KR20170112359A - 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서 - Google Patents

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KR20170112359A
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Abstract

본 발명은 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서에 관한 것으로, 광원에서 조사된 빛을 전반사시키는 전반사부, 상기 전반사부를 통해 반사되는 빛을 감지하는 포토다이오드, 및 상기 포토다이오드에서 출력되는 전압을 처리하여 이미징 하는 티에프티 패널을 포함한다.

Description

티에프티 패널 타입 지문 인식 센서{TFT PANEL TYPE FINGER PRINT RECOGNITION SENSOR}
본 발명은 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막트랜지스터(TFT) 패널을 광학적으로 이용하여 구조가 비교적 간단하면서 박막 형태의 전반사 시트를 이용해 손가락 지문은 물론 기존에 직접적으로 광을 조사하지 못하던 손바닥 안쪽 영역까지 이미징이 가능하게 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서에 관한 것이다.
일반적으로 지문 인식 센서는 크게 광학식, 접촉발광식 및 정전용량방식 등이 사용되고 있으며, 광학식이나 접촉발광식 광이미지를 처리하기 위해 별도로 광학렌즈(Lens)가 요구되므로 박형으로 제조하는데 어려움이 있었다.
이를 개선하기 위해 정전용량방식이 사용되며, 정전용량방식은 지문의 골과 마루에 따라 형성되는 정전용량의 차이에 의한 전압차이를 이용하여 지문을 감지함으로써 별도의 광학렌즈가 불필요하여 박형으로 제조할 수 있는 장점이 있으나, 캐패시터의 표면에 지문을 접촉함으로 인해 표면에 오염물질이 부착되는 경우에는 캐패시터가 오동작하여 지문 인식률이 저하되는 문제점이 있다. 이에 따라 현재는 광학식 지문인식 센서가 도어락이나 출입 통제 시스템에 많이 이용되고 있는 상황이다.
도 1의 (a)는 종래의 광학식 지문 인식 센서의 원리를 설명하기 위한 예시도이고, 도 1의 (b)는 종래의 광학식 지문 인식 센서 제품을 보인 예시도이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 광학식 지문 인식 센서는 광원이 프리즘의 입사면을 향해 광을 조사하고, 손가락이 프리즘의 반사면에 닿으면 지문의 굴곡에 의해 반사되는 빛이 프리즘의 출사면을 통해 출력되고, 상기 프리즘에서 출력된 빛이 렌즈를 거쳐 영상획득 장치(예 : CMOS 센서)에서 이미징 된다.
한편 도 2는 종래의 손바닥 인식 장치의 원리를 설명하기 위한 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 기존에 손바닥 인식 장치는 상기 광학식 지문 인식 센서와 비슷한 원리로 글라스의 외측에 올려져 있는 손바닥을 상기 글라스의 내측에서 영상획득 장치(예 : CMOS 센서)를 이용해 촬영하고, 상기 촬영된 손바닥 영상을 처리하여 손바닥(예 : 다섯 손가락을 포함하는 손 모양, 손금 모양)을 인식하게 된다.
이때 상기 글라스는 단지 손바닥이나 손가락을 올려놓기 위한 받침대 역할을 수행할 뿐이며, 광학식으로 객체(예 : 지문, 손바닥)를 인식하기 위해서는 받침대의 하부에 광원과 영상획득 장치의 설치를 위한 기구부를 더 포함해야 하기 때문에 결과적으로 인식할 객체가 커질수록 객체 인식장치의 전체적인 부피도 커지게 되는 문제점이 있다.
