KR20190051409A

KR20190051409A - 시트 및 광학식 지문 인식 장치

Info

Publication number: KR20190051409A
Application number: KR1020170147033A
Authority: KR
Inventors: 송민수; 김재진; 황지영; 서대한; 양세우; 한상철; 김태희
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-05-15
Also published as: CN111213151A; US11126818B2; US20210182524A1; WO2019093662A1; CN111213151B; EP3678050B1; EP3678050A1; KR20210080317A; KR102385423B1; EP3678050A4; JP2020537192A; JP7058832B2

Abstract

본 출원은 광학식 지문 인식용 시트, 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다. 본 출원의 일례에 따르면, 지문을 통한 사용자 식별 또는 인증 능력이 우수하고, 대면적 표시장치에 적용하여 복수의 지문 패턴이 서로 영향을 받지 않고 인식될 수 있는 시트 및 장치가 제공될 수 있다.

Description

시트 및 광학식 지문 인식 장치{A sheet and an optical fingerprint scanner}

본 출원은, 광학식 지문 인식에 사용 가능한 시트 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다.

스마트폰이나 태블릿 PC 등 휴대용 모바일 기기의 보편화와 사용 빈도 증가에 따라, 이들 기기의 보안성이 중요시되고 있다. 특히, 이들 기기를 이용한 전자 상거래나 뱅킹 분야에서의 보안 유지는 더욱 그러하다. 보안 유지를 위해 기기 사용자를 식별하거나 인증하는 데에는, 사용자의 생체 정보, 예를 들어, 지문, 홍채, 안면 또는 음성 등의 정보가 이용될 수 있다. 최근에는 지문을 통한 사용자 인증 기술이 적용된 휴대용 모바일 기기가 상업적으로 흥행하기도 하였다.

한편, 지문을 인식하는 방법은 광학식, 초음파식, 정전용량방식, 전기장 측정방식, 및 열감지 방식 등으로 분류해 볼 수 있다. 이 중 광학식 지문 인식 방법은, 장치의 투명한 지문 접촉부와 직접 접촉하는 지문의 릿지(ridge) 부분에서 산란되는 광을 검출하는 소위 산란 방식과, 지문의 밸리(valley) 부분에 대응하는 지문 접촉부 표면에서 전반사되는 광을 검출하는 소위 전반사 방식으로 나누어 볼 수 있다. 전자의 경우, 산란되는 광을 검출해야 하므로 지문 패턴 식별에 충분한 광량이 센서에 제공되기 어려울 수 있고, 산란광의 경로가 본래 광원의 광경로와 겹칠 수 있어서 콘트라스트가 저하될 수 있다. 그리고, 산란식에서는 광경로 차에 의해 발생하는 대형왜곡(Trapezodial distortion)도 발생한다. 여러 논문과 특허를 통해 상기 문제를 해결하기 위한 다양한 구조의 장치가 제안되기도 하였으나, 벌키한 프리즘을 사용하는 등의 이유로 상기 산란식 방법은 휴대용 모바일 기기에 적합하다고 볼 수 없다. 또한, 후자의 경우에는 산란광을 검출하는 방식보다는 더 많은 광량을 확보할 수 있는 이점이 있으나, 센서를 향하는 전반사광이 도파관을 따라 전반사를 반복하는 과정에서 전반사 경로가 길어지면, 인접하는 지문에서 전반사된 광들이 서로 간섭하여 콘트라스트를 저하시킬 수 있다. 또한, 종래 전반사 방식을 이용하는 경우에는, 센서나 프리즘 등을 별도로 장착해야 하는 등의 이유로 장치의 크기가 증가 할 수 있고, 광원이 위치한 도파관 일 말단의 반대측 말단에 센서가 위치하는 것과 같이 지문인식 장치의 입출사 구조가 매우 제한되기 때문에, 대면적 디스플레이를 갖는 휴대용 모바일 기기에 대한 적합성도 좋지 못한 문제가 있다.

본 출원의 일 목적은, 지문 접촉부의 오염 정도와 무관하게 콘트라스트가 높은 지문 정보를 검출할 수 있게 하는 광학식 지문 인식용(또는 입력용) 시트 및 이를 포함하는 장치를 제공하는 것이다.

본 출원의 다른 목적은, 구조가 간단하고, 대형 면적에서 복수의 지문을 동시에 인식할 수 있는 광학식 지문 인식용(또는 입력용) 시트 및 이를 포함하는 장치를 제공하는 것이다.

본 출원의 상기 목적 및 기타 그 밖의 목적은 하기 상세히 설명되는 본 출원에 의해 모두 해결될 수 있다.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고, 상기 목적을 달성하고자, 본 출원은, 시트의 구성 중 특정 층 간 적층 구조 내에서만 항상 전반사하는 광을 제공할 수 있는 제1 광제어부; 및 상기 제1 광제어부로부터 제공되어 특정 층 간 적층 구조 내에서 전반사되는 광의 일부를 소정 각도로 변환시켜 출사함으로써, 상기 특정 층 간 적층 구조 내에서 전반사 하지 않고, 시트 표층에 도달하여 시트 표층에 접하는 지문 패턴에 따라 전반사 여부가 결정되는 광을 제공할 수 있는 제2 광제어부;를 단일층 내에 포함하는 시트 및 장치를 제공한다.

본 출원은, 콘트라스트가 높은 지문 정보를 제공하고, 복수의 지문 패턴이 서로 영향을 받지 않고 인식될 수 있게 하는 광학식 지문 인식용 시트를 제공할 수 있다. 또한, 본 출원은, 입사 및 출사 구조에 제약을 받지 않고, 대면적 센서 및 화면 표시장치를 가질 수 있는 장치를 제공할 수 있다. 나아가, 본 출원은, 시트 지문 접촉부의 오염 정도와 무관하게 상기 효과를 발휘할 수 있는 시트 및 장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 출원의 일 실시예에 따른 광학식 지문 인식용(또는 입력용) 시트 및 이를 포함하는 장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는, 본 출원의 일 실시예에 따른 시트를 이용하여 촬영된 지문의 이미지이다.
이하, 본 출원의 일례에 따른 시트 및 이를 포함하는 장치를, 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 설명의 편의를 위하여, 도시된 각 구성의 크기나 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

