) 및 B(Blue)의 화소 소자들이 상기 색상을 표시하도록 제어함으로써 상기 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사할 수 있다. According to an embodiment, the printed circuit board may further include a control unit for controlling the display panel to emit light for obtaining the fingerprint image of a preset color toward the fingerprint input area. In addition, according to an embodiment, the controller controls pixel elements of R (Red), G (Green), and B (Blue) that display a screen in the fingerprint input area on the display panel to display the color. Light for image acquisition can be emitted.

또 다른 실시 예에 따라, 상기 제어부는 상기 지문 이미지의 색상 정보를 기초로 상기 지문이 생체지문인지 위조 지문인지 판단할 수 있다. According to another embodiment, the controller may determine whether the fingerprint is a biometric fingerprint or a counterfeit fingerprint based on color information of the fingerprint image.

본 발명은 모바일 장치의 지문 이미지 획득 방법에도 미친다. 본 발명의 방법은 일반동작 모드에서 터치 스크린 패널이 화면을 표시하는 단계와; 지문이미지 획득모드에서, 상기 터치 스크린 패널의 구성품 중 하나인 디스플레이 패널이 상기 터치 스크린 패널의 커버 글라스에 설정된 지문입력영역을 향해 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하는 단계와, 상기 지문입력영역의 중심을 지나는 중심축 상에 마련된 렌즈가 상기 지문입력영역에서 입사되는 지문 영상을 이미지 센서에 결상하는 단계와. 상기 이미지 센서가 상기 지문 영상을 디지털 지문 이미지로 변환하는 단계를 포함한다. The present invention also extends to a method of obtaining a fingerprint image of a mobile device. The method of the present invention comprises the steps of displaying a screen by a touch screen panel in a general operation mode; In the fingerprint image acquisition mode, the display panel, which is one of the components of the touch screen panel, emits light for obtaining a fingerprint image toward the fingerprint input area set on the cover glass of the touch screen panel, and the center of the fingerprint input area Forming a fingerprint image incident on the fingerprint input area by a lens provided on a central axis passing through the image sensor. And converting, by the image sensor, the fingerprint image into a digital fingerprint image.

본 발명은 모바일 장치용 지문 센서에도 미친다. 여기서 지문 센서는 상기 터치 스크린 패널과, 렌즈와 이미지 센서를 구비한 인쇄회로기판부를 포함한다. The invention also extends to fingerprint sensors for mobile devices. Here, the fingerprint sensor includes the touch screen panel, and a printed circuit board having a lens and an image sensor.

본 발명의 모바일 장치용 지문센서는 모바일 장치의 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)을 광학계로 이용하기 때문에 렌즈와 이미지 센서를 추가하는 것만으로 터치 글라스(Touch Glass)에 접촉한 지문의 지문 이미지를 획득할 수 있다. The fingerprint sensor for a mobile device of the present invention uses the touch screen panel of the mobile device as an optical system, so simply adding a lens and an image sensor acquires a fingerprint image of a fingerprint in contact with the touch glass. can do.

본 발명의 모바일 장치용 지문센서를 이용하면, 위조지문을 인식하기 위한 다른 하드웨어 구성을 추가하지 않아도 용이하게 위조지문을 구분할 수 있다. If the fingerprint sensor for a mobile device of the present invention is used, it is possible to easily distinguish a forged fingerprint without adding another hardware configuration for recognizing a forged fingerprint.

본 발명의 발명은 모바일 장치의 화면이 표시되는 영역에 지문 입력을 위한 영역이 설정되기 때문에, 베젤(Bezel)이 없거나 아주 작은 베젤이 구현된 모바일 장치(200)에도 적용할 수 있다. The invention of the present invention can be applied to a mobile device 200 in which a bezel is not provided or a very small bezel is implemented because an area for inputting a fingerprint is set in an area where the screen of the mobile device is displayed.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 장치용 지문센서를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 지문센서가 장착된 모바일 장치를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 지문센서의 단면도,
도 4는 본 발명의 지문센서의 블록도, 그리고
도 5는 본 발명의 지문센서의 위조지문 판단방법의 설명에 제공되는 흐름도이다. 1 is a view showing a fingerprint sensor for a mobile device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a mobile device equipped with a fingerprint sensor of the present invention;
3 is a cross-sectional view of the fingerprint sensor of FIG. 1;
4 is a block diagram of the fingerprint sensor of the present invention, and
5 is a flowchart for explaining a method of determining a forged fingerprint by a fingerprint sensor of the present invention.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 지문센서(100)는 터치 스크린 패널(110), 렌즈(131), 이미지 센서(133) 및 제어부(135)를 포함하며 모바일 장치(200) 내에 장착된다. 렌즈(131), 이미지 센서(133) 및 제어부(135)는 터치 스크린 패널(110)과 일정 거리 이격되어 있는 인쇄회로기판부(130)에 마련된다. 인쇄회로기판부(130)는 터치 스크린 패널(110)의 하부에 배치되어 터치 스크린 패널(100)이 화면을 표시하도록 제어한다. 1 to 3, the fingerprint sensor 100 of the present invention includes a touch screen panel 110, a lens 131, an image sensor 133, and a control unit 135, and is mounted in the mobile device 200. do. The lens 131, the image sensor 133, and the control unit 135 are provided on the printed circuit board 130 spaced apart from the touch screen panel 110 by a predetermined distance. The printed circuit board unit 130 is disposed under the touch screen panel 110 to control the touch screen panel 100 to display a screen.