따라서 인식할 객체가 커지더라도 인식장치의 부피를 최소화 시킬 수 있도록, 지문이나 손바닥 전체를 인식하기 위한 인식센서를 패널 형태로 제작할 수 있어야 한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2006-0087704호(2006.08.03.공개, 지문인식센서 및 이를 이용한 지문인식시스템)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 박막트랜지스터(TFT) 패널을 광학적으로 이용하여 구조가 비교적 간단하면서 박막 형태의 전반사 시트를 이용해 손가락 지문은 물론 기존에 직접적으로 광을 조사하지 못하던 손바닥 안쪽 영역까지 이미징이 가능하게 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서는, 광원에서 조사된 빛을 전반사시키는 전반사부; 상기 전반사부를 통해 반사되는 빛을 감지하는 포토다이오드; 및 상기 포토다이오드에서 출력되는 전압을 처리하여 이미징 하는 티에프티 패널;을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전반사부는, 글라스 기판(glass substrate)을 전반사용 광도체로서 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 지문 인식 센서는, 공기보다 굴절률이 큰 소재로 이루어진 글라스 기판; 상기 글라스 기판의 하부에 형성되는 절연체층; 상기 절연체층의 하부에 형성되는 유전체층; 상기 유전체층의 하부에 형성되는 지지 글라스(Supporting glass); 및 상기 지지 글라스의 하부에 형성되는 반사시트(reflective sheet);를 포함하고, 상기 포토다이오드 및 티에프티 패널이 상기 유전체층 내에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 글라스 기판은, 최소 100um 내지 최대 400um 중 내구성과 해상도의 균형을 유지할 수 있는 조건에서 최적 두께가 선택되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 절연체층은, 이산화규소(silicon dioxide)(nd=1.46), 질화규소(Silicon nitride)(nd=2), 산화하프늄(Hafnium oxide)(nd=1.9), 산화알미늄(aluminum oxide)(nd=1.76), 및 산화이트륨(yittrium oxide)(nd=1.93) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유전체층은, 불소 중합체(fluoropolymer) 기반의 호모폴리머(homopolymer) 계열과 혼성 중합체(copolymer) 계열을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 광원은, 가시광선 영역대의 광원으로서, 글라스 기판의 측면에서 조사되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 티에프티 패널은 유전체층 내부에서 글라스 기판의 하부에 형성된 절연체층에 형성되고, 상기 포토다이오드의 일 측 전극이 상기 티에프티 패널에 연결되고, 다른 일측 전극이 바이어스를 인가하는 전극층에 연결되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 티에프티 패널과 상기 포토다이오드가 연결되는 일 측 단자는 투명전극으로 형성되며, 상기 포토다이오드와 전극층이 연결되는 다른 일 측 단자는 불투명 전극으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 투명 전극은 메탈메쉬, 실버나노와이어, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 안티몬 주석(ATO), 산화 갈륨 아연(GZO), 산화 알루미늄 아연 (AZO), 산화 인듐 아연(IZO), In,Ga-doped ZnO(IGZO), Mg-doped ZnO(MZO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO2, Nb-doped TiO2, 또는 CuAlO2, 도전성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성되고, 상기 불투명 전극은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 카드늄(Cd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 코발트(Co), 텔루륨(Te), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 게르마늄(Ge), 오스뮴(Os), 바나듐(V), 또는 납(Pd) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전반사부는, 상부에 투명 박막이 코팅되거나 강화유리가 부착된 패시베이션층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 지문 인식 센서는, 투명 박막; 상기 투명 박막의 하부에 형성되는 패시베이션층; 상기 패시베이션층의 하부에 형성되는 유전체층; 및 상기 유전체층의 하부에 형성되는 글라스 기판(glass substrate);을 포함하고, 상기 포토다이오드 및 티에프티 패널이 상기 유전체층 내에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 투명 박막은, 최소 50um 내지 최대 500um 중 내구성과 해상도의 균형을 유지할 수 있는 조건에서 최적 두께가 선택되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 투명 박막은, 알루미늄 산화물(aluminium oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 세륨 산화물(cerium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 이터비움 산화물(ytterbium oxide), 실리콘 산화물(silicon oxide), 및 알루미나(alumina, Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 패시베이션층의 측면에 광원이 형성되거나, 상기 글라스 기판의 하부에 광원이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유전체층의 내부에는 상기 패시베이션층의 하부에 전극층이 형성되고, 상기 포토다이오드의 일 측 전극이 상기 전극층에 연결되게 형성되며, 상기 티에프티 패널이 상기 포토다이오드의 다른 일 측 전극에 연결되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 티에프티 패널과 상기 포토다이오드가 연결되는 일 측 단자는 불투명전극으로 형성되며, 상기 포토다이오드와 전극층이 연결되는 다른 일 측 단자는 투명 전극으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 박막트랜지스터(TFT) 패널을 광학적으로 이용하여 구조가 비교적 간단하면서 박막 형태의 전반사 시트를 이용해 손가락 지문은 물론 기존에 직접적으로 광을 조사하지 못하던 손바닥 안쪽 영역까지 이미징이 가능하게 한다.