본 출원에 관한 일례에서, 본 출원은, 광학식 지문 인식용 시트 또는 지문 입력용 시트에 관한 것이다. 상기 시트는 소정의 적층 구성을 갖는 광학 필름을 포함한다. 하기 설명되는 바와 같이, 본 출원의 시트는, 외부 광원으로부터 유래하는 광이 소정의 적층 구조를 갖는 광학 필름 내에 서로 다른 각도의 2개 광(선)으로 존재할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 광(선) 중 하나는 상기 소정의 적층 구성을 갖는 광학 필름 내에서 항상 전반사될 수 있다. 다른 하나의 광(선)은 상기 소정의 적층 구성을 갖는 광학 필름 내에서 전반사되지 않을 수 있다. 구체적으로, 상기 다른 하나의 광선은 상기 소정의 적층 구성을 갖는 광학 필름을 투과한 후, 시트 외부에서 접촉하는 물질의 패턴에 따라 시트 표층에서 전반사 여부가 결정되고, 전반사된 후에는 시트 하부에 도달하거나 이를 투과하여, 시트 하부에 위치하는 센서에서 식별될 수 있다. 이때, 소정의 적층 구성이란, 하기 설명되는 바와 같이, 대향하는 2개의 저굴절층 사이에 광제어층이 위치하는 구성을 의미한다. 또한, 본 출원에서 시트의 표층이란, 하기 설명되는 투명 기재층과 관련된 것으로, 공기와 접하는 투명 기재층의 상면을 의미하거나, 또는 지문과 같이 패턴을 갖는 물체와 직접 또는 간접적으로 접하는 투명 기재층의 상면을 의미할 수 있다.

이와 관련하여 도 1은, 본 출원의 일 실시예에 따른 광학식 지문 인식용(또는 입력용) 시트 및 이를 포함하는 장치의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 1을 참고하여 본 출원을 설명하면 아래와 같다.

본 출원의 시트는, 대향하는 2개의 저굴절층 및 이들 사이에 위치하는 광제어층을 갖는 광학 필름을 포함할 수 있다. 즉, 본 출원의 시트에 사용되는 광학 필름은, 하부 저굴절층, 상기 하부 저굴절층 상에 위치하는 광제어층, 및 상기 광제어층 상에 위치하는 상부 저굴절층을 포함할 수 있다. 본 출원에서, 층간 적층 위치와 관련하여 사용되는 「상」 또는 「상에」라는 용어는, 어떤 구성이 다른 구성 바로 위에 형성되는 경우뿐 아니라 이들 구성 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 본 출원에서, 「저굴절층」이란, 예를 들어, 광제어층이 어느 2개의 층 사이에 개재되는 경우, 상기 2개 층의 굴절률이 광제어층 보다 낮은 것과 같이, 어느 하나의 층이 인접하는 층에 비하여 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 경우를 의미할 수 있다.

광제어층은 제1 광제어부와 제2 광제어부를 포함한다. 상기 광제어부들은 특정 각도로 입사되는 광에 대해서만 소정의 기능을 수행하도록 마련된 구성일 수 있다. 그에 따라, 하기 설명되는 바와 같이, 제1 광제어부는, 상부 저굴절층의 하면과 하부 저굴절층의 상면 각각에 대하여 항상 전반사하는 광을 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 광제어부는, 상부 저굴절층, 구체적으로는 상기 소정 적층 구성의 광학 필름을 투과하고, 시트 표층에서는 시트 표층에 접하는 지문 패턴에 따라 전반사 여부가 결정될 수 있는 광을 시트 표층에 제공할 수 있다. 본 출원에서 「하면」이란, 하부 저굴절층과 마주하거나 접하는 광제어층(또는 광제어부), 상부 저굴절층, 및 투명 기재층의 일면을 의미할 수 있고, 「상면」이라 함은 해당 하면을 갖는 광제어층(또는 광제어부), 상부 저굴절층 및 투명 기재층의 그 반대 일면을 의미할 수 있다. 상기 하면 또는 상면은, 광의 진행 경로에 따라, 입광면이나 입사면 그리고 출광면이나 출사면으로 호칭될 수 있다.

도 1에서와 같이, 상기 제1 광제어부는, 하부 저굴절층을 통해 제1 광제어부 하면에 대하여 제1 각도(θ₀)로 입사된 광을, 제1 각도(θ₀)와 상이한 제2 각도(θ_A)의 광(A)로 상부 저굴절층 하면에 출사할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제2 각도(θ_A)의 광이 출사되는 제1 광제어부의 출사면은, 제1 광제어부의 하면을 제외한 다른 일면 또는 내부 어느 영역 일 수 있다. 보다 구체적으로, 본 출원의 시트는, 제1 광제어부의 측면 및/또는 상면이나, 제1 광제어부 내부의 어느 영역 및/또는 지점에서 제2 각도(θ_A)의 광이 출사할 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제2 각도(θ_A)의 광은, 예를 들어 상부 저굴절층과 광제어층의 계면과 같은 상부 저굴절층의 하면에서, 그리고 예를 들어 하부 저굴절층과 광제어층의 계면과 같은 하부 저굴절층의 상면에서 각각 전반사되는 광일 수 있다. 본 출원에서 「계면」이란, 인접한 두 개층 사이의 경계면, 또는 광이 지나가는 경로에 놓인 이종의 매질 간 경계면을 의미할 수 있다. 본 출원에서, 각도는, 수평면에 놓인 시트(또는 입광층이나 입광면)에 대한 법선으로부터 광의 진행 방향이 이루는 각도로서, 그 단위는 ° (degree)이고, 0 ° 초과 내지 90 ° 미만의 크기를 가질 수 있다. 또한, 광이 갖는 각도는, 광의 진행방향에 따른 각 구성의 상대적인 위치에 따라, 입사각 또는 출사각으로 호칭될 수 있다.

도 1에서와 같이, 상기 제2 광제어부는, 예를 들어 상부 저굴절층의 하면에서 전반사되어 제2 광제어부에 제2 각도(θ_A)로 입사된 광을, 제2 각도(θ_A)의 광(A) 및 제2 각도(θ_A)와 상이한 제3 각도(θ_B)의 광(B)로 상부 저굴절층 하면에 출사할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제2 각도(θ_A)의 광 및 제3 각도(θ_B)의 광이 출사되는 제2 광제어부의 출사면은, 제2 광제어부의 하면을 제외한 다른 일면 또는 내부 어느 영역 일 수 있다. 보다 구체적으로, 본 출원의 시트는, 제2 광제어부의 측면 및/또는 상면이나, 제1 광제어부 내부의 어느 영역 및/또는 지점에서 제2 각도(θ_A)의 광 및 제3 각도(θ_B)의 광(B)이 출사될 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제3 각도(θ_B)의 광은 상부 저굴절층의 하면, 예를 들어 상부 저굴절층과 광제어층의 계면에서 전반사되지 않고, 상부 저굴절층의 하면 또는 상부 저굴절층을 투과하는 광일 수 있다.

