KR20190129552A

KR20190129552A - Display capable of detecting finger-print

Info

Publication number: KR20190129552A
Application number: KR1020180054362A
Authority: KR
Inventors: 남동욱; 민병일; 박광수; 김봉석
Original assignee: 주식회사 비욘드아이즈
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: KR102446370B1

Abstract

본 발명은 지문센서에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 지문인식 기능을 구비한 디스플레이가 제공된다. 지문인식 기능을 구비한 디스플레이는, 커버 글라스의 하부에 배치되며, 상기 커버 글라스의 상면에 접촉한 지문을 나타내는 다양한 입사각을 갖는 빛이 통과하는 디스플레이 패널, 및 상기 디스플레이 패널의 하부에 배치되며, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛 및 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 검출하여 지문이미지를 생성하는 이미지 센서층을 포함하되, 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 나오는 상기 커버 글라스 상면상의 제1 단위 영역과 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 나오는 상기 커버 글라스 상면상의 제2 단위 영역은 상이할 수 있다.The present invention relates to a fingerprint sensor. According to an aspect of the present invention, a display having a fingerprint recognition function is provided. The display having a fingerprint recognition function is disposed under the cover glass, the display panel through which light having various incidence angles representing a fingerprint in contact with the upper surface of the cover glass passes, and is disposed under the display panel. And an image sensor layer configured to generate a fingerprint image by detecting light having a first incident angle of incidence and light having a second incident angle of incidence among light having various incident angles, wherein light having the first incident angle of incidence is emitted. The first unit region on the top surface of the cover glass and the second unit region on the top surface of the cover glass from which light having the second detection target incident angle is emitted may be different.

Description

Display capable of detecting finger-print

본 발명은 디스플레이에 관한 것이다.The present invention relates to a display.

지문센서는 지문의 이미지를 촬영하여 전기 신호로 변환한다. 지문이미지 촬영을 위해서, 종래의 광학식 지문센서는 지문에 빛을 조사하여 반사시키는 광학계를 구비한다. 그러나, 프리즘, 반사 미러, 렌즈와 같은 광학계는 일반적으로 상당한 체적을 가지기 때문에, 광학식 지문센서를 구비한 전자장치는 소형화가 어렵다. The fingerprint sensor captures an image of the fingerprint and converts it into an electrical signal. In order to capture a fingerprint image, a conventional optical fingerprint sensor is provided with an optical system that reflects light onto a fingerprint. However, since optical systems such as prisms, reflective mirrors, and lenses generally have considerable volumes, electronic devices having optical fingerprint sensors are difficult to miniaturize.

한편, 휴대 전화나 태블릿 등과 같은 휴대용 전자장치를 중심으로 지문센서를 장착한 전자장치의 종류와 수가 증가하고 있다. 전자장치의 전면에 지문센서를 장착하기 위해서는 지문과 접촉하는 지문센서의 센싱부가 외부로 노출되어야 한다. 따라서 디자인 또는 디스플레이 패널을 보호하기 위해서 전자장치의 전면 전체를 보호 매체, 예를 들어, 커버 글라스나 투명 필름 등으로 덮는 경우에는 정전용량 변화를 감지하는 커패시티브 방식과 같은 지문센서를 전자장치의 전면에 장착하기 어렵다. 또한, 디스플레이 패널 하부에 지문센서를 위치시키기도 어렵다.On the other hand, the types and number of electronic devices equipped with fingerprint sensors are increasing, mainly on portable electronic devices such as mobile phones and tablets. In order to mount the fingerprint sensor on the front of the electronic device, the sensing unit of the fingerprint sensor that contacts the fingerprint must be exposed to the outside. Therefore, in order to protect the design or the display panel, when the entire front surface of the electronic device is covered with a protective medium such as a cover glass or a transparent film, a fingerprint sensor such as a capacitive method for detecting a capacitance change may be used. Hard to mount on the front In addition, it is difficult to position the fingerprint sensor under the display panel.

영상이 표시되는 영역에서 지문이미지를 생성할 수 있는 디스플레이를 제공하고자 한다.The present invention provides a display capable of generating a fingerprint image in an area where an image is displayed.

주변광의 밝기가 매우 낮은 환경에서는 디스플레이 패널을 광원으로 이용하여 지문이미지를 생성할 수 있고 그 외 환경에서는 주변광 만으로도 지문이미지를 생성할 수 있는 디스플레이가 제공된다. 여기서, 주변광 또는 패널광은 손가락의 피부를 통해 확산된다. In an environment where the brightness of the ambient light is very low, the display panel may be used as a light source to generate a fingerprint image, and in other environments, a display capable of generating a fingerprint image using only ambient light is provided. Here, ambient light or panel light is diffused through the skin of the finger.

손가락 피부에 있는 지문의 융선은 커버 글라스와 접촉하지만 지문의 골은 커버 글라스에 비접촉하게 된다. 피부-커버 글라스간 굴절율의 차이는 공기-커버 글라스간 굴절율의 차이보다 상대적으로 작기 때문에, 지문의 융선으로부터 커버 글라스 내부로 직접 입사하는 빛의 입사각 범위는, 지문의 골로부터 공기를 거쳐 커버 글라스 내부로 입사하는 빛의 입사각 범위와 다르게 된다. 굴절률 차이로 인해 커버 글라스 내부로 입사하는 빛의 각도가 제한되는 원리를 이용하여 지문의 골로부터 나올 수 없는 빛만을 이용하여 지문이미지를 생성할 수 있다.The ridges of the fingerprint on the skin of the finger are in contact with the cover glass, but the valleys of the fingerprint are not in contact with the cover glass. Since the difference in the refractive index between the skin and the cover glass is relatively smaller than the difference in the refractive index between the air and the cover glass, the incidence angle range of the light incident directly from the ridge of the fingerprint into the cover glass is the inside of the cover glass through the air from the valley of the fingerprint. Is different from the incident angle range of the incident light. By using the principle that the angle of light incident into the cover glass is limited due to the difference in refractive index, the fingerprint image may be generated using only light that cannot come out of the valley of the fingerprint.

본 발명의 일 측면에 따르면, 지문인식 기능을 구비한 디스플레이가 제공된다. 지문인식 기능을 구비한 디스플레이는, 커버 글라스의 하부에 배치되며, 상기 커버 글라스의 상면에 접촉한 지문을 나타내는 다양한 입사각을 갖는 빛이 통과하는 디스플레이 패널, 및 상기 디스플레이 패널의 하부에 배치되며, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛 및 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 검출하여 지문이미지를 생성하는 이미지 센서층을 포함하되, 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 나오는 상기 커버 글라스 상면상의 제1 단위 영역과 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 나오는 상기 커버 글라스 상면상의 제2 단위 영역은 상이할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a display having a fingerprint recognition function is provided. The display having a fingerprint recognition function is disposed under the cover glass, the display panel through which light having various incidence angles representing a fingerprint in contact with the upper surface of the cover glass passes, and is disposed under the display panel. And an image sensor layer configured to generate a fingerprint image by detecting light having a first incident angle of incidence and light having a second incident angle of incidence among light having various incident angles, wherein light having the first incident angle of incidence is emitted. The first unit region on the top surface of the cover glass and the second unit region on the top surface of the cover glass from which light having the second detection target incident angle is emitted may be different.

일 실시예로, 상기 빛은 주변광에 의해 생성되며 손가락의 피부를 통해 확산될 수 있다.In one embodiment, the light is generated by ambient light and can be diffused through the skin of the finger.

일 실시예로, 상기 빛은 상기 디스플레이 패널이 조사한 패널광에 의해 생성되며 손가락의 피부를 통해 확산될 수 있다.In one embodiment, the light is generated by the panel light irradiated by the display panel and may be diffused through the skin of the finger.

일 실시예로, 상기 이미지 센서층은, 상기 다양한 입사각을 갖는 빛 중에서 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛 및 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 선택하는 광 선택 구조, 및 상기 광 선택 구조의 하부에 위치하며, 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛 및 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 검출하여 상기 지문이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함할 수 있다.In example embodiments, the image sensor layer may include a light selection structure configured to select light having the first detection target incident angle and light having the second detection target incident angle among light having the various incident angles, and the light selection structure. The image sensor may include an image sensor positioned below and configured to detect the light having the first incident angle of detection and the light having the second incident angle of detection.

일 실시예로, 상기 광 선택 구조는, 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛은 제1 각도로 굴절시키며, 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛은 제2 각도로 굴절시키는 프리즘 시트, 및 상기 프리즘 시트의 하부에 위치하며, 상기 제1 각도로 굴절된 빛을 제3 각도로 굴절시키며, 상기 제2 각도로 굴절된 빛을 제4 각도로 굴절시키는 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.In one embodiment, the light selection structure, the prism sheet for refracting the light having the first detection target incident angle at a first angle, and the light having the second detection target incident angle at a second angle, and the prism Located at the bottom of the sheet, it may include a micro lens for refracting the light refracted at the first angle at a third angle, refracting the light refracted at the second angle at a fourth angle.

일 실시예로, 상기 이미지 센서는, 상기 마이크로 렌즈의 하부에 위치하며, 상기 제3 각도로 굴절된 빛에 상응하는 화소 전류를 생성하는 제1 수광부를 가진 제1 센서 화소, 및 상기 제1 수광부에 가깝게 위치하며, 상기 제4 각도로 굴절된 빛에 상응하는 화소 전류를 생성하는 제2 수광부를 가진 제2 센서 화소를 포함하되, 상기 제1 센서 화소 및 상기 제2 센서 화소는 상기 마이크로 렌즈의 하부 일측에 위치될 수 있다.In example embodiments, the image sensor may include a first sensor pixel positioned below the micro lens and having a first light receiver configured to generate a pixel current corresponding to the light refracted at the third angle, and the first light receiver. A second sensor pixel positioned close to and having a second light receiving portion generating a pixel current corresponding to the light refracted at the fourth angle, wherein the first sensor pixel and the second sensor pixel are formed of the microlens. It may be located on the lower side.

일 실시예로, 상기 마이크로 렌즈는, 상기 제1 단위 영역 및 상기 제2 단위 영역과, 상기 제1 센서 화소 및 상기 제2 센서 화소 사이에서 핀홀 역할을 할 수 있다.In example embodiments, the microlens may serve as a pinhole between the first unit area and the second unit area, and between the first sensor pixel and the second sensor pixel.

일 실시예로, 상기 마이크로 렌즈의 직경은, 상기 디스플레이 패널의 디스플레이 화소 피치보다 클 수 있다.In an embodiment, the diameter of the micro lens may be larger than the display pixel pitch of the display panel.

일 실시예로, 상기 이미지 센서에 배치된 4개의 센서 화소는, 1개의 상기 마이크로 렌즈에 대응할 수 있다.In an embodiment, the four sensor pixels disposed in the image sensor may correspond to one micro lens.

일 실시예로, 상기 4개의 센서 화소의 수광부는 서로 가깝게 형성 될 수 있다.In one embodiment, the light receiving parts of the four sensor pixels may be formed close to each other.

본 발명의 일 측면에 따르면, 커버 글라스로 보호되는 디스플레이 패널의 하부에 배치되는 지문센서 패키지가 제공된다. 지문센서 패키지는, 상기 커버 글라스의 상면에 접촉한 지문을 나타내는 다양한 입사각을 갖는 빛이 상기 디스플레이 패널을 통과하면, 통과한 빛 중에서 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛 및 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 선택하는 광 선택 구조, 및 상기 광 선택 구조의 하부에 위치하며, 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛 및 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 검출하여 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함하되, 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 나오는 상기 커버 글라스 상면상의 제1 단위 영역과 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 나오는 상기 커버 글라스 상면상의 제2 단위 영역은 상이할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fingerprint sensor package disposed under the display panel protected by the cover glass. The fingerprint sensor package, when light having a variety of incident angles indicating the fingerprint in contact with the upper surface of the cover glass passes through the display panel, the light having the first detection target incident angle and the second detection target incident angle of the passed light. A light selection structure that selects light having a light, and an image sensor positioned below the light selection structure and configured to detect light having the first detection target incident angle and light having the second detection target incident angle to generate a fingerprint image; The first unit area on the cover glass upper surface from which light having the first detection object incident angle is emitted may be different from the second unit area on the cover glass upper surface from which light having the second detection object incident angle is emitted.

일 실시예로, 상기 디스플레이 패널의 하면에 부착되며, 상기 제1 검출 대상 입사각을 갖는 빛은 제1 각도로 굴절시키며, 상기 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛은 제2 각도로 굴절시키는 프리즘 시트를 더 포함하며, 상기 광 선택 구조는, 상기 제1 각도로 굴절된 빛을 제3 각도로 굴절시키며, 상기 제2 각도로 굴절된 빛을 제4 각도로 굴절시키는 마이크로 렌즈가 상기 프리즘 시트의 하부에 위치하여 형성 될 수 있다.In example embodiments, the prism sheet may be attached to a lower surface of the display panel, and the light having the first incident angle of detection may be refracted at a first angle, and the light having the second incident angle of detection is refracted at a second angle. The light selection structure further includes a microlens that refracts the light refracted at the first angle at a third angle, and a micro lens refracting the light refracted at the second angle at a fourth angle at a lower portion of the prism sheet. Can be formed by positioning.

일 실시예로, 상기 이미지 센서는, 상기 마이크로 렌즈의 하부에 위치하며, 상기 제3 각도로 굴절된 빛에 상응하는 화소 전류를 생성하는 제1 수광부를 가진 제1 센서 화소, 및 상기 제1 수광부에 가깝게 위치하며, 상기 제4 각도로 굴절된 빛에 상응하는 화소 전류를 생성하는 제2 수광부를 가진 제2 센서 화소를 포함하되, 상기 제1 센서 화소 및 상기 제2 센서 화소는 상기 마이크로 렌즈의 하부 일측에 위치 될 수 있다.In example embodiments, the image sensor may include a first sensor pixel positioned below the micro lens and having a first light receiver configured to generate a pixel current corresponding to the light refracted at the third angle, and the first light receiver. A second sensor pixel positioned close to and having a second light receiving portion generating a pixel current corresponding to the light refracted at the fourth angle, wherein the first sensor pixel and the second sensor pixel are formed of the microlens. It can be located on the lower side.

일 실시예로, 상기 4개의 센서 화소의 수광부는 서로 가깝게 형성될 수 있다.In one embodiment, the light receiving parts of the four sensor pixels may be formed close to each other.