터치 스크린 패널(110)은 커버 글라스(101), 터치 센서(103) 및 디스플레이 패널(105)을 포함하는 하나의 패널이며 모바일 장치(200)의 외면에 설치된다. 터치 스크린 패널(110)은 모바일 장치(200)의 표시수단으로서 화면을 표시하며 커버 글라스(101)에 대한 적어도 하나의 동시 접촉을 인식하는 터치 센서로 동작한다. 본 발명을 위해, 터치 스크린 패널(110)의 커버 글라스(101)에는 아래에서 설명하는 지문입력영역(101a)이 설정되고 터치 스크린 패널(110)의 디스플레이 패널(105)은 지문입력영역(101a)으로 지문 이미지 획득용 광과 위조지문 검출을 위한 광을 출사한다. The touch screen panel 110 is one panel including a cover glass 101, a touch sensor 103, and a display panel 105 and is installed on the outer surface of the mobile device 200. The touch screen panel 110 displays a screen as a display means of the mobile device 200 and operates as a touch sensor that recognizes at least one simultaneous contact with the cover glass 101. For the present invention, a fingerprint input area 101a described below is set on the cover glass 101 of the touch screen panel 110, and the display panel 105 of the touch screen panel 110 is a fingerprint input area 101a. As a result, light for obtaining a fingerprint image and light for detecting a counterfeit fingerprint are emitted.

커버 글라스(101)는 투명한 강화 유리 등으로 구현되어 터치 스크린 패널(110)을 보호하며, 화면이 표시되는 일부 영역을 지문이 접촉하는 지문입력영역(101a)으로 설정된다. 따라서 지문입력영역(101a)은 지문이미지 획득 모드에서만 지문 이미지 입력을 위한 창으로 동작할 뿐이고, 일반 동작모드에서 단순히 디스플레이 화면의 일부이다. 지문을 입력하고자 하는 사용자는 자신의 지문을 커버 글라스(101)의 지문입력영역(101a)에 접촉해야 한다. The cover glass 101 is implemented with a transparent tempered glass or the like to protect the touch screen panel 110 and is set as a fingerprint input area 101a in which a fingerprint contacts a partial area on which a screen is displayed. Therefore, the fingerprint input area 101a only operates as a window for inputting a fingerprint image only in the fingerprint image acquisition mode, and is simply a part of the display screen in the general operation mode. A user who wants to input a fingerprint must contact his or her fingerprint to the fingerprint input area 101a of the cover glass 101.

모바일 장치(200)에 따라서는, 커버 글라스(101) 아랫면에 베젤(Bezel)을 구현하기 위한 베젤용 덮개를 부착하는 방법으로 터치 스크린 패널(110) 가장자리를 따라 베젤이 배치될 수 있다. 모바일 장치(200)에 베젤이 있으면 지문입력영역(101a)이 베젤 영역 내에 배치되는 것이 유리하다. 본 발명은 지문입력영역(101a)이 화면이 표시되는 영역에 설정되는 것이지만, 만약 베젤 영역에 대응하는 부분에 디스플레이 패널(105)이 위치한다면 베젤 영역에 지문입력영역(101a)을 설정할 수도 있다. 다시 말해, 지문입력영역(101a)은 화면이 표시되는 영역에 위치해야 하지만, 더 정확하게는 디스플레이 패널(105)이 화면을 표시할 수 있는 영역이면 설정할 수 있다. Depending on the mobile device 200, the bezel may be disposed along the edge of the touch screen panel 110 by attaching a bezel cover for implementing a bezel on the lower surface of the cover glass 101. If the mobile device 200 has a bezel, it is advantageous that the fingerprint input area 101a is disposed within the bezel area. In the present invention, the fingerprint input area 101a is set in the area where the screen is displayed, but if the display panel 105 is located in a portion corresponding to the bezel area, the fingerprint input area 101a may be set in the bezel area. In other words, the fingerprint input area 101a should be located in the area where the screen is displayed, but more precisely, it can be set as long as the display panel 105 can display the screen.