상기와 같이, 본 출원의 광제어층은, 광의 각도나 경로 등을 서로 달리 제어할 수 있는 2개 부분으로 구획될 수 있기 때문에, 도 1에서와 같이, 광제어층 상에 위치하는 상부 저굴절층을 향하여, 구체적으로는 상부 저굴절층에 대하여, 보다 구체적으로는 상부 저굴절층의 하면에 대하여, 각도가 서로 상이한 2개의 광(A 및 B)을 제공(출사)할 수 있다.

구체적인 일례에서, 본 출원의 시트는, 제1 광제어부로부터 상부 저굴절층을 향하여 출사된 제1 각도(θ_A)의 광이, 하기 관계식 1 및 2를 만족하여, 상부 저굴절층의 하면 및 하부 저굴절층의 상면 모두에서 전반사될 수 있도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 제1 광제어부는, 그 하면에 대하여 제1 각도(θ₀)로 입사된 광을 하기 관계식 1 및 2를 만족하는 제2 각도(θ_A)의 광으로 변환하여, 광제어층의 상면 또는 상부 저굴절층 하면을 향하여 출사할 수 있다. 하기 설명되는 관계식은 스넬의 법칙을 이용하여 얻을 수 있다.

[관계식 1]

θ_A > (180°/π) x sin^-1(n₂/n₃)

상기 관계식 1은, 광제어층에서 상부 저굴절층으로 진행하는 제1 각도(θ_A)의 광이, 상부 저굴절층의 하면, 예를 들어, 광제어층과 상부 저굴절층의 계면에서 전반사하는 조건을 예시적으로 규정한 것이다. 상기 관계식 1에서, n₂는 상부 저굴절층의 굴절률이고, n₃는 광제어층 중 제1 광제어부 또는 제2 광제어부의 굴절률이고, n₃는 n₂ 보다 크다.

[관계식 2]

θ_A > (180°/π) x sin^-1(n₄/n₃)

상기 관계식 2는, 관계식 1을 만족하는 광이 상부 저굴절층의 하면에서 전반사되어 광제어층에 입사된 후 하부 저굴절층을 향하는 경우에, 하부 저굴절층의 상면, 예를 들어 하부 저굴절층과 광제어층의 계면에서 전반사하는 조건을 예시적으로 규정한 것이다. 상기 관계식 2에서, n₃는 광제어층 중 제1 광제어부 또는 제2 광제어부의 굴절률이고, n₄는 상부 저굴절층의 굴절률이고, n₃는 n₄ 보다 크다.

상기와 같이, 본 출원의 시트는, 소정의 적층 구조 내에서 항상 전반사하는 전반사광이 존재할 수 있도록 마련될 수 있다. 한편, 본 출원에서, 제2 각도(θ_A)의 광은 지문의 접촉 여부와는 무관하게 항상 전반사가 이루어지는 광이므로, 시트 내에서 그 광량이 일정 수준으로 유지될 수 있다. 그리고, 하기 설명되는 바와 같이 지문인식에 사용되는 각도(θ_B _')의 광은, 각도(θ_A)인 전반사광이 변환된 각도(θ_B)의 광에서 기인하므로, 지문 이미지를 생성하기 위한 각도(θ_B _')의 광 역시 지문 접촉 유무에 관계 없이 시트 내에서 그 광량이 일정하게 유지될 수 있다.

상기 제2 광제어부는, 상부 저굴절층의 하면과 하부 저굴절층의 상면에서 전반사되어 제2 광제어부에 제2 각도(θ_A)로 입사된 광을, 제2 광제어부의 상면 또는 상부 저굴절층의 하면을 향해, 제2 각도(θ_A)의 광(A) 및 제2 각도(θ_A)와 상이한 제3 각도(θ_B)의 광(B)로 출사할 수 있다. 즉, 상기 제2 광제어부는 각도(θ_A)인 광(A)의 일부를 각도 (θ_B)인 광(B)로 변환시킬 수 있다. 상기 변환의 정도, 즉, θ_A로 입사된 광(A)가 θ_B인 광(B)로 변환되어 출사되는 비율은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 0% 초과 내지 100% 미만 범위에서 적절히 조절될 수 있다. 이때, θ_A 및 θ_B 는, 제1 광제어부에서 출사된 광 및 제2 광제어부에서 출사된 광 각각이, 입사면인 상부 저굴절층 하면에 대해서 갖는 (입사)각도일 수 있다. 본 출원에서, 제3 각도(θ_B)의 광은, 지문의 접촉 여부와는 무관하게 상기 제2 광제어부에 의해 생성된다.

본 출원에서, 상기 제2 광제어부에 의해 생성되는 제3 각도(θ_B)의 광은, 하기 설명되는 바와 같이, 지문인식에 사용될 수 있다. 지문인식에 사용되기 위해서는 제2 광제어부에서 출사된 제3 각도(θ_B)의 광이 상기 적층 구조의 광학 필름 내에서 전반사되지 않고, 상부 저굴절층을 투과하여 지문이 접하는 시트의 표층에 도달하여야 한다.

제3 각도(θ_B)와 관련하여, 본 출원의 시트는, 제2 광제어부에서 출사되는 제3 각도(θ_B)의 광이, 하기 관계식 3을 만족하여, 상기 상부 저굴절층을 투과하도록 마련될 수 있다.

[관계식 3]

θ_B < (180°/π) x sin^-1(n₂/n₃)

상기 관계식 3은, 광제어층의 제2 광제어부에서 상부 저굴절층을 향하는 제3 각도(θ_B)의 광이, 상부 저굴절층의 하면에서 전반사하지 않는 조건을 예시적으로 규정한 것이다. 즉, 상기 관계식 3은, 제2 광제어부에서 출사된 각도(θ_B)의 광이 상부 저굴절층의 하면 또는 상부 저굴절층을 투과할 수 있는 조건을 의미한다. 상기 관계식 3에서, n₂는 상부 저굴절층의 굴절률이고, n₃는 광제어층 중 제1 광제어부 또는 제2 광제어부의 굴절률이고, n₃는 n₂보다 크다.

