KR101948870B1 - Fingerprint recognition sensor and display device having the same - Google Patents

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KR101948870B1
KR101948870B1 KR1020180079276A KR20180079276A KR101948870B1 KR 101948870 B1 KR101948870 B1 KR 101948870B1 KR 1020180079276 A KR1020180079276 A KR 1020180079276A KR 20180079276 A KR20180079276 A KR 20180079276A KR 101948870 B1 KR101948870 B1 KR 101948870B1
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진종우
유진형
진현우
남윤덕
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실리콘 디스플레이 (주)
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a fingerprint recognition sensor comprises: a photosensor for detecting scattered light reflected from a finger of a user or transmitted through a finger; a first matrix positioned on the photosensor and including a first aperture; a second matrix located on the first matrix and including a second aperture; one side which is in contact with a finger; and a cover layer for covering the second matrix, wherein, among scattered light reflected from the finger or light transmitted through the finger and incident on the cover layer, a light having an angle greater than a critical angle formed by the normal to the one surface of the cover layer and the path of the light incident on the cover layer sequentially passes through the second aperture and the first aperture and is incident on the photosensor.

Description

지문 인식 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{FINGERPRINT RECOGNITION SENSOR AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fingerprint recognition sensor,

지문 인식 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.A fingerprint recognition sensor and a display device including the same are provided.

지문 인식 기술은 사용자의 손가락의 지문을 전자적으로 판독하고 미리 입력된 데이터와 비교해 본인 여부를 판별하여 사용자의 신분을 확인하는 기술로서, 생체인식기술 가운데 안전성과 편리성이 우수하고, 제조 비용이 저렴하며, 다양한 분야에 적용 가능하다.Fingerprint recognition technology is a technology that electronically reads a fingerprint of a user's finger and compares it with previously input data to determine the identity of the user. The biometrics recognition technology is superior in safety and convenience, And is applicable to various fields.

높은 인식률과 낮은 에러율을 갖는 신뢰성 있는 지문 인식 시스템을 위해서는 지문에 대한 고품질의 이미지의 획득이 필수적이며, 이를 위해, 보다 성능이 우수한 지문 인식 센서의 개발이 요구된다.For a reliable fingerprint recognition system having a high recognition rate and a low error rate, it is essential to acquire a high-quality image of the fingerprint. For this purpose, development of a fingerprint recognition sensor with higher performance is required.

최근 지문 인식 센서는 정전용량 방식과 광학식이 널리 사용되고 있는데, 광학식 지문 인식 센서는 광원과 포토 센서를 포함하는 구조로 구성되어 포토 센서가 광원으로부터 출사되어 손가락에서 산란 반사되거나 또는 손가락을 투과하는 광을 감지함으로써 지문 이미지를 생성할 수 있다.Recently, a fingerprint recognition sensor has been widely used. The optical fingerprint sensor is composed of a light source and a photo sensor. The photo sensor is emitted from a light source and is scattered or reflected from a finger. A fingerprint image can be generated.

광학식 지문 인식 센서에 대한 한국등록특허 제10-1349924호에는 지문 센서의 상부에 블랙 매트릭스(black matrix)를 구비하여 외부 광이 포토 다이오드에 유입되어 지문 이미지의 선명도가 저하되는 현상을 방지하는 구조, 그리고 바이어스 전극에 위치하는 출광부로 백라이트 유닛의 광이 손가락으로 조사되고, 출광부가 블랙 매트릭스의 투과부와 엇갈리게 배치됨으로써, 백라이트로부터 조사되는 광만이 지문에 반사되어 포토 다이오드로 유입되도록 하는 구조가 개시되어 있다.Korean Patent Registration No. 10-1349924 for an optical fingerprint recognition sensor has a structure in which a black matrix is provided on a fingerprint sensor to prevent external light from entering the photodiode and thereby degrading the sharpness of a fingerprint image, The light emitted from the backlight unit is irradiated to the light emitting unit located at the bias electrode, and the light emitting unit is arranged to be staggered with the transmissive unit of the black matrix, so that only the light emitted from the backlight is reflected by the fingerprint and introduced into the photodiode. .

다만, 사용자의 손가락에 조사되어 산란 반사된 광 중 일부가 포토 다이오드에 의해 감지될 수 있고, 이때, 산란 반사되어 포토 다이오드로 향하는 광이 지문의 골(valley)과 마루(ridge) 영역 모두에서부터 포토 다이오드에 입사될 수 있기 때문에, 지문 이미지의 명암비(contrast ratio)가 저하될 수 있다.However, some of the light scattered and reflected by the finger of the user can be detected by the photodiode. At this time, the light reflected by the scattered light is reflected from both the valley and the ridge region of the fingerprint, The contrast ratio of the fingerprint image may be lowered because it can be incident on the diode.

본 발명의 한 실시예에 따른 지문 인식 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는 지문 이미지의 명암비를 향상시키기 위한 것이다.A fingerprint sensor and a display device including the fingerprint sensor according to an embodiment of the present invention are intended to improve the contrast ratio of a fingerprint image.

본 발명의 한 실시예에 따른 지문 인식 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는 광원의 위치를 다양하게 설계할 수 있어 다른 장치로의 적용 용이성을 향상시키기 위한 것이다.The fingerprint sensor and the display device including the fingerprint sensor according to an embodiment of the present invention can design various positions of a light source to improve ease of application to other devices.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다. Embodiments according to the present invention can be used to accomplish other tasks not specifically mentioned other than the above-described tasks.

본 발명의 한 실시예에 따른 지문 인식 센서는, 사용자의 손가락에서 산란 반사되거나 손가락을 투과하여 입사되는 광을 감지하는 포토 센서, 포토 센서 상에 위치하고 제1 개구를 포함하는 제1 매트릭스, 제1 매트릭스 상에 위치하고 제2 개구를 포함하는 제2 매트릭스, 그리고 손가락과 접촉되는 일면을 포함하고, 제2 매트릭스를 덮는 커버층을 포함한다.A fingerprint recognition sensor according to an embodiment of the present invention includes a photosensor that detects scattered light reflected from a user's finger or transmitted through a finger, a first matrix disposed on the photosensor and including a first opening, A second matrix located on the matrix and including a second opening, and a cover layer covering the second matrix, including a face contacting the finger.

여기서, 손가락에서 산란 반사되거나 손가락을 투과하여 커버층에 입사된 광 중에서, 커버층 일면에 대한 법선과 커버층에 입사된 광의 경로가 이루는 각도가 임계각보다 큰 광이 제2 개구 및 제1 개구를 순차적으로 통과하여 포토 센서에 입사된다. Here, among light incident on the cover layer that is scattered or reflected by the finger or transmitted through the finger, light having a larger angle formed by the normal to the one face of the cover layer and the light incident on the cover layer is larger than the critical angle, And sequentially enters the photo sensor.

손가락의 지문의 마루로부터 커버층으로 입사된 광이 포토 센서에 입사될 수 있다.The light incident on the cover layer from the floor of the fingerprint of the finger can be incident on the photosensor.

손가락의 지문의 골로부터 커버층으로 입사된 광이 제1 매트릭스 또는 제2 매트릭스에서 흡수 또는 반사될 수 있다.The light incident on the cover layer from the finger of the fingerprint of the finger can be absorbed or reflected in the first matrix or the second matrix.

손가락에 광을 조사하는 광원을 더 포함할 수 있고, 광원으로부터 조사된 광이 손가락에서 산란 반사되거나 손가락을 투과하여 포토 센서에 입사될 수 있다.The light source may further include a light source for irradiating light to the finger, and the light irradiated from the light source may be scattered or reflected from the finger or may be incident on the photosensor through the finger.

광원이 손가락의 하부에 위치할 수 있고, 광원으로부터 조사된 광이 커버층 일면에 대한 법선과 이루는 각도가 임계각보다 작도록 광원이 배치될 수 있다.The light source may be positioned at the lower portion of the finger and the light source may be disposed such that the angle formed by the light emitted from the light source and the normal to the one surface of the cover layer is smaller than the critical angle.

광원이 상기 손가락의 하부에 위치할 수 있고, 제2 매트릭스 상부에 위치하는 반사 방지층을 더 포함할 수 있다.The light source may further include an antireflection layer positioned below the finger and positioned on the second matrix.

외부광이 손가락에서 산란 반사되거나 손가락을 투과하여 포토 센서에 입사되고, 손가락의 지문의 마루로부터 커버층으로 입사된 광이 포토 센서에 입사되며, 손가락의 지문의 골로부터 커버층으로 입사된 광이 제1 매트릭스 또는 제2 매트릭스에서 차단될 수 있다.The light incident on the cover layer from the floor of the fingerprint of the finger is incident on the photosensor and the light incident on the cover layer from the fingerprint of the fingerprint of the finger May be blocked in the first matrix or the second matrix.

커버층의 굴절률은 1.0보다 크고 2.0 이하일 수 있고, 임계각은 30° 이상이고 90° 미만일 수 있다.The refractive index of the cover layer may be greater than 1.0 and less than or equal to 2.0, and the critical angle may be greater than or equal to 30 degrees and less than 90 degrees.

제1 매트릭스는 바이어스 전극일 수 있다.The first matrix may be a bias electrode.

제1 개구와 제2 매트릭스가 중첩되고, 제2 개구와 제1 매트릭스가 중첩될 수 있다.The first aperture and the second matrix overlap, and the second aperture and the first matrix overlap.