도 1의 (a)는 종래의 광학식 지문 인식 센서의 원리를 설명하기 위한 예시도.
도 1의 (b)는 종래의 광학식 지문 인식 센서 제품을 보인 예시도.
도 2는 종래의 손바닥 인식 장치의 원리를 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서의 픽셀 구조를 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서의 픽셀 구조를 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서의 픽셀 구조를 보인 예시도이다.
참고로 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서는 픽셀 구조이므로, 실질적으로는 인식할 객체가 손가락이거나 손바닥인 경우에 그 객체의 면적에 대응하도록, 상기 패널 타입 지문 인식 센서가 평면 패널 형태로 배열되게 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 지문 인식 센서(100)는, 측면(즉, 글라스 기판의 측면) 광원(LAMP)으로부터 조사되는 광을 티에프티 패널(TFT)(또는 박막 트랜지스터)이 형성된 글라스 기판(glass substrate)(110)으로 통과시켜 내부 전반사(TIR : Total Internal Reflection)가 되게 한다.
그리고 객체(예 : 손가락, 손바닥 등)(OBJ)가 상기 글라스 기판(110)의 상부에 접촉했을 때 비전반사(FTIR : Frustrated TIR)되는 광을 포토다이오드(150)로 수광하여 티에프티 패널(TFT)(또는 박막 트랜지스터)을 통해 이미징 한다.
여기서 상기 이미징이란, 이미지의 취득, 저장, 표시, 인쇄(또는 출력) 등의 처리를 의미한다. 예컨대 상기 이미징이란, 상기 지문 인식 센서가 전반사 되는 상태에서는 상기 포토다이오드(150)가 백색(실제로는 백색에 해당하는 전압)을 출력하다가 상기 객체(예 : 손가락, 손바닥 등)(OBJ)가 글라스 기판(110)의 상부에 접촉되면 비전반사 되는 부분(예 : 지문, 장문 등)이 흑색(실제로는 흑색에 해당하는 전압)으로 출력되어 티에프티 패널(TFT)(또는 박막 트랜지스터)을 통해 이미징 되는 것이다. 물론 손가락이나 손바닥 전체를 이미징하기 위해서는 그 면적에 해당하는 픽셀(즉, 지문 인식 센서)이 어레이(array) 되어야 한다.
그리고 상기 비전반사(FTIR)는 전반사를 일으키고 있는 경계면의 굴절률이 낮은 쪽에 다른 굴절률이 높은 물질의 표면을 접근시켜 전반사를 불완전하게 하는 것을 의미한다.
아울러 도 3에 도시된 바와 같은, 제1 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서는, 티에프티 패널의 글라스 기판(110)을 전반사용 광도체로 활용함으로써 그 구조가 매우 간단해지는 장점이 있다.
예컨대 실제 상용화되고 있는 프리즘 방식(또는 광학식)의 손바닥 지문 인식기와 비교하면 그 크기를 1/4 이상 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 제1 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서는, 수광 소자(예 : 포토다이오드)와 광학장치(예 : 프리즘, 렌즈 등)를 하나로 결합할 수 있게 되어 불필요한 광전파(Light Propagation)를 줄일 수 있게 됨으로써 이미지의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 제1 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서는, 외부(예 : 공기)보다 굴절률이 큰 소재로 이루어진 글라스 기판(glass substrate)(110), 상기 글라스 기판(110)의 하부에 형성되는 절연체층(120)(또는 게이트 절연막), 상기 절연체층(120)의 하부에 형성되는 유전체층(130), 상기 유전체층(130)의 하부에 형성되는 지지 글라스(Supporting glass)(180), 상기 지지 글라스(180)의 하부에 형성되는 반사시트(reflective sheet)(190)를 포함한다.