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이는, 영상이 표시되는 영역에서 지문이미지를 생성할 수 있다. The display according to the embodiment of the present invention may generate a fingerprint image in an area where an image is displayed.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다. 도면은 발명을 이해하기 위한 수단이므로, 도면에 표현된 구성 요소의 폭이나 두께 등은 실제 구현시 달라질 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 전자장치에 결합된 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 패널광 또는 주변광을 이용하여 확산방식 지문이미지 생성 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 확산방식으로 지문이미지를 생성하는 원리를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 4는 도 1의 I-I'을 따른 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 도시한 단면도로서, 확산방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 둘 이상의 검출 대상 입사각을 이용하는 원리를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 8은 도 6 및 도 7에서 설명한 원리가 적용된 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10은 마이크로 렌즈와 디스플레이의 단위 화소의 크기에 따른 검출 가능 범위를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 이미지 센서의 화소 배열을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 이미지 센서의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.In the following, the invention is described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. For clarity, the same components have been assigned the same reference numerals throughout the accompanying drawings. Configurations shown in the accompanying drawings are merely exemplary embodiments to illustrate the present invention, but are not intended to limit the scope of the present invention. In particular, the accompanying drawings, in order to help understand the invention, some of the components are exaggerated. Since the drawings are meant for understanding the invention, it should be understood that the width or thickness of the components represented in the drawings may vary in actual implementation.
1 is an exemplary view schematically illustrating a display having a fingerprint recognition function coupled to an electronic device.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a concept of diffusion fingerprint image generation using panel light or ambient light.
3 is an exemplary view schematically showing a principle of generating a fingerprint image by a diffusion method.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a display having a fingerprint recognition function according to II ′ of FIG. 1 and illustrating a diffusion method.
5 is an exploded perspective view schematically illustrating a display having a fingerprint recognition function.
6 and 7 are schematic diagrams illustrating a principle of using two or more detection target incident angles.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a display having a fingerprint recognition function to which the principles described with reference to FIGS. 6 and 7 are applied.
9 and 10 are diagrams schematically illustrating a detectable range according to sizes of unit pixels of a micro lens and a display.
11 is a diagram schematically illustrating a pixel array of an image sensor.
12 is a diagram schematically illustrating a structure of an image sensor.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 기능, 특징, 실시예들은, 단독으로 또는 다른 실시예와 결합하여 구현될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위가 첨부된 도면에 도시된 형태에만 한정되는 것이 아님을 유의하여야 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In particular, the functions, features, and embodiments to be described below with reference to the accompanying drawings may be implemented alone or in combination with other embodiments. Therefore, it should be noted that the scope of the present invention is not limited only to the form shown in the accompanying drawings.

한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”, “약” 등과 같은 표현은 실제 구현시 적용되는 마진이나 발생가능한 오차를 고려하기 위한 표현이다. 예를 들어, “실질적으로 90도”는 90도일 때의 효과와 동일한 효과를 기대할 수 있는 각도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 다른 예로, “거의 없는”은 무엇인가가 미미하게 존재하더라도 무시할 수 있는 정도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다.On the other hand, the terms used in the present specification, such as "substantially", "almost", "about" and the like are expressions to consider the margin or possible error applied in the actual implementation. For example, "substantially 90 degrees" should be interpreted to include an angle that can be expected to have the same effect as the 90 degrees effect. In another example, “almost free” should be interpreted to include something that is negligible even if something is minimal.

한편, 특별한 언급이 없는 한, “측면”, 또는 “수평”은 도면의 좌우 방향을 언급하기 위한 것이며, “수직”은 도면의 상하 방향을 언급하기 위한 것이다. 또한, 특별히 정의되지 않는 한, 각도, 입사각 등은 도면에 표시된 수평면에 수직한 가상의 직선을 기준으로 한다. On the other hand, unless otherwise specified, "side" or "horizontal" is to refer to the left and right direction of the figure, "vertical" is to refer to the up and down direction of the figure. Also, unless otherwise defined, angles, angles of incidence, and the like are based on an imaginary straight line perpendicular to the horizontal plane shown in the drawing.

첨부된 도면 전체에 걸쳐서, 동일하거나 유사한 요소는 동일한 도면 부호를 사용하여 인용된다. Throughout the accompanying drawings, the same or similar elements are referred to using the same reference numerals.

도 1은 전자장치에 결합된 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 개략적으로 도시한 예시도이다.1 is an exemplary view schematically illustrating a display having a fingerprint recognition function coupled to an electronic device.

지문인식 기능을 구비한 디스플레이는 디스플레이 패널(20), 터치 센서(미도시) 및 이미지 센서층(10) 또는 지문 센서 패키지(미도시) 등을 포함한다. 이미지 센서층(10) 또는 지문 센서 패키지는 상부의 커버 글라스(30)에 위치한 손가락(40)의 지문을 촬영하여 지문이미지를 생성한다. 이미지 센서층(10)은 디스플레이 패널(20) 하면의 적어도 일부 또는 전체에 형성되거나 부착되어 임의의 위치에서 지문이미지를 생성할 수 있다. 지문 센서 패키지는 디스플레이 패널(20)의 하면에 배치되며, 배치 위치에서 지문이미지를 생성할 수 있다. 이미지 센서층(10)과 지문 센서 패키지는 디스플레이 패널(20)의 하면에서 차지하는 면적 및/또는 지문이미지를 생성할 수 있는 위치만 상이할 뿐 동일한 원리와 구조를 가지므로, 이하에서는 이미지 센서층(10)을 중심으로 설명한다.The display having a fingerprint recognition function includes a display panel 20, a touch sensor (not shown), an image sensor layer 10, or a fingerprint sensor package (not shown). The image sensor layer 10 or the fingerprint sensor package generates a fingerprint image by capturing a fingerprint of the finger 40 positioned on the cover glass 30. The image sensor layer 10 may be formed or attached to at least part or all of the bottom surface of the display panel 20 to generate a fingerprint image at an arbitrary position. The fingerprint sensor package may be disposed on the bottom surface of the display panel 20 and generate a fingerprint image at the arrangement position. Since the image sensor layer 10 and the fingerprint sensor package have only the area occupied by the lower surface of the display panel 20 and / or the position where the fingerprint image can be generated, the image sensor layer 10 and the fingerprint sensor package have the same principle and structure. 10) will be described.

도 1은 전자장치의 일 예로, 전면에 커버 글라스(30)가 부착된 스마트폰을 도시하고 있다. 커버 글라스(30)의 하면에는 디스플레이 패널(20)을 노출하기 위한 영역을 정의하는 상부 및 하부 코팅 영역(32a, 32b)이 형성된다. 한편, 전자장치의 종류에 따라 좌우 코팅 영역(미도시)이 상부 및 하부 코팅 영역(32a, 32b)의 양단에 각각 연결될 수 있다. 전자장치의 전면은 상대적으로 큰 면적을 차지하는 디스플레이 패널(20) 및 상대적으로 작은 면적을 차지하는 스피커, 카메라, 및/또는 조도 센서(12)가 배치될 수 있다. 조도 센서(12)는 전자장치가 위치한 공간의 주변 밝기를 감지할 수 있다. 커버 글라스(30)는 디스플레이 패널(20) 전체를 덮으며, 전자장치의 종류에 따라 전자장치의 전면 일부 또는 전체를 덮을 수도 있다. 디스플레이 패널(20)은 커버 글라스(30)의 하부에 위치되며, 이미지 센서층(10)은 디스플레이 패널(20)의 하부에 위치된다. FIG. 1 illustrates an example of a smart phone in which a cover glass 30 is attached to a front surface of an electronic device. Upper and lower coating areas 32a and 32b are formed on the bottom surface of the cover glass 30 to define areas for exposing the display panel 20. The left and right coating regions (not shown) may be connected to both ends of the upper and lower coating regions 32a and 32b, respectively, according to the type of electronic device. The front surface of the electronic device may include a display panel 20 that occupies a relatively large area and a speaker, a camera, and / or an illumination sensor 12 that occupy a relatively small area. The illuminance sensor 12 may detect the ambient brightness of the space where the electronic device is located. The cover glass 30 may cover the entire display panel 20 and may cover a part or the entire front of the electronic device according to the type of the electronic device. The display panel 20 is positioned under the cover glass 30, and the image sensor layer 10 is positioned under the display panel 20.

디스플레이는, 디스플레이 패널(20)이 생성한 빛(이하 패널광이라 함) 및/또는 주변광을 이용하여 지문이미지를 생성할 수 있다. 여기서, 주변광은, 패널광 이외의 빛으로서, 예를 들어, 태양에 의한 직사광이나 반사광, 또는 인공조명으로부터 조사된 직사광이나 반사광일 수 있다. 주변광은, 패널광과 마찬가지로 손가락 피부에서 확산될 수 있는, 적색 이상의 파장, 예를 들어, 적색부터 근적외선 대역의 파장을 갖는 빛을 포함할 수 있다. The display may generate a fingerprint image using light generated by the display panel 20 (hereinafter, referred to as panel light) and / or ambient light. Here, the ambient light is light other than the panel light, and may be, for example, direct sunlight or reflected light from the sun, or direct light or reflected light irradiated from artificial lighting. The ambient light may include light having a wavelength above red, for example, wavelengths ranging from red to the near infrared band, which may be diffused in the skin of a finger like panel light.

도 2는 패널광 또는 주변광을 이용하여 확산방식 지문이미지 생성 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a concept of diffusion fingerprint image generation using panel light or ambient light.

도 2를 참조하면, 확산방식은, 디스플레이 패널(20)가 생성한 패널광(34) 또는 주변광(33)이 피부를 통해 확산되는 현상을 이용하여 지문이미지를 생성하는 방식이다. 피부 내부로 확산된 빛은, 지문의 융선이 커버 글라스(30)에 접촉할 때, 커버 글라스-융선의 접촉 지점으로부터 커버 글라스(30) 내부로 조사될 수 있다. 여기서, 커버 글라스-융선의 접촉 지점은 무한 점광원의 역할을 한다. 반면에, 지문의 골에서 조사된 빛은, 공기-커버 글라스(30) 계면을 통해 커버 글라스(30) 내부로 입사되므로, 제한된 각도로 굴절된다. 따라서, 융선에 의해 조사된 빛의 입사각과 골에 의해 굴절된 빛의 입사각 사이에는 중복되지 않는 범위가 존재하며, 중복되지 않는 범위의 입사각 중에서 검출 대상 입사각이 선택될 수 있다. 지문의 융선으로부터 조사된 빛을 검출하기 때문에, 확산방식 지문이미지에서 지문의 융선은 상대적으로 밝게 나타나며, 지문의 골은 상대적으로 어둡게 나타난다. 확산방식 지문이미지를 생성하는 원리는 이하에서 도 3 및 9를 참조하여 상세히 설명한다.Referring to FIG. 2, the diffusion method is a method of generating a fingerprint image by using a phenomenon in which the panel light 34 or the ambient light 33 generated by the display panel 20 is diffused through the skin. Light diffused into the skin may be irradiated into the cover glass 30 from the contact point of the cover glass-ridge when the ridge of the fingerprint contacts the cover glass 30. Here, the point of contact of the cover glass-ridges serves as an infinite point light source. On the other hand, the light irradiated from the valley of the fingerprint is refracted at a limited angle because it is incident into the cover glass 30 through the air-cover glass 30 interface. Accordingly, there is a non-overlapping range between the incident angle of the light irradiated by the ridges and the incident angle of the light refracted by the valleys, and the detection subject incident angle may be selected from among the non-overlapping incidence angles. Due to detecting light irradiated from the ridge of the fingerprint, the ridge of the fingerprint appears relatively bright in the diffusion type fingerprint image, and the valley of the fingerprint appears relatively dark. The principle of generating a diffusion fingerprint image will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 9.

일 실시예로, 지문이미지를 생성하는데 필요한 패널광(34)을 생성하는 광원은 디스플레이 패널(20)일 수 있다. 디스플레이 패널(20)은 R, G, B 화소의 조합을 턴온하여 손가락을 향해 조사되는 패널광(34)을 생성할 수 있다. 여기서, 패널광(34)은, 예를 들어, 가시광선이며, 백색광 또는 적색광일 수 있다. 한편, 도 2는 손가락(40)을 향해 실질적으로 수직으로 입사하는 패널광(34)을 예시하고 있으나, 이는 간략한 표현을 위한 것일 뿐이며, 패널광(34)의 방향을 수직 방향으로 한정하는 것은 아니다. 손가락(40)이 커버 글라스(30) 상의 지문 획득 영역(31)에 위치하면, 지문 획득 영역(31)의 하부에 위치한 R, G, B 화소의 조합 및/또는 지문 획득 영역(31) 이외의 영역 하부에 위치한 R, G, B 화소의 조합이 턴온될 수 있다.In one embodiment, the light source for generating the panel light 34 required to generate the fingerprint image may be the display panel 20. The display panel 20 may turn on the combination of the R, G, and B pixels to generate panel light 34 irradiated toward the finger. Here, the panel light 34 is, for example, visible light, and may be white light or red light. On the other hand, Figure 2 illustrates the panel light 34 that is incident substantially vertically toward the finger 40, but this is only for the sake of simplicity, it does not limit the direction of the panel light 34 in the vertical direction. . When the finger 40 is located in the fingerprint acquisition area 31 on the cover glass 30, a combination of R, G, and B pixels and / or other than the fingerprint acquisition area 31 located below the fingerprint acquisition area 31 is present. The combination of the R, G, and B pixels located below the area may be turned on.

다른 실시예로, 주변광(33)으로부터 지문이미지 생성에 필요한 광량이 충분히 제공되는 환경, 예를 들어, 실외에서는 디스플레이는 주변광(33)만으로 지문이미지를 생성할 수 있다. 한편, 도 2는 손가락(40)을 향해 실질적으로 수직으로 입사하는 주변광(33)을 예시하고 있으나, 이는 간략한 표현을 위한 것일 뿐이며, 주변광(33)의 방향을 수직 방향으로 한정하는 것은 아니다. 디스플레이 패널(20)을 구동하는 디스플레이 드라이버 및/또는 전자장치의 어플리케이션 프로세서는 조도 센서(12)로부터 주변 밝기를 나타내는 측정값을 수신하며, 이를 이용하여 디스플레이 패널(20)을 광원으로 사용할지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 주변광(33)만으로 지문이미지를 생성할 수 있다면, 디스플레이 드라이버 및/또는 전자장치의 어플리케이션 프로세서는 지문 획득 영역(31)의 하부에 위치한 R, G, B 화소의 조합 또는 지문 획득 영역(31) 이외의 영역 하부에 위치한 R, G, B 화소의 조합을 턴온시키지 않을 수 있다.In another embodiment, in an environment where a sufficient amount of light for generating a fingerprint image is provided from the ambient light 33, for example, in an outdoor environment, the display may generate the fingerprint image using only the ambient light 33. On the other hand, Figure 2 illustrates the ambient light 33 that is incident substantially vertically toward the finger 40, but this is only for the sake of simplicity, and does not limit the direction of the ambient light 33 in the vertical direction. . The application driver of the display driver and / or the electronic device for driving the display panel 20 receives a measurement value indicating the ambient brightness from the illuminance sensor 12 and may determine whether to use the display panel 20 as a light source. have. For example, if the fingerprint image can be generated using only the ambient light 33, the display driver and / or the application processor of the electronic device may acquire a combination of R, G, and B pixels located below the fingerprint acquisition area 31 or acquire a fingerprint. The combination of the R, G, and B pixels located below the area 31 may not be turned on.