커버층 일면에 대한 법선과 포토 센서에 입사되는 광의 경로가 이루는 각도는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.The angle formed by the normal to the one surface of the cover layer and the path of the light incident on the photosensor may satisfy the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018067159135-pat00001
Figure 112018067159135-pat00001

수학식 1에서, θsa 는 커버층 일면에 대한 법선과 포토 센서에 입사되는 광의 경로가 이루는 각도, w1은 제1 개구의 폭, w2는 제2 개구의 폭, wD는 제1 개구의 수직 투영과 제2 개구의 수직 투영 사이의 폭, t1은 제1 매트릭스의 두께, t2는 제2 매트릭스의 두께, tD는 제1 매트릭스와 제2 매트릭스 사이의 두께이다.In Equation 1, θ sa, the angle, w 1 of the light path of light made incident to the normal and the photosensor on one side the cover layer serving as the width of the first opening, w 2 is the width of the second opening, w D is the first opening T 1 is the thickness of the first matrix, t 2 is the thickness of the second matrix, and t D is the thickness between the first and second matrices.

제1 개구의 수직 투영과 제2 개구의 수직 투영 사이의 폭은 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.The width between the vertical projection of the first opening and the vertical projection of the second opening may satisfy the following expression (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112018067159135-pat00002
Figure 112018067159135-pat00002

수학식 2에서, wD는 제1 개구의 수직 투영과 제2 개구의 수직 투영 사이의 폭, tD는 제1 매트릭스와 제2 매트릭스 사이의 두께, nair는 공기의 굴절률, ns는 지문 인식 센서의 평균 굴절률이다.In Equation 2, w D is the width between the vertical projection of the first opening and a second vertical projection of the opening, t D is the refractive index of the first matrix and a second thickness between the matrix, n air is the air, n s is a fingerprint It is the average refractive index of the recognition sensor.

제1 매트릭스와 제2 매트릭스 사이의 두께(tD)는 0.1~20 ㎛일 수 있다.The thickness t D between the first matrix and the second matrix may be 0.1 to 20 탆.

포토 센서의 전하 생성에 따른 전류 신호를 데이터 리드 아웃 라인으로 전송하는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있고, 포토 센서는 박막 트랜지스터의 드레인 전극이 연장되어 형성된 제1 전극, 제1 전극 상에 위치하는 반도체층, 그리고 투명한 물질을 포함하고 반도체층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하며, 제1 전극과 제2 전극이 캐패시터를 형성할 수 있다.The photo sensor may further include a thin film transistor for transferring a current signal generated by charge of the photo sensor to a data lead-out line. The photo sensor may include a first electrode formed by extending a drain electrode of the thin film transistor, And a second electrode comprising a transparent material and located on the semiconductor layer, wherein the first electrode and the second electrode may form a capacitor.

본 발명의 한 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 이미지 또는 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 그리고 디스플레이 패널 상의 적어도 일부 영역에 위치하는 지문 인식 센서를 포함한다.A display device according to an embodiment of the present invention includes a display panel for displaying an image or an image, and a fingerprint recognition sensor located in at least a partial area on the display panel.

여기서, 지문 인식 센서는, 사용자의 손가락에서 산란 반사되거나 손가락을 투과하여 입사되는 광을 감지하는 포토 센서, 포토 센서 상에 위치하고 제1 개구를 포함하는 제1 매트릭스, 제1 매트릭스 상에 위치하고 제2 개구를 포함하는 제2 매트릭스, 그리고 손가락과 접촉되는 일면을 포함하고, 제2 매트릭스를 덮는 커버층을 포함하고, 손가락에서 산란 반사되거나 손가락을 투과하여 커버층에 입사된 광 중에서, 커버층 일면에 대한 법선과 커버층에 입사된 광의 경로가 이루는 각도가 임계각보다 큰 광이 제2 개구 및 제1 개구를 순차적으로 통과하여 포토 센서에 입사된다.Here, the fingerprint recognition sensor includes: a photosensor that detects light incident on the finger of a user scattered or reflected by the finger; a first matrix located on the photosensor and including a first opening; a second matrix located on the first matrix, A second matrix including an opening and a cover layer covering one surface of the cover, the cover layer covering the second matrix, the light reflected by the finger or transmitted through the finger and incident on the cover layer, Light having an angle greater than the critical angle formed by the normal to the cover layer and the path of the light incident on the cover layer sequentially passes through the second opening and the first opening and is incident on the photosensor.

본 발명의 한 실시예에 따른 지문 인식 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는 지문 이미지의 명암비를 향상시킬 수 있고, 광원의 위치를 다양하게 설계할 수 있어 다른 장치로의 적용 용이성을 향상시킬 수 있다.The fingerprint sensor and the display device including the fingerprint sensor according to an embodiment of the present invention can improve the contrast ratio of the fingerprint image and can design various positions of the light source to improve ease of application to other devices.

도 1a는 실시예에 따른 지문 인식 센서의 전체적인 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 도 1a의 지문 인식 센서 중 하나의 센서 화소의 구동 방식을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 지문 인식 센서의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 산란 반사된 광이 손가락 지문의 골 부분에서 지문 인식 센서로 입사되는 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 산란 반사된 광이 손가락 지문의 마루 부분에서 지문 인식 센서로 입사되는 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 지문 인식 센서의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 지문 인식 센서의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 지문 인식 센서의 광원이 손가락의 하부에 존재하는 예시들을 나타낸 도면들이다.
도 8은 실시예에 따른 지문 인식 센서의 단면을 상세하게 나타낸 도면이다.FIG. 1A is a diagram for explaining an overall driving method of a fingerprint recognition sensor according to an embodiment.
FIG. 1B is a view showing a driving method of one sensor pixel among the fingerprint recognition sensors in FIG. 1A.
2 is a simplified view of a cross section of a fingerprint recognition sensor according to an embodiment.
3 is a view for explaining a form in which scattered and reflected light is incident on a fingerprint recognition sensor at a valley portion of a fingerprint.
4 is a view for explaining a form in which scattered and reflected light is incident on a fingerprint sensor at a floor portion of a fingerprint.
5 is a simplified view of a cross section of the fingerprint recognition sensor according to the embodiment.
6 is a simplified view of a cross section of the fingerprint recognition sensor according to the embodiment.
FIGS. 7A and 7B are views showing examples in which the light source of the fingerprint recognition sensor according to the embodiment is located under the finger.
8 is a detailed sectional view of a fingerprint recognition sensor according to an embodiment.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In the case of publicly known technologies, a detailed description thereof will be omitted.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. It will be understood that when an element such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the element directly over another element, On the other hand, when a part is "directly on" another part, it means that there is no other part in the middle. On the contrary, when a portion such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "under" another portion, this includes not only the case where the other portion is "directly underneath" On the other hand, when a part is "directly beneath" another part, it means that there is no other part in the middle.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

도 1a는 한 실시예에 따른 지문 인식 센서의 전체적인 구동 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 도 1a의 지문 인식 센서 중 하나의 센서 화소의 구동 방식을 나타내는 도면이다.FIG. 1A is a view for explaining an overall driving method of a fingerprint recognition sensor according to an embodiment, and FIG. 1B is a view illustrating a driving method of one sensor pixel among the fingerprint recognition sensors in FIG.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 지문 인식 센서(100)는 기판(120) 상에 위치하는 다수의 주사 라인(SL1 내지 SLn)과 다수의 데이터 리드 아웃 라인(DL1 내지 DLm)을 포함한다. 여기서, 다수의 주사 라인(SL1 내지 SLn)은 서로 평행하게 이격되어 배치될 수 있고, 다수의 데이터 리드 아웃 라인(DL1 내지 DLm) 또한 서로 평행하게 이격되어 배치될 수 있다. 다수의 주사 라인(SL1 내지 SLn)과 다수의 데이터 리드 아웃 라인(DL1 내지 DLm)은 서로 교차하고, 교차 영역마다 센서 화소(SPXL)가 정의될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 다수의 주사 라인(SL1 내지 SLn)과 다수의 데이터 리드 아웃 라인(DL1 내지 DLm)은 다른 방식으로 배열되거나 다른 형태로 교차될 수 있다.1A and 1B, a fingerprint recognition sensor 100 includes a plurality of scan lines SL1 to SLn and a plurality of data lead-out lines DL1 to DLm located on a substrate 120. [ Here, the plurality of scan lines SL1 to SLn may be spaced apart from each other in parallel, and the plurality of data lead-out lines DL1 to DLm may be disposed in parallel to each other. A plurality of scan lines SL1 to SLn and a plurality of data lead-out lines DL1 to DLm intersect each other, and a sensor pixel SPXL may be defined for each crossing region. However, this is an example, and the plurality of scan lines SL1 to SLn and the plurality of data lead-out lines DL1 to DLm may be arranged in another manner or may be crossed in another manner.

센서 화소(SPXL)는 다수의 주사 라인(SL1 내지 SLn)과 다수의 데이터 리드 아웃 라인(DL1 내지 DLm)에 전기적으로 연결되어 각 센서 화소(SPXL)를 스위칭하는 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극과 연결되어 있는 포토 센서(photo sensor, PS)를 포함한다.The sensor pixel SPXL is a thin film transistor (TFT) which is electrically connected to a plurality of scan lines SL1 to SLn and a plurality of data lead-out lines DL1 to DLm to switch each sensor pixel SPXL, And a photo sensor PS connected to the drain electrode of the thin film transistor TFT.

박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 주사 라인(SL)과 연결되고, 소스 전극은 데이터 리드 아웃 라인(DL)과 연결되며, 드레인 전극은 포토 센서(PS)와 연결될 수 있다. 여기서, 포토 센서(PS)에 포함된 두 전극이 캐패시터(capacitor)를 형성할 수 있다. A gate electrode of the thin film transistor TFT is connected to the scan line SL, a source electrode thereof is connected to the data lead-out line DL, and a drain electrode thereof is connected to the photosensor PS. Here, the two electrodes included in the photosensor PS can form a capacitor.

