KR200496487Y1 - 지문 감지 기능을 가진 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

지문 감지 기능을 가진 전자 장치가 제공된다. 상기 전자 장치는 플렉서블 디스플레이 패널, 이미지 센서, 및 경질 보호 필름을 포함한다. 상기 플렉서블 디스플레이 패널은 지문 감지 부위를 구비한다. 상기 이미지 센서는 상기 플렉서블 디스플레이 패널 아래, 그리고 지문 감지 부위 아래에 배치된다. 상기 경질 보호 필름은 상기 플렉서블 디스플레이 패널과 이미지 센서 사이에 배치되고, 지문 감지 부위 아래에 배치된다.

Description

지문 감지 기능을 가진 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE HAVING A FINGERPRINT SENSING FUNCTION}
[관련 출원의 상호 참조]
본원은 2020.4.15.자로 출원된 미국 가출원 제63/010,053호 및 2020.5.6.자로 출원된 미국 가출원 제63/021,071호에 근거한 우선권 주장을 수반한다. 전술된 특허출원 각각의 전부는 여기에 참조로서 포함되며, 본 설명의 일부를 이룬다.
[기술 분야]
본 발명은 전자 장치, 구체적으로는 지문 감지 기능을 가진 전자 장치에 관한 것이다.
터치 스크린 및 언더-디스플레이(under-display) 지문 감지 기능을 가진 종래의 전자 장치에서는, 디스플레이 패널을 보호하고 지문 센서를 보호하기 위하여 유기발광 다이오드 (OLED) 디스플레이 패널 상에 커버 글래스(cover glass)가 배치된다. 최근에는, 전자 장치가 플렉서블(flexible), 롤러블(rollable), 또는 폴더블(foldable)의 형태로 개발되고 있다. 전자 장치가 플렉서블, 롤러블, 또는 폴더블의 형태를 가질 수 있기 위해서는, 커버 글래스가 전자 장치로부터 제거되어야 한다.
그러나, 플렉서블, 롤러블, 또는 폴더블 전자 장치가 OLED 디스플레이 패널 아래에 지문 센서를 구비하는 경우, 사용자의 손가락이 커버 글래스가 없는 상태의 노출된 OLED 디스플레이 패널을 누르면, 노출된 OLED 디스플레이 패널이 만곡하게 될 것이고 지문 센서의 광학 필름을 터치할 것인데, 이는 광학 필름의 손상 또는 지문 센서의 크랙 발생을 초래할 수 있다.
따라서 본 발명은 지문 감지 기능을 가지면서도 높은 신뢰성을 갖는 플렉서블, 롤러블, 또는 폴더블 전자 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 지문 감지 기능을 가진 전자 장치가 제공된다. 전자 장치는 플렉서블 디스플레이 패널, 이미지 센서, 및 경질 보호 필름를 포함한다. 플렉서블 디스플레이 패널은 지문 감지 부위를 구비한다. 이미지 센서는 플렉서블 디스플레이 패널 아래, 그리고 지문 감지 부위 아래에 배치된다. 경질 보호 필름은 플렉서블 디스플레이 패널과 이미지 센서 사이, 그리고 지문 감지 부위 아래에 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치에서는, 경질 보호 필름이 플렉서블 디스플레이 패널와 이미지 센서 사이, 그리고 지문 감지 부위 아래에 배치되기 때문에, 플렉서블 디스플레이 패널이 사용자의 손가락에 의하여 만곡하게 되더라도 경질 보호 필름이 그 아래의 이미지 센서를 손상 또는 크랙으로부터 보호한다. 그 결과, 본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치는 플렉서블, 롤러블, 또는 폴더블의 형태를 가질 수 있으며 높은 신뢰성을 갖는다.
첨부 도면들은 본 발명의 이해를 위하여 제공되는 것으로서 이들은 본원의 일부를 이룬다. 하기 도면들은 본 발명의 원리를 설명하기 위하여, 발명의 설명과 함께 본 발명의 실시예들을 예시한다.
도 1 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 4a 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 4b 에는 도 4a 에 도시된 전자 장치의 개략적인 평면도가 도시되어 있다.