도 3은 확산방식으로 지문이미지를 생성하는 원리를 개략적으로 도시한 예시도로서, 도 1의 지문 획득 영역(31)의 일부를 확대하여 나타내고 있다.FIG. 3 is an exemplary view schematically illustrating a principle of generating a fingerprint image by a diffusion method, and shows an enlarged part of the fingerprint acquisition area 31 of FIG. 1.

도 3의 (a)를 참조하면, 이미지 센서층(10)은, 지문의 융선에 의해 이미지 센서층(10)의 내부로 입사된 빛 중에서 검출 대상 입사각을 갖는 빛만이 이미지 센서층(10)의 수광부에 도달하며, 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛은 수광부에 도달하지 않는 구조를 가진다. 즉, 피부로 입사하면, 빛은 손가락(40)의 피부에서 무한 점광원으로 작용하게 된다. 손가락을 커버 글라스(30)에 위치하게 되면, 커버 글라스(30)에 접촉하는 부분, 예를 들어, 지문의 융선과, 커버 글라스(30)에 접촉하지 않는 부분, 예를 들어, 지문의 골은 각각 상이한 입사각 범위를 갖는 빛을 커버 글라스(30) 내부로 조사한다. 상세하게, 지문의 골에서 조사된 빛은 피부와 커버 글라스(30) 사이에 개재된 공기를 통과한 후 커버 글라스(30)로 입사하게 된다. 따라서, 공기와 커버 글라스(30)간 굴절률의 차이로 인해서, 지문의 골에서 조사된 빛의 입사각 범위는, 지문의 융선에서 커버 글라스(30)의 내부로 직접 조사된 빛의 입사각 범위보다 상대적으로 좁다. 지문의 융선으로부터 조사된 빛과 골로부터 조사된 빛 중에서, 공통되는 입사각 범위에 빛은 제외하고, 지문의 융선으로부터만 조사될 수 있는 입사각, 즉, 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 이용하여 지문이미지를 생성할 수 있다. 이하에서 (b) 내지 (d)를 참조하여 본 원리를 상세히 설명한다.Referring to FIG. 3A, in the image sensor layer 10, only light having an incident angle of incidence of the image sensor layer 10 among the light incident into the image sensor layer 10 by the ridge of the fingerprint is included in the image sensor layer 10. The light that reaches the light receiving portion and has an angle other than the incident angle of detection object has a structure that does not reach the light receiving portion. That is, when incident on the skin, light acts as an infinite point light source in the skin of the finger 40. When the finger is positioned on the cover glass 30, a portion contacting the cover glass 30, for example, the ridge of the fingerprint, and a portion not contacting the cover glass 30, for example, the valley of the fingerprint Light having different incidence angle ranges is irradiated into the cover glass 30. In detail, the light irradiated from the bone of the fingerprint passes through the air interposed between the skin and the cover glass 30 and then enters the cover glass 30. Therefore, due to the difference in refractive index between the air and the cover glass 30, the incident angle range of light irradiated from the valley of the fingerprint is relatively larger than the incident angle range of light directly irradiated into the cover glass 30 at the ridge of the fingerprint. narrow. Among the light irradiated from the ridge of the fingerprint and the light irradiated from the bone, except for the light in the common angle of incidence range, the fingerprint image is generated by using an incident angle that can be irradiated only from the ridge of the fingerprint, that is, light having an incident angle of detection. Can be generated. Hereinafter, the present principle will be described in detail with reference to (b) to (d).

도 3의 (b)를 참조하면, 지문은 융선과 골로 구성되며, 융선은 커버 글라스(30)의 상면에 접촉하지만, 골은 커버 글라스(30)의 상면에 접촉하지 않는다. 보호 매체는 빛이 투과할 수 있는 시각적으로 투명한 매체로서 전자장치의 외면이 손상되는 것을 방지한다. 이러한 보호 매체의 일 예는 휴대 전화의 전면에 부착되어 디스플레이 패널(20)을 보호하는 커버 글라스(30)이다. 이하에서는 커버 글라스(30)를 보호 매체의 일 예로 설명한다. Referring to (b) of FIG. 3, the fingerprint consists of a ridge and a valley, and the ridge contacts the upper surface of the cover glass 30, but the valley does not contact the upper surface of the cover glass 30. The protective medium is a visually transparent medium through which light can pass and prevents damage to the outer surface of the electronic device. One example of such a protective medium is a cover glass 30 attached to the front of the mobile phone to protect the display panel 20. Hereinafter, the cover glass 30 will be described as an example of a protective medium.

지문의 융선과 골은 커버 글라스(30)의 상면에서 이미지 센서층(10)의 수광부를 향해 빛을 조사하는 다중 광원의 역할을 한다. 융선과 커버 글라스(30)의 상면이 접촉하는 지점 A는 광원으로 작용하여 모든 방향으로 빛을 조사하게 되며, 커버 글라스(30)의 상면에서 커버 글라스(30)의 내부로 빛을 조사한다. 한편, 커버 글라스(30)의 상면에 접촉하지 않은 골에서 조사된 빛은 골과 커버 글라스(30) 사이의 공기를 거쳐 커버 글라스(30) 상면의 지점 B에 도달하므로, 빛은 지점 B에서 굴절된다. 따라서, 지점 A에서 커버 글라스(30)의 내부로 입사된 빛의 커버 글라스 입사각 θ_r은, 약 0도 내지 약 180도의 범위 내에 속할 수 있지만, 지점 B에서 커버 글라스(30)의 내부로 입사된 빛의 커버 글라스 입사각 θ_v는, 공기 굴절률과 커버 글라스 굴절률간 차이로 인해 커버 글라스 입사각 θ_r에 비해 상대적으로 좁은 범위 내에 속할 수 있다. 여기서, 커버 글라스(30)의 상면에 실질적으로 수평하게 왼쪽을 향하는 빛의 커버 글라스 입사각을 0도, 커버 글라스(30)의 상면에 실질적으로 수직으로 입사한 빛의 커버 글라스 입사각을 90도, 커버 글라스(30)의 상면에 실질적으로 수평하게 오른쪽을 향하는 빛의 커버 글라스 입사각을 180도라고 가정한다. 이하에서 커버 글라스(30) 내부로 입사된 빛의 각도를 커버 글라스 입사각이라 한다.Ridges and valleys of the fingerprint serve as multiple light sources for irradiating light toward the light-receiving portion of the image sensor layer 10 on the upper surface of the cover glass 30. The point A where the ridge and the upper surface of the cover glass 30 contact each other serves as a light source to irradiate light in all directions, and irradiates light from the upper surface of the cover glass 30 to the inside of the cover glass 30. On the other hand, the light irradiated from the bone not in contact with the upper surface of the cover glass 30 reaches the point B of the upper surface of the cover glass 30 through the air between the bone and the cover glass 30, the light is refracted at the point B do. Accordingly, the cover glass incident angle θ _r of light incident into the cover glass 30 at the point A may fall within the range of about 0 degrees to about 180 degrees, but is incident to the inside of the cover glass 30 at the point B. The cover glass incident angle θ _v of light may fall within a relatively narrow range compared to the cover glass incident angle θ _r due to the difference between the air refractive index and the cover glass refractive index. Here, the cover glass incident angle of the light toward the left side substantially horizontally on the upper surface of the cover glass 30 is 0 degrees, and the cover glass incident angle of the light incident substantially perpendicularly to the upper surface of the cover glass 30 is 90 degrees. Assume that the cover glass incidence angle of light toward the right substantially horizontally on the upper surface of the glass 30 is 180 degrees. Hereinafter, the angle of light incident into the cover glass 30 is called a cover glass incident angle.

이미지 센서층(10)은 디스플레이 패널(20)의 하면에 형성된다. 디스플레이 패널(20)의 하면에 백라이트, 반사판 등과 같이 빛을 생성하기 위한 추가 구조가 필요한 LCD와 달리, AMOLED 디스플레이 등은 단위 화소(이하 디스플레이 화소)가 빛을 직접 생성하기 때문에 추가 구조를 필요로 하지 않는다. 한편, 이러한 디스플레이 패널(20)의 디스플레이 화소 면적의 상당 부분을 차지하는 전극 및/또는 배선은 메탈 등과 같이 빛을 차단하는 물질로 형성될 수 있지만, 전기적 절연을 위해 광학적으로 투명한 매체, 예를 들어, IMD 등에 의해 서로 이격되거나 적층되어 형성된다. 이로 인해서 전극 및/또는 배선 사이에는 빛이 통과할 수 있는 영역이 존재한다. 따라서, 커버 글라스(30)와 이미지 센서층(10) 사이에 개재된 디스플레이 패널(20)은 커버 글라스(30)로부터 입사된 빛이 통과할 수 있는 연장된 광경로를 제공할 수 있다. 다시 말해, 일반적인 커버 글라스보다 두꺼운 커버 글라스의 하면에 이미지 센서층(10)을 형성하는 것과 실질적으로 동일한 결과를 기대할 수 있다. 이하에서 상세히 설명되겠지만, 이미지 센서층(10)은 검출하고자 하는 빛의 입사각을 선택할 수 있는 구조를 가지고 있다. 따라서, 개재된 디스플레이 패널(20)에 의해 입사된 빛이 어느 정도 굴절되는 현상이 발생하더라도 빛의 입사각을 선택하는 하나 이상의 조건을 조정함으로써 디스플레이 패널(20)의 하부에서도 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 검출할 수 있다.The image sensor layer 10 is formed on the bottom surface of the display panel 20. Unlike LCD, which requires an additional structure for generating light such as a backlight and a reflector on the lower surface of the display panel 20, an AMOLED display does not require an additional structure because unit pixels (hereinafter, display pixels) directly generate light. Do not. On the other hand, the electrode and / or wiring occupying a substantial portion of the display pixel area of the display panel 20 may be formed of a material that blocks light, such as metal, but is an optically transparent medium, for example, for electrical insulation It is formed by being spaced apart from each other or stacked by IMD or the like. As a result, there is a region through which light can pass between the electrode and / or the wiring. Accordingly, the display panel 20 interposed between the cover glass 30 and the image sensor layer 10 may provide an extended optical path through which light incident from the cover glass 30 may pass. In other words, the same result as that of forming the image sensor layer 10 on the lower surface of the cover glass thicker than the general cover glass can be expected. As will be described in detail below, the image sensor layer 10 has a structure capable of selecting an incident angle of light to be detected. Therefore, even if the incident light is refracted to some extent by the intervening display panel 20, the light having the incident angle of detection is detected even under the display panel 20 by adjusting one or more conditions for selecting the incident angle of light. Can be detected.

이미지 센서층(10)은, 커버 글라스(30)-디스플레이 패널(20)을 통과하여 이미지 센서층(10)의 상면에 입사하는 빛 중 소정의 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛을 선택한다. 도 3의 (c)는, 이미지 센서층(10)의 상면에 입사하는 빛 중에서 이미지 센서층(10)의 광 선택 구조에 의해 선택될 입사각 θ_r'을 갖는 빛을 나타내며, 도 3의 (d)는 입사각 θ_r'을 갖는 빛 중에서 최종적으로 이미지 센서(12)의 수광부에 도달하는 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛을 나타낸다. 즉, 이미지 센서층(10)의 광 선택 구조는, 소정의 입사각을 가진 빛이 수광부가 위치한 이미지 센서층(10)의 하부를 향하도록 하여 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 선택한다. The image sensor layer 10 selects light having a predetermined detection target incident angle θ ₁ from the light incident on the upper surface of the image sensor layer 10 through the cover glass 30-display panel 20. FIG. 3C illustrates light having an incident angle θ _{r '} to be selected by the light selection structure of the image sensor layer 10 among light incident on the upper surface of the image sensor layer 10, and FIG. 3D. ) Represents light having a detection target incident angle θ ₁ that finally reaches the light receiving portion of the image sensor 12 among lights having an incident angle θ _{r ′} . That is, the light selection structure of the image sensor layer 10 selects light having a detection target incident angle by directing light having a predetermined incident angle toward the lower portion of the image sensor layer 10 where the light receiving unit is located.

상세하게, 도 3의 (c)에서, 이미지 센서층(10)의 광 선택 구조는 이미지 센서층(10) 내부로 입사되는 빛 중 지점 A 와 B의 좌측 방향으로 입사되는 빛을 차단하며, 추가적으로, 지점 A의 우측 방향으로 입사되는 빛 중 지점 B의 우측 방향으로 입사되는 빛의 입사각과 동일한 입사각을 갖는 빛을 차단한다. 이를 통해서, 입사각 θ_r'을 갖는 빛이 선택될 수 있다. 예를 들어, 커버 글라스 입사각 θ_r 이 약 0도 내지 약 180도의 범위에 속하고, 커버 글라스 입사각 θ_v가 약 42도 내지 약 132도의 범위에 속하는 경우, 입사각 θ_r'은 약 132도 내지 약 140도의 범위에 속할 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐, 광 선택 구조의 특성에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. In detail, in FIG. 3C, the light selection structure of the image sensor layer 10 blocks light incident to the left of points A and B among the light incident into the image sensor layer 10, and additionally. , The light having the same incident angle as that of the light incident in the right direction of the point B among the light incident in the right direction of the point A is blocked. Through this, light having an incident angle θ _{r '} may be selected. For example, when the cover glass incidence angle θ _r is in the range of about 0 degrees to about 180 degrees, and the cover glass incidence angle θ _v is in the range of about 42 degrees to about 132 degrees, the incidence angle θ _{r '} is about 132 degrees to about Although it may belong to the range of 140 degrees, this is merely an example, and may vary depending on the characteristics of the light selection structure.

아울러, 도 3의 (d)에서, 광 선택 구조에 의해 선택된 빛 중 수광부로 입사될 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛이 선택될 수 있다. 예를 들어, 입사각 θ_r'이 132도 내지 140도의 범위에 속하는 경우, 검출 대상 입사각 θ₁은 135도 내지 140도의 범위에 속할 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐, 마이크로 렌즈의 위치, 구경, 크기 등과 같은 광 선택 구조의 특성에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 여기서, 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛은 광 선택 구조 거치면서 굴절되며, 최종적으로 수광부에 입사될 때의 각도 θr은 검출 대상 입사각 θ₁과 다를 수 있다. 또한, 도 3의 (c) 및 (d)는 지점 A의 좌측 방향으로 입사되는 빛을 차단하여 지문이미지를 생성하는 구조를 예시하고 있으나, 지점 A의 우측 방향으로 입사되는 빛을 차단하는 구조에서도 실질적으로 동일한 지문이미지가 생성될 수 있다.In addition, in FIG. 3D, light having a detection target incident angle θ ₁ to be incident on the light receiving unit among the lights selected by the light selection structure may be selected. For example, when the incident angle θ _{r '} is in the range of 132 degrees to 140 degrees, the detection angle of incidence angle θ ₁ may be in the range of 135 degrees to 140 degrees, but this is only an example, and the position, aperture, and size of the microlens are only examples. Of course, it may vary depending on the characteristics of the light selection structure such as. Here, the light having the detection target incident angle θ ₁ is refracted through the light selection structure, and the angle θ r when finally incident on the light receiving unit may be different from the detection target incident angle θ ₁ . In addition, (c) and (d) of Figure 3 illustrates a structure for generating a fingerprint image by blocking the light incident in the left direction of the point A, but also in the structure of blocking the light incident in the right direction of the point A Substantially the same fingerprint image can be generated.