지문 인식 센서(100)는 다수의 주사 라인(SL1 내지 SLn)을 구동하는 주사 라인 구동부(182)와, 다수의 데이터 리드 아웃 라인(DL1 내지 DLm)을 구동하는 리드 아웃 제어부(184) 및 리드 아웃 구동부(186)을 포함할 수 있다.The fingerprint recognition sensor 100 includes a scan line driver 182 for driving the plurality of scan lines SL1 to SLn, a lead-out controller 184 for driving the plurality of data lead-out lines DL1 to DLm, And may include a driving unit 186.

주사 라인 구동부(182)는 주사 라인(SL)에 게이트 신호를 공급한다. 주사 라인 구동부(182)는 지문 영상이 검출되는 센서 화소(SPXL)의 주사 라인(SL)을 선택하고, 박막 트랜지스터(TFT)는 턴-온(turn-on)될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 주사 라인 구동부(182)는 순차적으로 박막 트랜지스터(TFT)에 게이트 신호를 공급하기 위해 게이트 신호를 발생시키는 쉬프트 레지스터(shift register)와, 센서 화소(SPXL)로 공급되는 게이트 신호를 스위칭에 필요한 높은 전압으로 레벨 쉬프팅시키는 레벨 쉬프터(level shifter)를 포함할 수 있다.The scan line driver 182 supplies a gate signal to the scan line SL. The scan line driver 182 selects the scan line SL of the sensor pixel SPXL from which the fingerprint image is detected and the thin film transistor TFT can be turned on. Although not shown, the scan line driver 182 includes a shift register that sequentially generates a gate signal to supply a gate signal to the thin film transistor TFT, a gate signal that is supplied to the sensor pixel SPXL And a level shifter for level shifting to a high voltage necessary for switching.

리드 아웃 제어부(184) 및 리드 아웃 구동부(186)는 게이트 신호에 의해 선택된 센서 화소(SPXL)에서 발생한 전류 신호를 검출한다. 도시되지는 않았지만, 리드 아웃 제어부(184)는 다수의 데이터 리드아웃 라인(DL1 내지 DLm) 중 하나를 선택하여 리드 아웃 구동부(186)로 출력하는 멀티 플렉서와, 멀티 플렉서의 스위칭 신호를 생성하는 쉬프트 레지스터와, 쉬프트 레지스터로부터의 출력 전압을 승격시키는 레벨 쉬프터를 포함할 수 있다.The lead-out control unit 184 and the lead-out driving unit 186 detect a current signal generated in the sensor pixel SPXL selected by the gate signal. Although not shown, the lead-out control unit 184 includes a multiplexer for selecting one of a plurality of data lead-out lines DL1 to DLm and outputting it to the lead-out driving unit 186, a multiplexer for generating a switching signal of the multiplexer And a level shifter for promoting the output voltage from the shift register.

지문에서 산란 반사된 광이 포토 센서(PS)에 도달하여 저항 변화에 따른 전류 신호가 생성되면, 전하가 캐패시터에 저장되고, 박막 트랜지스터(TFT)가 턴-온되면, 저장된 전하가 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 데이터 리드 아웃 라인(DL)에 전송되고, 리드 아웃 제어부(184)에 의해 리드 아웃 구동부(186)로 전송될 수 있다.When light reflected and scattered in the fingerprint reaches the photosensor PS and a current signal corresponding to the resistance change is generated, the charge is stored in the capacitor, and when the thin film transistor TFT is turned on, To the data lead-out line DL through the read-out control section 184 and to the lead-out driving section 186 by the lead-out control section 184. [

도 2는 실시예에 따른 지문 인식 센서의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다. 도 2는 센서 화소(SPXL) 두 개에 대응되는 부분의 단면을 나타낼 수 있다.2 is a simplified view of a cross section of a fingerprint recognition sensor according to an embodiment. FIG. 2 shows a cross section of a portion corresponding to two sensor pixels SPXL.

도 1a 내지 도 2를 참조하면, 지문 인식 센서(100)는, 사용자의 손가락(190)에서 산란 반사되거나 손가락(190)을 투과하여 입사되는 광(L23)을 감지하는 포토 센서(photo sensor)(PS), 포토 센서(PS) 상에 위치하고 제1 개구(opening)(162)를 포함하는 제1 매트릭스(matrix)(160), 제1 매트릭스(160) 상에 위치하고 제2 개구(172)를 포함하는 제2 매트릭스(170), 그리고 손가락(190)과 접촉되는 일면(178)을 포함하고, 제2 매트릭스(170)를 덮는 커버층(176)을 포함한다.1A and 1B, the fingerprint recognition sensor 100 includes a photo sensor that detects light L 23 that is scattered or reflected by the user's finger 190 or transmitted through the finger 190, (PS), a first matrix 160 located on the photosensor PS and including a first opening 162, a second opening 172 located on the first matrix 160, And a cover layer 176 covering the second matrix 170 and including a first surface 178 contacting the finger 190. The first matrix 170 includes a first matrix 170 and a second matrix 170,

포토 센서(PS)는 기판(120) 상에 위치하는 센서 어레이(130)에 포함될 수 있고, 센서 어레이(130)는 박막 트랜지스터(TFT) 및 포토 센서(PS)를 포함한다. 제1 매트릭스(160)는 센서 어레이(130) 상에 위치한다.The photosensor PS may be included in the sensor array 130 located on the substrate 120 and the sensor array 130 includes the thin film transistor TFT and the photosensor PS. The first matrix 160 is located on the sensor array 130.

사용자는 지문 인식 센서(100) 커버층(176)의 일면(178)에 손가락(190)을 접촉시킬 수 있고, 손가락(190)에 광(L21)이 조사되면, 손가락(190) 내부에서 산란 반사가 일어나고, 산란 반사된 광 중 일부(L22, L23)가 지문의 골(192)이나 마루(194)를 거쳐 커버층(176)에 입사된다. The user can contact the finger 190 on one side 178 of the cover layer 176 of the fingerprint recognition sensor 100. When light L 21 is irradiated on the finger 190, Reflection occurs and a part (L 22 , L 23 ) of the scattered and reflected light is incident on the cover layer 176 via the fingerprint's ridge 192 or the floor 194.

커버층(176)에 입사된 광(L22, L23) 중에서, 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선(수직인 선)과 커버층(176)에 입사된 광의 경로가 이루는 각도(θ23)가 임계각보다 큰 광(L23)이 제2 개구(172) 및 제1 개구(162)를 순차적으로 통과하여 포토 센서(PS)에 입사된다. 반면, 손가락(190)에서 산란 반사되어 커버층(176)에 입사된 광(L22, L23) 중에서, 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 커버층(176)에 입사된 광의 경로가 이루는 각도(θ22)가 임계각보다 작은 광(L22)은 제1 매트릭스(160) 또는 제2 매트릭스(170)에서 흡수되거나 반사됨으로써 포토 센서(PS)에 입사되지 않는다. 이때, 포토 센서(PS)에 입사된 광(L23)은 지문 이미지에서 밝은 부분으로 나타난다.An angle formed by the normal line to the one surface 178 of the cover layer 176 and the path of the light incident on the cover layer 176 out of the lights L 22 and L 23 incident on the cover layer 176 θ 23), the large light (L 23 than the critical angle) is incident on the second opening 172 and first passes through an opening 162 in sequence the photo sensor (PS). On the other hand, among the lights L 22 and L 23 scattered and reflected by the finger 190 and incident on the cover layer 176, the normal to the one surface 178 of the cover layer 176 and the normal to the cover layer 176 light (L 22) is smaller than the angle (θ 22) that make up the path is the critical angle by being absorbed or reflected by the first matrix 160, or the second matrix 170 is not incident on the photo sensor (PS). At this time, the light L 23 incident on the photosensor PS appears as a bright portion in the fingerprint image.

본 명세서에서 임계각(critical angle)은, 커버층(176) 바로 위에 공기가 존재하고 광이 커버층(176) 내부에서 공기 방향으로 진행할 때, 커버층(176)과 공기의 계면(커버층의 일면, 178)에서 전반사(total reflection)가 발생할 수 있는 최소 각도를 의미하고, 이는 공기에서 커버층(176) 내부로 광이 입사할 때, 커버층(176) 내부로 입사한 광이 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 이룰 수 있는 최대 각도와 동일하다.A critical angle is defined herein as a critical angle that is defined by the distance between the cover layer 176 and the air interface (the one side of the cover layer 176, And 178 means that the light incident into the cover layer 176 is reflected by the cover layer 176 when the light is incident into the cover layer 176 from the air, Is equal to the maximum angle that can be achieved with the normal to one face 178.

실시예에 따른 지문 인식 센서(100)에서, 전술한 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선(수직인 선)과 커버층(176)에 입사된 광의 경로가 이루는 각도(θ23)가 임계각보다 큰 광(L23)은 손가락(190) 지문의 마루(194)에서부터 커버층(176)에 입사된 광일 수 있고, 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 커버층(176)에 입사된 광의 경로가 이루는 각도(θ22)가 임계각보다 작은 광(L22)은 손가락(190) 지문의 골(192)에서부터 커버층(176)에 입사된 광일 수 있다. 다시 말해서, 손가락(190) 지문의 마루(194)로부터 커버층(176)으로 입사된 광(L23)은 제2 개구(172) 및 제1 개구(162)를 순차적으로 통과하여 포토 센서(PS)에 입사되고, 손가락(190) 지문의 골(192)로부터 커버층(176)으로 입사된 광(L22)은 제1 매트릭스(160) 또는 제2 매트릭스(170)에서 흡수 또는 반사되어 포토 센서(PS)에 입사되지 않는다.In the fingerprint sensor 100 according to the embodiment, the angle? 23 formed by the normal (normal line) to the one surface 178 of the cover layer 176 and the path of the light incident on the cover layer 176 is The light L 23 larger than the critical angle may be light incident on the cover layer 176 from the floor 194 of the finger 190 fingerprint and the normal to the one face 178 of the cover layer 176 and the normal to the cover layer 176, The light L 22 having an angle? 22 formed by the path of the light incident on the finger 190 may be smaller than the critical angle L 22 may be the light incident on the cover layer 176 from the valleys 192 of the finger 190. In other words, the light L 23 incident on the cover layer 176 from the floor 194 of the fingerprint fingerprint sequentially passes through the second opening 172 and the first opening 162, And the light L 22 incident on the cover layer 176 from the valley 192 of the finger 190 of the finger 190 is absorbed or reflected by the first matrix 160 or the second matrix 170, (PS).

