KR102499246B1 - 주변광 센서들을 갖는 전자 디바이스들 - Google Patents

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Abstract

전자 디바이스에는 하우징 내에 장착된 디스플레이가 제공될 수 있다. 디스플레이는 활성 영역을 형성하는 픽셀들의 어레이를 가질 수 있고, 활성 영역의 에지를 따라 이어지는 비활성 영역을 가질 수 있다. 불투명 층이 디스플레이의 비활성 영역 내의 디스플레이 커버 층의 내부 표면 상에 형성될 수 있거나, 또는 전자 디바이스 내의 다른 투명 층 상에 형성될 수 있다. 광학 컴포넌트 윈도우가 개구로부터 형성될 수 있고, 컬러 주변광 센서와 같은 주변광 센서와 정렬될 수 있다. 컬러 주변광 센서는 디바이스 내의 적외선 발광 다이오드에 의해 방출된 적외선 광과 같은 적외선 광을 차단하기 위해 적외선-차단 필터를 가질 수 있다. 광 확산기 층, 도광체, 및 다른 구조물들이 또한 주변광 센서 내에 포함될 수 있다.

Description

주변광 센서들을 갖는 전자 디바이스들
본 출원은 2017년 9월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/699,941호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 출원은 일반적으로 전자 디바이스들에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 주변광 센서들과 같은 광학 컴포넌트들을 갖는 전자 디바이스들에 관한 것이다.
랩톱 컴퓨터들, 셀룰러 전화기들, 및 다른 장비와 같은 전자 디바이스들에는 때때로 광학 컴포넌트들이 제공된다. 예를 들어, 전자 디바이스는 주변광 센서, 광학 근접 센서, 이미지 센서들, 및 광원들을 가질 수 있다.
전자 디바이스 내에 다수의 광학 컴포넌트들을 포함시키려는 요구는 문제들을 제기할 수 있다. 공간을 확보하기 힘든 전자 디바이스 내에 광학 컴포넌트들을 통합하는 것은 어려울 수 있다. 또한, 동작 동안 상이한 광학 컴포넌트들이 서로 간섭할 가능성이 있다.
전자 디바이스에는 하우징 내에 장착된 디스플레이가 제공될 수 있다. 디스플레이는 이미지들을 형성하기 위한 픽셀들의 어레이를 갖는 활성 영역을 가질 수 있고, 활성 영역의 하나 이상의 에지들을 따라 비활성 영역을 가질 수 있다. 광학 컴포넌트 윈도우들은 전자 디바이스의 비활성 영역 및 다른 부분들에 형성될 수 있다. 발광 다이오드, 이미지 센서, 광학 근접 센서, 및 주변광 센서와 같은 광학 컴포넌트들은 광학 컴포넌트 윈도우들과 정렬될 수 있다.
주변광 센서는 광검출기(photodetector)들을 갖는 광 검출기 집적 회로(light detector integrated circuit)를 가질 수 있다. 주변광 센서에 색상 감지 능력들을 제공하기 위해, 광검출기들에는 각각 상이한 범위의 파장들을 통과시키도록 구성된 각각의 컬러 필터가 제공될 수 있다.
확산기는 입사 주변광을 확산시키는 데 사용될 수 있다. 적외선 광-차단 필터 층들은 전자 디바이스 내의 적외선 발광 다이오드에 의해 방출된 적외선 광 및 다른 미광 적외선 광(stray infrared light)과 같은 적외선 광을 차단하는 데 사용될 수 있다.
도광체가 주변광을 광 검출기 집적 회로로 라우팅하는 데 사용될 수 있다. 도광체는 광 확산기와 적외선-차단 필터 사이에 개재될 수 있다.
주변광 센서의 동작은 적외선 이미지 센서를 위한 적외선 광 조명을 제공하는 데 사용되는 적외선 발광 다이오드와 같은 적외선 발광 컴포넌트에 따라 조정될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 광학 컴포넌트들을 갖는 예시적인 전자 디바이스의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 광학 컴포넌트들과 중첩되는 광학 컴포넌트 윈도우들을 갖는 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 광원, 이미지 센서, 및 주변광 센서와 같은 광학 컴포넌트들을 갖는 예시적인 전자 디바이스의 측단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 예시적인 확산기의 측단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 박막 간섭 필터의 측단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 예시적인 주변광 센서의 측단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 예시적인 유기 주변광 센서 컬러 필터들에 대한 파장의 함수로서 광 투과율이 어떻게 가변할 수 있는지를 도시하는 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 박막 적외선-광-차단 필터에 대한 파장의 함수로서 광 투과율이 어떻게 가변할 수 있는지를 도시하는 그래프이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 도광체를 갖는 주변광 센서를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 측단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 도광체를 갖는 예시적인 주변광 센서의 측단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 박막 간섭 필터들로부터 형성된 컬러 필터들에 의해 중첩된 광검출기들을 갖는 예시적인 주변광 센서 집적 회로의 측단면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 상이한 통과 대역들을 갖는 박막 간섭 필터들과 같은 예시적인 컬러 필터들에 대한 파장의 함수로서 광 투과율이 도식화된 그래프이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 원형 윤곽을 갖는 광검출기들의 세트를 갖는 예시적인 주변광 센서 집적 회로의 평면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른, 직사각형 윤곽을 갖는 광검출기들의 세트를 갖는 예시적인 주변광 센서의 평면도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 전자 디바이스를 위한 예시적인 회로부의 회로도이다.
도 16, 도 17 및 도 18은 일 실시예에 따른, 적외선 발광 다이오드를 포함하는 컴포넌트 및 주변광 센서의 사용을 조정하기 위해 도 15에 도시된 유형의 회로부를 사용하는 데 수반되는 예시적인 신호들을 도시하는 타이밍도들이다.
도 19 및 도 20은 일 실시예에 따른, 주변광 센서 데이터 수집 동작들 동안 플래그 신호가 어떻게 어서트(assert)될 수 있는지를 보여주는 타이밍도들이다.
주변광 센서들과 같은 광학 컴포넌트들이 제공될 수 있는 유형의 예시적인 전자 디바이스가 도 1에 도시되어 있다. 전자 디바이스(10)는, 랩톱 컴퓨터와 같은 컴퓨팅 디바이스, 임베디드 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 모니터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화, 미디어 플레이어, 또는 다른 핸드헬드 또는 휴대용 전자 디바이스, 더 작은 디바이스, 예컨대 손목시계 디바이스, 펜던트(pendant) 디바이스, 헤드폰 또는 이어피스(earpiece) 디바이스, 안경 또는 사용자의 머리에 착용되는 다른 장비에 임베딩된 디바이스, 또는 다른 웨어러블 또는 소형 디바이스, 텔레비전, 임베디드 컴퓨터를 포함하지 않는 컴퓨터 디스플레이, 게이밍 디바이스, 내비게이션 디바이스, 디스플레이를 구비한 전자 장비가 키오스크(kiosk) 또는 자동차 내에 장착되어 있는 시스템과 같은 임베디드 시스템, 이러한 디바이스들 중 둘 이상의 기능을 구현하는 장비, 또는 다른 전자 장비일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(10)는 제어 회로부(16)를 가질 수 있다. 제어 회로부(16)는 디바이스(10)의 동작을 지원하기 위한 저장 및 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 저장 및 프로세싱 회로부는 하드 디스크 드라이브 저장소, 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive)를 형성하도록 구성된 다른 전기적 프로그래밍가능 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예를 들어, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등과 같은 저장소를 포함할 수 있다. 제어 회로부(16) 내의 프로세싱 회로부는 디바이스(10)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 프로세싱 회로부는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 기저대역 프로세서들, 전력 관리 유닛들, 오디오 칩들, 주문형 집적 회로들 등에 기초할 수 있다.
디바이스(10)는 입출력 디바이스들(12)과 같은 입출력 회로부를 가질 수 있다. 입출력 디바이스들(12)은 사용자 입력을 수집하는 사용자 입력 디바이스들 및 사용자에게 출력을 제공하는 출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 디바이스들(12)은 또한, 디바이스(10)를 위한 데이터를 수신하고 데이터를 디바이스(10)로부터 외부 디바이스들에 공급하는 통신 회로부를 포함할 수 있다. 디바이스들(12)은 또한 환경으로부터 정보를 수집하는 센서들을 포함할 수 있다.
입출력 디바이스들(12)은 디스플레이(14)와 같은 하나 이상의 디스플레이들을 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 사용자로부터의 터치 입력을 수집하기 위한 터치 센서를 포함하는 터치스크린 디스플레이일 수 있거나, 또는 디스플레이(14)는 터치에 불감응형일 수 있다. 디스플레이(14)를 위한 터치 센서는 용량성 터치 센서 전극들의 어레이, 음향 터치 센서 구조물들, 저항성 터치 컴포넌트들, 힘-기반 터치 센서 구조물들, 광-기반 터치 센서, 또는 다른 적합한 터치 센서 배열물들에 기초할 수 있다. 디스플레이(14)는 액정 디스플레이, 발광 다이오드 디스플레이(예컨대, 유기 발광 다이오드 디스플레이), 전기 영동 디스플레이, 또는 다른 디스플레이일 수 있다.