커버 글라스(101)에는 지문입력영역(101a)임을 표시하기 위한 별도의 표시가 인쇄 또는 부착될 수도 있고 그 목적의 구조물이 배치될 수도 있지만, 아무런 표시가 없어도 무방하다. 아래에서 설명하는 것처럼, 본 발명은 지문입력영역(101a)에 접촉한 지문을 직접 촬영하는 방식이므로, 지문입력영역(101a)은 렌즈(131)와 이미지 센서(133)의 중심을 지나는 중심축(x) 상에 위치하는 것이 좋다. A separate mark for indicating the fingerprint input area 101a may be printed or attached to the cover glass 101, or a structure for that purpose may be disposed, but no indication may be present. As described below, since the present invention directly photographs a fingerprint in contact with the fingerprint input area 101a, the fingerprint input area 101a is a central axis passing through the center of the lens 131 and the image sensor 133 ( It is better to be on x).

커버 글라스(101)의 아랫면에 터치 센서(103)와 디스플레이 패널(105)의 순서로 순차적으로 부착될 수도 있고, 터치 센서(103)와 디스플레이 패널(105)이 상호 겹쳐진 상태로 부착될 수도 있다. 터치 센서(103)와 디스플레이 패널(105)의 구조는 커버 글라스(101)에 대한 터치를 인식하는 방법과 디스플레이 패널(105)의 표시 방법에 따라 다양하다. 터치를 인식하는 방법에 따라서 터치 센서(103)의 구조가 달라진다. 일반적으로 모바일 장치(200)에 장착되는 터치 센서(103)는 저항막 방식(Resistive Touch Screen)과 정전용량 방식(Capacitive Touch Screen)이 널리 사용되지만, 본 발명에서는 알려진 다른 방식이나 구조의 터치 센서(103)를 사용해도 무방하다. 터치 스크린 패널(110)이 디스플레이 수단이므로 디스플레이 패널(105)이 표시하는 화면은 터치 센서(103)를 통과해야 한다. 따라서 지문입력영역(101a)에 접촉한 지문에 의해 만들어진 지문 영상도 화면 표시와 반대 방향으로 터치 센서(103)에 입사하여 통과할 수 있다. 터치 센서(103)는 일반적으로 인듐주석화합물(ITO: Indium tin oxide, 또는 투명전극)을 이용하여 구현한다. The touch sensor 103 and the display panel 105 may be sequentially attached to the lower surface of the cover glass 101 in that order, or the touch sensor 103 and the display panel 105 may be attached to each other in an overlapping state. The structures of the touch sensor 103 and the display panel 105 vary according to a method of recognizing a touch on the cover glass 101 and a display method of the display panel 105. The structure of the touch sensor 103 varies according to a method of recognizing a touch. In general, as the touch sensor 103 mounted on the mobile device 200, a resistive touch screen and a capacitive touch screen are widely used, but other methods or structures known in the present invention ( 103) can also be used. Since the touch screen panel 110 is a display means, the screen displayed by the display panel 105 must pass through the touch sensor 103. Accordingly, a fingerprint image created by a fingerprint in contact with the fingerprint input area 101a may also enter and pass through the touch sensor 103 in the opposite direction to the screen display. The touch sensor 103 is generally implemented using an indium tin oxide (ITO, or transparent electrode).

터치 센서(103)의 아랫면에 디스플레이 패널(105)이 붙어있는 것이 일반적이지만, 디스플레이 패널(105)의 구현 방식에 따라 터치 센서(103)가 디스플레이 패널(105)의 내부(예컨대 편광판 아래)에 삽입될 수도 있다. Although the display panel 105 is generally attached to the lower surface of the touch sensor 103, the touch sensor 103 is inserted into the display panel 105 (eg, under the polarizing plate) according to the implementation method of the display panel 105. It could be.

디스플레이 패널(105)은 모바일 장치(200)의 표시수단으로서, 일반 동작모드에서 내부의 발광소자에 의해 흑백 또는 컬러 화면(또는 영상)을 표시한다. 한편, 지문이미지 획득 모드에서, 디스플레이 패널(105)은 지문 이미지 생성을 위하여 지문입력영역(101a)에 접촉한 지문에 광을 비추는 역할을 함으로써 지문 획득을 위한 조명으로 동작한다. 지문이미지 획득 모드에서, 지문입력영역(101a)을 제외한 다른 표시 영역에서의 표시는 어떤 것이어도 무방하다. The display panel 105 is a display means of the mobile device 200 and displays a black and white or color screen (or image) by an internal light emitting device in a normal operation mode. Meanwhile, in the fingerprint image acquisition mode, the display panel 105 serves to illuminate a fingerprint that has contacted the fingerprint input area 101a to generate a fingerprint image, thereby operating as an illumination for acquiring a fingerprint. In the fingerprint image acquisition mode, any display in a display area other than the fingerprint input area 101a may be used.