도 3은 산란 반사된 광이 손가락 지문의 골 부분에서 지문 인식 센서로 입사되는 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 산란 반사된 광이 손가락 지문의 마루 부분에서 지문 인식 센서로 입사되는 형태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining a form in which scattered and reflected light is incident on the fingerprint sensor at the valley portion of the fingerprint, FIG. 4 is a view for explaining a form in which scattered and reflected light is incident on the fingerprint sensor at the floor portion of the fingerprint Fig.

도 3을 참조하면, 지문 인식 센서(100)는 손가락(190)에 광(L31)을 조사하는 광원(110)을 더 포함할 수 있다. 광원(110)에서 조사된 광(L31)은 손가락(190) 내부에서 산란 반사될 수 있다. 산란 반사된 광 중 일부 광(L33)은 손가락(190) 지문의 골(192)을 거쳐 지문과 커버층(176) 사이에 위치하는 공기에 입사되고, 공기에서 커버층(176)에 입사되어 제1 매트릭스(160) 또는 제2 매트릭스(170)에서 흡수 또는 반사될 수 있다. Referring to FIG. 3, the fingerprint recognition sensor 100 may further include a light source 110 for irradiating the finger 190 with light L 31 . The light L 31 emitted from the light source 110 can be scattered and reflected inside the finger 190. Some light L 33 scattered and reflected is incident on the air positioned between the fingerprint and the cover layer 176 through the valleys 192 of the finger 190 of the finger 190 and is incident on the cover layer 176 from the air And may be absorbed or reflected in the first matrix 160 or the second matrix 170. [

공기에서 커버층(176)의 일면(178)에 입사될 때의 입사각(θ33a)과 커버층(176)의 일면(178)에서 지문 인식 센서(100) 내부로 입사되는 각도(θ33b)는 공기 및 지문 인식 센서(100)의 굴절률 차이에 따라 결정될 수 있다(snell's law). 이때, 커버층(176)의 일면(178)에서 지문 인식 센서(100) 내부로 입사되는 각도(θ33b)가 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 커버층(176)에 입사된 광(L33)의 경로가 이루는 각도에 해당한다.The incidence angle 33a when incident on one face 178 of the cover layer 176 and the angle 33b incident on the face 178 of the cover layer 176 into the fingerprint recognition sensor 100 are Can be determined according to the refractive index difference of the air and the fingerprint recognition sensor 100 (snell's law). At this time, an angle? 33b incident from the one surface 178 of the cover layer 176 to the inside of the fingerprint recognition sensor 100 is smaller than an angle? B between the normal to the one surface 178 of the cover layer 176 and the normal to the cover layer 176 Corresponds to the angle formed by the path of the light L 33 .

여기서, 손가락(190) 내부에서 산란 반사된 광이 골(192)을 거쳐 커버층(176)에 입사되는 경우, 입사된 광(L33)의 경로와 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선이 이루는 각도는 임계각보다 작게 형성된다. 이때, 임계각(θc)은 광(L32)이 커버층(176) 일면(178)으로 입사되었을 때(공기에서 커버층 일면으로의 입사각이 90° 일 때), 커버층(176) 방향으로 꺾이는 각도를 의미할 수 있다.When the light scattered and reflected inside the finger 190 is incident on the cover layer 176 through the valley 192, the path of the incident light L 33 and the path of the incident light L 33 on one surface 178 of the cover layer 176 The angle formed by the normal is smaller than the critical angle. At this time, the critical angle? C is set such that the light L 32 is incident on one surface 178 of the cover layer 176 (when the incident angle from the air to one surface of the cover layer is 90 °) It can mean angle of deflection.

보다 상세하게 설명하면, 공기의 굴절률(nair, 약 1.0)보다 지문 인식 센서(100)의 평균 굴절률(ns)가 클 수 있고, 공기의 굴절률(nair)보다 손가락의 굴절률(nf)이 클 수 있다. 따라서, 도 3에서 θ33b 가 θ33a 보다 작고, θ34b 가 θ34a 보다 작게 형성된다. 손가락(190) 내부에서 산란 반사된 광 중 지문의 골(192)을 투과하여 공기로 입사된 후 공기에서 커버층(176)으로 입사되는 광의 커버층(176) 일면(178)으로의 입사각(θ33a)은 90° 보다 작을 수밖에 없으므로, snell's law에 따라 커버층(176)에 입사된 광(L33)과 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선이 이루는 각도(θ33b)는 임계각(θc)보다 작을 수밖에 없다.More specifically, the average refractive index n s of the fingerprint recognition sensor 100 may be larger than the refractive index n air of about 1.0, and the index of refraction n f of the finger may be larger than the refractive index n air of air . Can be large. Therefore, in Fig. 3,? 33b is formed smaller than? 33a and? 34b is formed smaller than? 34a . Of the light scattered and reflected inside the finger 190 and incident on the cover layer 176 from air after passing through the valleys 192 of the fingerprint and incident on the cover layer 176 of the cover layer 176, 33a) is not bound to less than 90 °, snell's law the light (L 33) and the angle (θ 33b forms normal to the cover layer 176, a surface 178 is incident on the cover layer 176 according to) the critical angle ( θ c ).

따라서, 광원(110)으로부터 손가락(190)에 광이 조사되어 산란 반사된 후 지문의 골(192)을 거쳐 커버층(176)에 입사되는 광(L33)은 제1 매트릭스(160) 또는 제2 매트릭스(170)에 흡수 또는 반사되어 포토 센서(PS)에 도달할 수 없고, 이로 인해, 종래의 지문 인식 센서에 비해 지문 이미지에서 지문의 골(192)에 대응되는 부분이 더욱 어둡게 표시될 수 있고, 지문 이미지의 명암비가 크게 향상될 수 있다.The light L 33 incident on the cover layer 176 through the fingerprint trough 192 after the light is irradiated to the finger 190 from the light source 110 and scattered and reflected is transmitted through the first matrix 160 or the first matrix 160, 2 matrices 170 and can not reach the photosensor PS so that the portions corresponding to the valleys 192 of the fingerprint in the fingerprint image can be displayed darker than the conventional fingerprint sensor And the contrast ratio of the fingerprint image can be greatly improved.

한편, 외부광(ambient light)이 손가락(190)에 입사된 후, 손가락(190)에서 산란 반사되거나 손가락(190)을 투과하여 지문의 골(192)에서부터 커버층(176)에 입사될 수 있다. 이러한 광(L34)의 경우에도 마찬가지로, 지문의 골(192)을 투과하여 공기로 입사된 후 공기에서 커버층(176)으로 입사되는 광의 커버층(176) 일면(178)으로의 입사각(θ34a)은 90° 보다 작을 수밖에 없으므로, 커버층(176)에 입사된 광(L34)과 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선이 이루는 각도(θ34b)는 임계각(θc)보다 작을 수밖에 없다. 따라서, 광(L34)은 포토 센서(PS)에 도달할 수 없다.On the other hand, after the ambient light is incident on the finger 190, it may be reflected by the finger 190 or may be transmitted through the finger 190 and incident on the cover layer 176 from the fingerprint valley 192 . Similarly, if these light (L 34), passes through the bone 192 of the fingerprint angle of incidence of the light cover layer 176, a surface 178, which is incident from the air to the cover layer 176 and then incident into the air (θ 34a) is not bound to less than 90 °, the light (L 34) and the cover layer 176, the angle (θ 34b is normal to the surface (178) forms incident on the cover layer 176) is more than the critical angle (θ c) It must be small. Therefore, the light L 34 can not reach the photosensor PS.

도 4를 참조하면, 광원(110)에서 조사된 광(L41)은 손가락(190) 내부에서 산란 반사될 수 있고, 산란 반사된 광 중 일부 광(L42)은 손가락(190) 지문의 마루(194)를 거쳐 커버층(176)에 입사될 수 있다. 이때, 광(L42)의 경로와 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선이 이루는 각도(θ42b)는 임계각(θc)보다 큰 광(L42)은 제1 개구(162) 및 제2 개구(172)를 통과하여 포토 센서(PS)에 입사될 수 있다. 지문의 마루(194)는 커버층(176)의 일면(178)과 직접 접촉되어 있고, 손가락(190)의 굴절률(nf)와 지문 인식 센서(100)의 평균 굴절률(ns)는 동일할 수 있으며, 이로 인해 광(L42)이 손가락(190)에서 커버층 일면(178)으로 입사될 때의 입사각(θ42a)과 센서(100) 내부에서의 광(L42)의 경로와 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선이 이루는 각도(θ42b)는 동일할 수 있다.4, the light L 41 emitted from the light source 110 can be scattered and reflected inside the finger 190, and some light L 42 of the light scattered and reflected is reflected on the floor of the finger 190 And then may be incident on the cover layer 176 through the opening 194. At this time, the light (L 42) path and the covering layer 176, side angle (θ 42b) forms the normal of the (178) of the critical angle (θ c), the larger the light (L 42) has a first opening 162 and And may be incident on the photosensor PS through the second opening 172. The floor 194 of the fingerprint is in direct contact with the one face 178 of the cover layer 176 and the refractive index n f of the finger 190 and the average refractive index n s of the fingerprint recognition sensor 100 are the same number and, whereby light (L 42) of the angle of incidence (θ 42a) and the sensor (100) light from the inside (L 42) of time the incident the finger 190 to the cover layer surface (178) path and the covering layer The angle? 42b formed by the normal to the one surface 178 of the first surface 176 may be the same.