도 5 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 6 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 이미지 센서, 광학 클리어 접착층(optical clear adhesive), 광학 필름, COF 패키지(COF package), 및 FPC 의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 7a, 7b, 및 7c 에는 지문 감지 기능을 가진 전자 장치가 적용될 수 있는 세 가지 유형의 전자 장치가 도시되어 있다.
아래에서는 예시적인 예들이 도시되어 있는 첨부 도면들을 참조로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 도면들에서는 동일 또는 유사한 부품들을 지칭하기 위하여 가능하다고 판단되는 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다.
도 1 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 7a, 7b, 및 7c 에는 지문 감지 기능을 가진 전자 장치가 적용될 수 있는 세 가지 유형의 전자 장치가 도시되어 있다. 도 1 을 참조하면, 이 실시예의 지문 감지 기능을 가진 전자 장치(100)는 플렉서블 디스플레이 패널(110), 이미지 센서(120), 및 경질 보호 필름(130)을 포함한다. 이 실시예에서, 플렉서블 디스플레이 패널(110)은 유기발광 다이오드 (OLED) 디스플레이 패널이다. 그러나, 다른 실시예에서는 플렉서블 디스플레이 패널(110)이 액정 디스플레이 패널, 전기영동(electrophoretic) 디스플레이 패널, 마이크로LED(micro-light-emitting-diode) 디스플레이 패널, 또는 임의의 다른 적합한 디스플레이 패널일 수 있다. 이 실시예에서, 플렉서블 디스플레이 패널(110)은 사용자의 손가락에 의하여 가압되도록 구성된 지문 감지 부위(A1)를 구비한다. 이미지 센서(120)는 플렉서블 디스플레이 패널(110) 아래 그리고 지문 감지 부위(A1) 아래에 배치된다. 이 실시예에서, 이미지 센서(120)는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 이미지 센서이다. 그러나, 다른 실시예에서는 이미지 센서(120)가 CCD(charge coupled device) 센서일 수 있다. 경질 보호 필름(130)은 플렉서블 디스플레이 패널(110)과 이미지 센서(120) 사이, 그리고 지문 감지 부위(A1) 아래에 배치된다. 다시 말하면, 경질 보호 필름(130)은 플렉서블 디스플레이 패널(110)의 일부분 아래에만 위치하고, 플렉서블 디스플레이 패널(110) 전체에 걸쳐서 펼쳐져 있는 것이 아니다. 이 실시예에서는, 경질 보호 필름(130)이 투명한 플레이트으로서, 예를 들어 유리 플레이트(glass plate)이다. 그러나, 다른 실시예에서는 경질 보호 필름(130)이 투명 플라스틱 플레이트(transparent plastic plate)일 수 있다. 일 실시예에서는, 경질 보호 필름(130)이 유리 플레이트이든 투명 플라스틱 판이든, 경질 보호 필름은 지문 감지 부위(A1)로부터 적어도 200 그램의 가압력을 견딜 수 있다. 예를 들어, 경질 보호 필름(130)은 고릴라(Gorilla) 유리 플레이트이다. 일 실시예에서는, 경질 보호 필름(130)의 상부 표면 및 저부 표면 중 적어도 하나에 반사방지 코팅이 제공될 수 있다. 일 실시예에서는 경질 보호 필름(130)의 상부 표면 및 저부 표면 중 적어도 하나에 적외선 차단 코팅이 제공될 수 있다.
이 실시예에서, 전자 장치(100)는 이미지 센서(120) 상에, 그리고 이미지 센서(120)와 경질 보호 필름(130) 사이에 배치된 광학층(140)을 더 포함한다. 광학층(140)은 콜리메이터, 마이크로렌즈 어레이, 적외선 차단 필터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 전자 장치(100)는 보강재(150)와 스페이서(160)를 더 포함한다. 이미지 센서(120)는 보강재(150) 상에 배치되고, 보강재(150)는 예를 들어 금속 플레이트이다. 스페이서(160)는 보강재(150) 상에 배치되고, 경질 보호 필름(130)을 지지한다. 이 실시예에서, 전자 장치(100)는 이미지 센서(120) 주위에 배치된 플렉서블 인쇄회로(FPC)(170)를 더 포함하고, 스페이서(160)는 플렉서블 인쇄회로(170) 상에 배치된다. 플렉서블 인쇄회로(170)는 이미지 센서(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 플렉서블 인쇄회로(170)는 본딩 와이어(172)들을 거쳐서 이미지 센서(120)에 전기적으로 연결된다. 이 실시예에서는, 전자 장치(100)가 이미지 센서(180)를 보강재(150)에 접합시키는 다이 부착 필름(die attaching film)(180)을 더 포함한다.