입출력 디바이스들(12)은 광학 컴포넌트들(18)을 포함할 수 있다. 광학 컴포넌트들(18)은 발광 다이오드들 및 다른 광원들을 포함할 수 있다. 예로서, 광학 컴포넌트들(18)은 발광 다이오드(20)와 같은 하나 이상의 가시광 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 발광 다이오드(20)는 (예컨대, 디바이스(10)에 대한 플래시라이트 기능을 구현하기 위해) 일정한 조명을 제공할 수 있고/있거나 가시광 이미지 센서(26)와 같은 가시광 카메라에 대한 플래시 조명의 펄스들을 방출할 수 있다. 광학 컴포넌트들(18)은 또한 적외선 발광 다이오드(22)와 같은 적외선 광원(예컨대, 레이저, 램프, 발광 다이오드 등)을 포함할 수 있다. 적외선 발광 다이오드(22)는 940 nm와 같은 적외선 파장, 800 내지 1100 nm 범위의 파장 등에서 일정한 및/또는 펄스 조명을 제공할 수 있다. 예를 들어, 적외선 발광 다이오드(22)는 적외선 이미지 센서(28)와 같은 적외선 카메라에 대한 일정한 조명을 제공할 수 있다. 적외선 이미지 센서(28)는, 예로서, 사용자의 눈으로부터 홍채 스캔 정보를 캡처하도록 구성될 수 있고/있거나 제어 회로부(16) 상에 구현되는 얼굴 인식 프로세스를 위한 이미지들을 캡처하는 데 사용될 수 있다.
광학 컴포넌트들(18)은 또한 광학 근접 검출기(24) 및 주변광 센서(30)를 포함할 수 있다.
광학 근접 검출기(24)는 적외선 발광 다이오드와 같은 적외선 광원, 및 발광 다이오드로부터의 적외선 광에 의해 조명되는 외부 물체가 디바이스(10)의 부근에 있을 때를 검출하기 위한 적외선 광검출기와 같은 대응하는 광 검출기를 포함할 수 있다.
주변광 센서(30)는 주변광의 세기를 측정하는 단색 주변광 센서일 수 있거나, 또는 다수의 광검출기들로 광 측정들을 수행함으로써 주변광 컬러 및 세기를 측정하는 컬러 주변광 센서일 수 있으며, 다수의 광검출기들 각각에는 대응하는 컬러 필터(예컨대, 적색 광, 청색 광, 황색 광, 녹색 광, 또는 다른 컬러들의 광을 통과시키는 대응하는 대역통과 필터)가 제공되고 따라서 그 각각은 상이한 파장 대역의 주변광에 응답한다.
광학 컴포넌트들(18)에 더하여, 입출력 디바이스들(12)은 버튼, 조이스틱, 스크롤링 휠, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크로폰, 스피커, 톤 생성기, 진동기, 카메라, 발광 다이오드 및 다른 상태 표시기, 비-광학 센서(예컨대, 온도 센서, 마이크로폰, 용량성 터치 센서, 힘 센서, 가스 센서, 압력 센서, 가속도계, 나침반, 및/또는 자이로스코프로부터 형성된 관성 측정 유닛과 같은 디바이스 배향 및 모션을 모니터링하는 센서), 데이터 포트 등을 포함할 수 있다. 사용자는 입출력 디바이스들(12)을 통해 커맨드들을 공급함으로써 디바이스(10)의 동작을 제어할 수 있고, 입출력 디바이스들(12)의 출력 리소스들을 사용하여 디바이스(10)로부터 상태 정보 및 다른 출력을 수신할 수 있다.
디바이스(10)는 하우징을 가질 수 있다. 하우징은 랩톱 컴퓨터 인클로저, 손목시계용 인클로저, 셀룰러 전화 인클로저, 태블릿 컴퓨터 인클로저, 또는 다른 적합한 디바이스 인클로저를 형성할 수 있다. 예시적인 전자 디바이스의 일부분의 사시도가 도 2에 도시된다. 도 2의 예에서, 디바이스(10)는 하우징(32) 내에 장착된 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 포함한다. 때때로 인클로저 또는 케이스로 지칭될 수 있는 하우징(32)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재들, 금속(예를 들어, 스테인리스강, 알루미늄 등), 다른 적합한 재료들, 또는 이들 재료들 중 임의의 2개 이상의 조합으로 형성될 수 있다. 하우징(32)은, 하우징(32)의 일부 또는 전부가 단일 구조물로서 기계가공 또는 성형되는 일체형 구성을 사용하여 형성될 수 있거나, 또는 다수의 구조물들(예를 들어, 내부 프레임 구조물, 외부 하우징 표면들을 형성하는 하나 이상의 구조물들 등)을 사용하여 형성될 수 있다. 하우징(32)은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 도 2의 예에서, 하우징(32)은 직사각형 윤곽(위에서 볼 때 풋프린트)을 갖고, 4개의 주연부 에지들(예컨대, 대향하는 상부 및 하부 에지들 및 대향하는 좌측 및 우측 에지들)을 갖는다. 측벽들은 하우징(32)의 주연부를 따라 연장될 수 있다.
디스플레이(14)는 투명 유리, 투명 플라스틱, 사파이어의 층, 또는 다른 투명 층(예컨대, 디바이스(10)의 전면의 일부 또는 전부를 형성하거나 디바이스(10)의 다른 부분들 내에 장착되는 투명 평면 부재)과 같은 디스플레이 커버 층을 사용하여 보호될 수 있다. 디스플레이 커버 층 내에 개구들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 버튼, 스피커 포트(34)와 같은 스피커 포트, 또는 다른 컴포넌트들을 수용하기 위해 디스플레이 커버 층에 개구가 형성될 수 있다. 통신 포트들(예컨대, 오디오 잭 포트, 디지털 데이터 포트 등)을 형성하기 위해, 버튼들을 위한 개구들을 형성하기 위해, 기타 등등을 위해 하우징(32)에 개구들이 형성될 수 있다. 일부 구성들에서, 하우징(32)은 평면 유리 부재 또는 다른 투명 층(예컨대, 디스플레이 커버 층을 포함하는 디바이스(10)의 전면에 대향하는 디바이스(10)의 후면 상에 형성된 평면 부재)으로부터 형성된 후방 하우징 벽을 가질 수 있다.
디스플레이(14)는 활성 영역(AA) 내의 픽셀들(38)(예컨대, 액정 디스플레이 픽셀들, 유기 발광 다이오드 픽셀들, 전기영동 디스플레이 픽셀들 등)의 어레이를 가질 수 있다. 활성 영역(AA)의 픽셀들(38)은 디바이스(10)의 사용자를 위한 이미지들을 디스플레이할 수 있다. 활성 영역(AA)은 직사각형일 수 있고/있거나, 그의 에지들 중 하나 이상을 따라 노치들을 가질 수 있고/있거나, 원형일 수 있고/있거나, 타원형일 수 있고/있거나, 둥근 코너들을 갖는 직사각형일 수 있고/있거나, 다른 적합한 형상들을 가질 수 있다.
비활성 경계 영역(IA)과 같은 디스플레이(14)의 비활성 부분들은 활성 영역(AA)의 하나 이상의 에지들을 따라 형성될 수 있다. 비활성 경계 영역(IA)은 회로들, 신호 라인들, 및 이미지들을 형성하기 위한 광을 방출하지 않는 다른 구조물들과 중첩될 수 있다. 디바이스(10)의 사용자에 의한 시야로부터 경계 영역(IA) 내의 비활성 회로부 및 다른 컴포넌트들을 숨기기 위해, 디스플레이(14)의 최외측 층(예컨대, 디스플레이 커버 층 또는 다른 디스플레이 층)의 밑면은 흑색 잉크 층과 같은 불투명 마스킹 재료(예컨대, 흑색 염료 및/또는 흑색 안료를 함유하는 중합체, 다른 색들의 불투명 재료들 등) 및/또는 다른 층들(예를 들어, 금속, 유전체, 반도체 등)로 코팅될 수 있다. 이들과 같은 불투명 마스킹 재료들은 또한 유리, 세라믹, 중합체, 사파이어와 같은 결정질 투명 재료들, 또는 다른 투명 재료로부터 형성된 평면 후방 하우징 벽의 내측 표면 상에 형성될 수 있다.
도 2의 예에서, 스피커 포트(34)는 하우징(32)의 상부 주연부 에지에 평행한 치수를 따라 연장되는 세장형 개구(예컨대, 스트립-형상의 개구)로부터 형성된다. 스피커는 스피커 포트(34)를 위한 개구와 정렬되어 하우징(32) 내에 장착될 수 있다. 디바이스(10)의 동작 동안, 스피커 포트(34)는 디바이스(10)의 사용자를 위한 귀 스피커 포트로서의 역할을 한다(예컨대, 사용자는 전화 통화 동안 사용자의 귀에 인접하게 개구(34)를 배치할 수 있다).
광학 컴포넌트들(18)(예컨대, 가시 디지털 이미지 센서, 적외선 디지털 이미지 센서, 광 기반 근접 센서, 주변광 센서, 일정한 및/또는 펄스 조명 등을 제공하는 가시 및/또는 적외선 발광 다이오드들 등)이 광학 컴포넌트 윈도우들(40, 42)과 같은 하나 이상의 광학 컴포넌트 윈도우들 아래에 장착될 수 있다. 도 2의 예에서, 윈도우들(40)은 원형 윤곽들(예컨대, 위에서 볼 때 원형 풋프린트들)을 갖고, 윈도우(42)는 세장형 스트립-형상의 개구(예컨대, 위에서 볼 때 세장형 스트립-형상의 풋프린트)를 갖는다. 윈도우(42)는 디바이스(10)의 상부 주연부 에지를 따른 측벽과 스피커 포트(34) 사이에 장착되고, 하우징(32)의 상부 주연부 에지에 평행하게 연장된다. 원하는 경우, 광학 윈도우들(40, 42)과 같은 윈도우들은 원형 및 직사각형 형상들 이외의 형상들을 가질 수 있다. 도 2의 예들은 단지 예시적인 것이다.