하나의 예시에서, 본 출원의 시트는, 지문이 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있는 투명 기재층을 더 포함할 수 있다. 시트가 투명 기재층을 포함하는 경우, 상기 투명 기재층은 상부 저굴절층 상에 위치할 수 있다. 즉, 상기 시트는 하부 저굴절층, 광제어층, 상부 저굴절층, 및 투명 기재층을 순차로 포함할 수 있다. 특별히 달리 정의하지 않는 이상, 본 출원에서 층의 성질과 관련하여 사용되는 용어 「투명」이란, 380 nm 내지 780 nm 파장의 가시광에 대한 투과율의 하한이 65 % 이상, 70 % 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상이고, 그 상한은 약 100% 로서 100 % 미만 범위인 경우를 의미할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해, 투명 기재층과 접하는 지문의 정보가 센서로 전달될 수 있다. 즉, 광원으로부터 하부 저굴절층을 거쳐 제1 광제어부에 입사된 광은, 제1 광제어부에 의해 상부 저굴절층의 하면 및 하부 저굴절층의 상면 각각에서 항상 전반사될 수 있는 각도 θ_A의 광으로 출사되고, 제1 광제어부에서 출사된 각도 θ_A의광은 지문과 투명 기재층의 접촉 유무와 무관하게 전반사되면서 제2 광제어부로 입사한다. 그리고 상기 제2 광제어부는, 입사된 각도 θ_A 의 광 중 일부를 각도 θ_B 의 광으로 변환하여 상부 저굴절층과 투명 기재층 측으로 출사한다. 이때, 제2 광제어부에서 각도 θ_B 의 광으로 변환되지 않은 θ_A 의 광은 하부 저굴절층의 상면에서 전반사된다. 또한, 각도 θ_B 로 상부 저굴절층 하면에 입사된 광은, 상부 저굴절층을 투과하여 투명 기재층에 입사하면서 각도 θ_B 와 상이한 제4 각도(θ_B _')의 광으로 변환(굴절)되어 투명 기재층에 입사될 수 있다. 그리고 본 출원에서는, 상기 제4 각도(θ_B')의 광이 투명 기재층과 지문의 접촉부인 지문의 릿지(ridge)에서는 투과되고, 투명 기재층과 지문의 비접촉부인 지문의 밸리(valley)에서는 전반사되도록 시트가 구성될 수 있다. 그리고, 지문의 밸리(valley) 부분에서 전반사된 광은, 상부 저굴절층과 광제어층을 거쳐, 하부 저굴절층에 도달하거나 하부 저굴절층을 투과하여 센서에 인식될 수 있도록 본 출원의 시트가 구성될 수 있다. 지문의 릿지(ridge)에서 상기 제4 각도(θ_B _')의 광이 투명 기재층의 상면을 투과하는 경우, 투과와 함께 산란 및/또는 반사가 이루어질 수 있다.

본 출원의 발명자는, 지문 인식용 또는 입력용 시트 및 장치와 관련하여, 한국 특허출원 제10-2017-0147008호에서, 항상 전반사하는 광이 전반사 될 수 있는 계면 중 하나가 지문이 접촉하는 시트의 최상층면, 즉 투명 기재층의 상면이 되는 발명을 제안한 바 있다. 상기 출원에서 제안된 시트 및 장치 역시 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것이지만, 다양한 원인에 의해 전반사하는 광 중 일부가 손실될 수 있다는 문제를 발견하였다. 전반사광을 손실시키는 원인으로는, 투명 기재층의 오염, 투명 기재층과 수분의 접촉, 또는 지문에서 가해지는 압력의 크기 차이를 들 수 있다. 그러나 본 출원에서는, 지문의 접촉 여부와는 무관하게 항상 소정의 적층 구조 내에서 전반사하고, 소정의 경로를 거치면서 지문 식별에 사용되는 각도의 광(θ_B')으로 변환될 수 있는 각도(θ_A)의 전반사광이 전반사하는 계면을 시트의 표층면이 아닌 시트의 내부에 위치시키기 때문에, 투명 기재층의 오염이나 지문의 상태와 같은 외부 요인에 덜 민감한 장점이 있다.

본 출원의 일 구체예에 따르면, 상기와 같은 기능을 수행하기 위해, 본 출원의 시트는 아래와 같이 구성 또는 마련될 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 제1 광제어부 및 제2 광제어부는 회절광학소자 또는 굴절광학소자를 포함할 수 있다.

굴절광학소자(refractive optical elements)는 인접 매질과의 굴절률 차이에 의해 진행하는 광의 방향이나 각도가 결정되는 특성의 소자를 의미할 수 있다. 본 출원의 광제어부가 굴절광학소자인 경우에는 본 출원에서 설명되는 광경로를 만족하도록 각 층간 굴절률이 고려되어 광제어부가 구성될 수 있다.

회절광학소자(diffractive optical elements)는 패턴의 모양과 패턴 사이의 간격에 의해 빛의 진행 방향이나 각도가 결정되는 특성의 소자를 의미할 수 있다. 본 출원의 광제어부가 회절광학소자인 경우에는 본 출원에서 설명되는 광경로를 만족하도록 각 층간 굴절률과 회절 패턴이 고려되어 광제어부가 구성될 수 있다.

하나의 예시에서, 본 출원의 광제어층은 회절광학소자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 광제어부 및 제2 광제어부는 서로 상이한 기능의 회절광학소자를 포함할 수 있고, 상기 회절광학소자는 필름 형태의 홀로그래픽 광학소자(HOE: holographic optical elements)일 수 있다. 홀로그래픽이란, 홀로그램이라 불리는 3차원 상을 재생하기 위해 감광 매질에 간섭 패턴을 기록하는 기술이다. 또한, 홀로그래픽 필름은, 홀로그래픽 기록이 기록된 필름을 의미하며, 감광 입자가 매우 작은 필름 상에 기록광을 이용하여 간섭무늬를 기록하고, 재생광을 이용하여 이를 재현할 수 있는 필름을 의미할 수 있다. 홀로그래픽 필름은 기록된 광에 대해서만 기능을 수행하고, 기록된 광 외의 광에 대해서는 요구되는 기능을 수행하지 않을 수 있으므로, 상기 제1 광제어부 및 상기 제2 광제어부에 홀로그래픽 필름을 사용하는 경우, 본 출원에서 요구되는 광의 각도, 광로 및/또는 광량을 조절하는데 특히 유리하다.

상기 홀로그래픽 필름은, 기록 매질로서 감광 재료를 포함할 수 있다. 상기 감광 재료로는 포토폴리머(photopolymer), 포토레지스트(photoresist), 실버 팔라이드 에멀젼(silver halide emulsion), 중크롬산 젤라틴(dichromated gelatin), 포토그래픽 에멀젼(photographic emulsion), 포토써모플라스틱(photothermoplastic) 또는 광회절(photorefractive) 재료 등이 사용될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 홀로그래픽 필름은 감광재료로서 포토폴리머를 포함할 수 있으며, 구체적으로는 포로폴리머 만으로 이루어진 필름이거나, 또는 포토폴리머층(photopolymer layer) 및 상기 층에 대한 기재(substrate)를 함께 포함하는 중층 구조의 필름일 수 있다. 이 경우, 포토폴리머와 함께 사용되는 기재는 투명 기재일 수 있고, 예를 들어, 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌 테르프탈레이트(PET), 또는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등을 포함하는 기재일 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.

