KR20000051328A - 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 발광다이오드가 일정간격으로 프린트배선기판상에 배열되어 빛을 발산하는 발광다이오드와; 상기 발광다이오드 상부측 테두리부분의 세로로 설치되어, 상기 발광다이오드로부터 전달된 빛이 수평축방향으로 새어나가지 않도록 반사하는 광반사판과; 상기 발광다이오드 보드 및 상기 광반사판으로부터 전달된 빛의 세기를 균일하게 하는 광확산판을 포함하는 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리에 관한 것으로서, 광원의 최대휘도에 도달하는데 걸리는 시간이 짧기 때문에 전력소비를 줄일 수 있고, 광원의 휘도를 대폭적으로 증대시킬 수 있다.

Description

박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리 {BACKLIGHT ASSEMBLY IN THE THIN FILM TRANSISTOR TYPE OPTICAL SENSOR}

본 발명은 광원에 관한 것으로서, 더 상세하게는 복수개의 칩LED로 구성된 프린트배선기판을 광원으로서 사용한 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 박막트랜지스터형 광센서는 외부에서 입사된 빛의 세기에 따라 광전류를 발생시키는 센서TFT와, 전달받은 전하량을 정보로서 저장하는 스토리지커패시터와, 외부 제어신호에 따라 상기 스토리지커패시터에 저장된 전하량 형태의 정보를 스위칭하는 스위칭TFT와, 빛을 발생시키는 광원과, 감지하려는 피사체로 상기 광원의 빛을 투과시키는 윈도우로 구성된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 일반적인 TFT형 광센서의 백라이트 어셈블리를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 백라이트 어셈블리의 구성을 개념적으로 나타낸 단면도로서, 빛을 발산하는 광원(10)이 소정의 위치에 장치되고, 상기 광원(10)의 빛을 소정의 방향으로 모아서 반사시키는 램프반사판(12)이 설치된다. 이때, 상기 광원(10)은 고전압 방전램프를 사용하고, 휘도는 2000~3000 Cd/㎡이며, 최대휘도에 도달하기까지 최소한 30분 정도가 소요된다.

상기 램프반사판(12)의 테두리와 매칭되도록 소정의 두께를 가진 도광판(16)이 장치되고, 이 도광판(16)의 바닥에는 상기 광원(10)의 빛을 위쪽으로 반사시키기 위한 반사판(14)이 장치된다.

또한, 상기 도광판(16)의 상부에는 빛의 밀도를 균일하게 해주는 광확산판(18)이 장치되고, 그 위에는 빛을 소정의 각도로 모아주는 프리즘시트(20)가 장치된다.

상기 프리즘시트를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 시야각에 따른 휘도를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 프리즘을 사용한 경우와 프리즘을 사용하지 않은 경우의 시야각에 따른 휘도를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 프리즘을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 시야각에 따른 휘도를 비교한 그래프로서, 그래프의 수평축방향 즉, X축은 시야각을 나타내고, 그래프의 수직축 방향은 즉, Y축방향은 시야각에 따른 휘도를 나타낸다. 그리고, 검은원들로 이어진 곡선은 프리즘시트를 장착하지 않은 경우이고, 하얀원들로 이어진 곡선은 프리즘시트를 장착한 경우이다.

도시된 바와 같이, 두 개의 곡선을 비교하면, 시야각이 대락 -30。에서 30。까지는 프리즘시트를 장착한 백라이트 어셈블 리가 그렇지 않은 경우보다 휘도가 약 2배정도 밝은 것을 볼수 있다. 이는 -30。에서 30。이외의 각도로 발산된 빛을 프리즘시트가 -30。에서 30。까지의 각도로 모아주므로, -30。에서 30。이외의 각도로 발산된 빛은 -30。에서 30。까지의 각도로 발산된 빛에 더해지기 때문에, 빛의 밀도가 더욱더 짙게 된다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 백라이트 어셈블리는 지문센서 등의 이미지센서에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 고전압 방전램프를 사용하기 때문에 상기 램프에 전압을 인가하기 위해서는 인버터가 필요할 뿐만 아니라, 램프가 최대휘도를 내기까지 소요시간이 최소 30분 정도가 걸린다. 이러한 제약으로 인해서 TFT형 광센서와 같이 빠른 동작을 필요로 하는 장치에서는 고전압 방전램프를 적용하는 것이 곤란하다.

둘째, TFT형 광센서에서는 단위면적당 휘도가 높을수록 광량이 증대되기 때문에 단위면적당 휘도가 높은 백라이트 어셈블리의 개발이 필요하다.

셋째, 백라이트 어셈블리에 사용된 램프의 두께로 인한 전체제품의 부피가 커지게 되고, 이로인해 경박단소화(輕薄短小化)를 지향하는 휴대용제품에 장치하기가 곤란하다.

상기한 바와 같은 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 단위면적당 휘도가 높고, 점등시간이 짧고, 얇은 두께를 가진 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 백라이트 어셈블리의 일례를 개념적으로 도시한 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 프리즘 시트를 가진 광원과 프리즘 시트가 없는 광원의 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 구성을 개념적으로 도시한 구성도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 지문센서부에 장착한 모습을 나타낸 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10; 광원 12; 램프반사판

14; 제1 반사판 16; 도광판

18; 제1 광확산판 20; 프리즘시트

42a; 칩LED 42; 프린트배선기판

44; 제2 반사판 46; 제2 광확산판

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수개의 발광다이오드가 일정간격으로 프린트배선기판상에 배열되어 빛을 발산하는 발광다이오드 보드와; 상기 발광다이오드 보드의 상부측 테두리부분에 세로로 설치되어, 상기 발광다이오드 보드로부터 전달된 빛이 수평축방향으로 새어나가지 않도록 반사하는 광반사판과; 상기 발광다이오드 보드 및 상기 광반사판으로부터 전달된 빛의 세기를 균일하게 하는 광확산판을 포함하는 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.