디스플레이 방식에 따라서는 디스플레이 패널(105)의 구조(각종 기능을 수행하는 레이어의 적층 방식)가 달라진다. 디스플레이 패널(105)로는 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display), 발광 다이오드(LED: Light-Emitting Diode) 디스플레이 및 유기 발광 다이오드(OLED: Organic LED) 디스플레이 등이 사용될 수 있다. Depending on the display method, the structure of the display panel 105 (a stacking method of layers performing various functions) varies. As the display panel 105, a liquid crystal display (LCD), a light-emitting diode (LED) display, and an organic light emitting diode (OLED) display may be used.

본 발명에서는 지문입력영역(101a)에 접촉한 지문에 의한 지문 영상이 렌즈(131)로 입사되기 위해서 디스플레이 패널(105)을 통과해야 한다. 커버 글라스(101)나 터치 센서(103)는 지문 영상을 거의 차단하지 않지만, 디스플레이 패널(105)은 지문 영상의 통과를 일정 수준으로 방해할 수 있다. 커버 글라스(101)의 지문입력영역(101a)에도 화면을 표시하기 때문에 중심축(x) 부근의 디스플레이 패널(105) 영역에도 화소(Pixel) 소자나 백라이트 유닛(Back Light Unit)이 배치되기 때문이다. 다만, 어떤 방식의 디스플레이 패널(105)이라도 화소나 백라이트의 배치에 의해 지문 영상을 완전히 차단하면 안 된다. 결론적으로 OLED 방식이 백라이트 유닛을 구비한 다른 방식에 비해 유리하다. 만약 액정 디스플레이(LCD)와 같이 백라이트 유닛을 사용하는 경우에는, 백라이트 유닛이 중심축(x)이 지나는 일부 영역에 설치되지 않도록 설계함으로써 지문입력영역(101a)와 렌즈(131) 사이를 연결하는 광경로를 완전히 차단하지 않아야 한다. In the present invention, a fingerprint image caused by a fingerprint in contact with the fingerprint input area 101a must pass through the display panel 105 in order to enter the lens 131. The cover glass 101 or the touch sensor 103 hardly blocks the fingerprint image, but the display panel 105 may interfere with the passage of the fingerprint image to a certain level. This is because a screen is also displayed on the fingerprint input area 101a of the cover glass 101, so that a pixel element or a back light unit is also disposed in the area of the display panel 105 near the central axis x. . However, in any type of display panel 105, the fingerprint image must not be completely blocked by the arrangement of pixels or backlights. In conclusion, the OLED method is more advantageous than other methods equipped with a backlight unit. If a backlight unit such as a liquid crystal display (LCD) is used, the backlight unit is designed not to be installed in a partial area passing by the central axis (x), thereby connecting the fingerprint input area 101a and the lens 131 The furnace must not be completely blocked.

한편, 본 발명에서는 디스플레이 패널(105)의 화소 소자나 백라이트 유닛 중에서 지문입력영역(101a)을 비추는 부분을 별도로 '지문영역조명부(301)'라고 한다. 도 3에는 디스플레이 패널(105)의 OLED 화소 중에서 중심축(x) 주위로 배치된 지문영역조명부(301)가 도시되어 있다. 지문영역조명부(301)가 점등됨에 따라, 일반동작모드에서 지문입력영역(101a)도 화면의 일부로 표시되고, 지문 이미지 획득모드에서는 지문을 비추기 위해 특정 색상으로 표시될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, a portion of the pixel element or backlight unit of the display panel 105 that illuminates the fingerprint input area 101a is separately referred to as a “fingerprint area illumination unit 301”. 3 shows a fingerprint area illumination unit 301 disposed around a central axis (x) among OLED pixels of the display panel 105. As the fingerprint area illumination unit 301 is turned on, the fingerprint input area 101a is also displayed as a part of the screen in the normal operation mode, and in the fingerprint image acquisition mode, it may be displayed in a specific color to illuminate the fingerprint.