검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛은 지문의 융선에 의해서 생성된 빛만이 가질 수 있는 각도이므로, 이를 이용하여 컨트라스트비가 상대적으로 높은 지문이미지를 생성할 수 있다. 도 3의 (b)에 도시된 것처럼, 지문이 커버 글라스(30) 위에 위치하면, 융선에 의한 빛뿐만 아니라 골에 의한 빛도 함께 커버 글라스 내부로 들어간다. 종래의 광학식 지문센서는, 수직으로 입사되는 빛을 검출하는 구조를 가지고 있기 때문에, 융선으로부터 수광부의 상면을 향해 실질적으로 수직으로 입사한 빛뿐 아니라 골로부터 수광부의 상면을 향해 실질적으로 수직으로 입사한 빛도 검출한다. 따라서 지문의 융선과 골 사이의 경계가 선명하지 않은, 컨트라스트비가 상대적으로 낮은 지문이미지를 생성한다. 이에 반해, 본 발명에 따른 지문인식 기능을 구비한 디스플레이는, 지문의 접촉면에 의해 생성된 빛 중에서 융선에 의해 생성된 빛의 적어도 일부만을 검출하는 구조를 가지고 있기 때문에, 종래의 광학식 지문센서보다 컨트라스트비가 상대적으로 높은 지문이미지를 생성할 수 있다.Since the light having the detection target incident angle θ ₁ is an angle that only light generated by the ridge of the fingerprint can have, the fingerprint image having a relatively high contrast ratio can be generated using the light. As shown in FIG. 3B, when the fingerprint is positioned on the cover glass 30, not only the light by the ridges but also the light by the valleys enter the cover glass. Since the conventional optical fingerprint sensor has a structure for detecting light incident vertically, not only the light incident substantially vertically from the ridge toward the upper surface of the light receiver, but also the light incident substantially vertically from the valley toward the upper surface of the light receiver. Also detect. This creates a fingerprint image with a relatively low contrast ratio, with a sharp border between the ridges and valleys of the fingerprint. On the contrary, since the display having the fingerprint recognition function according to the present invention has a structure for detecting at least a part of the light generated by the ridges among the light generated by the contact surface of the fingerprint, it is more contrast than the conventional optical fingerprint sensor. The fingerprint image can be generated with a relatively high ratio.

도 4는 도 1의 I-I'을 따른 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 도시한 단면도로서, 확산방식을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a display having a fingerprint recognition function according to II ′ of FIG. 1 and illustrating a diffusion method.

도 4를 참조하면, 전자장치는 보호 매체, 터치 센서, 편광 필름, 디스플레이 패널(20) 및 이미지 센서층(10)이 적층된 구조를 갖는다. 커버 글라스(30)는 지문의 융선으로부터 조사된 빛이 디스플레이 패널 내부로 효과적으로 입사할 수 있도록 하기 위하여 백색광 또는 적색광과 같은 가시광선을 이용할 수 있다.Referring to FIG. 4, the electronic device has a structure in which a protective medium, a touch sensor, a polarizing film, a display panel 20, and an image sensor layer 10 are stacked. The cover glass 30 may use visible light such as white light or red light so that the light irradiated from the ridge of the fingerprint can be effectively incident into the display panel.

커버 글라스(30)의 상면에 위치한 융선에 의해 커버 글라스(30) 내부로 입사한 빛(321 내지 328)은 디스플레이 패널(20) 상의 제1 지점(320)에 도달한다. 빛(321 내지 328)의 입사각 θ_i1은, 커버 글라스(30)의 상면에 수직한 직선과의 사이 각도이다. 빛(321 내지 328)은 커버 글라스(30)의 상면상의 상이한 지점으로 입사하여 상이한 광 경로를 거쳐 디스플레이 패널(20) 상의 제1 지점(320)에 도달한다. 제1 지점(320)에서 이미지 센서층(10)으로 입사하는 빛(321 내지 328) 중에서, 제1 지점(320)의 우측에서 제1 지점(320)을 향해 입사하는 빛(325 내지 328)은 광 선택 구조(11)에 의해 차단된다. 아울러, 제1 지점(320)의 좌측에서 제1 지점(320)을 향해 입사하는 빛(321 내지 324) 중 검출 대상 입사각 θ₁ 이외의 입사각 θ_i1을 갖는 빛(321, 322, 324)은 광 선택 구조(11)에 의해 차단되거나 검출 대상 입사각을 갖는 빛과는 상이한 광 경로를 갖게 된다. 즉, 검출 대상 입사각을 갖는 빛은 광 선택 구조(11)에 의해 이미지 센서(12)의 수광부에 도달하도록 굴절되어 최종적으로 입사각 θ₁₁로 수광부에 입사하지만, 검출 대상 입사각 θ₁ 이외의 입사각 θ_i1을 갖는 빛(321, 322, 324)은 최종적으로 입사각 θ₂₁ 또는 θ₃₁로 굴절되어 수광부에 입사하지 못하거나 광 선택 구조(11)에 의해 차단된다.Light 321 to 328 incident into the cover glass 30 by the ridges disposed on the top surface of the cover glass 30 reach the first point 320 on the display panel 20. The incident angle θ _i1 of the lights 321 to 328 is an angle between straight lines perpendicular to the upper surface of the cover glass 30. Light 321 to 328 enter different points on the top surface of the cover glass 30 and reach the first point 320 on the display panel 20 via different light paths. Among the lights 321 to 328 incident on the image sensor layer 10 at the first point 320, the light 325 to 328 incident on the right side of the first point 320 toward the first point 320 is included. It is blocked by the light selection structure 11. In addition, among the lights 321 to 324 incident from the left side of the first point 320 toward the first point 320, the light 321, 322, and 324 having an incident angle θ _i1 other than the detection target incident angle θ ₁ are light. It has a different optical path than the light blocked by the selection structure 11 or having an incident angle of detection. That is, the light having the incident angle of detection is refracted by the light selection structure 11 to reach the light receiving portion of the image sensor 12 and finally enters the light receiving portion at the incident angle θ ₁₁ , but the incident angle θ _i1 other than the detected object incident angle θ _{1 is obtained.} The lights 321, 322, and 324 are finally refracted at the incident angle θ ₂₁ or θ ₃₁ , thereby failing to enter the light-receiving unit, or blocked by the light selection structure 11.

커버 글라스(30) 상에서 검출 대상 입사각을 갖는 빛(323)이 입사하는 지점과 이를 검출하는 수광부는 동일한 수직선상에 위치하지 않는다. 광 선택 구조(11)는 지문의 융선과 골에 의해 입사된 빛 중에서 공통되는 입사각을 갖는 빛을 차단하고 융선에 의한 빛 중 일부만 이미지 센서(12)에 도달하게 한다. 따라서 검출 대상 입사각을 갖는 빛은 경사진 광 경로로 커버 글라스(30)와 디스플레이 패널(20)을 통과한다. 이로 인해 검출 대상 입사각을 갖는 빛(323)이 커버 글라스(30)의 상면에서 입사하는 지점과 이미지 센서층(10)에 입사하는 지점이 상이한 수직선상에 위치하게 된다. 검출 대상 입사각을 갖는 빛(323)이 커버 글라스(30)의 상면에서 입사하는 지점과 이미지 센서층(10)에 입사하는 지점간 수평 거리는, 커버 글라스(30)의 두께 및 디스플레이 패널(20)의 두께를 합친 총 두께 T_total과 빛(323)의 검출 대상 입사각 θ₁에 의해 결정될 수 있다. 즉, 총 두께 T_total가 증가하거나, 검출 대상 입사각 θ₁이 증가하면, 수평 거리가 증가할 수 있다.The point where the light 323 having the detection target incident angle is incident on the cover glass 30 and the light receiving unit which detects the incident light are not positioned on the same vertical line. The light selection structure 11 blocks light having a common angle of incidence among the light incident by the ridges and valleys of the fingerprint and allows only a part of the light by the ridges to reach the image sensor 12. Therefore, the light having the incident angle of detection passes through the cover glass 30 and the display panel 20 in an inclined light path. As a result, the point where the light 323 having the incident angle of detection is incident on the upper surface of the cover glass 30 and the point where the light is incident on the image sensor layer 10 are positioned on different vertical lines. The horizontal distance between the point where the light 323 having the detection target incident angle is incident on the upper surface of the cover glass 30 and the point that is incident on the image sensor layer 10 is determined by the thickness of the cover glass 30 and the display panel 20. It can be determined by the total thickness T _total of the combined thickness and the incident angle θ ₁ of the detection target of the light 323. That is, when the total thickness T _total increases or the detection target incident angle θ ₁ increases, the horizontal distance may increase.

도 5는 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.5 is an exploded perspective view schematically illustrating a display having a fingerprint recognition function.

지문인식 기능을 구비한 디스플레이는, 이미지 센서층(10) 및 디스플레이 패널(20)을 포함하며, 디스플레이 패널(20)은 커버 글라스(30)에 의해 보호된다. 이미지 센서층(10)은 디스플레이 패널(20)의 하면에 배치되며, 커버 글라스(30)는 디스플레이 패널(20)의 상면에 배치된다. 디스플레이 패널(20)은, 손가락의 지문으로부터 나온 빛 및/또는 손가락의 지문에 반사된 빛이 통과할 수 있는 영역(21)을 가질 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(20)은, 빛을 차단하는 구조가 하면에 배치되지 않은 OLED 디스플레이일 수 있다. The display having a fingerprint recognition function includes an image sensor layer 10 and a display panel 20, and the display panel 20 is protected by the cover glass 30. The image sensor layer 10 is disposed on the lower surface of the display panel 20, and the cover glass 30 is disposed on the upper surface of the display panel 20. The display panel 20 may have an area 21 through which light from the fingerprint of the finger and / or light reflected by the fingerprint of the finger may pass. For example, the display panel 20 may be an OLED display in which a light blocking structure is not disposed on the bottom surface.

디스플레이 패널(20)은, 빛을 생성하는 복수의 디스플레이 화소(21)로 구성된다. 디스플레이 화소(21)가 차지하는 면적의 대부분은, 광학적으로 불투명한 소재로 형성된다. 외부로부터 전기 신호를 공급받기 위한 배선, 공급된 전기 신호를 저장하는 커패시터, 저장된 전기 신호에 의해 빛을 생성하기 위한 전극 등은, 광학적으로 불투명한 소재, 예를 들어, 금속 등으로 형성된, 광학적으로 불투명한 영역(22)이다. 한편, 배선, 커패시터, 전극 등과 같은 구성부들은, 전기적으로 단락되지 않도록 소정 거리만큼 분리되어 있다. 구성부들 사이에 위치한 광학적으로 투명한 영역(23)은, 광학적으로 투명한 절연 물질로 형성될 수 있다. 그러나, 광학적으로 투명한 영역(23)이, 하나의 디스플레이 화소(21)에서 차지하는 면적은, 광학적으로 불투명한 영역(22)에 비해 상대적으로 작다.The display panel 20 is composed of a plurality of display pixels 21 for generating light. Most of the area occupied by the display pixel 21 is formed of an optically opaque material. The wiring for receiving an electrical signal from the outside, a capacitor for storing the supplied electrical signal, an electrode for generating light by the stored electrical signal, and the like are formed optically opaque material, for example, metal, or the like. Opaque area 22. On the other hand, components such as wiring, capacitors, electrodes and the like are separated by a predetermined distance so as not to be electrically shorted. The optically transparent region 23 located between the components can be formed of an optically transparent insulating material. However, the area occupied by one optically transparent region 23 in one display pixel 21 is relatively small compared to the optically opaque region 22.

이미지 센서층(10)은, 디스플레이 패널(20)의 광학적으로 투명한 영역(23)을 통과하는 빛을 이용하여 지문 이미지를 생성한다. 도 3 및 4에서 설명한 바와 같이, 이미지 센서층(10)은, 다양한 각도로 광학적으로 투명한 영역(23)을 통과하는 빛 중에서, 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 이용하여 지문 이미지를 생성한다. 검출 대상 입사각 이외의 각도로 입사된 빛은, 이미지 센서층(10)의 광 선택 구조(11)에 의해 차단 또는 이미지 센서(12)의 수광부에 도달할 수 없는 각도로 굴절된다. The image sensor layer 10 generates a fingerprint image using light passing through the optically transparent area 23 of the display panel 20. As described with reference to FIGS. 3 and 4, the image sensor layer 10 generates a fingerprint image using light having an incident angle of detection object among light passing through the optically transparent region 23 at various angles. Light incident at an angle other than the detection target incident angle is refracted by the light selection structure 11 of the image sensor layer 10 at an angle that cannot be blocked or reach the light receiving portion of the image sensor 12.

도 6 및 도 7은 둘 이상의 검출 대상 입사각을 이용하는 원리를 개략적으로 도시한 예시도이다.6 and 7 are schematic diagrams illustrating a principle of using two or more detection target incident angles.

도 6 및 7을 참조하면, 지문 이미지는, 둘 이상의 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 이용하여 생성될 수 있다. 둘 이상의 검출 대상 입사각을 이용하면, 하나의 마이크로 렌즈(115)로 둘 이상의 지점을 검출할 수 있다. 일 실시예로, 둘 이상의 검출 대상 입사각은, 서로 상이한 각도일 수 있다. 다른 실시예로, 검출 대상 입사각은 범위로 정의될 수 있으며, 둘 이상의 검출 대상 입사각 범위는, 중첩되지 않을 수 있다. 또 다른 실시예로, 둘 이상의 검출 대상 입사각 범위는, 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 이하에서는, 상술한 실시예들을 구분할 필요가 있는 경우를 제외하고는 검출 대상 입사각으로 총칭한다. 상이한 검출 대상 입사각을 갖는 빛은, 상이한 각도로 마이크로 렌즈(115) 상의 동일 지점에 도달할 수 있다. 따라서 마이크로 렌즈(115)에 의해 굴절되는 각도 역시 상이할 수 있다. 이로 인해, 이미지 센서(12) 내부로 진행할 때, 상이한 검출 대상 입사각을 갖는 빛은 서로 상이한 지점에 포커싱된다. 이미지 센서(12)는, 상이한 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 마이크로 렌즈(115)에 의해 굴절되어 입사할 때 도달할 수 있는 위치에 배치된, 둘 이상의 수광부를 포함한다. 여기서, 상이한 검출 대상 입사각을 갖는 빛의 광 경로들은, 대응하는 각 수광부에 도달하기 전까지 적어도 일부 중첩될 수 있다.6 and 7, the fingerprint image may be generated using light having two or more incident angles of detection. When two or more detection target incident angles are used, two or more points may be detected by one microlens 115. In one embodiment, the two or more detection incident angles may be different angles from each other. In another embodiment, the detection target incident angle may be defined as a range, and two or more detection target incident angle ranges may not overlap. In another embodiment, two or more detection object incident angle ranges may overlap at least a portion. Hereinafter, except the case where it is necessary to distinguish the above-described embodiments, it is generically referred to as the detection object incident angle. Light having different incidence angles of detection may reach the same point on the microlens 115 at different angles. Therefore, the angles refracted by the micro lens 115 may also be different. As a result, when traveling into the image sensor 12, light having different incident angles of detection is focused at different points. The image sensor 12 includes two or more light-receiving portions disposed at a position where light having different detection object incidence angles can be reached when the light is refracted by the microlens 115 and is incident. Here, the optical paths of light having different incident angles of detection may overlap at least in part until they reach respective corresponding light receivers.