이 실시예에서, 플렉서블 디스플레이 패널(110)의 픽셀들은 손가락(50)에 대하여 일루미네이션 광(illumination light)(51)을 방출하고, 손가락(50)은 일루미네이션 광(51)을 지문 정보를 포함하는 신호 광(signal light)(52)으로 반사한다. 신호 광(52)은 플렉서블 디스플레이 패널(110), 경질 보호 필름(130), 및 광학층(140)을 통과하고, 그 다음에 이미지 센서(120)에 의해 수신되어서 이미지 센서(120) 상에서 지문 이미지를 형성한다. 그러므로, 이미지 센서(120)는 손가락(50)의 지문을 감지할 수 있다. 이 실시예에서, 전자 장치(100)는 예를 들어 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인용 디지털 단말기(personal digital assistant; PDA), 또는 임의의 다른 적합한 전자 장치일 수 있다.
본 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치(100)에서는, 경질 보호 필름(130)이 플렉서블 디스플레이 패널(110)과 이미지 센서(120) 사이, 그리고 지문 감지 부위(A1) 아래에 배치되기 때문에, 플렉서블 디스플레이 패널(110)이 사용자의 손가락(50)에 의하여 가압되어 만곡하게 되는 때에, 경질 보호 필름(130)이 그 아래에 있는 이미지 센서(120)와 광학층(140)을 손상 또는 크랙 발생으로부터 보호한다. 그 결과, 본 실시예에 따른 전자 장치(100)는 플렉서블, 롤러블, 또는 폴더블의 형태를 가지면서도 높은 신뢰성을 가지게 된다.
도 2 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 2 를 참조하면, 이 실시예의 전자 장치(100a)는 도 1 의 전자 장치(100)와 유사하고, 이들 간의 주된 차이점은 다음과 같다. 이 실시예에서, 전자 장치(100a)는 경질 보호 필름(130)을 지지하는 중간 프레임(190)을 포함하는바, 상기 중간 프레임(190)은 이미지 센서(120)를 수납하기 위한 개구(01)를 구비한다. 이 실시예에서, 이미지 센서(120), 광학층(140), 보강재(150), 플렉서블 인쇄회로(170), 및 스페이서(160) 모두는 개구(01) 안에 조립된다.
도 3 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 3 을 참조하면, 이 실시예의 전자 장치(100b)는 도 1 의 전자 장치(100)와 유사하고, 이들 간의 주된 차이점은 다음과 같다. 이 실시예에 따른 전자 장치(100b)에서는, 플렉서블 인쇄회로(170b)가 이미지 센서(120)와 보강재(150) 사이에 배치되고, 이미지 센서(120)를 지지한다. 다시 말하면, 이미지 센서(120)는 플렉서블 인쇄회로(170b)를 거쳐서 보강재(150) 상에 배치된다.
도 4a 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 도 4b 에는 도 4a 의 전자 장치의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b 를 참조하면, 이 실시예의 전자 장치(100c)는 도 1 의 전자 장치(100)와 유사하고, 이들 간의 주된 차이점은 다음과 같다. 이 실시예에 따른 전자 장치(100c)에서, 이미지 센서(120c)는 박막 트랜지스터(TFT) 센서이고, 박막 트랜지스터 센서에 대응되는 지문 감지 부위(A2)는 복수의 지문을 수용할 수 있는바, 예를 들어 두 개의 지문(손가락(50)의 지문과, 손가락(52)의 지문)이 도 4a 및 도 4b 에 예시적으로 도시되어 있다. 이미지 센서(120c)에 전기적으로 연결된 콘트롤러는 이미지 센서(120c)에 의하여 획득된 이미지 프레임 내의 복수의 지문들을 식별하도록 구성될 수 있다.
