KR20210134042A - 지문 인식 모듈, 스크린 어셈블리 및 전자 기기 - Google Patents

Abstract

본 출원 지문 인식 모듈, 스크린 어셈블리, 전자 기기를 제공한다. 상기 지문 인식 모듈은 전자 기기의 스크린 어셈블리 아래에 배치되며, LED, 이미지 센서 및 차광 부재를 포함한다. 상기 LED의 발광 면은 상기 스크린 어셈블리를 향해 있고 광 신호를 방출하는 데 사용된다. 상기 이미지 센서의 감광 면은 상기 스크린 어셈블리를 향해 있고 광 신호를 수신하는 데 사용되며, 상기 이미지 센서에 의해 수신되는 광 신호는 지문 이미지 생성하도록, 상기 LED에 의해 손가락 쪽으로 방출된 후 되돌아온 지문 광 신호를 포함한다. 상기 차광 부재는 상기 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하여, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다. 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호는 상기 스크린 어셈블리에 의해 반사된 후 상기 이미지 센서에 도달하여, 지문 정보에 간섭을 일으킨다. 본 출원에서는, 비교적 큰 출사각을 갖는 광 신호의 일부를 차광 부재를 사용하여 차단함으로써, 스크린 어셈블리에 의해 반사되는 광 신호를 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 지문 정보에의 간섭을 줄여, 비교적 높은 선명도의 지문 이미지를 획득할 수 있다.

Description

지문 인식 모듈, 스크린 어셈블리 및 전자 기기

본 출원은 2019년 4월 16일 "LCD SCREEN AND TERMINAL(LCD 스크린 및 단말기)"이라는 명칭으로 중국 특허청에 출원된 중국 특허출원 제201910305191.5호를 우선권 주장하고, 2019년 6월 18일에 "FINGERPRINT RECOGNITION MODULE AND ELECTRONIC DEVICE(지문 인식 모듈 및 전자 기기)"라는 명칭으로 중국 특허청에 출원된 중국 특허출원 제201910528102.3에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전체가 인용에 의해 본 출원에 포함된다.

본 출원은 지문 인식 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지문 인식 모듈, 스크린 어셈블리 및 전자 기기에 관한 것이다.

이동 전화의 화면 대 본체 비율(screen-to-body ratio)이 증가하고 일체형 후면 커버(all-in-one rear cover)가 설계됨에 따라, 언더 디스플레이 지문 인식(under-display fingerprint recognition)에 대한 수요가 높아지고 있다. 광학적 언더 디스플레이 지문 인식은 언더 디스플레이 지문 인식 기술 중 하나이다. 광학적 언더 디스플레이 지문 인식의 작동 원리는 다음과 같다: 손가락을 단말기의 화면에 대면, 단말기가 손가락에 광 신호를 방출할 수 있다. 광 신호가 손가락의 지문에 의해 반사된 후, 반사된 빛은 화면 아래의 센서상에 지문 이미지를 형성한다.

현재, 알려진 방안에서, 광학적 언더 디스플레이 지문 인식은 스크린 아래에 비교적 강한 침투력(penetration force)을 갖는 추가 광원을 제공함으로써 구현된다. 구체적으로, 추가 광원이 스크린을 투과하여 손가락에 도달한 후, 광 신호의 일부가 되돌아와서 스크린 아래의 센서에 수신될 수 있다. 이 일부의 되돌아온 광 신호는 지문 정보를 실어 전달할 수 있다. 지문 정보를 실어 전달하는 광 신호를 수신한 후, 센서는 지문 인식을 위한 지문 이미지를 생성할 수 있다. 그러나 추가 광원은 화면상에 조사될 때 비교적 많은 양의 반사광을 생성할 수 있다. 반사광은 손가락에 도달하지 않으며, 지문 정보를 전달하지 않는다. 반사광이 센서에 수신되면, 센서에 의해 수신되고 지문 정보를 전달하는 광 신호에 간섭이 발생한다. 그 결과, 지문 이미지의 선명도(definition)가 영향을 받는다.

본 출원은 지문 인식 모듈, 스크린 어셈블리 및 전자 기기를 제공하여 반사광으로부터 지문 정보로의 간섭을 감소시켜 지문 이미지의 선명도를 향상시킨다.

제1 측면에 따르면, 지문 인식 모듈이 제공된다. 상기 지문 인식 모듈은 전자 기기의 스크린 어셈블리 아래에 배치되며, 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 이미지 센서, 및 차광 부재(light shielding member)를 포함한다. 상기 LED의 발광 면(light emitting surface)은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면(lower surface)에 대향하고 광 신호를 방출하는 데 사용된다. 상기 이미지 센서는 상기 LED의 일측(one side)에 위치하고, 상기 이미지 센서의 감광 면(photosensitive surface)은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 수신하는 데 사용된다. 상기 이미지 센서에 의해 수신되는 광 신호는 상기 LED에 의해 손가락 쪽으로 방출된 후 되돌아온 지문 광 신호를 포함하고, 상기 지문 광 신호는 지문 이미지를 생성하는 데 사용된다. 상기 차광 부재는 상기 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하여, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

상기 지문 광 신호는 지문 정보를 실어 전달하는 광 신호일 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서, 지문 광 신호는 LED에 의해 손가락 내부로 방출되고 손가락 내부를 통해 전파된 후 산란 및 굴절되는 광 신호와, LED에 의해 손가락의 표면 쪽으로 방출되고 손가락의 표면에 의해 반사되는 광 신호를 포함한다.