윈도우들(40, 42)과 같은 광학 컴포넌트 윈도우들은 디스플레이(14)의 비활성 영역(IA)(예컨대, 하우징(32)의 상부 주연부 에지를 따라 연장되는 비활성 디스플레이 영역과 같은, 디스플레이 커버 층 내의 비활성 경계 영역)에 형성될 수 있거나, 또는 불투명 마스킹 재료들로 코팅된 투명 부재로부터 형성된 후방 하우징 벽의 부분들, 금속 하우징 벽의 부분들, 중합체 벽 구조물들 등과 같은 디바이스(10)의 다른 부분들에 형성될 수 있다. 도 2의 예에서, 윈도우들(40, 42)은 디스플레이(14)를 위한 디스플레이 커버 층 내의 스피커 포트 개구(34)와 하우징(32)의 상부 에지를 따른 측벽 사이에서 하우징(32)의 상부 주연부 에지에 인접하게 형성된다. 일부 구성들에서, 불투명 마스킹 층이 비활성 영역(IA) 내의 디스플레이 커버 층의 밑면 상에 형성되고, 광학 윈도우들(40, 42)은 불투명 마스킹 층 내의 개구들로부터 형성된다. 광학 윈도우들(40, 42)이 불투명 마스킹 층과 시각적으로 블렌딩되는 것을 돕기 위해, 어두운 잉크 층, 금속 층, 유전체 층들의 스택으로부터 형성된 박막 간섭 필터, 및/또는 다른 구조물들이 윈도우들(40, 42)과 중첩될 수 있다.
일부 동작 모드들에서, 디바이스(10)는 주변광 센서 동작을 방해할 가능성을 갖는 적외선 광을 방출할 수 있다. 예로서, 디바이스(10)의 제어 회로부(16)가 적외선 이미지 센서(28)를 사용하여 눈 스캔 정보 및/또는 얼굴 이미지들(예컨대, 디바이스(10)의 사용자를 인증하기 위해 얼굴 인식 동작들을 수행하는 데 사용하기 위한 사용자의 얼굴의 이미지들)을 캡처하는 시나리오를 고려한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자의 눈 및/또는 얼굴이 충분히 조명되는 것을 보장하기 위해, 디바이스(10)는 적외선 광원(22)(예컨대, 적외선 발광 다이오드, 적외선 레이저 등)을 사용하여 적외선 광(48)을 생성할 수 있다. 광(48)은 외부 물체(44)(예컨대, 사용자의 얼굴 및/또는 눈)와 같은 디바이스(10) 부근의 외부 물체들을 조명할 수 있다. 외부 물체(44)로부터의 반사된 적외선 광(50)은 얼굴 및/또는 눈의 적외선 이미지들을 생성하기 위해 적외선 디지털 이미지 센서(28)를 사용하여 수신 및 이미징될 수 있다.
반사된 적외선 광(50)이 이미징되고 있는 동안, 미광 적외선 광(52)과 같은 물체(44)로부터 반사된 미광 적외선 광이 주변광 센서(30)에 존재할 수 있다. 미광 적외선 광(52)이 주변광 센서(30)로 수행되는 주변광 측정들을 방해하지 않는 것을 보장하기 위해, 주변광 센서(30)는 필터(60)와 같은 적외선 차단 필터를 가질 수 있다. 필터(60)는 청색 유리(예컨대, 청색 붕규산 유리 또는 다른 적외선-광-차단 유리)와 같은 가시광에 대해 투명하고 적외선 광을 차단하는 재료들로부터, 그리고/또는 가시광을 통과시키면서 적외선 광(예컨대, 미광(52)과 연관된 파장들, 및 원하는 경우, 추가의 적외선 파장들의 적외선 광)을 차단하도록 구성된 유전체 층들의 스택들로부터 형성된 박막 간섭 필터들로부터 형성될 수 있다.
주변광(54)은 디바이스(10)의 주변에 존재할 수 있고 광원(46)과 같은 광원(예컨대, 태양, 램프 등)으로부터 방출된 광을 포함할 수 있다. 일부 상황들에서, 주변광(54)은 지향성일 수 있다(예컨대, 광원(46)으로부터의 광(54)의 광선들은 광원(46)의 특성으로 인해 특정 방향으로 정렬될 수 있음). 주변광 검출기(30)의 응답이 광원(46) 및 주변광(54)에 대한 상이한 배향들의 범위에 걸쳐 균등한 것을 보장하기 위해, 확산기(62)와 같은 광 확산기가 주변광 센서(30) 내에 통합될 수 있다. 주변광 센서(30)는 광 검출기 집적 회로(58) 상에 구현되는 하나 이상의 광검출기들(예컨대, 포토다이오드들) 및 연관된 증폭기 및 디지털화 회로부를 가질 수 있다. 확산기(62)는 가시광-투과-및-적외선-광-차단 필터 층(60) 및 집적 회로(58)와 중첩될 수 있다.
확산기(62)는 중합체, 유리, 또는 다른 적합한 재료들로부터 형성될 수 있다. 확산기(62)는 도 4의 예시적인 확산기(62L)와 같은 하나 이상의 확산기 층들로부터 형성될 수 있다. 원하는 경우, 각각의 확산기 층(62L)은 기판(64)과 같은 기판을 가질 수 있다. 기판(64)은 투명 유리, 투명 중합체, 또는 다른 적합한 기판 재료로부터 형성될 수 있다. 하부 코팅 층(66) 및 상부 코팅 층(66')과 같은 확산기 코팅들은 기판(64)의 양면 상에, 기판(64)의 상부 면(예컨대, 코팅 층(66') 참조) 상에만, 또는 기판(64)의 하부 면(예컨대, 코팅 층(66) 참조) 상에만 형성될 수 있다. 코팅 층들(66, 66')은 중합체(70)와 같은 중합체(예컨대, 투명 중합체 수지와 같은 투명 결합제)를 포함할 수 있으며, 중합체(70) 내에 매립된 광-산란 입자들(68)을 포함할 수 있다. 광-산란 입자들(68)은 중합체(70)의 굴절률보다 큰(또는 더 작은) 굴절률을 갖는 티타늄 산화물 입자들 또는 다른 입자들일 수 있다. 원하는 경우, 광-산란 입자들(68)이 기판(64) 내로 통합될 수 있다. 매립된 광-산란 입자들을 갖는 중합체로부터 형성된 광-산란 코팅들이 또한 디스플레이 커버 층, 도광체 구조물들, 필터 층들, 및/또는 디바이스(10) 내의 다른 투명 재료들 상에 형성될 수 있다. 원하는 경우, 돌출부들 및/또는 리세스들과 같은 광-산란 특징부들이 또한 확산기(62)를 형성하는 재료의 층들 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 하나의 예시적인 구성에서, 확산기(62)는 한 쌍의 확산기 층들(62L)(예컨대, 광 검출기 집적 회로(58)(도 3) 위에 적층되는 제1 및 제2 확산기들(62))을 포함할 수 있다. 일반적으로, 임의의 적합한 개수의 확산기 층들(62L)이 확산기(62) 내에 포함될 수 있다(예컨대, 1개, 적어도 2개, 적어도 3개 등).
가시광-투과-및-적외선-광-차단 필터(60)(때때로 적외선-광-차단-필터, 적외선-차단 필터 등으로 지칭됨)는 도 5의 적외선-광-차단 층(60L)과 같은 하나 이상의 층들로부터 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 층(60L)은 기판(76)과 같은 기판을 포함할 수 있다. 기판(76)은 가시 파장들에서 투명한 중합체 또는 유리 층일 수 있다. 기판(76)은 적외선 파장들에서 투명할 수 있거나, 또는 적외선 광을 차단할 수 있다. 가시광을 투과시키고 적외선 광을 차단하도록 구성되는 박막 간섭 필터들(72)이 기판(76)의 상부 및/또는 하부 표면들 상에 형성될 수 있다. 필터들(72)은 각각, 교번하는 더 높은 굴절률 값 및 더 낮은 굴절률 값을 갖는 무기 유전체 층들과 같은 박막 유전체 층들(74)의 유전체 스택을 포함할 수 있다. 층(74)은 예를 들어 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물 등과 같은 무기 유전체 재료들로부터 형성될 수 있고/있거나 유기 유전체 재료들로부터 형성될 수 있다. 각각의 유전체 스택 내에 임의의 적합한 개수의 층들(74)이 있을 수 있다(예컨대, 적어도 5개, 적어도 10개, 적어도 30개, 적어도 40개, 20 내지 90개, 100개 미만 등).
일반적으로, 센서(30)는 필터(60)와 같은 하나 이상의 적외선 차단 필터들을 포함할 수 있고, 각각의 필터(60)는 하나 이상의 적외선 차단 층들(60L)을 포함할 수 있다. 각각의 층(60L)은 박막 층들(74)의 하나 이상의 유전체 스택들(72)을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 박막-적외선-광-차단 필터들은 디스플레이 커버 층, 도광체 층, 렌즈, 확산기, 집적 회로, 및/또는 주변광이 통과하는 주변광 센서(30) 내의 다른 구조물들 상에 형성된 유전체 스택들로부터 구현될 수 있다.
도 6은 디바이스(10) 내의 컬러 주변광 센서에 대한 예시적인 구성을 도시한다. 도 6의 예에서, 컬러 주변광 센서(30)는 디스플레이(14) 내의 광학 컴포넌트 윈도우(40)(때때로 주변광 센서 윈도우로 지칭됨)와 정렬되어 형성된다. 디스플레이(14)는 디스플레이(14)의 활성 영역(AA)에서 디스플레이 커버 층(78)에 의해 중첩된 픽셀들의 어레이를 갖는다(도 6에는 도시되지 않음). 비활성 영역(IA)에서, 디스플레이 커버 층(78)의 밑면의 부분들은 내부 컴포넌트들을 디바이스(10)의 외부로부터의 시야로부터 차단하기 위해 불투명 마스킹 재료(80)(예컨대, 흑색 잉크 등)의 층으로 코팅될 수 있다. 윈도우(40)는 불투명 마스킹 재료(80) 내의 개구로부터 형성될 수 있다. 윈도우(40)에서, 흑색 잉크(82) 또는 가시광에 대해 적어도 부분적으로 투명한 다른 재료의 얇은 층(예컨대, 적어도 1%, 적어도 2%, 적어도 5%, 1 내지 10%, 30% 미만 등의 광 투과율을 갖는 층)은, 주변광 센서(30)가 여전히 주변광을 측정할 수 있게 하면서, 윈도우(40)의 외관을 디스플레이 커버 층(78)의 주변 부분들의 시각적 외관에 시각적으로 매칭시키는 것을 돕기 위해(예컨대, 불투명 마스킹 재료(80)의 외관과 매칭되도록) 존재할 수 있다.