지문 획득 영역(31)은 복수의 단위 영역들, 예를 들어, 도시된 바와 같이 4 개의 단위 영역들(31a, 31b, 31c, 31d)로 구성될 수 있다. 이해를 돕기 위해, 지문 획득 영역(31)은, 하나의 마이크로 렌즈(115)에 대응하는 위치에 있는 유효 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d) 및 마이크로 렌즈(115)에 대응하지 않는 위치에 있는 무효 단위 영역으로 구분될 수 있다. 유효 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d) 및 무효 단위 영역은, 예를 들어, 마이크로 렌즈의 직경, 마이크로 렌즈-커버 글라스 사이 거리, 또는 마이크로 렌즈의 곡률, 및/또는 검출 대상 입사각 등과 같은 다양한 변수에 의해 결정된다. 다시 말해, 유효 또는 무효 단위 영역의 위치는 절대적인 것이 아니라, 다양한 변수의 조합에 의해 결정되는 상대적인 것으로 이해되어야 한다. 무효 단위 영역으로부터 나온 빛 중 적어도 일부는 마이크로 렌즈(115)에 도달할 수 있지만, 마이크로 렌즈(115)에 의해 굴절되어 수광부(120)에 도달할 수 없다. 한편, 본 명세서에 첨부된 도면은, 네 개의 원형 단위 영역이 서로 접한 것처럼 도시하고 있다. 그러나, 단위 영역의 개수나 형상, 또는 배치 위치는, 예시된 형태에 한정되는 것이 아님은 이해할 수 있을 것이다. 즉, 예를 들어, 단위 영역의 개수는 증가 또는 감소할 수 있으며, 단위 영역들은 가깝지만 접하지 않을 수 있다.The fingerprint acquisition area 31 may be composed of a plurality of unit areas, for example, four unit areas 31a, 31b, 31c, and 31d as shown. For the sake of understanding, the fingerprint acquisition area 31 is located at a position not corresponding to the effective unit areas 31a, 31b, 31c, 31d and the microlens 115 at a position corresponding to one microlens 115. It can be divided into an invalid unit area. The effective unit areas 31a, 31b, 31c, 31d and the invalid unit areas may be, for example, varied, such as the diameter of the microlens, the distance between the microlens-cover glass, or the curvature of the microlens, and / or the incident angle of detection. Is determined by a variable. In other words, it is to be understood that the position of the effective or invalid unit region is not absolute, but relative, determined by the combination of various variables. At least some of the light from the invalid unit region may reach the micro lens 115, but may not be refracted by the micro lens 115 and reach the light receiving unit 120. Meanwhile, the drawings attached to the present specification show four circular unit areas as if they are in contact with each other. However, it will be understood that the number, shape or arrangement position of the unit region is not limited to the illustrated form. That is, for example, the number of unit regions may increase or decrease, and the unit regions may be close but not in contact.

지문 획득 영역(31)에서 나온 빛은, 프리즘 시트(도 8의 110)의 제1 경사면(111)에서 굴절된다. 제1 경사면(111)은, 상이한 굴절률을 갖는 두 매질, 즉, 프리즘 시트(110)와 공기의 계면이다. 프리즘 시트(110)의 굴절률은, 공기의 굴절률보다 상대적으로 크므로, 제1 경사면(111)에 의한 굴절각은, 제1 경사면(111)으로의 입사각보다 상대적으로 크다. 여기서, 지문 획득 영역(31)으로부터 마이크로 렌즈(115)까지의 거리는, 커버 글라스(30) 및 디스플레이 패널(20)의 높이에 의해 주로 결정될 수 있다. 첨부된 도면에서, 커버 글라스(30) 및 디스플레이 패널(20)의 높이 및 마이크로 렌즈(115)부터 수광부(120)까지의 거리는, 마이크로 렌즈(115)의 높이와는 상이한 비율로 확대되어 있으며, 동일 비율로 확대될 경우, 지문 획득 영역(31)으로부터 마이크로 렌즈(115)까지의 거리 및 마이크로 렌즈(115)부터 수광부(120)까지의 거리는, 첨부된 도면에 예시된 거리보다 훨씬 멀다. 즉, 표시된 각도들은 실제 각도보다 상대적으로 클 수 있으며, 표시된 거리들은 실제 거리들보다 상대적으로 작을 수 있다. Light emitted from the fingerprint acquiring region 31 is refracted by the first inclined surface 111 of the prism sheet (110 in FIG. 8). The first inclined surface 111 is an interface between two media having different refractive indices, that is, the prism sheet 110 and air. Since the refractive index of the prism sheet 110 is relatively larger than the refractive index of air, the refractive angle by the first inclined surface 111 is relatively larger than the incident angle to the first inclined surface 111. Here, the distance from the fingerprint acquisition area 31 to the microlens 115 may be mainly determined by the height of the cover glass 30 and the display panel 20. In the accompanying drawings, the heights of the cover glass 30 and the display panel 20 and the distance from the microlens 115 to the light receiving portion 120 are enlarged at a different ratio from the height of the microlens 115 and are the same. When magnified at a ratio, the distance from the fingerprint acquisition area 31 to the microlens 115 and the distance from the microlens 115 to the light receiving portion 120 are much further than the distances illustrated in the accompanying drawings. That is, the displayed angles may be relatively larger than the actual angle, and the displayed distances may be relatively smaller than the actual distances.

<평면에서 본 빛의 진행 방향>을 참조하면, 지문 획득 영역(31)에서 나온 빛 중, 소정 범위 내에 속한 빛은 마이크로 렌즈(115)에 도달할 수 있지만, 범위 밖의 빛은 제1 경사면(111)에 의해 굴절되어 마이크로 렌즈(115)에 도달할 수 없다. 도 6에 도시된 바와 같이, 단위 영역(31c)에서 나온 제1 및 제2 빛(31c1, 31c2)과, 단위 영역(31c)의 중심으로부터 수평하게 진행하는 빛 L_θ1 사이의 각도는 각각 θ_left 및 θ_right이다. 제1 빛(31c1)과 빛 L_θ1 사이 각도가 θ_left 이하이면, 제1 빛(31c1)은 제1 경사면(111) 상의 지점 a에서 시계 반대 방향으로 굴절되며, 굴절된 빛은 마이크로 렌즈(115)에 도달할 수 있다. 만일, 제1 빛(31c1)과 빛 L_θ1 사이 각도가 θ_left 를 초과하면, 굴절된 제1 빛(31c1)은 마이크로 렌즈(115)에 도달하지 못한다. Referring to <the direction of the light seen from the plane>, the light within the predetermined range of the light from the fingerprint acquisition region 31 can reach the microlens 115, but the light outside the range is the first inclined surface 111 Can not be reached to the microlens 115. As shown in FIG. 6, the angles between the first and second lights 31c1 and 31c2 emitted from the unit region 31c and the light L _θ1 traveling horizontally from the center of the unit region 31c are respectively θ _left. And θ _right . When the _angle between the first light 31c1 and the light L _θ1 is less than or equal to θ _left , the first light 31c1 is refracted counterclockwise at the point a on the first inclined surface 111, and the refracted light is microlens 115. ) Can be reached. If the _angle between the first light 31c1 and the light L _θ1 exceeds θ _left , the refracted first light 31c1 does not reach the microlens 115.

한편, <단면에서 본 빛의 진행 방향>을 참조하면, 제1 경사면(111)은, 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 마이크로 렌즈(115)를 향해 시계 방향으로 굴절(제1 굴절)시킨다. 검출 대상 입사각 이외의 입사각을 갖는 빛도 제1 경사면(111)에 의해 굴절된다. 굴절된 빛은 마이크로 렌즈(115)에 도달한다. 마이크로 렌즈(115)의 표면은, 상이한 굴절률을 갖는 공기와 마이크로 렌즈(115)의 계면이다. 마이크로 렌즈(115)의 굴절률은, 공기의 굴절률보다 상대적으로 크므로, 마이크로 렌즈(115)에 의한 굴절각은, 마이크로 렌즈(115)로의 입사각보다 작다. 또한, 마이크로 렌즈(115)의 표면은 구형이므로, 빛의 입사 지점 및/또는 방향에 따라 굴절되는 방향이 결정된다. 마이크로 렌즈(115)에 의해서, 검출 대상 입사각을 갖는 빛과 나머지 입사각을 갖는 빛이 굴절되는 방향이 달라지게 된다. 이미지 센서(12)의 수광부는, 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 마이크로 렌즈(115)에 의해 굴절되어 도달하는 위치에 배치된다. 검출 대상 입사각 및/또는 입사 위치에 따라, 빛은 마이크로 렌즈(115)에 의해 시계 방향으로 굴절되거나 반시계 방향으로 굴절된다. 마이크로 렌즈(115)에 의해 굴절된 빛의 초점은, 마이크로 렌즈(115)의 하부 일측에 위치한다.On the other hand, referring to <the advancing direction of light seen from the cross section>, the first inclined surface 111 refracts (first refracts) the light having the detection target incident angle toward the microlens 115. Light having an incident angle other than the detection target incident angle is also refracted by the first inclined surface 111. The refracted light reaches the micro lens 115. The surface of the microlens 115 is an interface between air having a different refractive index and the microlens 115. Since the refractive index of the microlens 115 is relatively larger than the refractive index of air, the refractive angle by the microlens 115 is smaller than the incident angle to the microlens 115. In addition, since the surface of the microlens 115 is spherical, the direction to be refracted is determined according to the incident point and / or direction of the light. The direction in which the light having the incident angle of detection and the light having the remaining angle of incidence are refracted by the microlens 115 are changed. The light receiving portion of the image sensor 12 is disposed at a position where light having a detection target incident angle is refracted by the microlens 115 and reaches. Depending on the incident angle of detection and / or the incident position, the light is refracted clockwise or counterclockwise by the microlens 115. The focus of the light refracted by the microlens 115 is located at one lower side of the microlens 115.

둘 이상의 검출 대상 입사각을 이용하면, 하나의 마이크로 렌즈(115)로 복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)에서 나온 빛을 검출할 수 있다. 도 6은 제1 내지 제4 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d) 중 제3 단위 영역(31c) 및 도 7은 제2 단위 영역(31b)을 검출하는 경우를 예시하고 있다. 도 6에는, 제1 검출 대상 입사각 θ₁을 갖는 빛 L_θ1, 제1 검출 대상 입사각 θ₁보다 α₁만큼 작은 입사각 θ₁-α₁을 갖는 빛 L_θ1-α1 및 제1 검출 대상 입사각 θ₁보다 α₂만큼 큰 입사각 θ₁+α₂를 갖는 빛 L_θ1+α2의 광 경로가 예시되어 있으며, 도 7에는, 제2 검출 대상 입사각 θ₂을 갖는 빛 L_θ2, 제2 검출 대상 입사각 θ₂보다 β₁만큼 작은 입사각 θ₂-β₁를 갖는 빛 L_θ2-β1 및 제2 검출 대상 입사각 θ₂보다 β₂만큼 큰 입사각 θ₂+β₂를 갖는 빛 L_θ2+β2의 광 경로가 예시되어 있다. 즉, 제1 및 제3 단위 영역(31a, 31c)에서 나온 빛에 대한 검출 대상 입사각은, θ₁-α₁부터 θ₁+α₂까지의 범위에 속하며, 제2 및 제4 단위 영역(31b, 31d)에서 나온 빛에 대한 검출 대상 입사각은, θ₂-β₁부터 θ₂+β₂까지의 범위에 속할 수 있다. 여기서, 검출 대상 입사각을 범위로 정의하면, 마이크로 렌즈(115)로의 빛 입사 면적이 증가하며, 그 결과, 수광부(120)에 도달하는 빛의 광량이 증가한다. When two or more detection angles of incidence are used, light from the plurality of unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d may be detected by one microlens 115. FIG. 6 illustrates a case where the third unit region 31c and the second unit region 31b of the first to fourth unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d are detected. 6, the first detection subject light having an incident angle θ ₁ L _θ1, the first detection subject incident angle θ _1, α ₁ than by a small incident angle θ ₁ with light having a ₁ L -α _θ1-α1 and the first detection target angle of incidence θ ₁ than α ₂ by a large angle of incidence θ ₁ + α, and the light path of the light L _{θ1 + α2} is illustrated having _two, in the Figure 7, the second detection target angle of incidence light L _θ2, the second detection target angle of incidence with θ ₂ θ ₂ β ₁ than the small angle of incidence θ ₂ of the optical path of light having a ₁ L -β _θ2-β1 and a second detection target angle of incidence θ ₂ than the light having a large angle of incidence θ ₂ + β ₂ as β ₂ L _{θ2 + β2} is illustrated by have. That is, the detection target incident angle with respect to the light emitted from the first and third unit regions 31a and 31c is in the range of θ ₁ -α ₁ to θ ₁ + α ₂ , and the second and fourth unit regions 31b. , 31d) may be in the range of θ ₂ -β ₁ to θ ₂ + β ₂ . Here, if the incident angle of detection is defined as the range, the light incident area to the microlens 115 is increased, and as a result, the amount of light reaching the light receiving unit 120 is increased.

제2 검출 대상 입사각 θ₂는 제1 검출 대상 입사각 θ₁보다 크다. 이로 인해, θ₁-α₁부터 θ₁+α₂까지의 범위에 속하는 검출 대상 입사각을 갖는 빛의 초점은, θ₂-β₁부터 θ₂+β₂까지의 범위에 속하는 검출 대상 입사각을 갖는 빛의 초점과 상이하다. The second detection target incident angle θ ₂ is greater than the first detection target incident angle θ ₁ . For this reason, the focus of light having a detection angle of incidence in the range of θ ₁ -α ₁ to θ ₁ + α ₂ has a detection angle of incidence in the range of θ ₂ -β ₁ to θ ₂ + β ₂ . Different from the focus of light

<단면에서 본 빛의 진행 방향>을 참조하면, θ₁-α₁부터 θ₁+α₂까지의 범위에 속하는 검출 대상 입사각을 갖는 빛의 초점은, θ₂-β₁부터 θ₂+β₂까지의 범위에 속하는 검출 대상 입사각을 갖는 빛의 초점의 우측에 위치한다. 즉, 4개의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d) 중 왼쪽에 위치한 단위 영역(31a, 31c)에서 나온 빛은, 오른쪽에 위치한 단위 영역(31b, 31d)보다 더 크게 굴절되어 4개의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d) 중 오른쪽에 위치한 수광부(120b, 120d)에 의해 검출된다. 마찬가지로, 오른쪽에 위치한 단위 영역(31b, 31d)에서 나온 빛은, 왼쪽에 위치한 수광부(120a, 120c)에 의해 검출된다. Referring to <the traveling direction of the light seen from the cross-section>, the focus of the light having a detection angle of incidence in the range of θ ₁ -α ₁ to θ ₁ + α ₂ is θ ₂ -β ₁ to θ ₂ + β ₂ It is located on the right side of the focal point of light having a detection target incident angle in the range up to. That is, the light emitted from the unit areas 31a and 31c located on the left side among the four unit areas 31a, 31b, 31c, and 31d is refracted to be larger than the unit areas 31b and 31d located on the right side. It is detected by the light receiving parts 120b and 120d located on the right side among the 120a, 120b, 120c and 120d. Similarly, light emitted from the unit areas 31b and 31d located on the right side is detected by the light receiving units 120a and 120c located on the left side.