이에 상응하여, LED에서 방출되는 광 신호에 있어, 광 신호의 일부가 스크린 어셈블리의 표면을 통과할 때, 광 신호는 하나 이상의 반사를 통해 이미지 센서에 도달한다. 이 부분의 광 신호는 손가락에 도달하지 않고, 지문 정보를 실어 전달하지 않는다. 따라서 지문 광 신호에 간섭이 발생한다. 본 출원의 이 실시예에서, 이미지 센서에 도달하고 지문 정보를 실어 전달하지 않는 광 신호는 미광 신호(stray optical signal)로 지칭된다.

본 출원의 이 실시예에서 제공되는 지문 인식 모듈은 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 스크린에 적용될 수 있거나, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting, OLED) 스크린에 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 본 출원에서는 지문 인식 모듈의 적용 범위를 한정하지 않는다.

따라서 차광 부재는 LED에 가까운 영역에 배치되고, LED에 의해 방출되는 대각 출사광(large-angle emergent light)은 차단되어, 스크린 어셈블리의 표면에서 적어도 한 번의 반사를 통해 이미지 센서에 도달하는 미광을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 미광으로부터 지문 광 신호에 대한 간섭을 감소시킬 수 있다. 즉, 미광으로부터 지문 정보에 대한 간섭을 감소시켜 지문 이미지의 선명도를 향상시킬 수 있다.

제1 측면을 참조하여, 제1 측면의 일부 구현예에서, 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 활성 영역(active area, AA) 중심을 통과하는 평면상에서, 상기 차광 부재는 상기 LED에 의해 방출되는, 출사각이 θ보다 큰 광 신호를 차단하도록 구성되며, 여기서 θ는 미리 정의된 값이다.

다시 말해, 차광 부재가 LED 근처에 배치되어, LED에 의해 방출되는 신호 광이 각도 범위 내로 제어될 수 있도록 한다.

본 출원에서 차광 부재의 형상은 한정되지 않기 때문에, 차광 부재는 LED에 의해 방출되는 광 신호를 한 방향에서 차단할 수 있거나, LED에 의해 방출되는 광 신호를 사방에서 차단할 수 있다. 따라서, 차광 부재에 의해 광 신호가 차단된 후 LED에 의해 방출되는 광 신호의 최대 출사각은 모든 방향에서 상이할 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서는 LED의 발광 중심과 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 광 신호의 최대 출사각이 최소, 예를 들어 θ 위가 되도록, 차광 부재의 위치 및 형상을 설계할 수 있다.

가능한 설계에서는, θ의 값을 LED의 빔 각도(2γ)의 절반 근처로 취한다.

빛의 조사 강도는 출사각과 관련이 있다. 따라서, 최대 출사각(θ)의 값을 γ보다 큰 범위 내에서 취할 때, 더 많은 광 신호가 포함될 수 있다. 즉, 더 많은 에너지가 포함될 수 있다. 그러나 최대 출사각(θ)가 비교적 크면, 이미지 센서와 LED 사이의 거리가 길어지고(아래에 나타낸 중심 거리(L)를 계산하는 식으로부터 알 수 있음) 이미지 센서에 의해 수신되는 에너지는 줄어든다.

최대 출사각(θ)이 γ 이하의 범위 내인 경우, 이미지 센서에 의해 수신되는 에너지 손실은 줄어들 수 있지만, 손가락에 도달하는 에너지는 줄어들 수 있다. 따라서, 광 신호의 최대 출사각(θ)이 LED의 발광 중심과 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 γ또는 γ에 가까운 값이 되도록, 차광 부재의 위치 및 형상을 설계할 수 있다. 이와 같이, 손가락에 도달하는 에너지와 이미지 센서에 도달하는 에너지 사이의 균형을 이루어, 지문 이미지의 선명도를 크게 향상시킬 수 있다.

제1 측면을 참조하여, 제1 측면의 일부 구현예에서, 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)는, L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ을 충족하며, 여기서 h는 상기 LED의 발광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, d는 상기 스크린 어셈블리의 상부 표면(upper surface)과 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, t는 상기 이미지 센서의 감광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, θ는 미리 정해진 값으로 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호가 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 상기 차광 부재에 의해 차폐된 후 도달할 수 있는 최대 출사각을 나타내고, θ'는 입사각이 θ인 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절된 후에 도달되는 출사각을 나타내고, β는 상기 이미지 센서의 시야각의 1/2이고, 상기 β'는 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절될 때의 출사각 β에 대응하는 입사각을 나타낸다.