하나의 예시에서, 상기 제1 광제어부 및 제2 광제어부의 회절효율은 서로 동일 또는 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 광제어부는 그 전체 면적에서 동일한 회절 효율을 가질 수 있으며, 상기 제2 광제어부 역시 그 전체 면적에서 동일한 회절 효율을 가질 수 있고, 이때 각 광제어부가 갖는 회절 효율은 서로 동일 또는 상이할 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 제1 광제어부 및 제2 광제어부는, 하나의 층 상에서 기록광의 각도 또는 회절 패턴만을 달리하여 각각 형성된 일부 영역일 수 있다. 또는, 별도로 제작된 제1 광제어부와 제2 광제어부가 단일층을 형성할 수 있도록, 제1 광제어부 및 제2 광제어부를 직접 부착하거나 또는 다른 매체를 매개로 부착하여 광제어층이 형성될 수도 있다.

상기 설명된 투과율을 만족하는 경우라면, 상기 투명 기재층의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 유리 또는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 고분자 수지로는, PC(Polycarbonate), PEN(poly(ethylene naphthalate)) 또는 PET(poly(ethylene terephthalate))와 같은 폴리에스테르 필름, PMMA(poly(methyl methacrylate))와 같은 아크릴 필름, 또는 PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene)와 같은 폴리올레핀 필름 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하나의 예시에서, 상기 투명 기재층은 상기 복수의 유리 또는 고분자 수지가 적층된 구성을 가질 수 있다. 이러한 적층 구성을 갖는 경우에도, 본 출원에서 요구되는 기능을 수행하고, 하기 관계식을 만족하도록 투명 기재층이 마련될 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 투명 기재층은 경도 강화 필름, 방오 필름, 반사 방지 필름 및 데코 필름으로 구성된 기능성 필름 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 기재층이 유리와 기능성 필름을 포함하는 경우, 유리가 소위 커버 글라스로서 지문과 접촉하는 시트의 표층에 위치할 수 있고, 상기 기능성 필름은 유리와 상부 저굴절층 사이에 개재될 수 있다. 또는 유리 상부에 상기 기능성 필름 중 어느 하나 이상이 위치할 수 있다. 이러한 구성을 갖는 경우에도, 상기 투명 기재층은 본 출원에서 설명된 기능을 수행하고, 본 출원에서 규정되는 관계식을 만족하도록 마련될 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 상부 저굴절층 및 하부 저굴절층은, 본 출원에서 규정되는 굴절률과 관계식을 만족하는 점착층(pressure sensitive adhesive layer)일 수 있다. 점착층의 종류나 조성은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 아크릴계 점착층 또는 실리콘계 점착층일 수 있다. 또 하나의 예시에서, 상기 하부 기재층은 점착 물질 외에, 상기 설명된 투명 수지 필름을 더 포함할 수 있으며, 이들은 점착 물질에 대한 기재로서 기능하거나, 그 외에 다른 기능을 부여할 목적으로 사용될 수 있다. 이러한 구성을 갖는 경우에도, 본 출원에서 요구되는 기능을 수행하고, 하기 관계식을 만족하도록 하부 기재층이 마련될 수 있다.

본 출원에서, 하부 저굴절층, 광제어층, 상부 저굴절층, 및 투명 기재층 각각은 서로 동일하거나 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 층들은 각각 독립적으로 1 초과 내지 5 이하, 또는 1 초과 내지 3 이하 범위의 굴절률을 가질 수 있으며, 층 간 굴절률 차이는 0.0001 내지 2 이하일 수 있다. 광제어층의 경우, 본 출원에서 요구되는 기능을 수행할 수 있는 범위에서, 제1 광제어부와 제2 광제어부의 굴절률은 동일 또는 상이하게 조절될 수 있다.

하나의 예시에서, 상부 저굴절층의 굴절률은, 상기 광제어층의 굴절률 및 투명 기재층의 굴절률 보다 작을 수 있다. 마찬가지로, 하부 저굴절층의 굴절률은, 상기 광제어층의 굴절률 및 투명 기재층의 굴절률 보다 작을 수 있다. 특별히 제한되지는 않으나, 상기 굴절률 관계를 만족하는 경우, 저굴절층과 광제어층, 또는 저굴절층과 투명 기재층의 굴절률 차이는 0.1 이하일 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 투명 기재층은, 광제어층 보다 굴절률이 높을 수 있다. 특별히 제한되지는 않으나, 상기 굴절률 관계를 만족하는 경우, 투명 기재층과 광제어층의 굴절률 차이는 0.05 이하일 수 있다.

본 출원에서, 상부 저굴절층, 하부 저굴절층, 광제어층, 투명 기재층, 또는 그 외 포함될 수 있는 구성의 두께는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 출원에서 설명되는 시트의 기능이 발휘되는 경우라면, 상기 구성들의 두께는 제한되지 않으며, 예시적으로는 그 하한이 0.1 ㎛ 이상 또는 1 ㎛ 이상일 수 있고, 그 상한은 1,000 ㎛ 이하 또는 500 ㎛ 이하일 수 있다.

상기 구성을 갖는 본 출원의 시트에서, 제2 광제어부에서 제3 각도(θ_B)로 출사되어 상부 저굴절층을 투과한 광은, 투명 기재층 상에 높낮이가 상이한 물체가 존재하는지 또는 그 물체의 패턴이 어떠한지에 따라, 투명 기재층 상면에서의 전반사 여부가 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 기재층의 굴절률이 상부 저굴절층의 굴절률 보다 높고, 제3 각도(θ_B)로 상부 저굴절층 하면에 입사된 광이 상부 저굴절층을 투과하면서 제3 각도(θ_B)와 상이한 제4 각도(θ_B _')로 투명 기재층에 입사하는 경우에, 제4 각도(θ_B _')의 광이 하기 관계식 4 및 5를 만족하도록 본 출원의 시트가 마련될 수 있다.

[관계식 4]

θ_B' > (180°/π) x sin^-1(n₀/n₁)

상기 관계식 4는, 제4 각도(θ_B _')의 광이 공기와 접하는 투명 기재층의 상면에서 전반사되는 조건을 예시적으로 규정한 것이다. 상기 관계식 4에서, n₀는 공기의 굴절률로서 1 이고, n₁은 투명 기재층의 굴절률이다.