여기서 상기 글라스 기판(110)은 전반사 레이어로서 광의 분산을 최소화하기 위하여 두께는 100um(최소) 내지 400um(최대)가 바람직하며, 그 중 내구성과 해상도의 균형을 유지할 수 있는 조건에서 최적 두께가 선택될 수 있다.
이때 상기 글라스 기판(110)과 절연체층(120) 사이의 전반사 형성은 필수적인 조건은 아니지만, 광(또는 빛)이 상기 절연체층(120) 사이에서 전반사되어 맴도는 현상을 방지하기 위하여 상기 글라스 기판(110)의 굴절률인 1.52이하를 갖는 절연체층(120)을 형성하는 것이 바람직하다.
예컨대 상기 절연체층(120)은 이산화규소(silicon dioxide)(nd=1.46), 질화규소(Silicon nitride)(nd=2), 산화하프늄(Hafnium oxide)(nd=1.9), 산화알미늄(aluminum oxide)(nd=1.76), 및 산화이트륨(yittrium oxide)(nd=1.93) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
한편 상기 유전체층(130)은, 아래의 표 1에 도시된 바와 같이, 불소 중합체(fluoropolymer) 기반의 호모폴리머(homopolymer) 계열과 혼성 중합체(copolymer) 계열을 모두 사용할 수 있으며, 이 중 굴절률이 상기 절연체층(120)(또는 게이트 절연막) 보다 낮은 물질들의 사용이 가능하며, 이 중 빛의 투과성을 높여 이미지 품질 향상을 위하여 가능한 한 투명도가 높은 물질을 선택하여 사용한다.
homopolymers copolymers
PTFE(nd=1.35) FEP(nd=1.344)
PCTFE(nd=1.435) ETFE(nd=1.4)
PVDF(nd=1.42) ECTFE(nd=1.447)
PFA(1.34)
THV(nd=1.355)
THF(1.407)
또한 상기 지지 글라스(180)는 구조적 안정성을 위하여 강화유리를 사용하며, 상기 광원(LAMP)으로부터 입사된 빛이 외부로 빠져나가 수광 효율이 저하되는 현상을 방지하기 위하여 최하부에 반사시트(190)가 부착된다.
또한 상기 광원(LAMP)은 가시광선 영역대의 광원을 사용하며, 상기 글라스 기판(110)으로만 광이 조사되게 구성할 필요는 없으며, 글라스 기판을 포함하여 박막 트랜지스터(TFT) 영역으로 광이 조사되게 구성되어도 된다.
그리고 상기 유전체층(130)의 내부에는 상기 글라스 기판(110)의 하부에 형성된 절연체층(120)에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 일 측 전극이 연결되는 포토다이오드(150)가 형성되며, 상기 포토다이오드(150)의 다른 일 측 전극이 연결되는 전극층(170)이 형성된다.
이때 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 일 측 단자(예 : 드래인 또는 소오스)(DS)와 상기 포토다이오드(150)의 일 측 단자(예 : 애노드)(140)는 투명전극으로서 도전성 라인(WIRE)으로 연결되게 형성되며, 상기 포토다이오드(150)의 다른 일 측 단자(예 : 캐소드)(160)는 불투명 전극으로서 같은 불투명 전극인 전극층(170)(또는, 바이어스(bias) 인가 전극)에 직접 연결되도록 형성된다.