렌즈(131)는 커버 글라스(101), 터치 센서(103) 및 디스플레이 패널(105)을 통과해 입사되는 지문 영상을 이미지 센서(133)에 결상하고, 이미지 센서(133)는 지문 영상을 디지털 지문 이미지로 변환한다. 지문 이미지 획득은 지문입력영역(101a)을 직접 촬영하는 방식이므로, 렌즈(131)의 초점거리와 관련하여 터치 스크린 패널(110)의 두께 등이 문제된다. 터치 스크린 패널(110)의 두께가 작을수록 촬영 가능한 지문입력영역(101a)의 크기가 작아질 수밖에 없다. 지문입력영역(101a)의 크기가 작다는 것은 지문 이미지가 작다는 것을 의미하며 너무 작은 지문 이미지로는 지문 인증이 불가능할 수도 있다. 이런 점에서 렌즈(131)가 매우 중요하다. The lens 131 images a fingerprint image incident through the cover glass 101, the touch sensor 103, and the display panel 105 on the image sensor 133, and the image sensor 133 converts the fingerprint image to a digital fingerprint. Convert it to an image. Since the fingerprint image acquisition is a method of directly photographing the fingerprint input area 101a, the thickness of the touch screen panel 110 and the like are problematic in relation to the focal length of the lens 131. As the thickness of the touch screen panel 110 decreases, the size of the fingerprint input area 101a that can be photographed is inevitably decreased. The small size of the fingerprint input area 101a means that the fingerprint image is small, and fingerprint authentication may not be possible with a too small fingerprint image. In this respect, the lens 131 is very important.

본 발명의 지문 이미지 획득은 지문입력영역(101a)에 접촉한 지문을 직접 촬영하는 방식이다. 따라서 지문입력영역(101a)은 렌즈(131)와 이미지 센서(133)의 중심을 지나는 중심축(x) 상에 위치하여야 한다. 한편, 지문입력영역(101a)으로부터 렌즈(131)의 화각 범위로 구획되는 공간에는 지문 영상의 진로를 차단하거나 방해하는 구조물이 없을수록 좋다. Acquiring a fingerprint image according to the present invention is a method of directly photographing a fingerprint in contact with the fingerprint input area 101a. Therefore, the fingerprint input area 101a must be located on the central axis x passing through the centers of the lens 131 and the image sensor 133. On the other hand, it is better if there is no structure that blocks or obstructs the path of the fingerprint image in the space partitioned from the fingerprint input area 101a to the field of view of the lens 131.

도 4를 참조하면, 제어부(135)는 지문이미지획득부(401) 및 위조지문판단부(403)를 포함하여, 본 발명의 지문 이미지 획득과정 및 위조지문 구분 과정을 전체적으로 제어한다. 도 1에서 제어부(135)는 하나의 칩(Chip)을 지칭하는 것으로 표시되었지만, 그 칩에 기반하여 동작하는 운영체제 프로그램(OS: Operating System)으로 구현되는 구성을 기능적으로 지시한 것일 수 있다. 필요한 경우에는 운영체제 프로그램에서 동작하는 소프트웨어의 동작을 포함하는 것으로 구현될 수도 있다. 지문이미지획득부(401) 및 위조지문판단부(403)의 동작은 아래에서 다시 설명한다. Referring to FIG. 4, the control unit 135 controls a fingerprint image acquisition process and a fake fingerprint identification process according to the present invention, including a fingerprint image acquisition unit 401 and a false fingerprint determination unit 403. In FIG. 1, the control unit 135 is indicated as referring to one chip, but may functionally indicate a configuration implemented as an operating system program (OS) operating based on the chip. If necessary, it may be implemented by including the operation of software running in an operating system program. The operation of the fingerprint image acquisition unit 401 and the counterfeit fingerprint determination unit 403 will be described again below.

지문이미지 획득 및 위조지문 구분 (도 5)Acquisition of fingerprint images and classification of counterfeit fingerprints (Fig. 5)

이하에서는 지문이미지획득부(401)와 위조지문판단부(403)의 동작을 포함하여 본 발명의 지문 이미지 획득방법을 간단히 설명한다. 앞서 설명한 것처럼 본 발명은 지문 이미지를 획득하기 위한 광을 출력하는 별도의 광원을 사용하지 않고 디스플레이 패널(105)의 발광을 그대로 사용한다. Hereinafter, a method for obtaining a fingerprint image according to the present invention, including operations of the fingerprint image acquisition unit 401 and the forged fingerprint determination unit 403, will be briefly described. As described above, the present invention uses the light emission of the display panel 105 as it is without using a separate light source that outputs light for obtaining a fingerprint image.