컬러 주변광 센서(30)는 지지 구조물(86)(때때로 센서 벽, 센서 본체 구조물, 센서 하우징 구조물 등으로 지칭됨)과 같은 지지 구조물들을 포함할 수 있다. 감압 접착제(84)의 층과 같은 투명 접착제는 광학 컴포넌트 윈도우(40)와 정렬되게 디스플레이 커버 층(78)의 밑면에 지지 구조물(86)을 결합하는 데 사용될 수 있다. 지지 구조물(86)은 광 확산기(62), 적외선-광-차단 필터(60), 및 광 검출기 집적 회로(58)를 둘러싸는 벽들을 형성할 수 있다. 층(78)을 통해 위에서 볼 때, 지지 구조물(86)은 광학 윈도우(40)의 주연부 둘레로 연장될 수 있다. 지지 구조물(86)은 흑색 플라스틱 및/또는 다른 불투명 재료들과 같은 가시 및 적외선 광을 차단하는 불투명 재료로부터 형성될 수 있다. 지지 구조물(86)은 센서(30)를 위한 단일-피스 또는 다중-피스 하우징을 형성하는 데 사용될 수 있다. 도 6의 예에서, 지지 구조물(86)은 광 확산기(62) 및 적외선-광-차단 필터(60)와 같은 컴포넌트들을 수용하는 상부 부분, 및 광 검출기 집적 회로(58)를 수용하는 하부 부분을 갖는다. 상부 및 하부 부분들은 감압 접착제(112) 또는 다른 적합한 부착 메커니즘을 사용하여 결합될 수 있다.
도 6의 확산기(62)는 상부 확산기 층(62L) 및 하부 확산기 층(62L)을 갖는다. 상부 확산기 층에서, 기판(64)(도 4)은 상부 확산기 코팅(66')으로 코팅될 수 있고, 어떠한 하부 확산기 코팅도 갖지 않을 수 있다. 하부 확산기 층에서, 기판(64)은 하부 확산기 코팅(66)으로 코팅될 수 있고, 코팅(66')은 생략될 수 있다. 공기 간극들(88)은 (예를 들어, 광 혼합을 위해 이용가능한 공간의 양을 향상시키기 위해) 확산기 층들(62L)을 서로로부터 그리고 주변광 센서(30) 내의 인접 층들로부터 분리할 수 있다.
적외선-광-차단 필터(60)는 상부 및 하부 적외선 광-차단 층들(60L)로부터 형성될 수 있다. 각각의 층은 기판, 및 가시광을 통과시키면서 적외선 광을 차단하도록 구성된 기판의 일면 또는 양면 상의 박막 필터 유전체 스택을 포함할 수 있다.
감압 접착제 링들(90)은 층들(62L, 60L)을 서로 분리할 수 있다. 감압 접착제 링(116)은 인쇄 회로(94)를 지지 구조물들(86)에 결합하는 데 사용될 수 있다.
광 검출기 집적 회로(58)는 실리콘 다이 또는 다른 반도체 다이로부터 형성될 수 있다. 와이어 본드들(100)은 집적 회로(58) 상의 와이어 본드 패드들을 인쇄 회로(94) 상의 와이어 본드 패드에 결합하는 데 사용될 수 있다. 솔더 조인트들(98)은 가요성 인쇄 회로(96) 내의 금속 트레이스들(112)로부터 형성된 신호 경로들을 인쇄 회로(94) 내의 신호 경로들(114)(예컨대, 와이어 본드들(100)에 결합되는 인쇄 회로(94) 내의 금속 라인들로부터 형성된 신호 경로들)에 결합하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 광 검출기 집적 회로(58)의 회로부는 가요성 인쇄 회로(96) 내의 신호 경로들에 결합된다(예컨대, 이들 신호 경로가 신호들을 제어 회로부(16)로 그리고 제어 회로부(16)로부터 라우팅할 수 있도록). 원하는 경우, 도 6의 광 검출기 집적 회로(58)에는, 본드 와이어(bond wire)들을 사용하지 않고 집적 회로(58) 내의 회로부를 인쇄 회로(94)에 전기적으로 결합하기 위한 관통-실리콘 비아들이 제공될 수 있다.
광 검출기 집적 회로(58)는 다수의 광검출기들(102)(예컨대, 포토다이오드들)을 포함할 수 있다. 각각의 광검출기(102)는 각각의 컬러 필터(108)에 의해 중첩될 수 있다. 각각의 컬러 필터는 착색된 잉크, 또는 원하는 범위의 파장들을 연관된 중첩된 광검출기(102)로 선택적으로 통과시키는 다른 재료(예컨대, 염료 및/또는 안료를 함유하는 중합체와 같은 유기 컬러 필터 재료)로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 적색-통과 컬러 필터는 주변광 센서(30) 내의 적색-광-감지 채널을 형성하기 위해 제1 광검출기(102)와 중첩될 수 있고, 청색-통과 컬러 필터는 주변광 센서(30) 내의 청색-광-감지 채널을 형성하기 위해 제2 광검출기(102)와 중첩될 수 있는 등이다. 미광 적외선 광은 유전체 층들(예컨대, 교번하는 더 높은 굴절률 및 더 낮은 굴절률의 박막 무기 층들)의 스택으로부터 형성된 필터(104)와 같은 박막 간섭 필터를 사용하여 차단될 수 있다. 필터(104)는, 예를 들어, 도 5의 유전체 스택(72)과 관련하여 설명된 유형의 구성을 가질 수 있다. 필터(104)는 임의의 적합한 개수의 유전체 층들(100)(예컨대, 적어도 5개, 적어도 10개, 적어도 20개, 20 내지 80개, 100개 미만 등)로부터 형성될 수 있다. 층들(100)은, 광검출기들(102) 각각과 중첩되고 컬러 필터들(108)과 광검출기들(102) 사이에 개재되면서, 광 검출기 집적 회로(58)의 상부 표면 상에 형성될 수 있다. 봉지재(92)(예컨대, 에폭시와 같은 투명 중합체)가 집적 회로(58)를 형성하는 실리콘 집적 회로 다이를 환경 오염으로부터 보호하는 데 사용될 수 있다.
도 7의 광 투과율 곡선들(120, 122)은 컬러 필터들(108)에 대한 예시적인 광 투과율 특성들(대역-통과 특성들)을 나타낸다. 곡선(120)은, 예로서, 청색 컬러 필터와 연관될 수 있고 청색 파장들의 범위를 커버할 수 있는 반면, 곡선(122)은 녹색 컬러 필터와 연관될 수 있고 녹색 파장들을 커버할 수 있다(예로서). 도 7에 도시된 바와 같이, 유기 재료들(예컨대, 염료 및/또는 안료로 착색된 중합체)로부터 형성된 염료 및/또는 안료 기반 컬러 필터들은 적외선 파장들에서 투명할 수 있다. 컬러 필터들(108)을 통과하는 미광 적외선 광이 광검출기들(102)에 도달하지 않는 것을 보장하기 위해, 가시광-투과-및-적외선-광 차단 층(필터)(104)은 적외선 광을 차단하는 도 8의 곡선(124)에 의해 도시된 유형의 광 투과율 특성을 가질 수 있다. 구성들은 또한, 도 6의 컬러 주변광 센서(30) 내의 각각의 채널에 대한 컬러 필터가 그 채널과 연관된 파장들의 범위에 대한 대역통과 필터로서의 역할을 하도록 구성된 박막 간섭 필터로부터 형성되는, 주변광 센서(30)에 사용될 수 있다.
원하는 경우, 주변광 센서는 도광체를 포함할 수 있다. 도광체는 입사 주변광을 스피커와 같은 전기 컴포넌트를 지나 광 검출기 집적 회로(58)로 라우팅하는 것을 도울 수 있다. 예로서, 도 9에 도시된 배열을 고려한다. 도 9는 도 2의 디바이스(10)의 상부 에지 부분의 측단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 디스플레이 커버 층(78)은 활성 영역(AA) 내의 디스플레이(14)를 위한 픽셀들(38)의 어레이와 중첩될 수 있다. 비활성 영역(IA)에서, 스피커(126)는 디스플레이 커버 층(78) 내의 스피커 포트(34)와 정렬되어 장착될 수 있다. 스피커(126)는 비교적 넓을 수 있고, 스피커(126)와 하우징(32)의 인접 측벽(예컨대, 도 2의 하우징(32)의 최상부 주연부 에지) 사이의 공간의 양은 그에 따라 비교적 작을 수 있다. 이는 디스플레이 커버 층(78) 근처에서 컬러 주변광 센서(30)를 수용하는 데 이용가능한 측방향 공간의 양을 제약한다.