[관계식 5]

θ_B'< (180°/π) x sin^-1(n_h/n₁)

상기 관계식 5는, 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체가 투명 기재층과 접촉하는 경우, 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체와 투명 기재층이 직접 접촉하는 투명 기재층의 상면에서 제4 각도(θ_B _')의 광이 투과(또는 투과와 산란, 및 반사가 동시에 일어날 수 있다)하는 조건을 예시적으로 규정한 것이다. 상기 관계식 5에서, n₁은 투명 기재층의 굴절률이고, n_h는 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체 중 투명 기재층과 직접 접촉하는 부분의 굴절률이다. 이때, 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체는 지문(finger print)일 수 있으며, 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체 중 투명 기재층과 직접 접촉하는 부분은 지문의 릿지(ridge)일 수 있다. 한편, 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체 중 투명 기재층과 직접 접촉하지 않는 부분은 지문의 밸리(valley)일 수 있으며, 밸리 부분은 공기가 차지하고 있기 때문에, 밸리 부분의 굴절률은 1(=n₀)로 볼 수 있다. 이처럼, 상기 각도(θ_B _')의 광은 투명 기재층 상에 물체가 존재하지 않는 경우에는 투명 기재층과 공기의 계면에서 전반사하지만, 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체가 투명 기재층에 접촉하는 경우에는 투명 기재층에 대한 물체의 직접 접촉부(ridge)에서 투과(또는 투과와 산란, 및 반사가 동시에 일어날 수 있다)되는 광일 수 있다.

또한, 본 출원에서, 상기 시트는, 공기와 접하는 투명 기재층의 상면에서 전반사된 상기 제4 각도(θ_B _')의 광이, 상부 저굴절층의 상면을 투과할 수 있도록 마련될 수 있다. 투명 기재층의 굴절률이 상부 저굴절층 보다 큰 경우에는, 상부 저굴절층의 상면, 즉 상부 저굴절층과 투명 기재층의 게면에서 전반사가 일어나지 않아야 하므로 상기 제4 각도(θ_B')의 광은 하기 관계식 6을 만족할 수 있다.

[관계식 6]

θ_B' < (180°/π) x sin^-1(n₂/n₁)

상기 관계식 6은, 투명 기재층의 굴절률이 상부 저굴절층의 굴절률 보다 큰 경우에, 투명 기재층과 상부 저굴절층의 계면에서 전반사가 일어나지 않고, 제4 각도(θ_B')의 광이 상부 저굴절층 상면을 투과할 수 있는 조건을 예시적으로 규정한 것이다. 상기 관계식 6에서, n₁은 투명 기재층의 굴절률이고, n₂는 상부 저굴절층의 굴절률이고, n₁은 n₂보다 크다.

또한, 본 출원의 시트는, 제4 각도(θ_B _')의 광 중 투명 기재층과 공기의 계면에서 전반사된 광이, 상부 저굴절층 및 광제어층을 지나, 하부 저굴절층의 하면에 도달하거나 하부 저굴절층을 투과할 수 있도록 마련될 수 있다. 하부 저굴절층에 도달하거나 하부 저굴절층을 투과한 광은, 하부 저굴절층의 아래에 위치한 센서에서 인식될 수 있다. 이를 위해서는 상부 저굴절층을 투과한 광이 하부 저굴절층의 상면, 즉 광제어층과 하부 저굴절층의 계면에서 전반사되지 않아야 한다. 이와 관련하여, 상기 제4 각도(θ_B')의 광은 하기 관계식 7을 만족할 수 있다.

[관계식 7]

θ_B' < (180°/π) x sin^-1(n₄/n₁)

상기 관계식 7은, 제4 각도(θ_B _')의 광이, 투명 기재층과 공기의 계면에서 전반사된 후 상부 저굴절층 및 광제어층을 거쳐, 하부 저굴절층(하면)에 도달하거나 하부 저굴절층을 투과할 수 있는 조건을 예시적으로 규정한 것이다. 상기 관계식 7에서, n₁은 투명 기재층의 굴절률이고, n₄는 하부 저굴절층의 굴절률이다.

상기와 같이 투명 기재층의 표층에서 전반사되는 광의 각도 θ_B _'가 상기 관계식 6 및 7을 만족하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 시트의 하부에 존재하는 센서는 하부 저굴절층(하면)에 도달하거나 하부 저굴절층을 투과하는 광을 인식할 수 있다. 즉, 본 출원의 시트는, 상기 제2 광제어부가 출사하는 제3 각도(θ_B)의 광에서 기인하는 제4 각도(θ_B _')의 광 중에서, 공기와 접촉하는 투명 기재층의 상면(시트의 표층)에서 전반사되는 광과 투명 기재층 및 물체의 직접 접촉부에서 투과(또는 투과와 산란, 및 반사가 동시에 일어날 수 있다)되는 광의 광량 차이를 식별하는 방식을 이용하여 사용자의 지문이 인식될 수 있게 한다.

이처럼, 본 출원은 시트 내에서 항상 전반사되는 광을 지문 식별에 직접 이용하는 것이 아니다. 구체적으로, 본 출원에서는, 제1 광제어부에서 제공되어 지문 접촉 여부와 무관하게 항상 전반사되는 제2 각도(θ_A)의 광 중 일부가, 제2 광제어부에 의해 θ_A와 상이한 제3 각도(θ_B)의 광으로 변환되어 투명 기재층을 향해 출사되고, 투명 기재층 표층에 도달하는 제4 각도(θ_B _')의 광이 외부 물체가 접촉하는 투명 기재층의 표면에서 시트 내부로 전반사 및 시트 외부로 투과 (또는 투과와 산란, 및 반사가 동시에 일어날 수 있다)되는 경우에, 이들 광의 광량 차이를 지문 식별에 이용하는 것이다. 즉, 상기 θ_B _'각도의 광 중에서, 지문과의 비접촉부에서 전반사되어 센서로 진행하는 광의 광량과 지문과의 접촉부에서 투과(또는 투과와 산란, 및 반사가 동시에 일어날 수 있다)되어 감소된 광의 광량 차이가 지문 식별에 이용된다.