외부광이 손가락(190)에 입사된 경우에도, 산란 반사된 광 중 일부 광(L43)이 커버층(176)으로 입사될 수 있고, 이러한 광(L43)의 경로와 커버층(176) 일면(178)의 법선이 이루는 각도(θ43b)가 임계각보다 큰 경우에는 제1 개구(162) 및 제2 개구(172)를 통과하여 포토 센서(PS)에 입사될 수 있다.Even if the outside light is incident on the finger 190, a scattered portion of the light reflected light (L 43) and can be incident on the cover layer 176, the path of such light (L 43) and the cover layer 176 When the angle? 43b formed by the normal line of the one surface 178 is larger than the critical angle, the light can be incident on the photosensor PS through the first opening 162 and the second opening 172.

따라서, 지문 이미지에서 지문의 마루(194)에 대응되는 부분은 밝게 표시될 수 있다.Accordingly, the portion corresponding to the floor 194 of the fingerprint in the fingerprint image can be displayed brightly.

정리하면, 광원(110) 또는 외부광(Ambient Light)에서 광(L31, L41)이 조사되어 손가락(190) 내부에서 산란 반사될 수 있고, 산란 반사된 광 중 일부 광(L33, L34, L42, L43)이 커버층(176)에 입사될 수 있으며, 이 중에서 손가락(190) 지문의 마루(194)로부터 커버층(176)으로 입사되고 광 경로가 커버층(176) 일면(178)의 법선과 이루는 각도(θ42b, θ43b)가 임계각(θc)보다 큰 광(L42, L43)은 제1 개구 및 제2 개구(172)를 순차적으로 통과하여 포토 센서(PS)에 입사될 수 있다(지문 이미지에서 밝게 표시됨). 또한 손가락(190) 지문의 골(192)로부터 커버층(176)으로 입사되는 광(L33, L34)은 제1 매트릭스(160) 또는 제2 매트릭스(170)에서 반사 또는 흡수되어 포토 센서(PS)에 입사될 수 없다(지문 이미지에서 어둡게 표시됨). 전술한 바와 같이, 지문의 골(192)로부터 커버층(176)으로 입사되는 광(L33, L34)이 포토 센서(PS)에 전혀 입사될 수 없기 때문에, 생성되는 지문 이미지에서 지문의 골(192)에 대응되는 부분이 더욱 어둡게 표현될 수 있고, 이로 인해 지문 이미지가 더욱 선명할 수 있으며, 명암비가 크게 향상될 수 있다.In summary, the lights L 31 and L 41 are irradiated from the light source 110 or the ambient light to be scattered and reflected within the finger 190, and some of the light scattered and reflected L 33 , L 34 , L 42 and L 43 may be incident on the cover layer 176. Of these, the finger 190 is incident from the floor 194 of the fingerprint onto the cover layer 176, 178 is normal and the angle (θ 42b, θ 43b) is greater light than the critical angle (θ c) of (L 42, L 43) is a photo sensor through the first opening and the second opening 172 in sequence ( PS) (brightly displayed in the fingerprint image). The light L 33 and L 34 incident on the cover layer 176 from the valleys 192 of the finger 190 of the finger 190 are reflected or absorbed by the first matrix 160 or the second matrix 170, PS) (it is darkened in the fingerprint image). As described above, since the light L 33 , L 34 incident on the cover layer 176 from the fingerprint trough 192 can not be incident on the photosensor PS at all, The portion corresponding to the fingerprint image 192 can be rendered darker, whereby the fingerprint image can be made clearer, and the contrast ratio can be greatly improved.

커버층(176)은 투명한 물질을 포함하고, 유리 또는 플라스틱 등의 물질을 포함할 수 있다. The cover layer 176 includes a transparent material and may include a material such as glass or plastic.

커버층(176)의 굴절률은 커버층(176) 공기의 굴절률보다 클 수 있다. 예를 들어, 커버층(176)의 굴절률은 약 1.0 보다 크고 약 2.0과 같거나 작을 수 있다. 커버층(176)의 굴절률이 이와 같은 범위에 있는 경우, 임계각(θc)은 30° 이상이고 90° 미만일 수 있다.The refractive index of the cover layer 176 may be greater than that of the cover layer 176 air. For example, the refractive index of the cover layer 176 may be greater than about 1.0 and less than or equal to about 2.0. When the refractive index of the cover layer 176 is in this range, the critical angle? C can be 30 degrees or more and less than 90 degrees.

예를 들어, 커버층(176)의 외부의 공기의 굴절률이 약 1.0이고, 커버층(176)이 굴절률이 약 1.5인 유리 물질로 이루어진 경우, 임계각(θc)은 약 42°일 수 있고, 커버층(176)이 굴절률이 약 1.9인 고밀도 특수 유리를 포함하는 경우, 임계각(θc)은 약 32°일 수 있으며, 커버층(176)이 굴절률이 약 2.0인 물질을 포함하는 경우, 임계각은 약 30°일 수 있다.For example, if the refractive index of the air outside the cover layer 176 is about 1.0 and the cover layer 176 is made of a glass material having a refractive index of about 1.5, then the critical angle c may be about 42, When the cover layer 176 comprises a high density special glass having a refractive index of about 1.9, the critical angle c may be about 32 degrees and when the cover layer 176 includes a material having a refractive index of about 2.0, Lt; RTI ID = 0.0 > 30.

커버층(176) 하부의 구성 요소들의 굴절률은 커버층(176)과 동일하거나 유사한 굴절률을 가질 수 있다. 따라서, 지문 인식 센서(100) 내부에서 광은 거의 굴절되지 않고 진행될 수 있다.The refractive index of the components underneath the cover layer 176 may have the same or similar refractive index as the cover layer 176. Therefore, the light can proceed in the fingerprint recognition sensor 100 with almost no refraction.

도 5는 실시예에 따른 지문 인식 센서의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다. 5 is a simplified view of a cross section of the fingerprint recognition sensor according to the embodiment.

도 5를 참조하여 커버층(176)에 입사된 광 중 포토 센서(PS)에 입사되는 광에 대하여 상세하게 설명한다.The light incident on the photosensor PS among the light incident on the cover layer 176 will be described in detail with reference to FIG.

제1 개구(162) 및 제2 개구(172)는 커버층(176)에 입사된 광 중에서 커버층(176) 일면(178)과 이루는 각도가 임계각(θc)보다 큰 광만이 포토 센서(PS)에 입사될 수 있도록 배치된다. 예를 들어, 제1 개구(162)와 제2 매트릭스(170)가 평면뷰(in a planar view)에서 봤을 때(위에서 봤을 때 또는 두께 방향으로) 중첩될 수 있고, 제2 개구(172)와 제1 매트릭스(160)가 평면뷰에서 봤을 때 중첩될 수 있다. 여기서, 평면뷰에서 봤을 때 중첩된다는 것은, 두께 방향(도면에서 세로 방향)으로 중첩된다는 것을 의미한다.The first opening 162 and second opening 172 is the largest only light than the cover layer 176, the light from the cover layer 176, a surface 178, incident on the angle formed by the critical angle (θ c) a photosensor (PS As shown in FIG. For example, the first opening 162 and the second matrix 170 may overlap (viewed from above or in the thickness direction) as viewed in plan view, and the second opening 172 The first matrix 160 can be superimposed when viewed in plan view. Here, to be overlapped in the plan view means to overlap in the thickness direction (vertical direction in the drawing).

이하에서는, θsa 는 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 포토 센서(PS)에 입사되는 광의 경로가 이루는 각도, w1은 제1 개구(162)의 폭, w2는 제2 개구(172)의 폭, wD는 제1 개구(162)의 수직 투영(projection)과 제2 개구(172)의 수직 투영 사이의 폭, t1은 제1 매트릭스(160)의 두께, t2는 제2 매트릭스(170)의 두께, tD는 제1 매트릭스(160)와 제2 매트릭스(170) 사이의 두께라고 정의한다.Hereinafter, θ sa is the light path of light made incident to a normal line with the photo sensor (PS) for the cover layer 176, a surface 178, an angle, w 1 is the width, w 2 of the first opening 162 of the second The width of the opening 172, w D, is the width between the vertical projection of the first opening 162 and the vertical projection of the second opening 172, t 1 is the thickness of the first matrix 160, t 2 Is the thickness of the second matrix 170 and t D is the thickness between the first matrix 160 and the second matrix 170.

산란 반사된 후 커버층(176)에 입사되어 포토 센서(PS)에 입사되는 광(L51, L52)의 경로가 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 이루는 각도(θsa)의 최소값(θmin)은 도 5의 θ51 일 수 있고, 최대값(θmax)은 도 5의 θ52 일 수 있으며, 최소값(θmin)과 관련하여 하기 수학식 1-1을 도출할 수 있고, 최대값(θmax)과 관련하여 하기 수학식 1-2를 도출할 수 있다.An angle θ sa formed by the path of the light L 51 and L 52 incident on the cover layer 176 after being scattered and reflected by the photosensor PS and the normal to the one surface 178 of the cover layer 176, the minimum value (θ min) is (θ max) θ 51 days can be a maximum value of 5 is possible to derive an equation to 1-1 in relation to the minimum value (θ min), may be θ 52 of Figure 5 , And the following equations (1-2) can be derived with respect to the maximum value (? Max ).