컬러 주변광 센서(30)는 부분(30L)과 같은 하부 부분 - 이는 광 검출기 집적 회로(58)를 수용하기에 비교적 넓음 - 을 가질 수 있고, 부분(30T)과 같은 더 좁은 상부 부분 - 이는 도광체를 포함하며 그에 따라 스피커(126)와 하우징(32)의 측벽(32W) 사이의 비교적 좁은 공간에 수용될 수 있음 - 을 가질 수 있다. 부분(30T) 내의 도광체는 하우징(32)의 상부 주연부 에지를 따라 스피커(126)와 하우징 측벽(32SW) 사이에 개재된다. 스피커 포트(34)와 하우징(32)의 하우징 측벽(32SW) 사이의 이용가능한 제한된 공간에서 광 검출기 집적 회로(58) 내의 광검출기들에 입사 주변광(54)을 제공하는 것을 돕기 위해, 주변광 센서 부분(30T)의 도광체는 광학 컴포넌트 윈도우(34)로부터의 입사 광(54)을 스피커(126)를 지나 광 검출기 집적 회로(58) 상의 광검출기들로 안내하도록 구성될 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 유형의 도광체를 갖는 예시적인 컬러 주변광 센서의 측단면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 컬러 주변광 센서(30)는 지지 구조물(86)(때때로 주변광 센서 하우징 구조물, 하우징, 본체 등으로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 지지 구조물(86)은 흑색 중합체와 같은 불투명 재료로부터 형성될 수 있다. 센서(30)의 부분(30T) 내의 지지 구조물(86)의 상부 부분은 감압 접착제(130)를 사용하여 센서(30)의 부분(30L) 내의 지지 구조물(86)의 하부 부분에 결합될 수 있다.
때때로 광 파이프, 도파관, 또는 도광체 구조물로 지칭될 수 있는 도광체(132)는 코어(134)와 같은 코어 및 코어(134)를 둘러싸는 클래딩(136)과 같은 클래딩을 가질 수 있다. 코어(134)는 도광체(132) 내에서의 주변광(54)의 내부 전반사 및 안내를 촉진하기 위해 클래딩(136)보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 코어(134)는 1.5 내지 2.0의 굴절률을 가질 수 있고, 클래딩(136)은 1.1 내지 1.5의 굴절률을 가질 수 있다(예들로서). 코어(134) 및 클래딩(136)은 유리, 중합체, 사파이어 또는 다른 투명 결정질 재료, 또는 다른 투명 재료로부터 형성될 수 있다. 예로서, 코어(134)는 유리로부터 형성될 수 있고, 클래딩(136)은 코어(134)의 유리보다 낮은 굴절률을 갖는 중합체로부터 형성될 수 있다. 원하는 경우, 클래딩(136)이 생략되고 코어(134)가 공기 간극에 의해 둘러싸여 광이 내부 전반사의 원리에 따라 코어(134) 내에서 안내되는 것을 보장하기 위한 구성들이 또한 사용될 수 있다. 클래딩(136)이 존재하는 배열들에서, 그렇지 않았으면 코어(134)의 외부 표면과 접촉할 수 있는 먼지 및 다른 오염물이 코어(134)와 접촉하는 것이 방지될 수 있다. 이는 도광체(132)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 클래딩(136)의 존재는 또한 지지 구조물(86) 내에서 도광체(132)를 지지하는 것을 도울 수 있고, 이에 의해 낙하 이벤트 동안 손상을 견디는 도광체(132)의 능력을 향상시키는 것을 도울 수 있다.
확산기(62)는 입사 주변광(54)을 확산시킬 수 있고, 도광체(132)의 상부 표면과 디스플레이 커버 층(78)(도 9)의 하부 표면 사이에 위치될 수 있다. 도광체(132)를 통해 전파한 후에, 주변광(54)은 가시광-투과-및-적외선-광 차단 필터(60)를 통과할 수 있다. 필터(60)는 하부 부분(30L) 내의 지지 구조물(86)의 리세스된 부분 내에 장착될 수 있고, 감압 접착제(90)의 링을 사용해 지지 구조물(86)에 결합될 수 있다. 감압 접착제(90)의 링들은 또한 확산기 층들(62L)을 서로 그리고 도광체(132)로부터 분리하여 공기 간극들(88)을 형성할 수 있다. 필터(60)는 도 5의 기판(76)과 같은 기판(예를 들어, 적외선-광-차단 유리 층, 예컨대 청색 붕규산 유리 층 또는 적외선 광의 통과를 방지하는 다른 유리 층)을 가질 수 있고, 교번하는 더 높은 및 더 낮은 굴절률 값들을 갖는 박막 무기 유전체 층들 또는 다른 유전체 층들(74)로부터 형성되는, 유리 층 상의 상부 및 하부 유전체 스택들(72)을 가질 수 있다. 스택들(72)은 적외선 광을 차단하면서 가시광을 통과시키는 박막 간섭 필터를 형성한다. 필터(60)가 광 검출기 집적 회로(58)에 근접하게 위치되기 때문에(예컨대, 필터(60)가 도광체(132)와 집적 회로(58) 사이에 있기 때문에), (예컨대, 접착제(130) 근처의 위치들에서) 지지 구조물(86)의 내부로 들어가는 미광 적외선 광은 차단되고 광 검출기 집적 회로(58)에 도달하는 것이 방지될 것이다. 원하는 경우, 필터(60)와 같은 적외선 필터들은 확산기(62)와 도광체(132) 사이와 같은, 컬러 주변광 센서(30) 내의 다른 곳에 배치될 수 있다.
컬러 필터들(108)(예컨대, 상이한 파장 범위들에서의 통과 대역들을 갖는 대역 통과 필터들)은 컬러 광 감도를 갖는 주변광 센서(30)를 제공하기 위해 집적 회로(58) 내의 각각의 광검출기들(102) 위에 형성될 수 있다. 봉지재(92)(예컨대, 에폭시 등과 같은 투명 중합체의 하나 이상의 층들 등)가 집적 회로(58)를 덮는 데 사용될 수 있다. 와이어 본드들(100), 인쇄 회로(94) 내의 트레이스들(114), 솔더 조인트들(98), 및 가요성 인쇄 회로(96) 내의 트레이스들(112)은 제어 회로부(16)와 집적 회로(58) 사이에서 신호들을 라우팅하는 데 사용될 수 있다. 원하는 경우, 도 10의 광 검출기 집적 회로(58)에는, 본드 와이어들을 사용하지 않고 집적 회로(58) 내의 회로부를 인쇄 회로(94)에 전기적으로 결합하기 위한 관통-실리콘 비아들이 제공될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 도 10의 컬러 필터들(108)은 박막 간섭 필터들일 수 있다. 도 10의 컬러 주변광 센서(30)를 위한 각각의 컬러 필터(108)는, 예를 들어, 교번하는 굴절률 값들을 갖는 5 내지 100개의 유전체 층들(170)의 스택(예컨대, 실리콘 산화물, 니오븀 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈룸 산화물, 티타늄 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 유전체 층들, 및/또는 유기 유전체 층들)을 가져서, 집적 회로(58) 내의 각각의 광검출기들(102)을 위한 원하는 대역통과 컬러 필터들을 형성할 수 있다. 도 11에 도시된 유형의 예시적인 컬러 필터들(108)에 대한 투과율 대 파장 특성들이 도 12의 곡선들(172, 174)에 의해 도시되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 필터들(108)을 형성하는 데 사용되는 박막 간섭 필터 구조물들은 적외선 광을 차단하도록 구성될 수 있다.
도 6의 집적 회로(58)의 광검출기들(102)에 대한 예시적인 원형 광검출기 레이아웃이 도 13에 도시되어 있다. 도 10의 집적 회로(58)의 포토다이오드들(102)에 대한 예시적인 세장형 직사각형 레이아웃이 도 14에 도시되어 있다. 원하는 경우, 다른 구성들이 이용될 수 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 유형의 배열들에서, 상이한 컬러 채널들에 대한 광검출기들은 센서(30) 전체에 걸쳐 분포될 수 있고, 원하는 경우, 여분의 광검출기들(예컨대, 주변광의 동일한 컬러를 측정하는 광검출기)이 주변광 센서(30)에 포함될 수 있다. 예로서, 도 13 및/또는 도 14의 광검출기들(102)은 3 내지 10개의 상이한 컬러 채널들(선택적인 투명 컬러 채널을 포함함)에 대한 광검출기들을 포함할 수 있고, 각각의 컬러 채널은 그 컬러 채널에 대한 주변광 컬러 판독치들을 수집하기 위해 1 내지 5개의 상이한 개별 광검출기들(102)을 가질 수 있다. 집적 회로(58) 내의 회로부(예컨대, 스위칭 회로부, 증폭기 회로부, 아날로그-디지털 변환 회로부, 디바이스(10) 내의 다른 곳에서의 제어 회로부와의 통신을 지원하기 위한 통신 회로부 등)가 광검출기들(102)을 갖는 집적 회로(58) 내에 통합될 수 있거나, 또는 원하는 경우, 광검출기들(102)을 위한 이러한 지원 회로부의 일부 또는 전부는 집적 회로(58)와는 별개인 하나 이상의 집적 회로들 내에 형성될 수 있다.
주변광 센서(30)로부터의 주변광 센서 측정치들은 디바이스(10)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부(16)는 주변광의 세기의 측정된 변화들에 응답하여 디스플레이(14) 상에 디스플레이된 이미지들의 세기를 조정할 수 있다. 예로서, 사용자가 디바이스(10)를 밝은 실외 환경으로 이동시키는 경우, 제어 회로부(16)는 눈부심을 극복하기 위해 디스플레이(14)의 밝기를 증가시킬 수 있다. 컬러 변화들(예컨대, 화이트 포인트(white point) 조정들)이 또한 주변광 센서 측정치들에 기초하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 주변광 컬러 측정치들이 주변 조명이 따뜻해졌음을 나타내는 경우(예컨대, 사용자가 디바이스(10)를 실내로 이동시킬 때), 디스플레이(14)의 화이트 포인트는 디스플레이(14)가 대응하는 더 따뜻한 콘텐츠를 디스플레이하도록 제어 회로부(16)에 의해 조정될 수 있다.