<일반 동작 모드: S501> <General operation mode: S501>

디스플레이 패널(105)이 다양한 화면을 표시한다. 지문영역조명부(301)도 전체 화면의 일부로서 동작하여 지문입력영역(101a)에 이미지, 이미지의 일부 또는 특정 색상을 표시한다. 반대로 지문영역조명부(301)의 R(Red), G(Green) 및 B(Blue)의 모든 화소가 소등됨으로써 지문입력영역(101a)에 어떤 이미지나 색상도 표시되지 않을 수 있다.The display panel 105 displays various screens. The fingerprint area lighting unit 301 also operates as a part of the entire screen to display an image, a part of the image, or a specific color on the fingerprint input area 101a. Conversely, since all pixels of R (Red), G (Green), and B (Blue) of the fingerprint area lighting unit 301 are turned off, no image or color may be displayed on the fingerprint input area 101a.

<지문 이미지 획득을 위한 지문 영역 조명: S503, S505><Fingerprint area illumination for fingerprint image acquisition: S503, S505>

지문 이미지를 획득하는 지문 이미지 획득 모드로 진입하면(S503), 지문이미지획득부(401)는 디스플레이 패널(105)의 지문영역조명부(301)의 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) 화소를 모두 점등하여 백색으로 지문입력영역(101a)을 비추도록 제어한다. 다시 말하지만, 지문영역조명부(301)가 지문입력영역(101a)의 지문(f)을 비추는 것은 지문입력영역(101a)에 특정한 색상을 표시하는 것으로 이해될 수 있다(S505). When entering the fingerprint image acquisition mode for acquiring a fingerprint image (S503), the fingerprint image acquisition unit 401 displays R(Red), G(Green), and B(Blue) of the fingerprint area illumination unit 301 of the display panel 105. ) Control to illuminate the fingerprint input area 101a in white by turning on all pixels. In other words, when the fingerprint area illumination unit 301 illuminates the fingerprint f of the fingerprint input area 101a, it can be understood as displaying a specific color on the fingerprint input area 101a (S505).

본 발명은 지문 인증 단계로 진입하기 전에 위조 지문 여부를 판단한다. 위조 지문 판단을 위한 지문 이미지를 획득하기 위하여, 지문영역조명부(301)의 R(Red), G(Green) 및 B(Blue) 화소가 모두 점등하여 지문입력영역(101a)이 백색으로 표시되도록 한다. 지문입력영역(101a)이 백색으로 표시됨으로써 지문입력영역(101a)에 접촉한 지문(f)을 충분한 조도로 비출 수도 있다. In the present invention, before entering the fingerprint authentication step, it is determined whether the fingerprint is forged or not. In order to obtain a fingerprint image for determining a fake fingerprint, the R (Red), G (Green), and B (Blue) pixels of the fingerprint area illumination unit 301 are all turned on so that the fingerprint input area 101a is displayed in white. . Since the fingerprint input area 101a is displayed in white, the fingerprint f in contact with the fingerprint input area 101a can be illuminated with sufficient illumination.

<지문 영상을 지문 이미지로 변환: S507><Converting a fingerprint image to a fingerprint image: S507>

디스플레이 패널(105)에서 지문입력영역(101a)으로 출사된 광은 지문(f)에서 흡수 및/또는 반사되면서 융선과 골의 형상으로 이미지화된 지문 영상이 된 다음, 다시 커버 글라스(101), 터치 센서(103) 및 디스플레이 패널(105)을 통과하여 렌즈(131)로 입사한다. 렌즈(131)는 지문 영상을 이미지 센서(133)에 결상한다.The light emitted from the display panel 105 to the fingerprint input area 101a is absorbed and/or reflected by the fingerprint f to become a fingerprint image imaged in the shape of ridges and valleys, and then the cover glass 101, touch It passes through the sensor 103 and the display panel 105 and enters the lens 131. The lens 131 forms a fingerprint image on the image sensor 133.

이미지 센서(133)는 렌즈(131)로부터 입사되는 지문 영상을 이용하여 디지털 지문 이미지를 생성한다. The image sensor 133 generates a digital fingerprint image using a fingerprint image incident from the lens 131.

<색상정보를 추출하여 위조 지문 판단: S509><Extracting color information and determining forged fingerprints: S509>

지문 이미지가 생성되면, 위조지문판단부(403)는 해당 지문 이미지의 색상정보(또는 컬러 정보)를 추출하여 지문 이미지의 색상 정보가 생체 지문의 색상 배합인지 판단한다. 여기서, 지문 이미지의 색상정보는 이미지 센서()가 생성한 1장의 지문 이미지 내에서 지문을 표시한 부분의 색상 정보를 말한다. 이미지 센서(133)가 생성한 1장의 지문 이미지 전체에 지문이 표시된 경우라면, 지문 이미지 전체의 색상 정보가 될 수도 있다. 예를 들어, 지문입력영역(101a)이 사용자의 지문보다 작게 설정되어 된 경우에, 색상정보는 이미지 센서(133)가 생성한 1장의 지문 이미지 전체의 색상 정보를 의미할 수도 있다. When the fingerprint image is generated, the fake fingerprint determining unit 403 extracts color information (or color information) of the fingerprint image and determines whether the color information of the fingerprint image is a color combination of the biometric fingerprint. Here, the color information of the fingerprint image refers to the color information of a portion of the fingerprint displayed in one fingerprint image generated by the image sensor (). If a fingerprint is displayed on the entire fingerprint image generated by the image sensor 133, it may be color information of the entire fingerprint image. For example, when the fingerprint input area 101a is set to be smaller than the user's fingerprint, the color information may mean color information of the entire single fingerprint image generated by the image sensor 133.