[수학식 1-1][Mathematical expression 1-1]

Figure 112018067159135-pat00003
Figure 112018067159135-pat00003

[수학식 1-2][Equation 1-2]

Figure 112018067159135-pat00004
Figure 112018067159135-pat00004

따라서, 산란 반사된 후 커버층(176)에 입사되어 포토 센서(PS)에 입사되는 광(L51, L52)의 경로가 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 이루는 각도(θsa)는 하기 수학식 1로 표현될 수 있다.Thus, the scattering is reflected and then incident to the cover layer 176 is incident on the photo sensor (PS), light (L 51, L 52), the path is normal to the angle of the cover layer 176, a surface 178 of the (θ sa ) can be expressed by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018067159135-pat00005
Figure 112018067159135-pat00005

한편, 임계각은 snell's law에 따라 임계각은 하기 수학식 2-1로 나타낼 수 있다.On the other hand, the critical angle can be expressed by the following equation (2-1) according to snell's law.

[수학식 2-1][Mathematical Expression 2-1]

Figure 112018067159135-pat00006
Figure 112018067159135-pat00006

수학식 2-1에서 nair는 공기의 굴절률, nS는 지문 인식 센서(100)의 평균 굴절률을 의미한다.In Equation (2-1), n air represents the index of refraction of air, and n S represents the average index of refraction of the fingerprint sensor 100.

포토 센서(PS)에 입사되는 광(L51, L52)의 경로와 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선이 이루는 최소 각도(θmin)는 임계각(θc)보다 크고, 이러한 관계는 하기 수학식 2-2로 표현될 수 있다.Photo sensors (PS), light (L 51, L 52) path and a cover layer 176, a surface 178, the minimum angle (θ min) forms a normal to the incident to be greater than the critical angle (θ c), these relations Can be expressed by the following equation (2-2).

[수학식 2-2][Equation 2-2]

Figure 112018067159135-pat00007
Figure 112018067159135-pat00007

상기 수학식 2-2, 2-1 및 1-1을 조합하면, 제1 개구(162)의 수직 투영과 제2 개구(172)의 수직 투영 사이의 폭(wD)은 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.(W d ) between the vertical projection of the first opening 162 and the vertical projection of the second opening 172 can be expressed by the following equation (2): " (2) " Can be satisfied.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112018067159135-pat00008
Figure 112018067159135-pat00008

한편, 제1 매트릭스(160)와 제2 매트릭스(170) 사이의 두께(tD)는 약 0.1 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있고, 이러한 범위 내에서 지문 이미지의 명암비가 더욱 향상될 수 있다.On the other hand, the thickness t D between the first matrix 160 and the second matrix 170 can be about 0.1 μm to about 20 μm, and the contrast ratio of the fingerprint image can be further improved within this range.

도 6은 실시예에 따른 지문 인식 센서의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다.6 is a simplified view of a cross section of the fingerprint recognition sensor according to the embodiment.

도 6을 참조하면, 광원(610a, 610b)은 손가락(190)의 측면 상에 위치할 수도 있고, 손가락(190)의 상부에 위치할 수도 있다.6, the light sources 610a and 610b may be located on the side of the finger 190 or may be located on the upper side of the finger 190.

이러한 실시예의 경우에도, 광원(610a, 610b)에서 손가락(190)으로 조사된 광(L61, L62)은 손가락(190)에서 산란 반사되어 일부 광(L63, L64)이 커버층(176)으로 입사될 수 있다. 커버층(176)으로 입사된 광(L63, L64) 중 지문의 골(192)에서부터 입사된 광(L63)은 포토 센서(PS)에 입사되지 않고, 지문의 마루(194)에서부터 입사된 광(L64)은 포토 센서(PS)에 입사되어 감지될 수 있다.The light L 61 and L 62 emitted from the light sources 610a and 610b by the finger 190 are scattered and reflected by the finger 190 so that some light L 63 and L 64 are transmitted through the cover layer 176, respectively. The light (L 63) incident from a bone 192 of the fingerprint of the incident on the cover layer 176, the light (L 63, L 64) is not incident on the photo sensor (PS), is incident from the fingerprint floor 194 the light (L 64) can be detected is incident on the photo sensor (PS).

따라서, 광원(110, 610a, 610b)의 위치가 다양하게 설계될 수 있기 때문에, 지문 인식 센서(100)가 적용될 장치의 구조나 환경에 따라 다양한 방식으로 적용될 수 있다. Accordingly, since the positions of the light sources 110, 610a, and 610b can be variously designed, the fingerprint recognition sensor 100 can be applied in various ways according to the structure and environment of the device to be applied.

도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 지문 인식 센서의 광원이 손가락의 하부에 존재하는 예시들을 나타낸 도면들이다.FIGS. 7A and 7B are views showing examples in which the light source of the fingerprint recognition sensor according to the embodiment is located under the finger.

도 7a를 참조하면, 광원(710a, 710b)은 손가락(190)의 하부에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 7A, the light sources 710a and 710b may be positioned below the finger 190. FIG.

이때, 조사된 광(L71)이 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 이루는 각도(θ71)가 임계각(θc)보다 작도록 광원(710a)이 배치될 수 있다.At this time, the light source 710a may be arranged so that the angle 71 formed by the irradiated light L71 with the normal to the one surface 178 of the cover layer 176 is smaller than the critical angle c .

반면, 비교 광원(710b)에서 조사된 광(L72)이 커버층(176) 일면(178)에 대한 법선과 이루는 각도(θ72)가 임계각(θc)보다 크게 형성되는 경우에는, 커버층(176)의 일면(178)에서 전반사(total reflection)가 일어날 수 있다. 이러한 전반사는 커버층(176) 일면에서 지문의 골(192)에 대응되는 영역에 광(L72)이 조사되는 경우 발생될 수 있다. 지문의 골(192)에 대응되는 일면(178)에서 전반사가 발생하는 경우 전반사된 광이 포토 센서로 유입될 수 있고, 이로 인해 지문 이미지에서 지문의 골(192)에 대응되는 부분의 밝기가 밝아져 지문 이미지의 선명도 및 명암비가 저하될 수 있다. On the other hand, when the angle 72 formed by the light L 72 emitted from the comparative light source 710b and the normal to the one surface 178 of the cover layer 176 is formed larger than the critical angle c , Total reflection may occur on one side 178 of the substrate 176. This total reflection may occur when light (L 72 ) is irradiated to an area corresponding to the valleys 192 of the fingerprint on one surface of the cover layer 176. When total internal reflection occurs on one surface 178 corresponding to the tongue 192 of the fingerprint, the totally-reflected light can be introduced into the photosensor. As a result, the brightness of the portion corresponding to the tongue 192 of the fingerprint is brighter The sharpness and the contrast ratio of the fingerprint image may be degraded.

도 7b를 참조하면, 광원의 위치에 따라 발생할 수 있는 전반사를 방지하기 위해, 지문 인식 센서(100)는 제2 매트릭스(170) 상부에 위치하는 반사 방지층(179)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7B, the fingerprint sensor 100 may further include an anti-reflection layer 179 disposed on the second matrix 170 to prevent total reflection that may occur depending on the position of the light source.

반사 방지층(179)은 공지의 다양한 형태로 이루어질 수 있고, 다양한 물질을 포함할 수 있으며, 2개 이상의 층을 포함할 수도 있다. 또한 반사 방지층(179)은 커버층(176) 상에 위치할 수도 있고, 커버층(176)과 제2 매트릭스(170) 사이에 위치할 수도 있다.The antireflective layer 179 may be formed of various known types, may include various materials, and may include two or more layers. The antireflective layer 179 may also be located on the cover layer 176 and between the cover layer 176 and the second matrix 170.

도 8은 실시예에 따른 지문 인식 센서의 단면을 상세하게 나타낸 도면이다. 8 is a detailed sectional view of a fingerprint recognition sensor according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 지문 인식 센서(100)는 광원(110), 기판(120), 박막 트랜지스터(TFT), 포토 센서(PS), 제1 매트릭스(160), 제2 매트릭스(170), 그리고 커버층(176)을 포함한다.8, the fingerprint recognition sensor 100 includes a light source 110, a substrate 120, a thin film transistor (TFT), a photosensor (PS), a first matrix 160, a second matrix 170, And a cover layer 176.

기판(120) 상에는 다수의 주사 라인(SL1 내지 SLn)과 다수의 데이터 리드 아웃 라인(DL1 내지 DLm)이 교차되는 영역에 센서 화소(130)가 위치하고, 각 센서 화소(130)는 포토 센서(PS)와 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 주사 라인(SLn) 및 데이터 리드 아웃 라인(DLm)에 전기적으로 접속되어 있다.A sensor pixel 130 is located on an area where a plurality of scan lines SL1 to SLn and a plurality of data lead-out lines DL1 to DLm intersect on a substrate 120. Each sensor pixel 130 is connected to a photosensor PS And a thin film transistor (TFT). The thin film transistor TFT is electrically connected to the scan line SLn and the data lead-out line DLm.

여기서, 박막 트랜지스터(TFT)는 채널층(132), 게이트 전극(136), 소스전극(140), 그리고 드레인 전극(142)을 포함할 수 있다.Here, the thin film transistor (TFT) may include a channel layer 132, a gate electrode 136, a source electrode 140, and a drain electrode 142.