원하는 경우, 주변광 센서 측정치들의 수집 및 적외선 발광 다이오드(22)와 같은 광원들을 사용한 외부 물체들의 조명이 조정될 수 있다. 하나의 예시적인 배열에서, 발광 다이오드(22)가 광의 펄스를 방출할 때마다 주변광 센서 측정들이 순간적으로 일시정지될 수 있다. 다른 예시적인 배열에서, 주변광 센서 측정치들의 수집 동안 발광 다이오드(22)가 활성화될 때마다(예컨대, 다이오드(22)로부터의 광으로부터의 노이즈에 의해 오염될 수 있는 이 측정치들이 폐기될 수 있도록) 플래그가 설정될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 인접한 전자 디바이스들로부터의 잠재적인 광 오염은 광 센서(예컨대, 적외선 광 센서)를 사용하여 검출될 수 있다. 인근 디바이스들로부터의 광이 검출되는 경우, 주변광 센서 측정치들은 폐기될 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른, 주변광 감지 회로부 및 발광 회로부의 동작을 조정하는 데 사용될 수 있는 디바이스(10)를 위한 예시적인 회로부의 회로도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 주변광 센서(30)는 포토다이오드와 같은 광검출기로부터 형성될 수 있다. 광검출기(주변광 센서)(30)의 출력은 적분형 아날로그-디지털 변환기(integrating analog-to-digital converter)(190)에 제공될 수 있다. 동작 동안, 적분형 아날로그-디지털 변환기(190)는 주변광 센서(30)의 광검출기와 연관된 포토다이오드 전류를 적분할 수 있고, 대응하는 디지털 주변광 센서 측정 데이터를 제어 회로부(16)에 공급할 수 있다. 주변광 센서(30)가 주변광 데이터를 수집하는 기간들은 제어 회로부(16)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부(16)는 스위치들(192, 194)과 같은 스위칭 회로부에 제어 신호들(때때로, HOLD 신호로 지칭됨)을 공급할 수 있다. 홀드(hold) 신호가 어서트될 때, 스위치(192)는 폐쇄되고 노드(N)를 접지에 단락시켜서, 주변광 센서(30)의 포토다이오드로부터의 포토다이오드 전류를 접지로 분로(shunt)시킨다. 동시에, 홀드 신호의 어서션이 스위치(194)를 개방하여, 노드(N)가 적분형 아날로그-디지털 변환기(190)로의 입력으로부터 연결해제되게 한다. HOLD 신호가 디어서트(deassert)될 때, 스위치(192)가 개방되고 스위치(194)가 폐쇄되어, 적분형 아날로그-디지털 변환기(190)가 주변광 데이터를 수집할 수 있게 한다.
제어 회로부(16)는 또한 (예컨대, 인에이블 신호들을 사용하여) 적외선 발광 다이오드(22) 및 적외선 이미지 센서(28)와 같은 회로부(196)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부(16)는 발광 다이오드(22)가 광의 펄스를 방출하도록 지시하면서 이미지 센서(28)가 이미지 프레임(예컨대, 얼굴 정보 또는 다른 사용자 생체 측정 정보를 포함하는 이미지 프레임)을 캡처하도록 지시할 수 있다. 일부 구성들에서, 제어 회로부(16)는 적외선 광 센서(198)와 같은 광 센서(예컨대, 포토다이오드와 같은 적외선 광검출기)로부터 광 측정치들을 수집할 수 있다.
하나의 예시적인 배열에서, 제어 회로부(16)는 적외선 발광 다이오드(22)가 적외선 조명의 펄스를 방출하는 데 사용될 때마다 주변광 센서 신호들의 적분을 순간적으로 일시정지시키기 위해 스위치들(192, 194)을 사용한다. 이는 주변광 센서(30)로 이루어지는 가시 주변광 측정들에서의 적외선-유도 노이즈를 방지하는 것을 돕는다. 예로서, 도 16 및 도 17의 시나리오를 고려한다. 이러한 배열에서, 제어 회로부(16)는 시간(t0)으로부터 시간(t5)까지 연장되는 기간에 걸쳐 주변광을 측정하기 위해 주변광 센서(30)를 사용하고 있다. 이러한 기간의 지속기간(예컨대, t5-t0)은, 예를 들어, 100 내지 700 ms, 적어도 25 ms, 적어도 40 ms, 적어도 75 ms, 적어도 150 ms, 적어도 300 ms, 150 ms 미만, 500 ms 미만, 700 ms 미만, 900 ms 미만, 또는 다른 적합한 기간일 수 있다.
제어 회로부(16)는 주변광 센서 데이터 획득 동안 적외선 이미지 센서(28)로 이미지들을 캡처할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 디바이스(10)를 사용하기 위해 디바이스(10)를 슬립 상태로부터 어웨이큰(awaken)할 수 있다. (예컨대, 시간(t0)과 같은 시간에) 디바이스(10)를 어웨이큰하는 즉시, 제어 회로부(16)는 회로부(196)로 이미지 데이터를 캡처하는 것을 시작하면서(예컨대, 사용자가 디바이스(10)의 허가된 사용자로서 생체 측정학적으로 인정할 수 있게 하기 위해) 주변광 센서(30)로 주변광 센서 측정치들을 수집하기 시작할 수 있다(예컨대, 디바이스(10)가 슬립 모드를 종료함에 따라 주변광 센서 데이터에 기초하여 디스플레이(14)의 스크린 밝기가 조정될 수 있도록). 발광 다이오드(22)에 의해 생성된 적외선 조명이 주변광 센서(30)로 수집된 신호 측정치들에서 노이즈를 생성할 가능성을 갖기 때문에, 제어 회로부(16)는 회로부(196) 및 주변광 센서(30)의 동작을 동기화할 수 있다. 특히, 제어 회로부(16)가 발광 다이오드(22)에 (이미지 센서(28)에 의해 이미징되는 외부 물체들을 조명하기 위한) 적외선 광을 출력하도록 지시할 때마다, 제어 회로부(16)는 주변광 센서(30)에 주변광 센서 데이터의 수집(적분)을 일시적으로 일시정지시키도록 지시할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(22)의 적외선 광 출력(IR)은 펄스들(200)의 하나 이상의 세트들로 공급될 수 있다. 펄스들(200)의 각각의 세트는 광의 하나 이상의 펄스들(예컨대, 적어도 1개, 적어도 2개, 적어도 4개, 적어도 8개, 적어도 15개, 적어도 20개, 100개 미만, 25개 미만, 10개 미만 등)을 포함할 수 있다. 펄스들은 각각 3 ms, 적어도 1 ms, 5 ms 미만, 또는 다른 적합한 지속기간을 가질 수 있다. 각각의 펄스(또는 다수의 펄스) 동안, 대응하는 이미지 프레임이 이미지 센서(28)에 의해 획득될 수 있다. 펄스 광의 사용은, 연속 조명을 사용하는 경우에 가능한 것보다 더 높은 피크 광 출력을 발광 다이오드(22)가 생성할 수 있게 하여, 적외선 이미지 센서(28)를 이용한 이미지 캡처 동작들 동안 신호-대-노이즈를 감소시킬 수 있다. 펄스 광은 또한 열 부하를 감소시키는 것을 돕고 배터리 수명을 향상시킬 수 있다. 발광 다이오드(22)에 의해 생성된 광 세기는 비교적 높을 수 있어서, 도 16 및 도 17에서의 펄스들의 상보적인 형상들에 의해 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(22)가 출력을 생성할 때마다 제어 회로부(16)는 주변광 센서 데이터 수집(예컨대, 적분형 아날로그-디지털 변환기(190)에 의한 적분)을 일시정지시킬 수 있다.
임의의 적외선 광이 발광 다이오드(22)에 의해 방출되기 전에 주변광 센서 적분 동작들이 성공적으로 일시정지되었음을 보장하기 위해, 제어 회로부(16)는 발광 다이오드(22)를 켜기 전에 HOLD 신호를 어서트할 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 예를 들어, HOLD는 시간(ta)에서 어서트될 수 있다. 짧은 지연(예컨대, 약 5 마이크로초의 지연) 후에, 스위치(192)는 폐쇄될 것이고, 스위치(194)는 개방될 것이고, 변환기(190)는 적분을 일시정지시킬 것이다(예컨대, 시간(tb)에서). 이어서, 발광 다이오드(22)는 주변광 센서에 대한 간섭을 생성할 위험 없이 시간(tc)에서 출력을 생성할 수 있다. 유사하게, 발광 다이오드(22)는 주변광 센서 적분이 재개되기(시간(tf)) 전에 꺼질 수 있다(시간(te)). 신호 HOLD의 해제와 주변광 감지의 재개(스위치(192) 개방, 스위치(194) 폐쇄, 및 변환기(190) 적분) 사이에는 짧은 지연이 있을 수 있다. 결과적으로, 홀드 신호(HOLD)는, 원하는 경우, 시간(te)보다 늦은 시간(tf)에서 주변광 센서(30)가 활성화되면(일시정지가 중지됨), 시간(te)에서 적외선 출력(IR)을 생성하기 위해 발광 다이오드(22)가 켜지기 약간 전인 시간(td)에서 디어서트될 수 있다.