백색광이 생체 지문에서 반사된 지문 영상과 종이 등에서 반사된 영상의 색상 정보는 다르다. 생체지문은 내부에 헤모글로빈 등에 의해 R(Red) 계열의 색상을 잘 반사하는 특징이 있는데 반해, 종이나 필름은 그런 특징이 없기 때문이다. 따라서 위조지문판단부(403)는 백색 조명에서 획득한 지문 이미지의 컬러 색상 정보를 추출하여 생체 지문의 특징이 있는지를 판단함으로써 위조 지문 여부를 판단할 수 있다. The color information of the fingerprint image reflected from the biometric fingerprint and the image reflected from the paper is different from the white light. Biometric fingerprints have the characteristic of reflecting the R (Red) color well by hemoglobin inside, whereas paper or film does not have such a characteristic. Accordingly, the forged fingerprint determination unit 403 may determine whether or not there is a fake fingerprint by extracting color color information of the fingerprint image acquired under white illumination and determining whether there is a characteristic of a biometric fingerprint.

<지문 이미지에서 특징점 데이터 추출; S511, S513><Extraction of feature point data from fingerprint images; S511, S513>

지문이 생체 지문으로 판단되면(S511), 지문이미지획득부(401)는 기본적인 품질 테스트 등을 수행할 수도 있고, 간단한 노이즈 제거를 수행한 다음 특징점을 추출하는 과정을 수행할 수 있다(S513). When the fingerprint is determined to be a biometric fingerprint (S511), the fingerprint image acquisition unit 401 may perform a basic quality test or the like, or perform a simple noise removal and then a process of extracting a feature point (S513).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is not departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible by those skilled in the art of course, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or perspective of the present invention.

Claims (9)