한편, <평면에서 본 빛의 진행 방향>을 참조하면, 마이크로 렌즈(115)의 중심에서 수평하게 연장된 선을 기준으로, 제1 및 제2 단위 영역(31a, 31b)은 위쪽에 위치하며, 제3 및 제4 단위 영역(31c, 31d)은 아래쪽에 위치한다. 제1 및 제2 단위 영역(31a, 31b)에서 나온 빛은, 마이크로 렌즈(115)의 표면에서 굴절되어 제3 및 제4 수광부(120c, 120d)에 의해 검출된다. 마찬가지로, 제3 및 제4 단위 영역(31c, 31d)에서 나온 빛은, 마이크로 렌즈(115)의 표면에서 굴절되어 제1 및 제2 수광부(120a, 120d)에 의해 검출된다. On the other hand, referring to <the direction of the light seen from the plane>, the first and second unit regions 31a and 31b are positioned upwards, based on a line extending horizontally from the center of the microlens 115. The third and fourth unit areas 31c and 31d are disposed below. Light emitted from the first and second unit regions 31a and 31b is refracted at the surface of the microlens 115 and detected by the third and fourth light receiving units 120c and 120d. Similarly, light emitted from the third and fourth unit regions 31c and 31d is refracted at the surface of the micro lens 115 and detected by the first and second light receiving units 120a and 120d.

정리하면, 하나의 마이크로 렌즈(115)는, 4개의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)과 4개의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d) 사이에서, 핀홀(pin-hole) 역할을 한다. 이로 인해, 제1 단위 영역(31a)은 제4 수광부(120d)에, 제2 단위 영역(31b)은 제3 수광부(120c)에, 제3 단위 영역(31c)은 제2 수광부(120b)에, 그리고 제4 단위 영역(31d)은 제1 수광부(120a)에 대응하게 된다. In summary, one micro lens 115 serves as a pin-hole between the four unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d and the four light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d. . Therefore, the first unit region 31a is connected to the fourth light receiving unit 120d, the second unit region 31b is connected to the third light receiving unit 120c, and the third unit region 31c is connected to the second light receiving unit 120b. The fourth unit area 31d corresponds to the first light receiver 120a.

도 8은 도 6 및 도 7에서 설명한 원리가 적용된 지문인식 기능을 구비한 디스플레이를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a display having a fingerprint recognition function to which the principles described with reference to FIGS. 6 and 7 are applied.

이미지 센서층(10)은, 광 선택 구조(11) 및 이미지 센서(12)를 포함하며, 광 선택 구조(11)는 프리즘 시트(110) 및 마이크로 렌즈(115)를 포함한다. 한편, 광 선택 구조(11)는, 마이크로 렌즈(115)와 이미지 센서(12) 사이에 개재된 광 경로 연장층(119)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예로, 광 선택 구조(11)의 프리즘 시트(110)는, 이미지 센서(12)에 결합된 상태로 디스플레이 패널(20)의 하면에 결합될 수 있다. 다른 실시예로, 프리즘 시트(110)는, 디스플레이 패널(20)의 하면에 형성 또는 결합되며, 마이크로 렌즈(115)가 형성된 이미지 센서(12)가 프리즘 시트(110)에 결합될 수도 있다. The image sensor layer 10 includes a light selection structure 11 and an image sensor 12, and the light selection structure 11 includes a prism sheet 110 and a micro lens 115. On the other hand, the light selection structure 11 may further include a light path extension layer 119 interposed between the micro lens 115 and the image sensor 12. In one embodiment, the prism sheet 110 of the light selection structure 11 may be coupled to the bottom surface of the display panel 20 while being coupled to the image sensor 12. In another embodiment, the prism sheet 110 may be formed or coupled to the bottom surface of the display panel 20, and the image sensor 12 having the microlens 115 may be coupled to the prism sheet 110.

프리즘 시트(110)는 제1 경사면(111)과 제2 경사면(112)을 포함한다. 교번하게 배치된 제1 경사면(111)과 제2 경사면(112)은 교번하게 프리즘 산과 프리즘 골을 형성한다. 프리즘 산은 마이크로 렌즈(115)를 향하며, 프리즘 골은 디스플레이 패널(20)를 향한다. 프리즘 시트(110)의 제1 경사면(111)은 좌측 상부에서 우측 하부 방향으로 입사한 빛 L_θ1 및 L_θ2를 굴절시킨다. 제2 경사면(112)은 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛을 굴절시키거나, 차단할 수 있다. 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛은, 지문 획득 영역(31)에서 나온 빛이 아니다. 따라서 수광부(120)에 의해 검출되어서는 안 된다. 우측 상부에서 좌측 하부 방향으로 입사한 빛을 차단하기 위해, 제1 흡광층(113)이 제2 경사면(112) 상에 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제1 경사면(111)의 기울기, 즉, 측면 방향으로 수직한 직선과 이루는 각도는, 제2 경사면(112)의 기울기와 상이할 수 있다. 제2 경사면(112)의 기울기가 작을수록, 제1 경사면(111)에 입사하는 빛의 광량이 증가할 수 있다. 다른 실시예로, 프리즘 시트(110)는, 프리즘 산의 첨단부가 제거된 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1 경사면(111)의 하단부와 제2 경사면(112)의 하단부는 측면 방향으로 수평한 면의 측면에 결합될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 프리즘 시트(110)는, 마이크로 렌즈(115) 사이에 정렬될 수 있으며, 특히, 프리즘 시트(110)를 지지하기 위한 별도의 구조물이 필요 없게 된다. The prism sheet 110 includes a first inclined surface 111 and a second inclined surface 112. The first inclined surface 111 and the second inclined surface 112 alternately form a prism peak and a prism valley. The prism acid faces the microlens 115 and the prism valleys face the display panel 20. A first inclined surface 111 of the prism sheet 110 is thereby refracting the light incident on the lower right direction L L _θ1 and _θ2 at the upper left. The second inclined surface 112 may refract or block light incident from the upper right side to the lower left direction. Light incident from the upper right side to the lower left direction is not light emitted from the fingerprint acquisition area 31. Therefore, it should not be detected by the light receiver 120. In order to block light incident from the upper right side to the lower left direction, the first light absorbing layer 113 may be formed on the second inclined surface 112. In an embodiment, the inclination of the first inclined surface 111, that is, the angle formed by a straight line perpendicular to the lateral direction may be different from the inclination of the second inclined surface 112. As the inclination of the second inclined surface 112 is smaller, the amount of light incident on the first inclined surface 111 may increase. In another embodiment, the prism sheet 110 may have a structure in which the tip of the prism acid is removed. That is, the lower end of the first inclined surface 111 and the lower end of the second inclined surface 112 may be coupled to the side of the horizontal surface in the lateral direction. According to such a structure, the prism sheet 110 may be aligned between the micro lenses 115, and in particular, a separate structure for supporting the prism sheet 110 may be unnecessary.

복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)으로부터 나온 빛은, 하나의 마이크로 렌즈(115)에 의해 굴절된다. 복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)으로부터 나온 빛 중에서, 제1 및 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛은, 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)에 의해 검출된다. 복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)으로부터 나온 빛 중 제1 및 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛의 광 경로들은, 대응하는 각 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)에 도달하기 전까지 적어도 일부 중첩될 수 있다.Light emitted from the plurality of unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d is refracted by one micro lens 115. Of the light emitted from the plurality of unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d, the light having the first and second detection target incident angles is detected by the plurality of light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d. The light paths of the light having the first and second detection target incidence angles among the light emitted from the plurality of unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d may not reach the corresponding light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d. At least some may overlap.

마이크로 렌즈(115)의 하면은 실질적으로 평면이며, 상면은 곡면이다. 즉, 마이크로 렌즈(115)의 수평 단면은 원형이며, 중심에서 수직 방향으로 멀어질수록 수평 단면의 직경은 감소한다. 마이크로 렌즈(115)의 하면의 면적은, 디스플레이 패널(20)의 디스플레이 화소(21)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈(115)의 면적은, 디스플레이 화소(21)의 면적의 2배 또는 그 이상일 수 있다. The lower surface of the microlens 115 is substantially planar, and the upper surface is curved. That is, the horizontal cross section of the microlens 115 is circular, and as the distance from the center to the vertical direction decreases, the diameter of the horizontal cross section decreases. The area of the lower surface of the microlens 115 may be larger than the area of the display pixel 21 of the display panel 20. For example, the area of the microlens 115 may be twice or more than the area of the display pixel 21.

마이크로 렌즈(115)에 의한 입사각 선택성을 높이기 위해서, 마이크로 렌즈(115)와 이미지 센서(12) 사이에 광 경로 연장층(119)이 개재될 수 있다. 광 경로 연장층(119)의 두께는, 예를 들어, 마이크로 렌즈(115)의 중심부 두께의 약 5배 이상일 수 있으나, 이는 예시일 뿐이며, 마이크로 렌즈(115)의 구면 수차, 검출 대상 입사각 등 다양한 요인에 의해 증가하거나 감소할 수 있다. 여기서, 마이크로 렌즈(115)와 광 경로 연장층(119)의 굴절률은 실질적으로 동일할 수 있다. 한편, 광 경로 연장층(119) 상면 중 마이크로 렌즈(115)가 형성되지 않은 일부 영역에는 흡광 물질을 포함하는 제2 흡광층(116)이 형성될 수 있다. 제2 흡광층(116)은 검출 대상 입사각 이외의 입사각을 갖는 빛이 광 경로 연장층(119) 내부를 통과하여 이미지 센서(12)로 입사하는 것을 차단할 수 있다. 광 차단층(미도시)은, 광 경로 연장층(119)의 내부 또는 하면에 형성될 수 있다. 제1 및 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛의 광 경로를 정의하기 위해서, 광 차단층은, 광 경로를 제외한 나머지 영역에 형성될 수 있다. 광 차단층은, 제1 및 제2 검출 대상 입사각 이외의 입사각을 갖는 빛이 이미지 센서(12)에 입사하는 것을 방지한다.In order to increase the angle of incidence selectivity of the microlens 115, an optical path extension layer 119 may be interposed between the microlens 115 and the image sensor 12. The thickness of the optical path extension layer 119 may be, for example, about 5 times or more of the thickness of the central portion of the microlens 115, but this is only an example, and the spherical aberration of the microlens 115 and the incident angle of detection may be various. It may increase or decrease by a factor. Here, the refractive indexes of the microlens 115 and the optical path extension layer 119 may be substantially the same. Meanwhile, a second light absorbing layer 116 including a light absorbing material may be formed in a portion of the upper surface of the light path extension layer 119 where the microlens 115 is not formed. The second light absorbing layer 116 may block light having an incident angle other than the detection target incident angle from passing through the optical path extension layer 119 and entering the image sensor 12. The light blocking layer (not shown) may be formed inside or under the light path extension layer 119. In order to define the light paths of the light having the first and second detection object incident angles, the light blocking layer may be formed in the remaining areas except the light path. The light blocking layer prevents light having an incident angle other than the first and second detection object incident angles from entering the image sensor 12.

마이크로 렌즈(115)는 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)의 아래쪽에 배치되며, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는 마이크로 렌즈(115)의 아래쪽에 배치된다. 빛의 입사각은, 빛의 진행 방향과 커버 글라스(30)의 표면 사이의 각도로 정의된다. 입사각이 0도가 아닌 빛은, 이미지 센서층(10) 방향을 향할 때, 오른쪽 또는 왼쪽으로 경사지게 진행한다. 따라서, 마이크로 렌즈(115)는, 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)의 오른쪽 또는 왼쪽에 배치될 수 있다. 한편, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 위치는, 마이크로 렌즈(115) 위치에 의해 결정될 수 있다. 즉, 마이크로 렌즈(115)가 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)의 오른쪽에 배치된다면, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는 마이크로 렌즈(115)의 오른쪽에 배치될 수 있다. 따라서, 수직 방향으로 볼 때, 지문 검출 영역(31), 마이크로 렌즈(115) 및 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는 동일한 수직 선상에 위치하지 않는다.The microlens 115 is disposed below the unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d, and the light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d are disposed below the microlens 115. The incident angle of light is defined as the angle between the traveling direction of the light and the surface of the cover glass 30. Light whose incidence angle is not 0 degrees proceeds to be inclined to the right or left when facing the image sensor layer 10. Therefore, the micro lens 115 may be disposed on the right side or the left side of the unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d. Meanwhile, the positions of the light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d may be determined by the position of the microlens 115. That is, if the microlens 115 is disposed to the right of the unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d, the light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d may be disposed to the right of the microlens 115. Therefore, when viewed in the vertical direction, the fingerprint detection area 31, the microlens 115 and the light receiving parts 120a, 120b, 120c and 120d are not located on the same vertical line.

마이크로 렌즈(115)의 상면 중 적어도 일부는, 단위 영역(31a)에서 나온 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)를 향해 굴절시키는 광 선택면이다. 광 선택면의 면적은, 단위 영역(31a)의 면적과 같거나 이보다 클 수 있다. 광 선택면은 마이크로 렌즈(115)의 상면에 투영된 단위 영역(31a)으로 볼 수 있다. 단위 영역(31a)을 수평한 평면으로, 광 선택면을 단위 영역(31a)에 대해 경사진 평면으로 단순화하면, 광 선택면의 면적은 단위 영역(31a)의 면적보다 커진다. 한편, 검출 대상 입사각이, 특정 각도 대신에 소정의 범위로 정의된 경우, 단위 영역(31a)으로부터 멀어질수록 빛이 도달할 수 있는 면적이 증가하므로, 광 선택면이 커진다. 광 선택면은, 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 입사하는 방향 및/또는 검출 대상 입사각(또는 입사각 범위)에 따라, 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 수광부(120a, 120b, 120c, 120d) 중 어느 하나로 굴절시킬 수 있다. 검출 대상 입사각 이외의 입사각을 갖는 빛은, 광 선택면에 의해 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)를 벗어나도록 굴절된다.At least a part of the upper surface of the microlens 115 is a light selection surface that refracts light having a detection target incident angle from the unit region 31a toward the light receiving portions 120a, 120b, 120c, and 120d. The area of the light selection surface may be equal to or larger than the area of the unit region 31a. The light selection surface may be viewed as the unit region 31a projected onto the image surface of the microlens 115. If the unit region 31a is a horizontal plane and the light selection surface is simplified to a plane inclined with respect to the unit region 31a, the area of the light selection surface becomes larger than the area of the unit region 31a. On the other hand, when the incident angle of detection is defined in a predetermined range instead of a specific angle, the area from which the light can reach increases as the distance from the unit region 31a increases, thereby increasing the light selection surface. The light selection surface refracts the light having the detection target incident angle to one of the light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d according to the direction in which the light having the detection target incident angle is incident and / or the detection target incident angle (or the incident angle range). You can. Light having an incident angle other than the detection target incident angle is refracted by the light selection surface to deviate from the light receiving portions 120a, 120b, 120c, and 120d.