원하는 경우, 제어 회로부(16)는 발광 다이오드(22)로부터의 광 방출 동안 주변광 센서(30)를 일시정지시키지 않고서 주변광 센서(30)를 사용할 수 있다. 주변광 센서(30)의 동작 동안 적외선 발광 다이오드(22)가 활성화되는 경우에(예컨대, 주변광 센서(30)가 적분형 아날로그-디지털 변환기(190)에 의해 적분되고 있는 출력을 제공하는 동안 이미지들을 캡처하기 위해 제어 회로부(16)가 발광 다이오드(22) 및 이미지 센서(28)를 사용하는 경우에), 제어 회로부(16)는 (예컨대, 플래그를 설정함으로써) 다이오드(22)로부터의 방출된 광에 의한 주변광 센서 판독치의 잠재적인 오염이 발생했음을 나타낼 수 있다. 제어 회로부(16)는 이어서 다이오드(22)로부터의 광에 의해 잠재적으로 오염된 주변광 센서 판독치를 폐기할 수 있거나, 또는 주변광 센서 데이터가 적외선 광에 의해 오염될 수 있음을 나타내기 위해 비트를 어서트할 수 있다. 도 19는, (ALS가 도 19에서 온(on)인 기간에 의해 도시된) 기간(210)에 걸쳐 주변광 센서 포토다이오드 전류를 적분함으로써 주변광 데이터가 어떻게 수집될 수 있는지를 도시한다. 도 20은, 주변광 센서 측정치를 수집하기 위한 주변광 센서(30)의 사용 동안 발광 다이오드(22)가 적외선 광을 방출하였음을 나타내기 위해 (예컨대, 시간(tflag)에서) 주변광 센서 적분 기간 동안 플래그(FLAG)가 어떻게 어서트될 수 있는지를 도시한다. 주변광 센서 적분 기간(예컨대, 도 19의 기간(210)) 동안 FLAG가 어서트되었다고 결정하는 것에 응답하여, 제어 회로부는 센서(30)로부터의 잠재적으로 오염된 주변광 센서 데이터를 폐기할 수 있고, 새로운 주변광 센서 측정치를 수집할 수 있다.
적외선 광으로부터의 잠재적인 오염을 회피하는 다른 방법은, 적외선 광이 방출되고 있을 때를 결정하기 위한 센서(198)와 같은 적외선 광 센서의 사용을 수반한다. 센서(198)는, 예를 들어, 외부 발광 회로부로부터의 적외선 광 펄스들의 존재에 대해 모니터링하기 위해 제어 회로부(16)에 의해 사용될 수 있다. 예로서, 센서(198)는 디바이스(10) 이외의 디바이스 내의 회로부(196)(예컨대, 대응하는 적외선 광 센서(28)에 의해 이미징되고 있는 외부 물체들의 조명을 제공하고 있는 적외선 발광 다이오드(22))에 의해 적외선 광이 방출되었음을 검출할 수 있다. 이러한 잠재적으로 오염시키는 적외선 광 펄스들은, 다른 사용자들에 의해 동작된 디바이스들과 같은 인근 전자 디바이스들(예컨대, 디바이스(10) 이외의 하나 이상의 전자 디바이스들)로부터 방출될 수 있다. 적외선 광 펄스들 또는 다른 잠재적으로 오염시키는 적외선 광이 센서(198)를 사용하여 디바이스(10)의 부근에서 검출될 때, 도 20의 신호(FLAG)와 같은 플래그가 어서트될 수 있다. 이어서, 어서트된 플래그와 중첩되는 기간에 걸쳐 적분된 주변광 센서 데이터는 폐기될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스 내의 제어 회로부에 주변광 측정치들을 제공하도록 구성된 주변광 센서가 제공되며, 이는, 광 검출기 집적 회로, 주변광을 광 검출기 집적 회로로 안내하도록 구성된 도광체, 및 주변광이 통과하는 적외선-차단 필터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 주변광 센서는 광 확산기를 포함하고, 도광체는 광 확산기와 적외선-차단 필터 사이에 개재된다.
다른 실시예에 따르면, 도광체는 코어 및 코어를 둘러싸는 클래딩을 포함하고, 코어는 제1 굴절률을 갖고, 클래딩은 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 클래딩은 중합체를 포함하고, 주변광 센서는 광 검출기 집적 회로 및 도광체를 둘러싸는 불투명 지지 구조물을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 광 검출기 집적 회로는 복수의 광검출기들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 주변광 센서는 복수의 컬러 필터들을 포함하고, 각각의 컬러 필터는 상이한 각각의 범위의 가시광 파장들을 복수의 광검출기들 중 각각의 광검출기로 통과시킨다.
다른 실시예에 따르면, 광 확산기는 복수의 광 확산기 층들을 포함하고, 각각의 광 확산기 층은 기판, 및 매립된 광 산란 입자들을 갖는 기판 상의 중합체 코팅을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 복수의 광 확산기 층들은 공기 간극에 의해 분리된 제1 및 제2 광 확산기 층들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 적외선-차단 필터는 교번하는 굴절률 값들의 박막 유전체 층들의 적어도 하나의 스택을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 적외선-차단 필터는 박막 유전체 층들이 형성되는 유리 기판을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 유리 기판은 적외선-광-차단 유리를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 컬러 필터들은 각각, 적외선 광을 차단하면서 각각의 범위의 가시광 파장들을 통과시키도록 구성되는 박막 무기 유전체 층들의 스택을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는, 픽셀들의 어레이, 픽셀들과 중첩되는 디스플레이 커버 층, 주변광이 통과하는 디스플레이 커버 층의 일부분 내의 광학 컴포넌트 윈도우, 및 광학 컴포넌트 윈도우와 정렬된 컬러 주변광 센서를 포함하고, 컬러 주변광 센서는, 불투명 지지 구조물, 주변광이 통과하는 불투명 지지 구조물에 결합된 광 확산기, 불투명 지지 구조물에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 광 검출기 집적 회로 - 광 검출기 집적 회로는 복수의 광검출기들을 가지며, 복수의 광검출기들 각각은 상이한 각각의 대역의 가시광 파장들을 통과시키도록 구성되는 컬러 필터에 의해 중첩됨 -, 및 지지 구조물에 결합되고 광 확산기와 광 검출기 집적 회로 사이에 위치되는 적외선-광-차단 필터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 컬러 필터들은 각각 유기 재료를 포함하고, 컬러 주변광 센서는 컬러 필터들과 광 검출기 집적 회로 사이에 박막 무기 유전체 층들을 갖는 적외선-광-차단 박막 간섭 필터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 광 확산기는 다수의 광 확산기 층들을 포함하며, 광 확산기 층들 각각은 무기 유전체의 광 산란 입자들을 함유하는 중합체로 코팅된 기판 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 적외선-광-차단 필터는 복수의 적외선-광-차단 층들을 포함하며, 각각의 적외선-광-차단 층은 기판, 및 기판 상의 교번하는 굴절률의 유전체 층들의 스택으로부터 형성된 박막 간섭 필터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 적외선 광-차단 필터에 의해 차단되는 적외선 광을 방출하도록 구성된 적외선 발광 다이오드, 및 방출된 적외선 광에 의해 조명된 이미지들을 캡처하도록 구성된 적외선 센서를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 컬러 주변광 센서로 측정된 컬러 주변광 센서 정보에 응답하여 픽셀들의 어레이 상에 디스플레이된 이미지들의 화이트 포인트를 조정하도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는, 디스플레이 커버 층을 갖는 디스플레이, 디스플레이 커버 층 내의 주변광 센서 윈도우, 및 주변광 센서 윈도우를 통해 주변광을 수신하도록 구성된 주변광 센서를 포함하고, 주변광 센서는, 복수의 광검출기들을 갖는 광 검출기 집적 회로 - 복수의 광검출기들 각각은 상이한 각각의 대역의 가시광 파장들을 통과시키도록 구성된 컬러 필터에 의해 중첩됨 -, 및 컬러 필터들과 주변광 센서 윈도우 사이에 개재된 가시광-투과-및-적외선-광 차단 박막 간섭 필터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 가시광-투과-및-적외선-광 차단 박막 간섭 필터에 의해 차단되는 적외선 광을 방출하도록 구성된 적외선 발광 다이오드, 및 방출된 적외선 광에 의해 조명된 이미지들을 캡처하도록 구성된 적외선 센서를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는, 주변광 센서 광검출기, 주변광 센서 광검출기로부터의 출력을 적분하도록 구성된 적분형 아날로그-디지털 변환기, 적외선 발광 다이오드, 및 적외선 발광 다이오드가 켜져 있을 때 출력의 적분을 일시정지시키도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 주변광 센서 광검출기에 결합된 스위칭 회로부를 포함하며, 제어 회로부는 적외선 광을 방출하기 위해 적외선 발광 다이오드를 사용할 때 스위칭 회로부를 조정하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 스위칭 회로부는 노드와 적분형 아날로그-디지털 변환기의 입력 사이에 결합되는 제1 스위치, 및 노드와 접지 사이에 결합된 제2 스위치를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 주변광 센서 광검출기는 접지에 결합된 제1 단자 및 노드에 결합된 제2 단자를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 스위칭 회로부는 제1 모드 - 제1 모드에서, 제1 스위치는 폐쇄되어서 주변광 센서 광검출기의 출력을 적분형 아날로그-디지털 변환기의 입력에 결합하여, 적분형 아날로그-디지털 변환기가 주변광 센서 광검출기로부터의 출력을 적분할 수 있게 하고, 제2 스위치는 개방되어 노드를 접지로부터 격리시킴 -, 및 제2 모드 - 제2 모드에서, 제1 스위치는 개방되어 주변광 센서 광검출기의 출력을 적분형 아날로그-디지털 변환기의 입력으로부터 연결해제하고, 제2 스위치는 폐쇄되어 노드를 접지에 단락시킴 - 에서 동작하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 스위칭 회로부가 제2 모드에서 동작되는 동안, 적외선 발광 다이오드에 의해 방출된 적외선 광에 의해 조명된 외부 물체의 이미지를 캡처하도록 구성된 적외선 이미지 센서를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는, 적분 기간 동안 주변광 센서 측정치를 수집하도록 구성된 주변광 센서, 적외선 발광 다이오드, 및 적분 기간 동안 적외선 발광 다이오드가 적외선 광을 방출했다고 결정하는 것에 응답하여 주변광 센서 측정치를 폐기하도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 적외선 발광 다이오드에 의해 방출된 적외선 광에 의해 조명된 외부 물체의 이미지를 캡처하도록 구성된 적외선 이미지 센서를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 적외선 광 센서는 복수의 광검출기들을 갖는 광 검출기 집적 회로를 포함하며, 복수의 광검출기들 각각은 상이한 각각의 대역의 가시광 파장들을 통과시키도록 구성된 컬러 필터에 의해 중첩된다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는, 적분 기간 동안 주변광 센서 측정치를 수집하도록 구성된 주변광 센서, 적외선 센서, 및 적분 기간 동안 적외선 광 센서가 적외선 광을 감지했다고 결정하는 것에 응답하여 주변광 센서 측정치를 폐기하도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 적외선 광 센서는 복수의 광검출기들을 갖는 광 검출기 집적 회로를 포함하며, 복수의 광검출기들 각각은 상이한 각각의 대역의 가시광 파장들을 통과시키도록 구성된 컬러 필터에 의해 중첩된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 디스플레이를 포함하고, 제어 회로부는 주변광 센서 측정치에 기초하여 디스플레이 상에 디스플레이된 이미지들의 화이트 포인트를 조정하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는, 상부 주연부 에지를 포함하는 4개의 주연부 에지들을 갖는 직사각형 하우징, 전기 컴포넌트, 광학 컴포넌트 윈도우, 광검출기, 및 전기 컴포넌트와 직사각형 하우징의 측벽 사이에 개재되고 주변광을 광학 컴포넌트 윈도우로부터 전기 컴포넌트를 지나 광검출기로 안내하도록 구성되는 도광체를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 픽셀들의 어레이, 및 픽셀들과 중첩되는 디스플레이 커버 층을 포함하고, 광학 컴포넌트 윈도우는 디스플레이 커버 층의 일부분 내에 형성된다.