또한, 본 출원에서, 상기 각도 θ_B _'의 광은, 지문 유무와 무관하게 시트 내에서 항상 전반사하는 광에서 기인한다. 따라서, 본 출원에서는, 항상 시트 내부를 전반사하는 광을 이용하여 상기 지문 식별에 이용되는 광의 광량 역시 일정하게 유지될 수 있고, 결과적으로 각도(θ_B _')의 광 중 투명 기재층과 공기의 계면에서 전반사되는 광과 투명 기재층과 물체의 직접 접촉부에서 투과(또는 투과와 산란, 및 반사가 동시에 일어날 수 있다)되는 광의 광량 차이가 보다 명확하게 센서에서 인식될 수 있다. 나아가, 본 출원에서는, 지문 유무와 무관하게 생성되는 상기 각도(θ_B 또는θ_B')의 광 중에서 투명 기재층과 공기의 계면에서 전반사되는 광과 투명 기재층과 물체의 직접 접촉부에서 투과(또는 투과와 산란, 및 반사가 동시에 일어날 수 있다)되는 광을 지문 식별에 이용하기 때문에, 복수의 지문 패턴이 투명 기재층에 접촉하더라도 서로 영향을 받지 않고 식별될 수 있다.

하나의 예시에서, 제1 광제어부의 투영 면적(S1)은 상기 제2 광제어부의 투영 면적(S2) 보다 작을 수 있다. 본 출원에서 「투영 면적」이란, 시트를 그 표면의 법선 방향과 평행한 방향의 상부 또는 하부에서 관찰할 때, 해당 구성이 시인되는 면적, 예를 들어 정사영 면적을 의미할 수 있다. 따라서, 면적 비교 대상 구성이 갖는 요철 등에 의한 실제 면적의 증감은 고려되지 않는다. 특별히 제한되지는 않으나, S1 : S2는 5 내지 40 : 60 내지 95 범위일 수 있다.

본 출원에 관한 다른 일례에서, 본 출원은 광학식 지문 인식 장치 또는 지문 입력 장치에 관한 것이다.

하나의 예시에서, 상기 장치는, 광원부를 더 포함할 수 있다. 상기 광원부는, 상기 시트를 향하여 광을 조사할 수 있는 구성을 의미한다. 상기 기능을 수행할 수 있다면, 광원부의 구체적인 구성은 특별히 제한되지 않는다. 상기 광원부는, 도 1과 같이, 상기 시트 하부 저굴절층의 일면, 보다 구체적으로는 제1 광제어부가 접하는 상기 하부 저굴절층 일면의 반대 일면 상에 위치할 수 있다. 광원부로부터 입사된 광은 하부 저굴절층을 거쳐 상기 광제어층의 제1 광제어부로 입사되고, 시트 내에서 항상 전반사할 수 있는 광이 시트에 제공될 수 있다. 하나의 예시에서, 제1 광제어부로 입사되는 광은 제1 광제어부 하면에 대하여 수직일 수 있다. 본 출원에서 「수직」이란, 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직을 의미하는 것으로, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 의미로 사용된다. 이 때, 오차나 편차는 ± 10° 이내, ± 8° 이내, ± 6° 이내, ± 4° 이내, ± 2° 이내, ± 1° 이내, ± 0.5° 이내, ± 0.2° 이내, 또는 ± 0.1° 이내 일 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 장치는 센서부를 더 포함할 수 있다. 센서부란, 하부 저굴절층에 도달하거나 하부 저굴절층을 투과하는 광을 감지하는 구성을 의미할 수 있다. 상기 기능을 수행할 수 있다면 센서부의 구성은 특별히 제한되지 않으며, 공지된 센서가 사용될 수 있다. 상기 센서부는, 도 1과 같이, 상기 시트 하부 저굴절층의 일면, 보다 구체적으로는 상기 제2 광제어부가 접하는 상기 하부 저굴절층 일면의 반대 일면 상에 위치할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 저굴절층 계면에서의 전반사광을 제외하고, 지문과 직접 접촉하는 투명 기재층 부분에서 전반사되는 광은 하부 저굴절층에 도달하거나 하부 저굴절층을 투과하여 센서부에서 감지될 수 있고, 상기 센서부는 이를 통해 투명 기재층에 접촉한 물체의 패턴, 즉 지문을 인식할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 센서부는 투명일 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 장치는 화면 표시부를 더 포함할 수 있다. 화면 표시부는, 예를 들어, 기기에서 재생된 이미지나 동영상이 사용자에게 시인될 수 있도록 하는 구성일 수 있다. 도 1과 같이, 상기 화면 표시부는, 상기 시트 하부 저굴절층의 일면, 보다 구체적으로는 상기 제2 광제어부가 접하는 상기 하부 저굴절층 일면의 반대 일면 상에 위치할 수 있다.

또 하나의 예시에서, 상기 장치는 화면 표시부와 센서부를 동시에 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 장치는 화면 표시부, 센서부 및 시트를 순차로 포함하거나 센서부, 화면 표시부 및 시트를 순차로 포함할 수 있다. 또한, 화면 표시부와 센서부 중 어느 하나는 광원부와 하나의 층을 형성할 수도 있다.

또 하나의 예시에서, 상기 장치는 화면표시기능과 센서 기능을 동시에 수행하는 하나의 부(part)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 하나의 부(part)는 광원부와 하나의 층을 형성할 수도 있다.

도 2는, 본 출원의 일 실시예에 따른 시트를 이용하여 촬영된 지문의 이미지이다. 촬영에 사용된 시트로는, 파장 532 ㎚의 광에 대한 굴절률이 1.41인 하부 저굴절층, 532 ㎚ 파장의 광에 대한 굴절률이 1.50인 홀로그래픽 필름을 포함하는 광제어층, 파장 532 ㎚의 광에 대한 굴절률이 1.41인 상부 저굴절층, 및 파장 532 ㎚의 광에 대한 굴절률이 1.51인 유리 기재층(cover galss)을 순차로 포함하는 적층체를 사용하였다. 상기 광제어층의 경우, 공지의 포토폴리머 필름을 사용하여 제조하였다. 구체적으로, 제1 광제어부는 시트(투명 기재층)에 대한 법선을 기준으로 입사광을 73°로 출사하도록, 상기 제2 광제어부는 입사광 중 일부를 시트(투명 기재층)에 대한 법선을 기준으로 45°의 각도로 출사할 수 있도록, 광제어층에 회절 무늬가 기록되었다. 이후, 시트(투명 기재층)에 대한 법선을 기준으로 0°로 외부 광을 시트에 조사하고, 투명 기재층 표면에 지문을 접촉하여 하부 저굴절층 하단에 나타나는 상을 CCD(charge-coupled device)로 촬영하였다.