LED의 발광 중심과 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)를 중심 거리(center distance)라고 할 수 있다. h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ를 사용하여 계산을 통해 획득된 결과는 중심거리(L)의 임계값(L₀)이다. 중심 거리(L)가 임계값(L₀)보다 작을수록, 더 많은 미광이 이미지 센서에 들어 들어가서 지문 광 신호에 간섭이 발생하여, 선명한 지문 이미지를 획득하는 데 도움이 되지 않는다. 중심 거리(L)가 임계값(L₀)보다 큰 경우, 이미지 센서에 들어가는 지문 광 신호가 적을수록, 이미지 센서에 들어가는 광 신호가 감소되어, 광 강도가 약해져서, 선명한 지문 이미지를 획득하는 데 도움이 되지 않는다.

또한, 시스템 공차를 고려하면, 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)는, L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ+Δ를 충족하며, 여기서 Δ는 시스템 공차를 나타낸다.

시스템 공차는, 예를 들어 경험치일 수 있거나, 시스템의 크기(본 출원의 이 실시예에서 시스템은 지문 인식 모듈일 수 있음), 전자 기기에서의 어셈블리 위치, 어셈블리 부재 간의 협력 관계 등에 기초하여 결정될 수 있다. 시스템 공차(Δ)의 구체적인 값 및 결정 방식은 본 출원에서 한정되지 않는다.

제1 측면을 참조하여, 제1 측면의 일부 구현예에서, 상기 차광 부재는 통광 구멍(light-through hole)이 형성된 기계 부품(mechanical part)이고, 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

상기 차광 부재는 한 방향의 광 신호를 차단할 수 있거나, 사방에서 광 신호를 차단할 수 있다. 차광 부재가 사방에서 광 신호를 차단하는 경우, 차광 부재는 통광 구멍이 있는 기계 부품으로 설계될 수 있다. 통광 구멍의 구멍 벽은 LED를 향하고, LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싼다. 따라서, 출사각이 비교적 작은 광 신호의 일부만이 통광 구멍으로부터 방출될 수 있고, 출사각이 비교적 큰 광 신호의 일부는 차광 부재에 의해 차단된다.

제1 측면을 참조하여, 제1 측면의 일부 구현예에서, 상기 차광 부재의, 상기 LED의 광 신호를 둘러싸는 면이 광 흡수 재료로 코팅되거나, 상기 차광 부재가 광 흡수 재료로 만들어진다.

차광 부재가 광 신호를 차단하도록 구성되는 경우, 예를 들어, 광 신호를 흡수하는 방식으로 광 신호가 차단될 수 있다. 따라서, 차광 부재의, LED의 빛을 둘러싸는 면(즉, LED를 향하는 면)은 광 흡수 재료로 코팅될 수 있거나, 차광 부재가 광 흡수 재료로 만들어져, 광 신호를 흡수하는 효과를 달성할 수 있다.

제1 측면을 참조하여, 제1 측면의 일부 구현예에서, 상기 차광 부재는 상기 전자 기기의 중간 프레임(middle frame)에 일체화된다. 상기 중간 프레임은 상기 스크린 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈 사이에 위치하고, 상기 중간 프레임은 상기 LED에 대응하는 영역에 통광 구멍을 갖는다. 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

다시 말해, 차광 부재의 기능은 전자 기기의 중간 프레임에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로, 중간 프레임에서 LED에 대응하는 영역에 통광 구멍이 제공되어, 통광 구멍의 구멍 벽이 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러쌀 수 있도록 하여, LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는 효과를 달성할 수 있다. 중간 프레임의 통광 구멍의 위치는 위의 중심거리(L)를 참조하여 설계될 수 있다. 중간 프레임의 통광 구멍의 구멍 깊이는 미리 정의된 최대 출사각(θ) 및 개구(aperture)를 참조하여 설계될 수 있다.

제1 측면을 참조하여, 제1 측면의 일부 구현예에서, 상기 지문 인식 모듈은 홀더(holder) 상에 장착되고, 상기 홀더를 사용하여 상기 스크린 어셈블리 아래에 고정된다. 상기 홀더는 주 격실(primary compartment)과 부 격실(secondary compartment)을 포함한다. 상기 주 격실은 상기 이미지 센서를 수용하도록 구성된다. 상기 부 격실은 상기 LED를 수용하도록 구성되고, 상기 차광 부재는 상기 부 격실에 일체화되고, 상기 부 격실은 상기 홀더의 두께 방향을 관통하는 통광 구멍이다. 상기 통광 구멍은 상기 LED의 영역에 대응하고 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