광원(110)은 손가락(190)에 광(L81)을 조사한다. 도 8에서 광원(110)이 기판(120)의 하면 상에 위치하는 것으로 도시되었으나, 광원(110)은 전술한 것처럼 다양한 위치에 배치될 수 있다.The light source 110 irradiates the finger 190 with light L 81 . Although the light source 110 is shown on the lower surface of the substrate 120 in FIG. 8, the light source 110 may be disposed in various positions as described above.

채널층(132)과 게이트 전극(136) 사이에는 게이트 절연막(134)이 위치하고, 게이트 전극(136) 상에는 제1 절연막(138)이 위치할 수 있다. 소스 전극(140) 및 드레인 전극(142)은 제1 절연막(138) 상에 위치하며, 각각 컨택홀을 통해 채널층(132)과 접촉된다.A gate insulating layer 134 may be disposed between the channel layer 132 and the gate electrode 136 and a first insulating layer 138 may be disposed on the gate electrode 136. The source electrode 140 and the drain electrode 142 are located on the first insulating film 138 and are in contact with the channel layer 132 through the contact holes, respectively.

다만, 도 8에 도시된 박막 트랜지스터(TFT)는 설명의 편의를 위해 예시된 것이고, 이에 제한되지 않고 다양한 구조로 설계될 수 있다. 채널층(132)은 저온 다결정 실리콘(LTPS), 비정질 실리콘(a-Si), 또는 산화물(Oxide) 등을 포함할 수 있다.However, the thin film transistor (TFT) shown in FIG. 8 is illustrated for convenience of explanation, and may be designed in various structures without being limited thereto. The channel layer 132 may comprise low temperature polycrystalline silicon (LTPS), amorphous silicon (a-Si), or oxide.

박막 트랜지스터(TFT)는, 예를 들어, 코플라나(co-planar) 구조, 스태거드(staggered) 구조, 인버티드 코플라나(inverted co-planar) 구조, 인버티드 스태거드(inverted staggered) 구조 중 하나의 구조를 가질 수 있다.The thin film transistor (TFT) may be, for example, a co-planar structure, a staggered structure, an inverted co-planar structure, an inverted staggered structure Or the like.

포토 센서(PS)는 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(142)이 연장되어 형성된 제1 전극(144), 제1 전극(144) 상에 위치하는 반도체층(146), 그리고 투명한 물질을 포함하고 반도체층(146) 상에 위치하는 제2 전극(148)을 포함한다. 포토 센서(PS)와 동일한 층에는 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하기 위한 보호층(150)이 위치할 수 있고, 포토 센서(PS)와 보호층(150) 상에는 제2 절연막(152)이 위치하고, 바이어스 전극(160)이 컨택홀을 통해 제2 전극(148)과 연결되어 있다. 여기서, 제1 전극(144)과 제2 전극(148)이 캐패시터를 형성할 수 있다.The photosensor PS includes a first electrode 144 formed by extending a drain electrode 142 of a thin film transistor TFT, a semiconductor layer 146 located on the first electrode 144, and a transparent material And a second electrode (148) located on the semiconductor layer (146). A protective layer 150 for protecting the thin film transistor TFT may be disposed on the same layer as the photosensor PS and a second insulating layer 152 may be disposed on the photo sensor PS and the protective layer 150, And the bias electrode 160 is connected to the second electrode 148 through the contact hole. Here, the first electrode 144 and the second electrode 148 may form a capacitor.

포토 센서(PS)의 반도체층(146)은, 예를 들어, 비정질 실리콘(a-Si), 유기물, 또는 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다.The semiconductor layer 146 of the photosensor PS may include, for example, amorphous silicon (a-Si), an organic material, or a quantum dot.

실시예에 따른 지문 인식 센서(100)에서, 제1 매트릭스(160)는 바이어스 전극(160)일 수 있다. 바이어스 전극(160)은 포토 센서(PS)로 입사되는 광(L82)이 투과될 수 있는 제1 개구(162)를 포함한다.In the fingerprint recognition sensor 100 according to the embodiment, the first matrix 160 may be the bias electrode 160. The bias electrode 160 includes a first opening 162 through which the light L 82 incident on the photosensor PS can be transmitted.

제2 절연막(152)과 바이어스 전극(160) 상에 평탄화막(168)이 위치할 수 있다. 평탄화막(168)은 하부의 박막 트랜지스터(TFT) 및 포토 센서(PS)를 보호하고, 소자를 평탄화시킬 수 있다. The planarization layer 168 may be located on the second insulating layer 152 and the bias electrode 160. The planarization film 168 protects the lower thin film transistor TFT and the photosensor PS and can flatten the device.

평탄화막(168) 상에는 제2 매트릭스(170)가 위치하고, 제2 매트릭스(170) 및 평탄화막(168) 상에는 커버층(176)이 위치할 수 있다.A second matrix 170 may be positioned on the planarization layer 168 and a cover layer 176 may be positioned on the second matrix 170 and the planarization layer 168.

제1 매트릭스(160)와 제2 매트릭스(170)는 금속, 유기 물질 등의 물질을 포함함으로써 입사되는 광(L83)을 반사시키거나 흡수할 수 있다.The first matrix 160 and the second matrix 170 may include a material such as a metal or an organic material to reflect or absorb incident light L 83 .

손가락(190)에서 산란 반사된 광(L82, L83) 중 지문의 마루(194)를 통해 커버층(176)에 입사되고, 동시에 입사된 광(L82)이 커버층(176) 일면(178)의 법선과 이루는 각도(θ82)가 임계각(θc) 이상인 광(L82)은 제2 개구(172) 및 제1 개구(162)를 순차적으로 통과하여 포토 센서(PS)에 입사될 수 있다. 반면, 손가락(190)에서 산란 반사된 광(L82, L83) 중 지문의 골(192)을 통해 커버층(176)에 입사되는 광(L83)은 제1 매트릭스(160) 또는 제2 매트릭스(170)에 의해 완전히 차단될 수 있다. 따라서 지문 이미지의 명암비가 크게 향상될 수 있다.The scattered reflection from the finger 190, light (L 82, L 83) is incident to the cover layer 176 through the floor 194 of the fingerprint wherein the light (L 82), the cover layer 176, is incident at the same time, one side ( The light L 82 having the angle? 82 with the normal of the first and second light emitting diodes 178 and 178 is not less than the critical angle? C passes through the second opening 172 and the first opening 162 in order to be incident on the photosensor PS . On the other hand, the scattered reflection from the finger 190, light (L 82, L 83), light (L 83) includes a first matrix 160, which is incident to the cover layer 176 through the bone 192 of a fingerprint of or a second Can be completely blocked by the matrix 170. Therefore, the contrast ratio of the fingerprint image can be greatly improved.

지문 인식 센서(100)는 디스플레이 장치(미도시) 등 각종 장치에 적용될 수 있다.The fingerprint recognition sensor 100 can be applied to various devices such as a display device (not shown).

예를 들어, 디스플레이 장치(미도시)는, 이미지 또는 영상을 표시하는 디스플레이 패널(display panel)(미도시), 그리고 디스플레이 패널(미도시) 상의 적어도 일부 영역에 위치하는 지문 인식 센서(100)를 포함할 수 있고, 지문 인식 센서(100)는 명암비가 크게 향상된 지문 이미지를 제공할 수 있다.For example, the display device (not shown) may include a display panel (not shown) for displaying an image or an image, and a fingerprint recognition sensor 100 positioned at least in some areas of the display panel And the fingerprint recognition sensor 100 can provide a fingerprint image with greatly improved contrast ratio.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

100: 지문 인식 센서 110: 광원
120: 기판 130: 센서 어레이
PS: 포토 센서 TFT: 박막 트랜지스터
160: 제1 매트릭스 162: 제1 개구
170: 제2 매트릭스 172: 제2 개구
176: 커버층 178: 커버층의 일면
190: 손가락 192: 지문의 골
194: 지문의 마루100: fingerprint sensor 110: light source
120: substrate 130: sensor array
PS: Photo sensor TFT: Thin film transistor
160: first matrix 162: first opening
170: second matrix 172: second opening
176: Cover layer 178: One side of the cover layer
190: finger 192: fingerprint
194: The floor of the fingerprint

Claims (15)

사용자의 손가락에서 산란 반사되거나 상기 손가락을 투과하여 입사되는 광을 감지하는 포토 센서(photo sensor),
상기 포토 센서 상에 위치하고 제1 개구(opening)를 포함하는 제1 매트릭스(matrix),
상기 제1 매트릭스 상에 위치하고 제2 개구를 포함하는 제2 매트릭스, 그리고
상기 손가락과 접촉되는 일면을 포함하고, 상기 제2 매트릭스를 덮는 커버층
을 포함하고,
상기 손가락에서 산란 반사되거나 상기 손가락을 투과하여 상기 커버층에 입사된 광 중에서, 상기 커버층 일면에 대한 법선과 상기 커버층에 입사된 광의 경로가 이루는 각도가 임계각보다 큰 광이 상기 제2 개구 및 상기 제1 개구를 순차적으로 통과하여 상기 포토 센서에 입사되며,
상기 커버층 일면에 대한 법선과 상기 포토 센서에 입사되는 광의 경로가 이루는 각도는 하기 수학식 1을 만족하는 지문 인식 센서:
[수학식 1]
Figure 112018108973797-pat00021