상기와 같이, 본 출원에 관한 예시적인 실시예인 도 1 및 도 2를 참고하여 본 출원의 발명을 설명하였지만, 본 출원 발명의 보호 범위는 상기 특정된 실시예와 도면에 한정되지 않는다. 또한, 본 기술 분야가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 출원된 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서, 특허청구범위에 기재된 발명이 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

하부 저굴절층; 상기 하부 저굴절층 상에 위치하고, 제1 광제어부 및 제2 광제어부를 포함하는 광제어층; 및 상기 광제어층 상에 위치하는 상부 저굴절층을 순차로 포함하는 시트이고,
상기 제1 광제어부는, 하부 저굴절층을 통해 제1 각도(θ₀)로 제1 광제어부 하면에 입사된 광을 상부 저굴절층의 하면 및 하부 저굴절층의 상면 각각에서 전반사되는 제2 각도(θ_A)의 광으로 상부 저굴절층 하면에 출사하도록 마련되고,
상기 제2 광제어부는, 상부 저굴절층의 하면에서 전반사되어 제2 각도(θ_A)로 제2 광제어부에 입사된 광을 제2 각도(θ_A)의 광 및 제2 각도와 상이한 제3 각도(θ_B)의 광으로 상부 저굴절층 하면에 출사하도록 마련되는 시트.
제1항에 있어서, 상기 제1 광제어부에서 출사되는 제2 각도(θ_A)의 광이, 하기 관계식 1 및 2를 만족하여, 상부 저굴절층의 하면 및 하부 저굴절층의 상면 각각에서 전반사될 수 있도록 마련되는 시트:
[관계식 1]
θ_A > (180°/π) x sin^-1(n₂/n₃)
[관계식 2]
θ_A > (180°/π) x sin^-1(n₄/n₃)
(단, 상기 관계식 1 및 2에서, n₂는 상부 저굴절층의 굴절률이고, n₃는 광제어층 중 제1 광제어부 또는 제2 광제어부의 굴절률이고, n₄는 하부 저굴절층의 굴절률이고, n₃는 n₂및 n₄ 각각 보다 크다.)
제1항에 있어서, 상기 제2 광제어부에서 출사되는 제3 각도(θ_B)의 광이, 하기 관계식 3을 만족하여, 상기 상부 저굴절층의 하면을 투과하도록 마련되는 시트:
[관계식 3]
θ_B < (180°/π) x sin^-1(n₂/n₃)
(단, 상기 관계식 3에서, n₂는 상부 저굴절층의 굴절률이고, n₃는 광제어층 중 제1 광제어부 또는 제2 광제어부의 굴절률이고, n₃는 n₂보다 크다.)
제3항에 있어서, 투명 기재층을 더 포함하고,
상기 하부 저굴절층, 상기 광제어층, 상기 상부 저굴절층, 및 상기 투명 기재층을 순차로 포함하는 시트.
제4항에 있어서, 상기 제1 광제어부 및 제2 광제어부는 회절광학소자 또는 굴절광학소자를 포함하는 시트.
제5항에 있어서, 상기 제1 광제어부 및 제2 광제어부는 홀로그래픽 필름을 포함하는 시트.
제5항에 있어서, 상기 하부 저굴절층 및 상기 상부 저굴절층은 아크릴계 투명 점착층 또는 실리콘계 투명 점착층을 포함하는 시트.
제7항에 있어서, 상기 투명 기재층은 유리 또는 고분자 수지를 포함하는 시트.
제4항에 있어서, 제3 각도(θ_B)로 상부 저굴절층 하면에 입사된 광이 상부 저굴절층을 투과하면서 제3 각도(θ_B)와 상이한 제4 각도(θ_B _')로 투명 기재층에 입사하게 되고,
상기 제4 각도(θ_B _')의 광이 하기 관계식 4를 만족하여 공기와 접하는 투명 기재층의 상면에서 전반사될 수 있도록, 그리고 상기 제4 각도(θ_B _')의 광이 하기 관계식 5를 만족하여 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체와 투명 기재층이 직접 접촉하는 투명 기재층의 상면에서 투과될 수 있도록 마련되는 시트:
[관계식 4]
θ_B' > (180°/π) x sin^-1(n₀/n₁)
[관계식 5]
θ_B'< (180°/π) x sin^-1(n_h/n₁)
(단, 상기 관계식 4 및 5에서, n₀는 공기의 굴절률로서 1 이고, n₁은 투명 기재층의 굴절률이고, n_h는 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체가 상기 투명 기재층에 접촉하는 경우에 높이가 상이한 패턴을 갖는 물체 중 투명 기재층과 직접 접촉하는 부분의 굴절률이다.)
제9항에 있어서, 공기와 접하는 투명 기재층의 상면에서 전반사된 상기 제4 각도(θ_B')의 광이, 하기 관계식 6을 만족하여, 상부 저굴절층의 상면을 투과할 수 있도록 마련되는 시트:
[관계식 6]
θ_B' < (180°/π) x sin^-1(n₂/n₁)
(단, 상기 관계식 6에서, n₁은 투명 기재층의 굴절률이고, n₂는 상부 저굴절층의 굴절률이고, n₁은 n₂보다 크다.)
제10항에 있어서, 공기와 접하는 투명 기재층의 상면에서 전반사된 상기 제4 각도(θ_B')의 광이, 하기 관계식 7을 만족하여, 상부 저굴절층 및 광제어층을 지나 하부 저굴절층 하면에 도달할 수 있도록 마련되는 시트:
[관계식 7]
θ_B' < (180°/π) x sin^-1(n₄/n₁)
(단, 상기 관계식 7에서, n₁은 투명 기재층의 굴절률이고, n₄는 하부 저굴절층의 굴절률이다.)
제11항에 있어서, 상기 투명 기재층은, 경도 강화 필름, 방오 필름, 데코 필름 및 반사 방지 필름으로 구성된 기능성 필름 중 하나 이상을 더 포함하는 시트.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 광학식 지문 인식 또는 광학식 지문 입력에 사용되는 시트.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 시트를 포함하는 광학식 지문 인식 또는 입력 장치.
제14항에 있어서, 광원부를 더 포함하고, 상기 광원부는 상기 제1 광제어부가 접하는 상기 하부 저굴절층 일면의 반대 일면 상에 위치하는 광학식 지문 인식 또는 입력 장치.
제15항에 있어서, 상기 광원부는 수직의 광을 상기 제1 광제어부로 출사할 수 있도록 마련되는 광학식 지문 인식 또는 입력 장치.
제16항에 있어서, 화면 표시부 및 센서부 중 하나 이상을 더 포함하는 광학식 지문 인식 또는 입력 장치.