구체적으로, 홀더는 지문 인식 모듈을 지탱하도록(carry) 구성될 수 있다. 어셈블리 프로세스에서, 홀더는 전자 기기의 중간 프레임과 협력하여, 홀더에 의해 지탱되는 지문 인식 모듈을 스크린 어셈블리 아래에 고정할 수 있다. 차광 구멍의 기능은 대안적으로 홀더에 의해 구현될 수 있다. 홀더의 부 격실은 홀더의 두께 방향을 관통하는 통광 구멍으로서 설계될 수 있고, 통광 구멍의 구멍 벽은 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는 효과를 달성할 수 있다. 홀더의 부 격실은 상기한 중심거리(L)를 참조하여 설계될 수 있다. 부 격실의 벽 두께(또는 통광 구멍의 구멍 깊이)는 미리 정의된 최대 출사각(θ) 및 개구를 참조하여 설계될 수 있다.

제2 측면에 따르면, 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 스크린 어셈블리 및 지문 인식 모듈을 포함한다. 상기 지문 인식 모듈은 LED, 이미지 센서 및 차광 부재를 포함한다. 상기 LED의 발광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 방출하는 데 사용된다. 상기 이미지 센서는 상기 LED의 일측에 위치하고, 상기 이미지 센서의 감광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 수신하는 데 사용된다. 상기 이미지 센서에 의해 수신되는 광 신호는 상기 LED에 의해 손가락 쪽으로 방출된 후 되돌아온 지문 광 신호를 포함하고, 상기 지문 광 신호는 지문 이미지를 생성하는 데 사용된다. 상기 차광 부재는 상기 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하여, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

상기 지문 광 신호는 지문 정보를 실어 전달하는 광 신호일 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서, 지문 광 신호는 LED에 의해 손가락 내부로 방출되고 손가락 내부를 통해 전파된 후 산란 및 굴절되는 광 신호와, LED에 의해 손가락의 표면 쪽으로 방출되고 손가락의 표면에 의해 반사되는 광 신호를 포함한다.

이에 상응하여, LED에서 방출되는 광 신호에 있어, 광 신호의 일부가 스크린 어셈블리의 표면을 통과할 때, 광 신호는 하나 이상의 반사를 통해 이미지 센서에 도달한다. 이 부분의 광 신호는 손가락에 도달하지 않고, 지문 정보를 실어 전달하지 않는다. 따라서 지문 광 신호에 간섭이 발생한다. 본 출원의 이 실시예에서, 이미지 센서에 도달하고 지문 정보를 실어 전달하지 않는 광 신호는 미광 신호로 지칭된다.

스크린 어셈블리는 LCD 스크린일 수 있거나, OLED 스크린일 수 있다.

따라서, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 전자 기기에 따르면, 지문 인식 모듈은 스크린 어셈블리 아래에 배치되어, 광학적 언더 디스플레이 지문 인식을 구현한다. 차광 부재는 LED에 가까운 영역에 배치되고, LED에 의해 방출되는 대각 출사광은 차단되어, 스크린 어셈블리의 표면에서 적어도 한 번의 반사를 통해 이미지 센서에 도달하는 미광을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 미광으로부터 지문 광 신호에 대한 간섭을 감소시킬 수 있다. 즉, 미광으로부터 지문 정보에 대한 간섭을 감소시켜 지문 이미지의 선명도를 향상시킬 수 있다.

제2 측면을 참조하여, 제2 측면의 일부 구현예에서, 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 활성 영역(AA) 중심을 통과하는 평면상에서, 상기 차광 부재는 상기 LED에 의해 방출되는, 출사각이 θ보다 큰 광 신호를 차단하도록 구성되며, θ는 미리 정의된 값이다.

다시 말해, 차광 부재가 LED 근처에 배치되어, LED에 의해 방출되는 신호 광이 각도 범위 내로 제어될 수 있도록 한다.

본 출원에서 차광 부재의 형상은 한정되지 않기 때문에, 차광 부재는 LED에 의해 방출되는 광 신호를 한 방향에서 차단할 수 있거나, LED에 의해 방출되는 광 신호를 차단할 수 있다. 따라서, 차광 부재에 의해 광 신호가 차단된 후 LED에 의해 방출되는 광 신호의 최대 출사각은 모든 방향에서 상이할 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서는 LED의 발광 중심과 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 광 신호의 최대 출사각이 최소, 예를 들어 θ 위가 되도록, 차광 부재의 위치 및 형상을 설계할 수 있다.

가능한 설계에서는, θ의 값을 LED의 빔 각도(2γ)의 절반 근처로 취한다.