또한, 이 실시예에서는 전자 장치(100c)가 광학 필름(210), 광학 클리어 접착층 또는 수지 필름(220), 광학 클리어 접착층(240), 적외선 차단 필터(230), 및 중간 프레임(190)을 더 포함한다. 광학 필름(210)은 이미지 센서(120c) 상에 배치되고, 광학 필름(210)은 콜리메이터, 마이크로렌즈 어레이, 또는 이들의 조합을 포함한다. 광학 클리어 접착층 또는 수지 필름(220)은 광학 필름(210)과 경질 보호 필름(130) 사이에 구성된다. 광학 필름(210)이 마이크로렌즈 어레이인 경우, 광학 클리어 접착층 또는 수지 필름(220)의 굴절율(refractive index)은 마이크로렌즈 어레이의 성능을 향상시키기 위하여 공기의 굴절율과 근사한 낮은 굴절율 값을 갖도록 할 것이 제안된다. 광학 클리어 접착층(240)은 광학 필름(210)과 이미지 센서(120c) 사이에서 연결한다. 이미지 센서(120c) 상에는 적외선 차단 필터(230)가 배치된다. 이 실시예에서, 광학 클리어 접착층(240)은 광학 필름(210)과 적외선 차단 필터(230) 사이에서 연결한다. 또한, 중간 프레임(190)은 경질 보호 필름(130)을 지지한다. 이 실시예에서, 경질 보호 필름(130)은 플렉서블 디스플레이 패널(110)의 일부분의 아래에 있으며, 플렉서블 디스플레이 패널(110) 전체에 걸쳐서 펼쳐져 있지 않다.
도 5 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 5 를 참조하면, 이 실시예의 전자 장치(100d)는 도 4a 의 전자 장치(100c)와 유사하고, 이들간의 주된 차이점은 다음과 같다. 도 4a 에서는 경질 보호 필름(130)과 광학 필름(210) 사이에 공기 간극이 없다. 그러나, 도 5 에 도시된 이 실시예의 전자 장치(100d)에서는, 접착 스페이서(220d)가 도 4a 의 광학 클리어 접착층 또는 수지 필름(220)을 대체하도록 채택된다. 접착 스페이서(220d)는 광학 필름(210)과 경질 보호 필름(130) 사이를 연결하고, 광학 필름(210)과 경질 보호 필름(130) 사이에 공기 간극(G)을 형성한다. 상기 공기 간극(G)의 두께는 예를 들어 50 내지 300 미크론(microns)이다.
도 6 에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이미지 센서, 광학 클리어 접착층, 광학 필름, COF 패키지, 및 FPC 의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 두 개의 다른 유형의 전자 장치를 형성하기 위하여, 도 4a 또는 도 5 의 이미지 센서(120c), 적외선 차단 필터(230), 광학 클리어 접착층(240), 및 광학 필름(210)은 도 6 의 이미지 센서(120c), 광학 클리어 접착층(240), 및 광학 필름(210)으로 교체될 수 있다. 다시 말하면, 이 실시예에는 적외선 차단 필터가 없고, 광학 클리어 접착층(240)이 광학 필름(210)을 이미지 센서(120c)에 접합시킨다.
도 7a 및 도 7b 에는 롤러블 형태의 전자 장치(1001) 및 전자 장치(1002)가 도시되어 있는바, 좌측에는 롤링된 상태, 그리고 우측에는 펼쳐친 상태가 도시되어 있다. 도 7c 에는 폴더블 형태의 전자 장치(1003)가 도시되어 있는바, 좌측에는 접혀진 상태, 그리고 우측에는 펼쳐진 상태가 도시되어 있다. 도 7a 내지 도 7c 로부터 알 수 있는 바와 같이, 지문 감지 부위(A1)는 굽혀지거나 곡선을 이루지 않는 영역에 위치한다. 유사한 방식으로, 도 4a, 4b, 및 도 5 의 실시예들에서의 감지 부위(A2)도 도 7a 내지 도 7c 에 도시된 바와 같이 굽혀지거나 곡선을 이루지 않는 영역에 위치할 수 있다.