여기서 상기 투명 전극(140)은 메탈메쉬, 실버나노와이어, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 안티몬 주석(ATO), 산화 갈륨 아연(GZO), 산화 알루미늄 아연 (AZO), 산화 인듐 아연(IZO), In,Ga-doped ZnO(IGZO), Mg-doped ZnO(MZO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO2, Nb-doped TiO2, 또는 CuAlO2, 도전성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구현할 수 있으며, 상기 불투명 전극(160)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 카드늄(Cd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 코발트(Co), 텔루륨(Te), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 게르마늄(Ge), 오스뮴(Os), 바나듐(V), 또는 납(Pd) 중 적어도 어느 하나를 사용하여 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서의 픽셀 구조를 보인 예시도이다.
참고로 도 4에 도시된 패널 타입 지문 인식 센서는 픽셀 구조이므로, 실질적으로는 인식할 객체가 손가락이거나 손바닥인 경우에 그 객체의 면적에 대응하도록, 상기 패널 타입 지문 인식 센서가 평면 패널 형태로 배열되게 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문 인식 센서(200)는, 측면(즉, 패시베이션(passivation)의 측면) 광원(LAMP)으로부터 조사되는 광을 굴절률이 글라스에 비해서 낮은 재질의 패시베이션(passivation)층(220)을 통과시켜 내부 전반사(TIR : Total Internal Reflection)가 되게 하되, 상기 패시베이션층(220)의 상부에 고경도 투명 박막(210)을 코팅(또는 증착)하거나 강화유리를 부착하여 이를 전반사층으로 이용할 수 있다.
아울러 상기 패시베이션층(220)의 상부에 고경도 투명 박막(210)을 코팅(또는 증착) 하거나, 상기 패시베이션층(220)의 두께를 조절하여 내구성을 확보할 수 있다.
이때 상기 고경도 투명 박막(210)의 두께는 50um(최소) 내지 500um(최대)가 바람직하며, 그 중 내구성과 해상도의 균형을 유지할 수 있는 조건에서 최적 두께가 선택될 수 있다.
또한 상기 고경도 투명 박막(210)의 재료로는 무기 산화물로서, 알루미늄 산화물(aluminium oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 세륨 산화물(cerium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 이터비움 산화물(ytterbium oxide), 실리콘 산화물(silicon oxide), 및 알루미나(alumina, Al2O3) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 특히, 상기 알루미나를 재료로 사용할 경우에는 높은 경도(예 : 9H 이상)을 얻을 수 있는 장점이 있다.
그리고 객체(예 : 손가락, 손바닥 등)(OBJ)가 상기 고경도 투명 박막(210)의 상부에 접촉했을 때 비전반사(FTIR : Frustrated TIR)되는 광을 포토다이오드(260)로 수광하여 상기 티에프티 패널(TFT)(또는 박막 트랜지스터)을 통해 이미징 한다. 예컨대 상기 지문 인식 센서(200)가 전반사 되는 상태에서는 상기 포토다이오드(260)가 백색(실제로는 백색에 해당하는 전압)을 출력하다가 상기 객체(예 : 손가락, 손바닥 등)(OBJ)가 고경도 투명 박막(210)의 상부에 접촉되면 비전반사 되는 부분(예 : 지문, 장문 등)이 흑색(실제로는 흑색에 해당하는 전압)으로 출력되어 이미징 되는 것이다.
아울러 도 4에 도시된 바와 같은, 제2 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서(200)는, 패시베이션(220)의 상부에 증착된 고경도 투명 박막(210)(또는 강화유리)을 전반사용 광도체로 활용함으로써 그 구조가 매우 간단해지는 장점이 있다.
또한 상기 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서(100)와 마찬가지로 제2 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서(200)는, 실제 상용화되고 있는 프리즘 방식(또는 광학식)의 손바닥 지문 인식기와 비교할 때 그 크기를 1/4 이상 줄일 수 있는 장점이 있으며, 수광 소자(예 : 포토다이오드)와 광학장치(예 : 프리즘, 렌즈 등)를 하나로 결합할 수 있게 되어(즉, 광학장치의 필요성이 떨어져) 불필요한 광전파(Light Propagation)를 줄일 수 있게 됨으로써 이미지의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
좀 더 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같은 제2 실시예에 따른 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서(200)는, 고경도 투명 박막(210), 상기 투명 박막(210)의 하부에 형성되는 패시베이션층(220), 상기 패시베이션층(220)의 하부에 형성되는 유전체층(240), 상기 유전체층(240)의 하부에 형성되는 글라스 기판(glass substrate)(280)를 포함한다.