빛의 조사 강도는 출사각과 관련이 있다. 따라서, 최대 출사각(θ)의 값을 γ보다 큰 범위 내에서 취할 때, 더 많은 광 신호가 포함될 수 있다. 즉, 더 많은 에너지가 포함될 수 있다. 그러나 최대 출사각(θ)가 비교적 크면, 이미지 센서와 LED 사이의 거리가 길어지고 이미지 센서에 의해 수신되는 에너지는 줄어든다. 최대 출사각(θ)이 γ 이하의 범위 내인 경우, 이미지 센서에 의해 수신되는 에너지 손실은 줄어들 수 있지만, 손가락에 도달하는 에너지는 줄어들 수 있다. 따라서, 광 신호의 최대 출사각(θ)이 LED의 발광 중심과 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 γ또는 γ에 가까운 값이 되도록, 차광 부재의 위치 및 형상을 설계할 수 있다. 이와 같이, 손가락에 도달하는 에너지와 이미지 센서에 도달하는 에너지 사이의 균형을 이루어, 지문 이미지의 선명도를 크게 향상시킬 수 있다.

제2 측면을 참조하여, 제2 측면의 일부 구현예에서, 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)는, L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ을 충족하며, 여기서 h는 상기 LED의 발광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, d는 상기 스크린 어셈블리의 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, t는 상기 이미지 센서의 감광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, θ는 미리 정해진 값으로 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호가 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 상기 차광 부재에 의해 차폐된 후 도달할 수 있는 최대 출사각을 나타내고, θ'는 입사각이 θ인 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절된 후에 도달되는 출사각을 나타내고, β는 상기 이미지 센서의 시야각의 1/2이고, 상기 β'는 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절될 때의 출사각 β에 대응하는 입사각을 나타낸다.

LED의 발광 중심과 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)를 중심 거리라고 할 수 있다. h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ를 사용하여 계산을 통해 획득된 결과는 중심거리(L)의 임계값(L₀)이다. 중심 거리(L)가 임계값(L₀)보다 작을수록, 더 많은 미광이 이미지 센서에 들어 들어가서 지문 광 신호에 간섭이 발생하여, 선명한 지문 이미지를 획득하는 데 도움이 되지 않는다. 중심 거리(L)가 임계값(L₀)보다 큰 경우, 이미지 센서에 들어가는 지문 광 신호가 적을수록, 이미지 센서에 들어가는 광 신호가 감소되어, 광 강도가 약해져서, 선명한 지문 이미지를 획득하는 데 도움이 되지 않는다.

또한, 시스템 공차를 고려하면, 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)는, L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ+Δ를 충족하며, 여기서 Δ는 시스템 공차를 나타낸다.

시스템 공차는, 예를 들어 경험치일 수 있거나, 시스템의 크기(본 출원의 이 실시예에서 시스템은 지문 인식 모듈일 수 있음), 전자 기기에서의 어셈블리 위치, 어셈블리 부재 간의 협력 관계 등에 기초하여 결정될 수 있다. 시스템 공차(Δ)의 구체적인 값 및 결정 방식은 본 출원에서 한정되지 않는다.

제2 측면을 참조하여, 제2 측면의 일부 구현예에서, 상기 차광 부재는 통광 구멍이 있는 기계 부품이고, 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

상기 차광 부재는 한 방향의 광 신호를 차단할 수 있거나, 사방에서 광 신호를 차단할 수 있다. 차광 부재가 사방에서 광 신호를 차단하는 경우, 차광 부재는 통광 구멍이 있는 기계 부품으로 설계될 수 있다. 통광 구멍의 구멍 벽은 LED를 향하고, LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싼다. 따라서, 출사각이 비교적 작은 광 신호의 일부만이 통광 구멍으로부터 방출될 수 있고, 출사각이 비교적 큰 광 신호의 일부는 차광 부재에 의해 차단된다.

제2 측면을 참조하여, 제2 측면의 일부 구현예에서, 상기 전자 기기는 중간 프레임을 더 포함하고, 상기 중간 프레임은 상기 스크린 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈 사이에 위치하고, 상기 차광 부재는 상기 중간 부재에 일체화되며, 상기 중간 프레임은 상기 LED에 대응하는 영역에 통광 구멍을 갖는다. 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

다시 말해, 차광 부재의 기능은 전자 기기의 중간 프레임에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로, 중간 프레임에서 LED에 대응하는 영역에 통광 구멍이 제공되어, 통광 구멍의 구멍 벽이 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러쌀 수 있도록 하여, LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는 효과를 달성할 수 있다. 중간 프레임의 통광 구멍의 위치는 위의 중심거리(L)를 참조하여 설계될 수 있다. 중간 프레임의 통광 구멍의 구멍 깊이는 미리 정의된 최대 출사각(θ) 및 개구를 참조하여 설계될 수 있다.