모바일 장치에 있어서,
외면에 커버 글라스가 부착되어 화면을 표시하는 터치 스크린 패널과, 상기 터치 스크린 패널의 하부에 배치되어 상기 터치 스크린 패널을 제어하는 인쇄회로기판부를 포함하고,
상기 커버 글라스에서 화면이 표시되는 일부 영역이 지문을 접촉하는 지문입력영역으로 설정되고,
상기 터치 스크린 패널의 구성품 중 하나인 디스플레이 패널이 상기 지문입력영역을 향해 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하며,
상기 인쇄회로기판부는,
상기 지문입력영역의 중심을 지나는 중심축 상에 마련되고 상기 지문입력영역에서 입사되는 지문 영상을 이미지 센서에 결상하는 렌즈; 및
상기 지문 영상을 디지털 지문 이미지로 변환하는 상기 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
In a mobile device,
A touch screen panel having a cover glass attached to an outer surface thereof to display a screen, and a printed circuit board unit disposed under the touch screen panel to control the touch screen panel,
A portion of the cover glass on which the screen is displayed is set as a fingerprint input area in contact with a fingerprint,
A display panel, which is one of the components of the touch screen panel, emits light for obtaining a fingerprint image toward the fingerprint input area,
The printed circuit board unit,
A lens provided on a central axis passing through the center of the fingerprint input area and forming a fingerprint image incident on the fingerprint input area on an image sensor; And
And the image sensor converting the fingerprint image into a digital fingerprint image.
 제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판부는,
상기 디스플레이 패널이 기설정된 색상의 상기 지문 이미지 획득을 위한 광을 상기 지문입력영역을 향해 출사하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
The method of claim 1,
The printed circuit board unit,
And a controller for controlling the display panel to emit light for obtaining the fingerprint image of a predetermined color toward the fingerprint input area.
 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 디스플레이 패널에서 상기 지문입력영역에 화면을 표시하는 R(Red), G(Green) 및 B(Blue)의 화소 소자들이 상기 색상을 표시하도록 제어함으로써 상기 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
The method of claim 2,
The control unit,
In the display panel, R (Red), G (Green), and B (Blue) pixel elements displaying a screen in the fingerprint input area are controlled to display the color to emit light for obtaining the fingerprint image. Mobile devices.
 제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 지문 이미지의 색상 정보를 기초로 상기 지문이 생체지문인지 위조 지문인지 판단하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
The method of claim 3,
The control unit,
And determining whether the fingerprint is a biometric fingerprint or a counterfeit fingerprint based on color information of the fingerprint image.
 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스플레이 패널은 자체로 발광하는 OLED 패널인 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The mobile device, characterized in that the display panel is an OLED panel that emits light by itself.
 모바일 장치의 지문 이미지 획득 방법에 있어서
일반동작 모드에서 터치 스크린 패널이 화면을 표시하는 단계;
지문이미지 획득모드에서, 상기 터치 스크린 패널의 구성품 중 하나인 디스플레이 패널이 상기 터치 스크린 패널의 커버 글라스에서 화면이 표시되는 일부 영역에 설정된 지문입력영역을 향해 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하는 단계. 상기 지문입력영역에 지문이 접촉함;
상기 지문입력영역의 중심을 지나는 중심축 상에 마련된 렌즈가 상기 지문입력영역에서 입사되는 지문 영상을 이미지 센서에 결상하는 단계. 상기 렌즈와 이미지 센서는 상기 터치 스크린 패널의 하부에 마련되어 상기 터치 스크린 패널이 화면을 표시하도록 제어하는 인쇄회로기판부에 마련됨; 및
상기 이미지 센서가 상기 지문 영상을 디지털 지문 이미지로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치의 지문 이미지 획득 방법.
In the method of obtaining a fingerprint image of a mobile device
Displaying a screen by the touch screen panel in a normal operation mode;
In the fingerprint image acquisition mode, the display panel, which is one of the components of the touch screen panel, emits light for obtaining a fingerprint image from a cover glass of the touch screen panel toward a fingerprint input area set in a partial area where a screen is displayed. A fingerprint is in contact with the fingerprint input area;
A step of forming a fingerprint image incident on the fingerprint input area on an image sensor by a lens provided on a central axis passing through the center of the fingerprint input area. The lens and the image sensor are provided under the touch screen panel and provided on a printed circuit board for controlling the touch screen panel to display a screen; And
And converting, by the image sensor, the fingerprint image into a digital fingerprint image.
 제6항에 있어서,
상기 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하는 단계는,
상기 터치 스크린 패널이 상기 지문입력영역에 기설정된 색상을 표시함으로써 상기 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치의 지문 이미지 획득 방법.
The method of claim 6,
The step of emitting light for obtaining the fingerprint image,
The fingerprint image acquisition method of a mobile device, wherein the touch screen panel emits light for obtaining the fingerprint image by displaying a preset color in the fingerprint input area.
 제7항에 있어서,
상기 인쇄회로기판부에 마련된 위조지문판단부가 상기 지문 이미지의 색상 정보를 기초로 상기 지문이 생체지문인지 위조 지문인지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치의 지문 이미지 획득 방법.
The method of claim 7,
And determining whether the fingerprint is a biometric fingerprint or a counterfeit fingerprint based on color information of the fingerprint image by a counterfeit fingerprint determining unit provided on the printed circuit board.
 모바일 장치에 장착되는 지문 센서에 있어서,
외면에 커버 글라스가 부착되어 화면을 표시하는 터치 스크린 패널과, 상기 터치 스크린 패널의 하부에 배치되어 상기 터치 스크린 패널을 제어하는 인쇄회로기판부를 포함하고,
상기 커버 글라스의 일부 영역이 지문을 접촉하는 지문입력영역으로 설정되고,
상기 터치 스크린 패널의 구성품 중 하나인 디스플레이 패널이 상기 지문입력영역을 향해 지문 이미지 획득을 위한 광을 출사하며,
상기 인쇄회로기판부는,
상기 지문입력영역의 중심을 지나는 중심축 상에 마련되고 상기 지문입력영역에서 입사되는 지문 영상을 이미지 센서에 결상하는 렌즈; 및
상기 지문 영상을 디지털 지문 이미지로 변환하는 상기 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 장치용 지문 센서.
In the fingerprint sensor mounted on a mobile device,
A touch screen panel having a cover glass attached to an outer surface thereof to display a screen, and a printed circuit board portion disposed under the touch screen panel to control the touch screen panel,
A partial area of the cover glass is set as a fingerprint input area contacting the fingerprint,
A display panel, which is one of the components of the touch screen panel, emits light for obtaining a fingerprint image toward the fingerprint input area,
The printed circuit board unit,
A lens provided on a central axis passing through the center of the fingerprint input area and forming a fingerprint image incident on the fingerprint input area on an image sensor; And
And the image sensor converting the fingerprint image into a digital fingerprint image.
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