바람직한 실시예로서, 상기 발광다이오드와, 상기 광반사판과, 상기 광확산판의 총두께는 5mm 미만이다.

바람직한 실시예로서, 상기 발광다이오드는 칩화된 것이다.

바람직한 실시예로서, 상기 발광다이오드는 프린트배선기판상에 행방향 및 열방향으로 일정간격을 가지도록 배열된 복수개의 칩LED로 이루어진다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의구조를 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 빛을 발산하는 복수개의 칩 발광다이오드(42a)가 소정 간격으로 배열된 프린트배선기판(42)이 위치하고, 그 위에 테두리의 세로부분만 형성된 제2 반사판(44)이 위치한다. 이때, 본 실시예에 적용된 칩LED(42a)의 온/오프(on/off) 전환속도는 30ns이고, 제2 반사판(44)은 세로축방향의 외부로 빛이 새어나가는 것을 방지하는 기능을 수행한다.

그리고, 상기 제2 반사판(44)을 포함한 상부에는 제2 광확산판(46)이 위치하여 빛의 밀도를 균일하게 하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 칩LED(42a)의 규격은 용도에 따라 다양하게 설정이 가능하지만, 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

너비가 1.6mm, 그 길이가 0.8mm, 그 두께가 0.8mm인 것을 사용하고, 휘도는 100 mCd인 것을 사용한다. 이러한 칩 LED(42a)를 2cm×3cm의 크기를 가진 P.C.B에 6×8 라인 즉, 48개를 배열한다면,Cd/㎡=8000 Cd/㎡이 되고, 제2 광확산판(46)을 투과하여도 약 3500 Cd/㎡이다. 이때, 상기 칩LED(42a)에서 발산된 빛의 40%~50%만이 상기 제2 광확산판(46)을 투과하기 때문에 약 3500 Cd/㎡가 된다. 여기서, 상기한 칩 LED(42a) 및 제2 광확산판(46)의 규격은 용도나 장치의 특성에 따라서 여러종류가 있으므로 필요에 따라 변동 가능한 것이다.

상기한 바와 같이, 백라이트 어셈블리(48)는 빛을 발산하는 칩 LED(42a)가 배열된 P.C.B(42), 수평축 방향으로 새어나가는 빛을 반사하는 제2 반사한(44), 빛의 밀도를 균일하게 해주는 제2 광확산판(46)으로 이루어져 있다.

상기한 본 실시예의 광원이 장치된 지문센서부에 관하여 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 칩 LED를 광원으로 사용한 지문센서부를 도시한 사시도로서, 복수개의 칩LED(42a)로 구성된 P.C.B(42)가 위치하고, 그 위에는 수평축방향으로 빛이 새어나가지 않도록 하는 제2 반사판(44)이 위치한다. 또한, 상기 제2 광확산판(46)의 상부에는 사용자의 지문을 감식하기 위한 지문센서(52)의 소정영역상에는 사람의 지문을 접촉시키는 센싱부(50)가 위치한다.

이와같은 구성을 가진 지문센서부(54)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 지문을 상기 센싱부(50)상에 접촉시킴과 동시에, 상기 칩LED(42a)는 빛을 발산하고, 발산된 빛은 상기 지문의 접촉면에 반사된다. 상기 지문센서(52)는 지문에 반사된 광량을 측정하여 지문영상을 획득하게 된다. 외부 구동 회로는 이렇게 얻어진 지문정보를 사전에 입력된 지문 데이터베이스와 비교하여 누구의 지문인지를 판독하고, 분석된 결과에 따라 소정의 동작을 수행하는 것이다.

백라이트 어셈블리는 칩LED(42a)의 두께가 0.8mm, P.C.B(42)의 두께가 1.0mm, 제2 반사판(44)의 두께가 2.5mm, 제2 광확산판(46)의 두께가 0.1mm 미만이므로 모두 합하여도 4.5mm이기 때문에 더욱더 컴팩트한 구조를 가지므로, 장착용이성 및 활용도가 높고, 종래의 백라이트보다 점등에 필요한 시간이 줄어들게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 중심사상은 개시된 실시예에만 한정되지 않고, 본 발명으로부터 유추가능한 변형예 또한 본 발명의 권리범위에 속한다고 보아야 할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 양태에 따르면 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 구동시간이 짧은 칩 LED를 사용함으로써, 광원을 점등하는데 걸리는 시간이 줄어들기 때문에 구동속도를 향상시키고, 전력의 소비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

둘째, 광원의 휘도를 대폭적으로 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 복수개의 발광다이오드가 일정간격으로 프린트배선기판상에 배열되어 빛을 발산하는 발광다이오드 보드와,

   상기 발광다이오드 보드의 상부측 테두리부분에 세로로 설치되어, 상기 발광다이오드 보드로부터 전달된 빛이 수평축방향으로 새어나가지 않도록 반사하는 광반사판과,

   상기 발광다이오드 보드 및 상기 광반사판으로부터 전달된 빛의 세기를 균일하게 하는 광확산판을 포함하는 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광다이오드와, 상기 광반사판과, 상기 광확산판의 총두께는 5mm 미만인 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광다이오드는 칩화된 발광다이오드인 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광다이오드는 프린트배선기판상에 행방향 및 열방향으로 일정간격을 가지도록 배열된 복수개의 칩LED로 이루어진 박막트랜지스터형 광센서의 백라이트 어셈블리.