제2 측면을 참조하여, 제2 측면의 일부 구현예에서, 상기 전자 기기는 홀더를 더 포함하고, 상기 지문 인식 모듈은 상기 홀더 상에 장착되고, 상기 홀더는 상기 지문 인식 모듈을 상기 스크린 어셈블리 아래에 고정한다. 상기 홀더는 주 격실과 부 격실을 포함한다. 상기 주 격실은 상기 센서를 수용한다. 상기 차광 부재와 상기 부 격실은 일체형으로 설계되고(all-in-one design) 설계를 갖고, 상기 부 격실은 상기 LED를 수용하고, 상기 부 격실은 상기 홀더의 두께 방향을 관통하는 통광 구멍이다. 기 통광 구멍은 상기 LED의 영역에 대응하고, 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

구체적으로, 홀더는 지문 인식 모듈을 지탱하도록 구성될 수 있다. 어셈블리 프로세스에서, 홀더는 전자 기기의 중간 프레임과 협력하여, 홀더에 의해 지탱되는 지문 인식 모듈을 스크린 어셈블리 아래에 고정할 수 있다. 차광 구멍의 기능은 대안적으로 홀더에 의해 구현될 수 있다. 홀더의 부 격실은 홀더의 두께 방향을 관통하는 통광 구멍으로서 설계될 수 있고, 통광 구멍의 구멍 벽은 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는 효과를 달성할 수 있다. 홀더의 부 격실은 상기한 중심거리(L)를 참조하여 설계될 수 있다. 부 격실의 벽 두께(또는 통광 구멍의 구멍 깊이)는 미리 정의된 최대 출사각(θ) 및 개구를 참조하여 설계될 수 있다.

제2 측면을 참조하여, 제2 측면의 일부 구현예에서, 수신된 광 신호를 흡수하도록, 상기 통광 구멍의 구멍 벽 및 구멍 단면(hole end face)에 흑화 처리(blackening processing)가 수행된다.

통광 구멍의 구멍 벽 및 구멍 단면에 흑화 처리를 수행하여, 통광 구멍의 구멍 벽 및 구멍 단면이 광 신호를 흡수하는 기능을 갖도록 함으로써, 큰 각도의 광 신호의 방출을 차단하는 효과를 달성한다.

제2 측면을 참조하여, 제2 측면의 일부 구현예에서, 상기 스크린 어셈블리는 기판을 포함하고, 상기 기판은 상기 스크린 어셈블리의 최하층(bottom layer)에 위치하고, 상기 기판의 하부 표면은 상기 지문 인식 모듈에 대향하고, 수신된 광 신호를 흡수하도록, 상기 기판의 상부 표면 및 하부 표면에 흑화 처리가 수행된다.

비교적 작은 출사각을 갖는 광 신호의 일부는 차광 부재를 통해 스크린 어셈블리로 입사될 수 있지만, 스크린 어셈블리의 상부 표면 또는 하부 표면과 스크린 어셈블리의 각 층의 계면 사이에서 여러 번 반사되고, 최종적으로 이미지 센서에 도달한다. 반사된 광의 이 부분은 손가락에 도달하지 않으며 지문 정보를 실어 전달하지 않는다. 따라서 지문 정보에의 간섭이 발생한다. 반사광의 이 부분도 위의 미광의 일부이다.

본 출원의 이 실시예에서, 스크린 어셈블리의 하부에서 기판의 상부 표면 및 하부 표면에 흑화 처리가 수행되어, 기판 표면에서 반사된 광 신호를 흡수함으로써, 미광을 크게 감소시키고, 미광으로부터 지문 정보에의 간섭을 감소시킨다. 이로써, 지문 이미지의 선명도가 더욱 향상된다.

제1 측면 또는 제2 측면을 참조하여, 일부 구현예에서, 상기 지문 인식 모듈은 복수의 LED, 상기 복수의 LED에 대응하는 복수의 차광 부재, 및 하나의 이미지 센서를 포함한다. 상기 복수의 LED와 상기 복수의 LED에 대응하는 상기 복수의 차광 부재는 상기 이미지 센서의 주위에 균일하게 분포되며, 각각의 차광 부재는 대응하는 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치한다.

상기 지문 인식 모듈에 포함되는 LED의 수량, 차광 부재의 수량 및 이미지 센서의 수량은 본 출원에서 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 상기 지문 인식 모듈은 하나의 이미지 센서, 복수의 LED, 및 복수의 LED와 협력하여 사용되는 차광 부재를 포함할 수 있다. 복수의 LED 및 차광 부재는 이미지 센서 주변에 균일하게 분포되어 이미지 센서에 도달하는 광 신호가 비교적 균일한 광량을 가질 수 있다. 각각의 LED와 이미지 센서 사이의 중심 거리(L)는 위의 중심 거리(L)를 계산하는 공식을 참조하여 설계될 수 있다.

이미지 센서 상의 복수의 LED 및 복수의 차광 부재의 균일한 분포는 단지 가능한 구현예일 뿐이며, 본 출원에 대해 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 대안적으로, 복수의 발광 다이오드 및 복수의 차광 부재는 이미지 센서 주변에 불균일하게 분포될 수 있다. 또한, 대안적으로, 복수의 이미지 센서가 있을 수 있다. 이것은 본 출원에서 한정되지 않는다.

제1 측면 또는 제2 측면을 참조하여, 일부 구현예에서, 상기 LED는 적외선 LED이다.