상기 수학식 1에서, θsa 는 상기 커버층 일면에 대한 법선과 상기 포토 센서에 입사되는 광의 경로가 이루는 각도, w1은 상기 제1 개구의 폭, w2는 상기 제2 개구의 폭, wD는 상기 제1 개구의 수직 투영(projection)과 상기 제2 개구의 수직 투영 사이의 폭, t1은 상기 제1 매트릭스의 두께, 상기 t2는 상기 제2 매트릭스의 두께, 상기 tD는 상기 제1 매트릭스와 상기 제2 매트릭스 사이의 두께임.
A photo sensor that is scattered and reflected from a user's finger or that detects light incident through the finger,
A first matrix positioned on the photosensor and including a first opening,
A second matrix located on the first matrix and including a second aperture, and
And a cover layer covering the second matrix,
/ RTI >
A light scattered from the finger or transmitted through the finger and incident on the cover layer and having a larger angle than a critical angle formed by a normal line to one surface of the cover layer and a path of light incident on the cover layer, And the second opening is sequentially passed through the first opening,
Wherein an angle formed by a normal to the one surface of the cover layer and a path of light incident on the photosensor satisfies Equation (1): " (1) "
[Equation 1]
Figure 112018108973797-pat00021

In Equation 1, θ sa, the angle, w 1 of the light path of light made incident to the normal and the photosensor on the cover layer side forming a width of the first opening, w 2 is the width of the second opening, w D is the width, t 1 is the thickness, and the t D of the first thickness of the matrix, wherein t 2 is the second matrix between the vertical projection (projection) and the vertical projection of the second opening of the first opening is the The thickness between the first matrix and the second matrix.
제1항에서,
상기 손가락의 지문의 마루(ridge)로부터 상기 커버층으로 입사된 광이 상기 포토 센서에 입사되는 지문 인식 센서.
The method of claim 1,
Wherein light incident on the cover layer from a ridge of the fingerprint of the finger is incident on the photosensor.
제2항에서,
상기 손가락의 지문의 골(valley)로부터 상기 커버층으로 입사된 광이 상기 제1 매트릭스 또는 상기 제2 매트릭스에서 흡수 또는 반사되는 지문 인식 센서.
3. The method of claim 2,
Wherein the light incident on the cover layer from a valley of the fingerprint of the finger is absorbed or reflected by the first matrix or the second matrix.
제1항에서,
상기 손가락에 광을 조사하는 광원을 더 포함하고,
상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 손가락에서 산란 반사되거나 상기 손가락을 투과하여 상기 포토 센서에 입사되는 지문 인식 센서.
The method of claim 1,
Further comprising a light source for irradiating the finger with light,
Wherein the light irradiated from the light source is scattered or reflected from the finger, or is transmitted through the finger and is incident on the photosensor.
제4항에서,
상기 광원이 상기 손가락의 하부에 위치하고,
상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 커버층 일면에 대한 법선과 이루는 각도가 상기 임계각보다 작도록 상기 광원이 배치되는 지문 인식 센서.
5. The method of claim 4,
Wherein the light source is positioned below the finger,
Wherein the light source is arranged such that the angle formed by the light emitted from the light source and the normal to the one surface of the cover layer is smaller than the critical angle.
제4항에서,
상기 광원이 상기 손가락의 하부에 위치하고,
상기 제2 매트릭스 상부에 위치하는 반사 방지층을 더 포함하는 지문 인식 센서.
5. The method of claim 4,
Wherein the light source is positioned below the finger,
And an anti-reflection layer positioned on the second matrix.
제1항에서,
외부광이 상기 손가락에서 산란 반사되거나 상기 손가락을 투과하여 상기 포토 센서에 입사되고,
상기 손가락의 지문의 마루로부터 상기 커버층으로 입사된 광이 상기 포토 센서에 입사되며, 상기 손가락의 지문의 골로부터 상기 커버층으로 입사된 광이 상기 제1 매트릭스 또는 상기 제2 매트릭스에서 차단되는 지문 인식 센서.
The method of claim 1,
External light is scattered or reflected from the finger, or is transmitted through the finger and is incident on the photosensor,
Wherein light incident on the cover layer from the floor of the fingerprint of the finger is incident on the photosensor and light incident on the cover layer from the fingerprint of the fingerprint of the finger is blocked by the first matrix or the second matrix Recognition sensor.
제1항에서,
상기 커버층의 굴절률은 1.0보다 크고 2.0 이하이며, 상기 임계각은 30° 이상이고 90° 미만인 지문 인식 센서.
The method of claim 1,
Wherein the refractive index of the cover layer is greater than 1.0 and less than or equal to 2.0, and the critical angle is greater than or equal to 30 degrees and less than 90 degrees.
제1항에서,
상기 제1 매트릭스는 바이어스 전극인 지문 인식 센서.
The method of claim 1,
Wherein the first matrix is a bias electrode.
제1항에서,
상기 제1 개구와 상기 제2 매트릭스가 중첩되고, 상기 제2 개구와 상기 제1 매트릭스가 중첩되는 지문 인식 센서.
The method of claim 1,
Wherein the first aperture and the second matrix are superimposed, and the second aperture and the first matrix overlap each other.
삭제delete 제1항에서,
상기 제1 개구의 수직 투영과 상기 제2 개구의 수직 투영 사이의 폭은 하기 수학식 2를 만족하는 지문 인식 센서:
[수학식 2]
Figure 112018108973797-pat00010

상기 수학식 2에서, wD는 상기 제1 개구의 수직 투영과 상기 제2 개구의 수직 투영 사이의 폭, tD는 상기 제1 매트릭스와 상기 제2 매트릭스 사이의 두께, nair는 공기의 굴절률, ns는 상기 지문 인식 센서의 평균 굴절률임.
The method of claim 1,
Wherein a width between a vertical projection of the first opening and a vertical projection of the second opening satisfies the following expression (2)
&Quot; (2) "
Figure 112018108973797-pat00010

Where w D is the width between the vertical projection of the first opening and the vertical projection of the second opening, t D is the thickness between the first matrix and the second matrix, n air is the refractive index of air , n s is the average refractive index of the fingerprint sensor.
제12항에서,
상기 제1 매트릭스와 상기 제2 매트릭스 사이의 두께(tD)는 0.1~20 ㎛인 지문 인식 센서.
The method of claim 12,
And a thickness t D between the first matrix and the second matrix is 0.1 to 20 탆.
제1항에서,
상기 포토 센서의 전하 생성에 따른 전류 신호를 데이터 리드 아웃 라인으로 전송하는 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 포토 센서는 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극이 연장되어 형성된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 위치하는 반도체층, 그리고 투명한 물질을 포함하고 상기 반도체층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 캐패시터(capacitor)를 형성하는 지문 인식 센서.
The method of claim 1,
Further comprising a thin film transistor for transferring a current signal according to charge generation of the photosensor to a data lead-out line,
Wherein the photo sensor includes a first electrode formed by extending a drain electrode of the thin film transistor, a semiconductor layer located on the first electrode, and a second electrode including a transparent material and positioned on the semiconductor layer, Wherein the first electrode and the second electrode form a capacitor.
이미지 또는 영상을 표시하는 디스플레이 패널(display panel), 그리고
상기 디스플레이 패널 상의 적어도 일부 영역에 위치하는 지문 인식 센서
를 포함하고,
상기 지문 인식 센서는,
사용자의 손가락에서 산란 반사되거나 상기 손가락을 투과하여 입사되는 광을 감지하는 포토 센서(photo sensor),
상기 포토 센서 상에 위치하고 제1 개구(opening)를 포함하는 제1 매트릭스(matrix),
상기 제1 매트릭스 상에 위치하고 제2 개구를 포함하는 제2 매트릭스, 그리고
상기 손가락과 접촉되는 일면을 포함하고, 상기 제2 매트릭스를 덮는 커버층
을 포함하고,
상기 손가락에서 산란 반사되거나 상기 손가락을 투과하여 상기 커버층에 입사된 광 중에서, 상기 커버층 일면에 대한 법선과 상기 커버층에 입사된 광의 경로가 이루는 각도가 임계각보다 큰 광이 상기 제2 개구 및 상기 제1 개구를 순차적으로 통과하여 상기 포토 센서에 입사되며,
상기 커버층 일면에 대한 법선과 상기 포토 센서에 입사되는 광의 경로가 이루는 각도는 하기 수학식 1을 만족하는 디스플레이 장치:
[수학식 1]
Figure 112018108973797-pat00022

상기 수학식 1에서, θsa 는 상기 커버층 일면에 대한 법선과 상기 포토 센서에 입사되는 광의 경로가 이루는 각도, w1은 상기 제1 개구의 폭, w2는 상기 제2 개구의 폭, wD는 상기 제1 개구의 수직 투영(projection)과 상기 제2 개구의 수직 투영 사이의 폭, t1은 상기 제1 매트릭스의 두께, 상기 t2는 상기 제2 매트릭스의 두께, 상기 tD는 상기 제1 매트릭스와 상기 제2 매트릭스 사이의 두께임.
A display panel for displaying an image or an image, and
And a fingerprint sensor
Lt; / RTI >
The fingerprint recognition sensor comprises:
A photo sensor that is scattered and reflected from a user's finger or that detects light incident through the finger,
A first matrix positioned on the photosensor and including a first opening,
A second matrix located on the first matrix and including a second aperture, and
And a cover layer covering the second matrix,
/ RTI >
A light scattered from the finger or transmitted through the finger and incident on the cover layer and having a larger angle than a critical angle formed by a normal line to one surface of the cover layer and a path of light incident on the cover layer, And the second opening is sequentially passed through the first opening,
Wherein an angle formed by a normal to the one surface of the cover layer and a path of light incident on the photosensor satisfies Equation (1)
[Equation 1]
Figure 112018108973797-pat00022

In Equation 1, θ sa, the angle, w 1 of the light path of light made incident to the normal and the photosensor on the cover layer side forming a width of the first opening, w 2 is the width of the second opening, w D is the width, t 1 is the thickness, and the t D of the first thickness of the matrix, wherein t 2 is the second matrix between the vertical projection (projection) and the vertical projection of the second opening of the first opening is the The thickness between the first matrix and the second matrix.
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