이때 광원(LAMP)은 가시광선 영역대의 광원을 사용하며, 상기 패시베이션층(220)의 측면에 형성되거나, 상기 글라스 기판(glass substrate)(280)의 하부에 형성될 수 있다.
상기 유전체층(240)은, 상기 표 1에 도시된 바와 같이, fluoropolymer 기반의 homopolymer와 copolymer계열을 모두 사용할 수 있으며, 이 중 빛의 투과성을 높여 이미지 품질 향상을 위하여 가능한 한 투명도가 높은 물질을 선택하여 사용한다.
그리고 상기 유전체층(240)의 내부에는 상기 패시베이션층(220)의 하부에 전극층(230)(또는, 바이어스(bias) 인가 전극)이 형성되고, 상기 전극층(230)에 일 측 전극이 연결되는 포토다이오드(260)가 형성되며, 상기 포토다이오드(260)의 다른 일 측 전극이 연결되는 연결되는 티에프티 패널(TFT)(또는 박막 트랜지스터)이 형성된다.
이때 상기 티에프티 패널(TFT)(또는 박막 트랜지스터)의 일 측 단자(예 : 드래인 또는 소오스)(DS)와 상기 포토다이오드(260)의 일 측 단자(예 : 애노드)(270)는 불투명전극으로서 도전성 라인(WIRE)으로 연결되게 형성되며, 상기 포토다이오드(260)의 다른 일 측 단자(예 : 캐소드)(250)는 투명 전극으로서 같은 투명 전극인 전극층(230)에 직접 연결되도록 형성된다.
참고로 상기 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 지문 인식 센서(100)와 비교할 때, 도 4에 도시된 제2 실시예에 따른 지문 인식 센서(200)는, 패널의 상,하가 바뀌기 때문에 투명 전극과 불투명 전극의 위치도 상,하가 바뀌게 된다. 즉, 상기 패시베이션층(220)의 하부에 형성되는 전극층(230)(즉, 바이어스(bias) 인가 전극)이 투명 전극이 되고, 포토다이오드(260)와 티에프티 패널(TFT)(또는 박막 트랜지스터)이 연결되는 전극(270)이 불투명 전극이 된다.
여기서 상기 투명 전극(230)은 메탈메쉬, 실버나노와이어, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 안티몬 주석(ATO), 산화 갈륨 아연(GZO), 산화 알루미늄 아연 (AZO), 산화 인듐 아연(IZO), In,Ga-doped ZnO(IGZO), Mg-doped ZnO(MZO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO2, Nb-doped TiO2, 또는 CuAlO2, 도전성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구현할 수 있으며, 상기 불투명 전극(270)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 카드늄(Cd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 코발트(Co), 텔루륨(Te), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 게르마늄(Ge), 오스뮴(Os), 바나듐(V), 또는 납(Pd) 중 적어도 어느 하나를 사용하여 구현할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 글라스 기판 120 : 절연체층
130 : 유전체층 140, 160 : 포토다이오드 전극
150 : 포토다이오드 170 : 전극층(또는 바이어스 전극)
180 : 지지 글라스 190 : 반사 시트
210 : 투명 박막 220 ; 패시베이션층
230 : 전극층(또는 바이어스 전극) 240 : 유전체층
250, 270 : 포토다이오드 전극 260 : 포토다이오드
280 : 글라스 기판 OBJ : 객체
LAMP : 광원 WIRE : 도전성 라인
DS : 티에프티 패널 전극

Claims (17)

  1. 광원에서 조사된 빛을 전반사시키는 전반사부;
    상기 전반사부를 통해 반사되는 빛을 감지하는 포토다이오드; 및
    상기 포토다이오드에서 출력되는 전압을 처리하여 이미징 하는 티에프티 패널;을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전반사부는,
    글라스 기판(glass substrate)을 전반사용 광도체로서 포함하는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 지문 인식 센서는,
    공기보다 굴절률이 큰 소재로 이루어진 글라스 기판;
    상기 글라스 기판의 하부에 형성되는 절연체층;
    상기 절연체층의 하부에 형성되는 유전체층;
    상기 유전체층의 하부에 형성되는 지지 글라스(Supporting glass); 및
    상기 지지 글라스의 하부에 형성되는 반사시트(reflective sheet);를 포함하고, 상기 포토다이오드 및 티에프티 패널이 상기 유전체층 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 글라스 기판은,
    최소 100um 내지 최대 400um 중 내구성과 해상도의 균형을 유지할 수 있는 조건에서 최적 두께가 선택되어 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 절연체층은,