결론적으로, 본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치에서는, 경질 보호 필름이 플렉서블 디스플레이 패널과 이미지 센서 사이, 그리고 지문 감지 부위 아래에 배치되기 때문에, 플렉서블 디스플레이 패널이 사용자의 손가락에 의하여 만곡하게 되는 때에 경질 보호 필름이 그 아래에 있는 이미지 센서를 손상 또는 크랙 발생으로부터 보호하게 된다. 그 결과, 본 발명의 실시예에 따른 지문 감지 기능을 가진 전자 장치는 플렉서블, 롤러블, 또는 폴더블의 형태로 구성될 수 있으며, 또한 높은 신뢰성을 갖는다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본 발명의 범위 또는 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 구성에 다양한 변형 및 변경을 가할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 설명으로부터 알 수 있듯, 본 발명의 변형예들 및 변경예들은 그들이 하기 청구범위 및 그 균등예의 범위에 속하는한, 본 본 발명의 범위에 포괄되는 것으로 의도된 것이다.

Claims (19)

  1. 지문 감지 기능(fingerprint sensing function)을 가진 전자 장치로서,
    지문 감지 부위(fingerprint sensing area)를 가진 플렉서블 디스플레이 패널(flexible display panel);
    상기 플렉서블 디스플레이 패널의 아래, 그리고 지문 감지 부위의 아래에 배치된 이미지 센서;
    상기 플렉서블 디스플레이 패널과 이미지 센서 사이, 그리고 상기 지문 감지 부위의 아래에 배치된 경질 보호 필름(hard protective film); 및
    가압되는 때에 상기 플렉서블 디스플레이 패널이 굽혀질 수 있도록, 플렉서블 디스플레이 패널과 경질 보호 필름 사이에 배치되는 공기 간극 층;을 포함하는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 경질 보호 필름과 이미지 센서 사이에서 상기 이미지 센서 상에 배치된 광학층(optical layer)을 더 포함하는, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경질 보호 필름은 유리 플레이트 또는 투명 플라스틱 플레이트(transparent plastic plate)인, 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치는 보강재(stiffener)를 더 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 보강재 상에 배치되며,
    상기 전자 장치는 상기 보강재 상에 배치된 스페이서(spacer)를 더 포함하고, 상기 경질 보호 필름은 상기 스페이서 상에 배치되는, 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 이미지 센서 주위에 배치된 플렉서블 인쇄회로(flexible printed circuit)를 더 포함하고, 상기 스페이서는 상기 플렉서블 인쇄회로 상에 배치된, 전자 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 이미지 센서와 보강재 사이에 배치된 플렉서블 인쇄회로를 더 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 플렉서블 인쇄회로를 거쳐서 상기 보강재 상에 배치되는, 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 경질 보호 필름을 지지하는 중간 프레임(middle frame)을 더 포함하고, 상기 중간 프레임은 상기 이미지 센서를 수납하는 개구를 구비한, 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 경질 보호 필름은 상기 지문 감지 부위로부터 적어도 200 그램의 가압력을 견딜 수 있는, 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 박막 트랜지스터 센서(thin film transistor sensor)인, 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 센서에 대응되는 지문 감지 부위는 복수의 지문을 수용할 수 있는, 전자 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 이미지 센서 상에 배치된 광학 필름을 더 포함하고, 상기 광학 필름은 콜리메이터(collimator), 마이크로렌즈 어레이(micro-lens array), 또는 이들의 조합을 포함하는, 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 광학 필름과 경질 보호 필름 사이에 제공되는 광학 클리어 접착층 또는 수지 필름(optical clear adhesive or resin film)을 더 포함하는, 전자 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 광학 필름과 이미지 센서 사이에서 연결하는 광학 클리어 접착층(optical clear adhesive)을 더 포함하는, 전자 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 이미지 센서 상에 배치된 적외선 차단 필터를 더 포함하는, 전자 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 광학 필름과 적외선 차단 필터(infrared cut-off filter) 사이에서 연결하는 광학 클리어 접착층(optical clear adhesive)을 더 포함하는, 전자 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 경질 보호 필름을 지지하는 중간 프레임을 더 포함하는, 전자 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 광학 필름과 경질 보호 필름 사이에서 연결하는 접착 스페이서를 더 포함하고, 상기 접착 스페이서는 상기 광학 필름과 경질 보호 필름 사이에 공기 간극을 형성하는, 전자 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 경질 보호 필름은 투명한 플레이트인, 전자 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이 패널은 유기발광 다이오드 디스플레이 패널인, 전자 장치.
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