이미지 센서(12)는, 기판에 형성된 수광부(120a, 120b, 120c, 120d) 및 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 상부 또는 하부에 형성되는 메탈층(미도시)을 포함한다. 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는 마이크로 렌즈(115)의 하부에 위치하며, 입사한 빛을 검출하여 화소 전류를 생성한다. 생성된 화소 전류는 메탈층에 의해 외부로 출력될 수 있다. The image sensor 12 includes light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d formed on a substrate, and a metal layer (not shown) formed above or below the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d. The light receivers 120a, 120b, 120c, and 120d are positioned under the microlens 115, and detect the incident light to generate pixel current. The generated pixel current may be output to the outside by the metal layer.

복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31c)에서 나와 동일한 마이크로 렌즈(115)를 통과한 빛을 독립적으로 검출하기 위해서, 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)가 기판에 형성된다. 하나의 마이크로 렌즈(115)에 대응하는 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는, 다른 마이크로 렌즈에 대응하는 복수의 수광부로부터 이격된다. 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 위치는, 제1 및 제2 검출 대상 입사각을 갖는 빛의 초점 위치에 의해 결정될 수 있다. 첨부된 도면에서, 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)가 서로 접하고 있는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시일 뿐이다. In order to independently detect light passing through the same microlens 115 from the plurality of unit regions 31a, 31b, 31c, and 31c, a plurality of light receiving portions 120a, 120b, 120c, and 120d are formed on the substrate. The plurality of light receiving portions 120a, 120b, 120c, and 120d corresponding to one micro lens 115 are spaced apart from the plurality of light receiving portions corresponding to the other micro lenses. The positions of the plurality of light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d may be determined by the focal positions of the light having the first and second detection target incident angles. In the accompanying drawings, the plurality of light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d are shown to be in contact with each other, but this is only an example.

입사각 선택성을 향상시키기 위해서, 마이크로 렌즈(115)의 중심 및 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 중심은 일치하지 않을 수 있다. 도 8에서, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는 마이크로 렌즈(115)의 우측 하부에 위치한다. 여기서, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 위치는 마이크로 렌즈(115)에 의해 마지막으로 굴절된 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 도달할 수 있는 위치이며, 제1 및 제2 검출 대상 입사각, 마이크로 렌즈(115)의 굴절율, 광 경로 연장층(119)의 높이 등과 같은 다양한 요인에 의해 결정될 수 있다. 이러한 배치를 통해서, 이미지 센서(12)의 입사각 선택성이 향상될 수 있다.In order to improve the incident angle selectivity, the center of the microlens 115 and the center of the plurality of light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d may not coincide. In FIG. 8, the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d are positioned at the lower right side of the micro lens 115. Here, the positions of the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d are positions at which light having the detection object incident angle, which is finally refracted by the microlens 115, may be reached, and the first and second detection object incident angles, micro, may be reached. It may be determined by various factors such as the refractive index of the lens 115, the height of the optical path extension layer 119, and the like. Through this arrangement, the incident angle selectivity of the image sensor 12 may be improved.

한편, 입사각 선택성을 향상시키기 위해서, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 폭은 마이크로 렌즈(115)의 폭에 비해 상대적으로 좁게 형성될 수 있다. 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 폭이 큰 경우에, 제1 및 제2 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛도 검출될 수 있다. 따라서, 검출 대상 입사각을 갖는 빛이 광 선택 구조(11)에 의해 굴절될 때 도달할 수 있는 지점에 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)가 형성되면, 제1 및 제2 검출 대상 입사각 이외의 각도를 갖는 빛은 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)가 형성되지 않은 기판의 하면에 도달하게 된다. Meanwhile, in order to improve the incident angle selectivity, the widths of the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d may be formed to be relatively narrow compared to the width of the microlens 115. When the light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d have a large width, light having an angle other than the first and second detection target incident angles may also be detected. Therefore, when the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d are formed at a point that can be reached when the light having the detection angle of incidence is refracted by the light selection structure 11, the first and second detection angles other than the first detection angle The light having an angle reaches the lower surface of the substrate on which the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d are not formed.

광 경로를 형성하며 전기 배선을 위한 메탈층은, 마이크로 렌즈(115)와 수광부(120a, 120b, 120c, 120d) 사이에 형성(BSI(Back Surface Illumination) 구조)될 수 있다. 한편, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 하부에 형성된 메탈층은 전기 배선의 역할(FSI(Front Surface Illumination) 구조)만을 할 수 있다. 메탈층을 구성하는 복수의 메탈 라인은 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)에 제어 신호를 전달하거나 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)가 생성한 화소 전류를 외부로 인출하기 위한 전기 배선을 형성한다. 복수의 메탈 라인은 IMD(Inter Metal Dielectric) 등에 의해 상호간에 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 복수의 메탈 라인에 의해 정의된 광 경로도 IMD로 형성될 수 있다. 일 예로, 마이크로 렌즈(115)에 의해 선택된 빛은 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)의 표면에 경사지게 입사하므로, 광 경로 역시 경사지게 형성될 수 있다.The metal layer for forming the optical path and for the electrical wiring may be formed between the microlens 115 and the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d (back surface illumination structure). Meanwhile, the metal layer formed under the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d may serve only as a front wiring (FSI (Front Surface Illumination) structure). The plurality of metal lines constituting the metal layer may provide electrical wiring for transmitting control signals to the light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d or drawing out pixel currents generated by the light receiving units 120a, 120b, 120c, and 120d to the outside. Form. The plurality of metal lines may be electrically insulated from each other by an inter metal dielectric (IMD) or the like. In addition, an optical path defined by a plurality of metal lines may also be formed of IMD. For example, since the light selected by the microlens 115 is obliquely incident on the surfaces of the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d, the light path may also be inclined.

도 9 및 도 10은 마이크로 렌즈와 디스플레이의 디스플레이 화소의 크기에 따른 검출 가능 범위를 개략적으로 도시한 도면이다.9 and 10 are diagrams schematically illustrating a detectable range according to sizes of microlenses and display pixels of a display.

도 5에서 설명한 바와 같이, 이미지 센서(12)는, 예를 들어, 디스플레이 패널(20)의 디스플레이 화소(21) 사이에 존재하는, 광학적으로 투명한 영역(23)을 통과한 빛을 검출한다. 도 9의 (a)는, 마이크로 렌즈(115, 115a)와 디스플레이 화소(21)의 크기를 비교하고 있다. 마이크로 렌즈(115a)의 직경과 디스플레이 화소(21)의 가로 또는 세로 길이(이하 피치)와의 차이가 작으면, 마이크로 렌즈(115a)를 정밀하게 배치하여야 한다. As described in FIG. 5, the image sensor 12 detects light passing through the optically transparent region 23, for example, present between the display pixels 21 of the display panel 20. In FIG. 9A, the sizes of the microlenses 115 and 115a and the display pixels 21 are compared. If the difference between the diameter of the microlens 115a and the horizontal or vertical length (hereinafter pitch) of the display pixel 21 is small, the microlens 115a must be precisely disposed.

도 9의 (b)는, 마이크로 렌즈(115a)가 디스플레이 화소(21) 사이의 광학적으로 투명한 영역(23)에 대응되게 배치된 경우를 예시하고 있다. 도 8을 참조하면, A로 표시된 영역은 커버 글라스(30) 상의 지문 획득 영역(31)이고, B로 표시된 영역은 디스플레이 패널(20)의 디스플레이 화소(21)가 형성된 평면상의 영역이고, C로 표시된 영역은 마이크로 렌즈(115a) 상의 광 선택면이며, D로 표시된 영역은 수광부를 나타낸다. 여기서, 원리의 명확한 이해를 돕기 위해서, 프리즘 시트는 표시하지 않았다. 마이크로 렌즈(115a)는, 광학적으로 투명한 영역(23)을 통과한 빛 중에서, 검출 대상 입사각을 갖는 빛을 굴절시킨다. 따라서 수광부에 도달하는 빛의 광량은, 일반적인 이미지 센서에서 수광부에 도달하는 빛의 광량보다 적다. 따라서 마이크로 렌즈(115a)의 직경이 작을수록, 마이크로 렌즈(115a)의 위치를 광학적으로 투명한 영역(23)에 대응시켜야 한다.FIG. 9B illustrates a case where the microlens 115a is disposed to correspond to the optically transparent region 23 between the display pixels 21. Referring to FIG. 8, an area denoted by A is a fingerprint acquisition area 31 on the cover glass 30, and an area denoted by B is an area on a plane on which display pixels 21 of the display panel 20 are formed, and as C. FIG. The marked area is the light selection surface on the micro lens 115a, and the area indicated by D represents the light receiving portion. Here, the prism sheet is not shown in order to facilitate a clear understanding of the principle. The microlens 115a refracts light having an incident angle of detection object among the light passing through the optically transparent region 23. Therefore, the amount of light reaching the light receiving portion is less than the amount of light reaching the light receiving portion in a general image sensor. Therefore, as the diameter of the microlens 115a is smaller, the position of the microlens 115a must correspond to the optically transparent region 23.

도 9의 (c)는, 마이크로 렌즈(115a)가 디스플레이 화소(21) 사이의 광학적으로 불투명한 영역(22)에 대응되게 배치된 경우를 예시하고 있다. 이 경우, A 영역에서 나온 빛은, 광학적으로 불투명한 영역(22)에 의해 차단된다. 따라서 마이크로 렌즈(115a)에 도달하는 빛은 실질적으로 없으며, 수광부도 빛을 검출할 수 없게 된다. FIG. 9C illustrates a case where the microlens 115a is disposed to correspond to the optically opaque region 22 between the display pixels 21. In this case, light emitted from the A region is blocked by the optically opaque region 22. Therefore, substantially no light reaches the microlens 115a, and the light receiving unit cannot detect the light.

한편, 마이크로 렌즈(115)의 직경이 디스플레이 화소(21)의 피치보다 커지면, 마이크로 렌즈(115a)를 정밀하게 배치할 필요가 제거된다. 도 10의 (a)는, 마이크로 렌즈(115)가 이상적인 위치에 배치된 경우이고, (b)는 마이크로 렌즈(115)가 (a)의 위치로부터 수직 방향으로 이동한 경우이며, (c)는 마이크로 렌즈(115)가 (a)의 위치로부터 수평 방향으로 이동한 경우이다. 도 9와 마찬가지로, A로 표시된 영역은 커버 글라스(30) 상의 지문 획득 영역(31)을 구성하는 복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)이고, B로 표시된 영역은 디스플레이 패널(20)의 디스플레이 화소(21)가 형성된 평면상의 영역이고, C로 표시된 영역은 마이크로 렌즈(115) 상의 광 선택면이며, D로 표시된 영역은 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)를 나타낸다.On the other hand, when the diameter of the microlens 115 becomes larger than the pitch of the display pixel 21, the need for precisely arranging the microlens 115a is eliminated. (A) of FIG. 10 is a case where the micro lens 115 is arrange | positioned at an ideal position, (b) is a case where the micro lens 115 moved to the vertical direction from the position of (a), (c) This is the case where the micro lens 115 has moved in the horizontal direction from the position of (a). As in FIG. 9, an area denoted by A is a plurality of unit areas 31a, 31b, 31c, and 31d constituting the fingerprint acquisition area 31 on the cover glass 30, and an area denoted by B is the display panel 20. Is a planar region on which the display pixels 21 are formed, an area indicated by C is a light selection surface on the microlens 115, and an area indicated by D indicates a plurality of light receiving portions 120a, 120b, 120c, and 120d.

도 10의 (a)에서, 복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)에서 나온 빛(영역 A)은, 디스플레이 화소(21)의 광학적으로 투명한 영역(23)이 교차하는 지점을 모두 통과하여(영역 B), 마이크로 렌즈(115)의 광 선택면에 도달할 수 있다(영역 C). 따라서 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d) 각각은 대응하는 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)으로부터 나온 빛을 검출할 수 있다.In FIG. 10A, light emitted from the plurality of unit areas 31a, 31b, 31c, and 31d (area A) passes through all the points where the optically transparent area 23 of the display pixel 21 intersects. To reach the light selection surface of the microlens 115 (area C). Accordingly, each of the plurality of light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d may detect light emitted from the corresponding unit areas 31a, 31b, 31c, and 31d.

도 10의 (b)에서, 복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)에서 나온 빛(영역 A)은, 영역 B의 중심 부근에 수직 방향 및 영역 B의 상단/하단 부근에 수평 방향으로 위치한 광학적으로 투명한 영역(23)을 통과하여, 마이크로 렌즈(115)의 광 선택면에 도달할 수 있다. 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d) 별로 검출하는 광량의 차이는 발생할 수 있지만, 이 차이는, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)가 지문과 커버 글라스(30) 사이의 접촉 유무를 검출하는데 거의 영향을 미치지 않는다. 마찬가지로, 도 10의 (c)에서, 빛이 영역 B를 통과하는 위치와 면적은 달라지지만, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는 복수의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)에서 나온 빛을 모두 검출할 수 있다.In FIG. 10B, light emitted from the plurality of unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d (area A) is vertical in the vicinity of the center of the area B and in the horizontal direction near the top / bottom of the area B. In FIG. Through the optically transparent area 23 located, it is possible to reach the light selection surface of the microlens 115. Differences in the amount of light detected for each of the plurality of light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d may occur, but this difference may indicate that the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d are not in contact with the fingerprint and the cover glass 30. Little effect on detection. Similarly, in FIG. 10C, the position and area where light passes through the region B are different, but the light receiving portions 120a, 120b, 120c, and 120d are provided from the plurality of unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d. All light can be detected.