적외선 LED는 침투력이 비교적 강하기 때문에, 광 신호는 스크린 어셈블리를 통해 손가락에 도달하여, 광학적 언더 디스플레이 지문 인식을 구현할 수 있다. 그러나 적외선 LED의 사용은 단지 가능한 구현예일 뿐이며, 이 본출원 광학적 언더 디스플레이 지문 인식을 구현하기 위해 비교적 강한 침투력을 제공할 수 있는 다른 광원을 사용할 가능성을 배제하지 않는다는 것을 이해해야 한다.

제1 측면 또는 제2 측면을 참조하여, 일부 구현예에서, 상기 지문 인식 모듈은 하나 이상의 렌즈를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 스크린 어셈블리와 상기 이미지 센서 사이에 위치하며, 상기 하나 이상의 렌즈의 이미지 중심은 상기 이미지 센서의 AA의 중심과 일치한다. 상기 하나 이상의 렌즈는 광 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 렌즈에 의해 수신되는 광 신호는 수렴된 후에 상기 이미지 센서에 도달한다.

스크린 어셈블리와 이미지 센서 사이에 하나 이상의 렌즈가 추가되어, 렌즈에 도달한 광 신호가 렌즈에 의해 수렴되어 이미지 센서에 도달하게 된다. 따라서 이미지 센서에 의해 수신되는 광 신호가 더 강해서, 선명한 지문 이미지를 획득할 수 있다.

제1 측면 또는 제2 측면을 참조하여, 일부 구현예에서, 상기 LED의 발광 중심과 상기 하나 이상의 렌즈의 결상 중심(imaging center) 사이의 거리(L')는, L'≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanα'+t'×tanα +CA/2를 충족하고, 여기서 h는 상기 LED의 발광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, d는 상기 스크린 어셈블리의 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, t'는 상기 하나 이상의 렌즈의 출광 구멍(out-light hole)이 위치하는 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, θ는 미리 정해진 값으로 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호가 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 상기 차광 부재에 의해 차폐된 후 도달할 수 있는 최대 출사각을 나타내고, θ'는 입사각이 θ인 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절된 후에 도달되는 출사각을 나타내고, α는 상기 하나 이상의 렌즈의 시야각의 1/2이고, 상기 α'는 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절될 때의 출사각 α에 대응하는 입사각을 나타낸다.

중심 거리(L)에 대한 상기한 한정에 기초하여, 하나 이상의 렌즈가 추가된 후, 렌즈가 추가되는 시나리오에 적응하기 위해 중심 거리(L)를 계산하는 공식에 일부 수정이 이루어질 수 있다. 여기서, L'은 L의 계산식과 구별하기 위해서만 정의되며, L'는 LED의 발광 중심과 렌즈의 결상 중심 사이의 거리를 나타낸다. 렌즈의 결상 중심이 이미지 센서의 AA의 중심과 일치하기 때문에, L'는 또한 LED의 발광 중심과 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리를 나타낼 수 있다.

또한, 시스템 공차를 고려하면, 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L')는, L'≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanα'+t×tanα+CA/2+Δ를 충족하며, 여기서 Δ는 시스템 공차를 나타낸다.

시스템 공차는, 예를 들어 경험치일 수 있거나, 시스템의 크기(본 출원의 이 실시예에서 시스템은 지문 인식 모듈일 수 있음), 전자 기기에서의 어셈블리 위치, 어셈블리 부재 간의 협력 관계 등에 기초하여 결정될 수 있다. 시스템 공차(Δ)의 구체적인 값 및 결정 방식은 본 출원에서 한정되지 않는다.

제3 측면에 따르면, 스크린 어셈블리가 제공된다. 상기 스크린 어셈블리는 지문 인식 모듈을 구비한 전자 기기에 적용되며, 상기 지문 인식 모듈은 발광 다이오드(LED) 및 이미지 센서를 포함하고, 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면은 상기 LED의 발광 면 및 상기 이미지 센서의 감광 면에 대향한다. 상기 스크린 어셈블리는 기판 및 반사 필름을 포함한다. 상기 기판 및 상기 반사 필름은 상기 LED의 발광 면에 수직인 방향으로 적층 방식으로 배열되고, 상기 기판은 상기 반사 필름 아래에 위치한다. 상기 스크린 어셈블리는 하나 이상의 광 신호 처리 층을 갖고, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 상기 기판의 상부 표면과 상기 반사 필름의 하부 표면 사이에 위치하고/하거나 상기 기판의 하부 표면 상에 위치한다. 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 수신된 광 신호에 대한 반사를 감소시키도록, 상기 수신된 광 신호를 처리하도록 구성된다.

제3 측면을 참조하여, 제3 측면의 일부 구현예에서, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 산란 입자를 포함한다.

산란 입자는 수신된 광 신호를 산란시켜, 수신된 광 신호에 대한 반사를 효과적으로 감소시킬 수 있다.

선택적으로, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 잉크를 포함하고, 상기 잉크는 산란 입자를 포함한다.