다른 실시예에 따르면, 광학 컴포넌트 윈도우는, 상부 주연부 에지에 평행하게 연장되고 전기 컴포넌트와 직사각형 하우징의 측벽 사이에 있는 세장형 형상을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 전기 컴포넌트는 디스플레이 커버 층에 형성된 스피커 포트와 정렬된 스피커를 포함하고, 스피커 포트는 광학 컴포넌트 윈도우에 평행하게 연장되는 세장형 형상을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 광검출기가 형성되는 광 검출기 집적 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 광검출기는 다수의 광검출기들 중 하나이며, 이들 각각은 상이한 컬러의 주변광을 측정하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 상이한 각각의 통과 대역들을 갖는 박막 간섭 필터들을 포함하며, 이들 각각은 다수의 광검출기들 중 각각의 광검출기와 중첩된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 도광체를 둘러싸는 불투명 지지 구조물을 포함하고, 도광체는 제1 굴절률을 갖는 코어 및 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 클래딩을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 광학 컴포넌트 윈도우와 광검출기 사이에 개재된 광 확산기를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 상부 주연부 에지에 인접하게 장착된 적외선 디지털 이미지 센서, 및 적외선 디지털 이미지 센서로 캡처된 적외선 이미지들을 위한 조명을 공급하도록 구성된 적외선 발광 다이오드를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 광검출기는 다수의 광검출기들 중 하나이며, 이들 각각은 상이한 컬러의 주변광을 측정하도록 구성되고, 다수의 광검출기들 각각은 상이한 각각의 가시광 통과 대역을 갖는 각각의 박막 간섭 필터에 의해 중첩된다.
다른 실시예에 따르면, 박막 간섭 필터들은 적외선 광을 차단하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 도광체와 광검출기들 사이에 개재된 적외선-광-차단 필터를 포함한다.
전술한 것은 단지 예시일 뿐이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스 내의 제어 회로부에 주변광 측정치들을 제공하도록 구성된 주변광 센서로서,
    광 검출기 집적 회로(light detector integrated circuit);
    주변광을 상기 광 검출기 집적 회로로 안내하도록 구성된 도광체; 및
    상기 도광체와 상기 광 검출기 집적 회로 사이에 위치하는 적외선-차단 필터를 포함하고, 상기 도광체, 상기 적외선-차단 필터 및 상기 광 검출기 직접 회로는 스택으로 배열되는, 주변광 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주변광 센서는 광 확산기를 추가로 포함하고, 상기 도광체는 상기 광 확산기와 상기 적외선-차단 필터 사이에 개재되는, 주변광 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 도광체는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 클래딩을 포함하고, 상기 코어는 제1 굴절률을 갖고, 상기 클래딩은 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는, 주변광 센서.
  4. 제3항에 있어서, 상기 클래딩은 중합체를 포함하고, 상기 주변광 센서는 가시광선 및 적외선을 차단하기 위해 상기 광 검출기 집적 회로 및 상기 도광체를 둘러싸는 불투명 지지 구조물을 추가로 포함하는, 주변광 센서.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광 검출기 집적 회로는 복수의 광검출기(photodetector)들을 포함하는, 주변광 센서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 주변광 센서는 복수의 컬러 필터들을 추가로 포함하고, 각각의 컬러 필터는 상이한 각각의 범위의 가시광 파장들을 상기 복수의 광검출기들 중 각각의 광검출기로 통과시키는, 주변광 센서.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광 확산기는 복수의 광 확산기 층들을 포함하고, 각각의 광 확산기 층은 기판, 및 매립된 광 산란 입자들을 갖는 상기 기판 상의 중합체 코팅을 갖는, 주변광 센서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 광 확산기 층들은 공기 간극에 의해 분리된 제1 및 제2 광 확산기 층들을 포함하는, 주변광 센서.
  9. 제6항에 있어서, 상기 적외선-차단 필터는 교번하는 굴절률 값들을 가진 박막 유전체 층들의 적어도 하나의 스택을 포함하는, 주변광 센서.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적외선-차단 필터는 상기 박막 유전체 층들이 형성되는 유리 기판을 포함하는, 주변광 센서.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유리 기판은 적외선-광-차단 유리를 포함하는, 주변광 센서.
  12. 제11항에 있어서, 상기 컬러 필터들은 각각, 적외선 광을 차단하면서 각각의 범위의 가시광 파장들을 통과시키도록 구성되는 박막 무기 유전체 층들의 스택을 포함하는, 주변광 센서.
  13. 전자 디바이스로서,
    픽셀들의 어레이;
    상기 픽셀들과 중첩되는 디스플레이 커버 층;
    주변광이 통과하는 상기 디스플레이 커버 층의 일부분 내의 광학 컴포넌트 윈도우; 및
    상기 광학 컴포넌트 윈도우와 정렬된 컬러 주변광 센서를 포함하고, 상기 컬러 주변광 센서는,
    불투명 지지 구조물;
    상기 주변광이 통과하는 상기 불투명 지지 구조물에 결합된 광 확산기;
    상기 불투명 지지 구조물에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 광 검출기 집적 회로 - 상기 광 검출기 집적 회로는 복수의 광검출기들을 가지며, 상기 복수의 광검출기들 각각은 상이한 각각의 대역의 가시광 파장들을 통과시키도록 구성되는 컬러 필터에 의해 중첩됨 -; 및
    상기 지지 구조물에 결합되고 상기 광 확산기와 상기 광 검출기 집적 회로 사이에 위치되는 적외선-광-차단 필터를 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 컬러 필터들은 각각 유기 재료를 포함하고, 상기 컬러 주변광 센서는, 상기 컬러 필터들과 상기 광 검출기 집적 회로 사이에 박막 무기 유전체 층들을 갖는 적외선-광-차단 박막 간섭 필터를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 제13항에 있어서, 상기 광 확산기는 다수의 광 확산기 층들을 포함하고, 상기 광 확산기 층들 각각은 무기 유전체의 광 산란 입자들을 함유하는 중합체로 코팅된 기판 층을 포함하는, 전자 디바이스.
  16. 제13항에 있어서, 상기 적외선-광-차단 필터는 복수의 적외선-광-차단 층들을 포함하고, 각각의 적외선-광-차단 층은 기판, 및 상기 기판 상의 교번하는 굴절률들을 가진 유전체 층들의 스택으로부터 형성된 박막 간섭 필터를 포함하는, 전자 디바이스.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 적외선-광-차단 필터에 의해 차단되는 적외선 광을 방출하도록 구성된 적외선 발광 다이오드; 및
    상기 방출된 적외선 광에 의해 조명된 이미지들을 캡처하도록 구성된 적외선 센서를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  18. 제13항에 있어서, 상기 컬러 주변광 센서로 측정된 컬러 주변광 센서 정보에 응답하여 상기 픽셀들의 어레이 상에 디스플레이된 이미지들의 화이트 포인트(white point)를 조정하도록 구성된 제어 회로부를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  19. 전자 디바이스로서,
    디스플레이 커버 층을 갖는 디스플레이;
    상기 디스플레이 커버 층 내의 주변광 센서 윈도우; 및
    상기 주변광 센서 윈도우를 통해 주변광을 수신하도록 구성된 주변광 센서를 포함하고, 상기 주변광 센서는,
    복수의 광검출기들을 갖는 광 검출기 집적 회로 - 상기 복수의 광검출기들 각각은 상이한 각각의 대역의 가시광 파장들을 통과시키도록 구성된 컬러 필터에 의해 중첩됨 -; 및
    상기 컬러 필터들과 상기 주변광 센서 윈도우 사이에 개재된 가시광-투과-및-적외선-광 차단 박막 간섭 필터를 포함하는, 전자 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 가시광-투과-및-적외선-광 차단 박막 간섭 필터에 의해 차단되는 적외선 광을 방출하도록 구성된 적외선 발광 다이오드; 및
    상기 방출된 적외선 광에 의해 조명된 이미지들을 캡처하도록 구성된 적외선 센서를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
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