마이크로 렌즈(115)의 직경을 디스플레이 화소(21)의 피치보다 크게 하면, 정렬 오류로 인한 문제를 해결할 수 있는 반면, 지문 이미지의 해상도가 감소한다. 해상도의 감소는, 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)에 의해 극복될 수 있다. 1개의 마이크로 렌즈(115)에 1개의 수광부가 대응되는 경우, 마이크로 렌즈(115)의 직경이 디스플레이 화소(21)의 피치의 약 2배가 되면, 해상도는 약 1/4로 감소된다. 1/4 해상도로 생성된 지문 이미지가 여전히 지문을 인식하는데 충분하다면, 1개의 수광부를 이용할 수 있다. 마이크로 렌즈(115)의 직경을 디스플레이 화소(21)의 피치보다 크게 함으로써, 마이크로 렌즈(115)를 광학적으로 투명한 영역(23)에 대응시킬 필요가 없는 얼라인 프리(Align free) 구조가 구현된다. 해상도를 증가시키는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어를 이용하여 감소된 해상도를 원래의 해상도로 복원할 수 있다.If the diameter of the microlens 115 is made larger than the pitch of the display pixel 21, the problem due to the alignment error can be solved, while the resolution of the fingerprint image is reduced. The reduction in resolution may be overcome by the plurality of light receiving parts 120a, 120b, 120c and 120d. When one light receiving unit corresponds to one micro lens 115, when the diameter of the micro lens 115 becomes about twice the pitch of the display pixel 21, the resolution is reduced to about 1/4. If the fingerprint image created at quarter resolution is still sufficient to recognize the fingerprint, one light receiver can be used. By making the diameter of the microlens 115 larger than the pitch of the display pixel 21, an alignment free structure is realized without requiring the microlens 115 to correspond to the optically transparent region 23. Various methods of increasing the resolution may be implemented. For example, software can be used to restore the reduced resolution to the original resolution.

하나의 마이크로 렌즈(115)에 대응하는 복수의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는, 소프트웨어적인 처리 없이, 해상도의 감소를 방지하거나 최소화할 수 있다. 마이크로 렌즈(115)의 직경이 디스플레이 화소(21)의 피치의 약 2배가 되더라도, 4개의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는 4개의 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)으로부터 나온 빛을 검출한다. 따라서, 1개의 마이크로 렌즈(115)에 1개의 수광부가 대응될 때와 동일한 해상도가 유지될 수 있다.The plurality of light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d corresponding to one micro lens 115 may prevent or minimize a reduction in resolution without software processing. Although the diameter of the microlens 115 becomes about twice the pitch of the display pixel 21, the four light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d emit light from the four unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d. Is detected. Therefore, the same resolution as that when one light receiving unit corresponds to one micro lens 115 can be maintained.

도 11은 이미지 센서의 화소 배열을 개략적으로 도시한 도면이다. 11 is a diagram schematically illustrating a pixel array of an image sensor.

도 11의 (a)를 참조하면, 1개의 마이크로 렌즈에 대응하는 복수의 센서 화소들은 서로 가깝게 배치되며, 다른 마이크로 렌즈에 대응하는 복수의 센서 화소들로부터는 이격된다. 일 실시예로, 제1 마이크로 렌즈(1151)에 대응하는 4개의 센서 화소(1201)는, 전기적으로 분리될 수 있는 최소 거리 또는 그 이상으로 이격될 수 있다. 제1 마이크로 렌즈(1151)에 대응하는 센서 화소(1201)는, 제2 마이크로 렌즈(1142)에 대응하는 센서 화소(1202)로부터 마이크로 렌즈(1151)의 피치 P_MLA와 실질적으로 동일한 피치 P_pixel를 갖도록 배치될 수 있다. 제1 마이크로 렌즈(1151)에 대응하는 센서 화소(1201)와 제2 마이크로 렌즈(1142)에 대응하는 센서 화소(1202) 사이 영역은, 센서 화소가 배치되지 않은 빈 영역이다. 다른 실시예로, 4개의 센서 화소는 이미지 센서(12)의 상면 전체에 형성될 수 있다. 즉, 제1 마이크로 렌즈(1151)에 대응하는 센서 화소(1201)와 제2 마이크로 렌즈(1142)에 대응하는 센서 화소(1202) 사이 영역은, 센서 화소가 배치된 영역이며, 이 영역에 포함된 센서 화소들이 출력하는 화소 전류는 지문 이미지 생성에 이용되지 않는다.Referring to FIG. 11A, a plurality of sensor pixels corresponding to one micro lens are disposed close to each other and spaced apart from a plurality of sensor pixels corresponding to another micro lens. In an embodiment, the four sensor pixels 1201 corresponding to the first micro lenses 1151 may be spaced apart from each other by a minimum distance or more that can be electrically separated. The sensor pixel 1201 corresponding to the first micro lens 1151 receives a pitch P _pixel that is substantially the same as the pitch P _MLA of the micro lens 1151 from the sensor pixel 1202 corresponding to the second micro lens 1142. It may be arranged to have. The area between the sensor pixel 1201 corresponding to the first micro lens 1151 and the sensor pixel 1202 corresponding to the second micro lens 1142 is an empty area in which sensor pixels are not disposed. In another embodiment, four sensor pixels may be formed on the entire upper surface of the image sensor 12. That is, the area between the sensor pixel 1201 corresponding to the first microlens 1151 and the sensor pixel 1202 corresponding to the second microlens 1142 is an area in which the sensor pixel is disposed and is included in this area. Pixel currents output by the sensor pixels are not used to generate a fingerprint image.

도 11의 (b)는 4개의 센서 화소(1201a, 1201b, 1201c, 1201d)의 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)를 예시하고 있다. 센서 화소(1201a)의 상면은, 예를 들어, 포토 다이오드와 같은 수광부(120a) 및 수광부(120a)를 제어하거나 화소 전류를 출력하기 위한 트랜지스터, 커패시터 등과 같은 회로가 형성된 주변 영역(121a)으로 구분될 수 있다. 일 실시예로, 센서 화소(1201a, 1201b, 1201c, 1201d)에서, 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는, 서로 가깝게 배열된다. 예를 들어, 제1 센서 화소(1201a)의 수광부(120a)는 우측 하부에, 제2 센서 화소(1201b)의 수광부(120b)는 좌측 하부에, 제3 센서 화소(1201c)의 수광부(120c)는 우측 상부에, 제4 센서 화소(1201d)의 수광부(120d)는 좌측 상부에 각각 배치된다. 즉, 4개의 센서 화소는, 수평 방향 또는 수직 방향으로 가까운 센서 화소와 대칭이 되도록 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 센서 화소는, 수광부의 위치 및/또는 형상이 모두 동일하게 형성될 수 있다. FIG. 11B illustrates the light receiving units 120a, 120b, 120c and 120d of the four sensor pixels 1201a, 1201b, 1201c and 1201d. The upper surface of the sensor pixel 1201a is divided into, for example, a light receiving unit 120a such as a photodiode and a peripheral region 121a in which a circuit such as a transistor or a capacitor for controlling the light receiving unit 120a or outputting pixel current is formed. Can be. In one embodiment, in the sensor pixels 1201a, 1201b, 1201c, and 1201d, the light receiving parts 120a, 120b, 120c, and 120d are arranged close to each other. For example, the light receiving unit 120a of the first sensor pixel 1201a is located at the lower right side, the light receiving unit 120b of the second sensor pixel 1201b is located at the lower left side, and the light receiving unit 120c of the third sensor pixel 1201c is provided. Is at the upper right side, and the light receiving unit 120d of the fourth sensor pixel 1201d is disposed at the upper left side, respectively. That is, the four sensor pixels may be formed to be symmetrical with the sensor pixels close to the horizontal direction or the vertical direction. In another embodiment, the sensor pixel may be formed in the same position and / or shape of the light receiving unit.

도 12는 이미지 센서의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.12 is a diagram schematically illustrating a structure of an image sensor.

핀홀의 역할을 하는 마이크로 렌즈(115)로 인해서, 단위 영역(31a, 31b, 31c, 31d)과 수광부(120a, 120b, 120c, 120d)는 마이크로 렌즈(115)를 중심으로 대칭하게 대응된다. 즉, 제1 단위 영역(31a)에서 나온 빛은 제4 수광부(120d)에 의해 검출되고, 제2 단위 영역(31b)에서 나온 빛은 제3 수광부(120c)에 의해 검출되고, 제3 단위 영역(31c)에서 나온 빛은 제2 수광부(120b)에 의해 검출되며, 제4 단위 영역(31d)에서 나온 빛은 제1 수광부(120a)에 의해 검출된다. 따라서 이미지 센서(12)가 생성한 지문 이미지는, 2x2 화소마다 위치를 수정하는 작업이 요구된다. 화소의 위치 수정을 위한 작업 부담을 제거하기 위해서, 화소 전류를 출력하는 데이터 라인 Col. 0~Col. 5 및 셀렉트 라인 Row 0 ~ Row 5을 도시된 형태로 4개의 화소에 연결한다. 상세하게, 셀렉트 라인 Row 0는 제3 화소 및 제4 화소에 연결되며, 셀렉트 라인 Row 1은 제1 화소 및 제2 화소에 연결된다. 한편 데이터 라인 Col. 0은 제2 화소 및 제4 화소에 연결되며, 데이터 라인 Col. 1은 제1 화소 및 제3 화소에 연결된다. 이와 같이 셀렉트 라인과 데이터 라인을 배선하면, 이미지 센서의 나머지 구성부, 예를 들어, 열 디코더(Row decoder)나 리드 아웃 회로를 변경 없이 이용할 수 있으며, 특히, 지문 이미지의 2x2 화소마다 위치를 수정하는 후처리 작업이 필요 없어지게 된다.Due to the microlens 115 serving as a pinhole, the unit regions 31a, 31b, 31c, and 31d and the light receiving units 120a, 120b, 120c and 120d correspond to the microlens symmetrically. That is, light emitted from the first unit region 31a is detected by the fourth light receiver 120d, light emitted from the second unit region 31b is detected by the third light receiver 120c, and the third unit region. Light emitted from 31c is detected by the second light receiver 120b, and light emitted from the fourth unit region 31d is detected by the first light receiver 120a. Therefore, the fingerprint image generated by the image sensor 12 is required to correct the position every 2x2 pixels. In order to eliminate the burden of correcting the position of the pixel, the data line Col. 0-Col. 5 and select lines Row 0 to Row 5 are connected to four pixels in the form shown. In detail, the select line Row 0 is connected to the third pixel and the fourth pixel, and the select line Row 1 is connected to the first pixel and the second pixel. Data line Col. 0 is connected to the second pixel and the fourth pixel, and the data line Col. 1 is connected to the first pixel and the third pixel. By wiring the select line and the data line in this way, the remaining components of the image sensor, for example, a row decoder or a readout circuit, can be used without changing, and in particular, the position is corrected every 2x2 pixels of the fingerprint image. No post-processing work is needed.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

Claims

In the display with a fingerprint recognition function,
A display panel disposed under the cover glass and configured to pass light having various incidence angles representing fingerprints in contact with an upper surface of the cover glass; And
An image sensor layer disposed below the display panel, the image sensor layer generating a fingerprint image by detecting light having a first incident object incident angle and light having a second incident object incident angle among light having various incident angles;
The first unit area on the cover glass upper surface where the light having the first detection object incident angle emerges and the second unit area on the cover glass upper surface where the light having the second detection object incident angle emerges are provided with different fingerprint recognition functions. .

The display of claim 1, wherein the light is generated by ambient light and diffuses through the skin of a finger.

The display of claim 1, wherein the light is generated by panel light irradiated by the display panel and has a fingerprint recognition function that is diffused through the skin of a finger.

The method according to claim 1, wherein the image sensor layer,
A light selection structure for selecting the light having the first detection target incident angle and the light having the second detection target incident angle from among the light having the various incident angles; And
A display having a fingerprint recognition function positioned under the light selection structure and including an image sensor detecting light having the first incident angle of detection and light having the second incident angle of detection; .

The method according to claim 4, wherein the light selection structure,
A prism sheet for refracting light having the first detection target incident angle at a first angle and refracting the light having the second detection target incident angle at a second angle; And
Located at the bottom of the prism sheet, and having a fingerprint recognition function comprising a micro lens for refracting the light refracted at the first angle at a third angle, the light refracted at the second angle at a fourth angle One display.

The method according to claim 5, The image sensor,
A first sensor pixel positioned below the micro lens and having a first light receiving part generating a pixel current corresponding to light refracted at the third angle; And
A second sensor pixel positioned close to the first light receiver and having a second light receiver to generate a pixel current corresponding to the light refracted at the fourth angle,
The first sensor pixel and the second sensor pixel is a display having a fingerprint recognition function located on the lower side of the micro lens.

The display of claim 6, wherein the microlens has a fingerprint recognition function serving as a pinhole between the first unit area and the second unit area, and the first sensor pixel and the second sensor pixel.

The display according to claim 5, wherein the diameter of the microlens is larger than a display pixel pitch of the display panel.

The display according to claim 5, wherein the four sensor pixels arranged in the image sensor have a fingerprint recognition function corresponding to one of the micro lenses.

The display of claim 9, wherein the light receiving units of the four sensor pixels are formed to be close to each other.

In the fingerprint sensor package disposed under the display panel protected by the cover glass,
When light having various incidence angles representing fingerprints in contact with the top surface of the cover glass passes through the display panel, light having the first incidence angle to be detected and light having the second incidence angle to be detected are selected from the passed light. Light selection structure; And
An image sensor positioned under the light selection structure and configured to detect light having the first detection target incident angle and light having the second detection target incident angle to generate a fingerprint image,
And a first unit area on the cover glass upper surface from which light having the first detection object incident angle emerges and a second unit area on the top surface of the cover glass from which light having the second detection object incident angle emerge.

The method of claim 11, wherein the light selection structure,
A prism sheet for refracting light having the first detection target incident angle at a first angle and refracting the light having the second detection target incident angle at a second angle; And
And a micro lens positioned under the prism sheet and refracting light refracted at the first angle at a third angle and refracting light refracted at the second angle at a fourth angle.

The method according to claim 11,
And a prism sheet attached to a lower surface of the display panel, the light having the first detection target incident angle refracted at a first angle, and the light having the second detection target incident angle refracted at a second angle.
The light selection structure,
And a micro lens that refracts the light refracted at the first angle at a third angle and refracts the light refracted at the second angle at a fourth angle, the fingerprint sensor package being formed under the prism sheet.

The method according to claim 12 or 13, wherein the image sensor,
A first sensor pixel positioned below the micro lens and having a first light receiving part generating a pixel current corresponding to light refracted at the third angle; And
A second sensor pixel positioned close to the first light receiver and having a second light receiver to generate a pixel current corresponding to the light refracted at the fourth angle,
The first sensor pixel and the second sensor pixel is located on a lower side of the micro lens.

The fingerprint sensor package of claim 12 or 13, wherein the microlens serves as a pinhole between the first unit area and the second unit area, and the first sensor pixel and the second sensor pixel.

The fingerprint sensor package according to claim 12 or 13, wherein a diameter of the micro lens is larger than a display pixel pitch of the display panel.

The fingerprint sensor package according to claim 12 or 13, wherein four sensor pixels arranged in the image sensor correspond to one micro lens.

The fingerprint sensor package of claim 17, wherein the light receiving parts of the four sensor pixels are formed to be close to each other.