[The Korea Industry Post (kipost.net)] 삼성전자와 마찬가지로 애플도 내년 출시될 ‘아이폰’부터 풀스크린 모델을 준비 중이다. 풀스크린 아이폰 개발을 위해서는 화면 아래 홈버튼을 화면 속으로 감추는 게 가장 중요한데, 그동안 애플이 제출한 특허를 분석해보면 애플 역시 광학식 지문인식 기술을 채택할 가능성이 높아 보인다.


KIPOST는 애플이 제출한 디스플레이 일체형 지문인식 기술 특허를 찾아 분석해봤다.



포토다이오드 방식 Vs 근적외선 방식



현재 애플이 출원한 특허 가운데, 아이폰에 적용할 것으로 보이는 지문인식 특허는 크게 두 가지로 요약된다. 


하나는 삼성전자가 내년에 ‘갤럭시S8(가칭)’에 적용할 계획인 포토다이오드 방식이다. 이는 유기발광다이오드(OLED)에서 나온 빛이 지문에 반사되면, 이를 포토다이오드로 흡수해 지문을 인식하는 기술이다. 


포토다이오드는 빛에너지를 전기신호로 바꿔주는 반도체다. 응답속도가 빠르고 감도 파장이 넓어 CD플레이어나 화재경보기, TV 리모컨 수신부 등에 사용된다. 빛의 세기를 정확하게 측정하기 위한 계측기 등에도 사용돼 지문인식용 센서로도 적합하다.


아래는 애플이 미국특허청(USTPO)에 제출한 특허(US20150331508) 중 포토다이오드를 이용한 디스플레이 일체형 지문인식 기술 모식도다. 손가락 지문에 반사된 빛이 OLED 서브픽셀 사이사이의 포토다이오드에 흡수돼 인식하는 원리를 그림으로 표현했다. 따로 빛을 쏘아 주는 장치가 없는 것으로 보아 애플 역시 OLED 자체에서 쏘는 가시광선 빛을 지문에 반사시키는 것을 감안한 것으로 보인다.




지문인식(포토다이오드).jpg


 

이를 평면으로 보면 아래와 같은 구조를 띨 것으로 보인다. OLED 픽셀 옆으로 나란히 포토다이오드와 터치센서가 각각 위치한다.



지문인식(포토다이오드-상부).jpg




애플은 이 외에도 근적외선(NIR)을 이용한 지문인식 기술에 대해서도 특허를 출원해 놓았다. NIR은 적외선 중 파장이 가장 짧은 0.75~3마이크로미터(μm) 영역을 뜻한다. 


가시광선대에 비해 대기 중의 산란 영향이 적고, 각종 물질에 대한 독특한 반사 특성 때문에 원격탐사에서 활발하게 이용된다. 삼성전자가 ‘갤럭시S7’에 적용한 홍채인식 카메라도 근적외선을 쏘아 반사된 빛을 분석하는 기술이다. 아래는 근적외선 센서를 활용한 디스플레이 일체형 지문인식 센서 모식도다.







지문인식(근적외선).jpg



OLED 스택 부분을 보면 각 적녹청(RGB) 서브픽셀 옆에 NIR 방출기(Emitter)가 따로 위치해 있고, 픽셀과 픽셀 사이에는 NIR 흡수층(Detector)이 장착돼 있다. 방출기에서 나온 NIR이 지문에 부딪힌 뒤 반사되면 흡수층이 이를 흡수해 분석하는 방식이다. 


이 기술은 가시광선을 이용하는 포토다이오드 방식과 비교하면 인식 정확도는 높을 것으로 보이나, 구조가 훨씬 복잡한 게 단점으로 예상된다. 고난도의 파인메탈마스크(FMM) 공정 중에 RGB 서브픽셀 외에 NIR 픽셀을 어떻게 만들지가 관건이다. 저온폴리실리콘(LTPS) 기판 위에 NIR 흡수층을 따로 형성해 줘야 하는 것도 과제다.


삼성디스플레이에서 중소형 OLED를 공급받기로 한 애플은 이 방식을 택할 가능성은 높지 않아 보인다. 삼성도 내년에 디스플레이 일체형 지문인식 기술을 선보이기에 시간이 빠듯한데, 새로운 공정까지 개발하면서 애플에 OLED 패널을 공급하기는 어렵기 때문이다.


업계 관계자는 “디스플레이 일체형 지문인식 기술은 내년에 출시될 프리미엄 스마트폰의 가장 큰 폼팩터 중의 하나”라며 “삼성전자는 물론 애플도 이를 안정적으로 구현하기 위해 연구개발을 진행하고 있다”고 말했다.

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