    이산화규소(silicon dioxide)(nd=1.46), 질화규소(Silicon nitride)(nd=2), 산화하프늄(Hafnium oxide)(nd=1.9), 산화알미늄(aluminum oxide)(nd=1.76), 및 산화이트륨(yittrium oxide)(nd=1.93) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 유전체층은,
    불소 중합체(fluoropolymer) 기반의 호모폴리머(homopolymer) 계열과 혼성 중합체(copolymer) 계열을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 광원은,
    가시광선 영역대의 광원으로서,
    글라스 기판의 측면에서 조사되게 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 티에프티 패널은 유전체층 내부에서 글라스 기판의 하부에 형성된 절연체층에 형성되고,
    상기 포토다이오드의 일 측 전극이 상기 티에프티 패널에 연결되고, 다른 일측 전극이 바이어스를 인가하는 전극층에 연결되게 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 티에프티 패널과 상기 포토다이오드가 연결되는 일 측 단자는 투명전극으로 형성되며,
    상기 포토다이오드와 전극층이 연결되는 다른 일 측 단자는 불투명 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 투명 전극은 메탈메쉬, 실버나노와이어, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 안티몬 주석(ATO), 산화 갈륨 아연(GZO), 산화 알루미늄 아연 (AZO), 산화 인듐 아연(IZO), In,Ga-doped ZnO(IGZO), Mg-doped ZnO(MZO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO2, Nb-doped TiO2, 또는 CuAlO2, 도전성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성되고,
    상기 불투명 전극은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 카드늄(Cd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 코발트(Co), 텔루륨(Te), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 게르마늄(Ge), 오스뮴(Os), 바나듐(V), 또는 납(Pd) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 전반사부는,
    상부에 투명 박막이 코팅되거나 강화유리가 부착된 패시베이션층을 포함하는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 지문 인식 센서는,
    투명 박막;
    상기 투명 박막의 하부에 형성되는 패시베이션층;
    상기 패시베이션층의 하부에 형성되는 유전체층; 및
    상기 유전체층의 하부에 형성되는 글라스 기판(glass substrate);을 포함하고, 상기 포토다이오드 및 티에프티 패널이 상기 유전체층 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 투명 박막은,
    최소 50um 내지 최대 500um 중 내구성과 해상도의 균형을 유지할 수 있는 조건에서 최적 두께가 선택되어 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 투명 박막은,
    알루미늄 산화물(aluminium oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 세륨 산화물(cerium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 이터비움 산화물(ytterbium oxide), 실리콘 산화물(silicon oxide), 및 알루미나(alumina, Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 패시베이션층의 측면에 광원이 형성되거나,
    상기 글라스 기판의 하부에 광원이 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 유전체층의 내부에는 상기 패시베이션층의 하부에 전극층이 형성되고,
    상기 포토다이오드의 일 측 전극이 상기 전극층에 연결되게 형성되며,
    상기 티에프티 패널이 상기 포토다이오드의 다른 일 측 전극에 연결되게 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 티에프티 패널과 상기 포토다이오드가 연결되는 일 측 단자는 불투명전극으로 형성되며,
    상기 포토다이오드와 전극층이 연결되는 다른 일 측 단자는 투명 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 티에프티 패널 타입 지문 인식 센서.
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