또한, 분사 공정(spraying process) 또는 도금 공정(plating process)을 통해, 상기 산란 입자는 상기 기판의 상부 표면, 상기 기판의 하부 표면, 및 상기 반사 필름의 하부 표면 중 적어도 하나에 부착될 수 있다.

기판의 상부 표면, 기판의 하부 표면 및 반사 필름의 하부 표면 중 적어도 하나에 부착된다는 것은, 위의 하나 이상의 광 신호 처리 층이 기판의 상부 표면과 반사 필름의 하부 표면 사이에 위치되고/되거나 기판의 하부 표면 상에 위치된다는 것을 의미함을 이해해야 한다.

기판에서 LED 및 이미지 센서에 대응하는 영역에 대해 개구 처리(opening processing)를 수행해야 하기 때문에, 산란 입자가 기판의 상부 표면 및/또는 하부 표면에 부착되는 경우, 개구 처리가 수행되는 영역에 대해서는 계면 처리를 행할 수 없을 가능성이 있다.

제3 측면을 참조하여, 제3 측면의 일부 구현예에서, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 상기 기판의 상부 표면과 상기 반사 필름의 하부 표면 사이에 위치한다.

가능한 설계에 있어, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 한 층의 선형 편광자(linear polarizer) 및 한 층의 1/4 파장 판(quarter-wave plate)을 포함하고, 상기 선형 편광자는 상기 1/4 파장 판보다 상기 기판의 상부 표면에 더 가깝다.

LED로부터의 광 신호가 선형 편광자와 1/4 파장 판을 통과한 후, 계면 1을 통해 광 신호의 일부는 계면 1 위의 계면에서 반사된 후 다시 1/4 파장 판을 통과할 수 있고, 광 신호의 위상은 90도 회전된다. 따라서 반사된 광 신호의 이 부분은 선형 편광자에 들어가지 않으므로, 이미지 센서에 들어가지 않는다. 따라서, 선형 편광자와 1/4 파장 판은 반사 필름 위의 반사광을 격리하도록 구성될 수 있다.

선택적으로, 상기 선형 편광자 및 상기 1/4 파장 판은 상기 기판의 상부 표면과 상기 반사 필름의 하부 표면 사이에서 상기 LED에 대응하는 영역 상에 위치한다.

선형 편광자와 1/4 파장 판의 가격이 비교적 높기 때문에, 선형 편광자와 1/4 파장 판은 일부 영역에서 사용되어, 선형 편광자와 1/4 파장 판을 효율적으로 활용할 수 있다.

선택적으로, 상기 선형 편광자와 상기 1/4 파장 판은 상기 기판과 상기 반사 필름 사이에 평평하게 배치된다.

선택적으로, 상기 선형 편광자와 상기 1/4 파장 판은 도금 공정을 통해 상기 반사 필름의 하부 표면에 부착된다.

다른 가능한 설계에서, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 광 균일화 필름(light uniformizing film)을 포함한다.

광 균일화 필름은 LED에 의해 방출되는 광 신호를 투과시킬 수 있고, 산란 특성을 가지므로, 반사 필름의 하부 표면과 기판의 상부 표면에 의해, 수신된 광 신호에 대한 반사를 감소시킬 수 있다.

선택적으로, 상기 광 균일화 필름은 상기 기판과 상기 반사 필름 사이에 평평하게 놓인다.

제3 측면을 참조하여, 제3 측면의 일부 구현예에서, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층 중 적어도 하나는 광 흡수 재료를 포함한다.

광 흡수 재료는 미광의 일부를 흡수하여, 반사광을 감소시킬 수 있다.

선택적으로, 상기 광 흡수 재료를 포함하는 상기 적어도 하나의 층은 분사 공정 또는 도금 공정을 통해 계면 2와 계면 3 중 적어도 하나에 부착된다.

기판에서 LED 및 이미지 센서에 대응하는 영역에 대해 개구 처리를 수행해야 하기 때문에, 광 흡수 재료가 기판의 상부 표면 및/또는 기판의 하부 표면에 부착되는 경우, 광 흡수 재료는 개구 처리가 수행되는 영역에만 배치될 수 있거나,

계면 전체에 배치될 수 있다. 이것은 본 출원에서 한정되지 않는다.

제3 측면을 참조하여, 제3 측면의 일부 구현예에서, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은, 한 층 이상의 산란 입자, 한 층의 선형 편광자, 및 한 층의 1/4 파장 판을 포함하거나; 한 층 이상의 산란 입자 및 한 층 이상의 광 균일화 필름 층을 포함하거나; 한 층 이상의 광 흡수 재료, 한 층 이상의 산란 입자, 한 층의 선형 편광자. 및 한 층의 1/4 파장 판을 포함하거나; 한 층 이상의 광 흡수 재료, 한 층 이상의 산란 입자, 및 한 층 이상의 광 균일화 필름 층을 포함한다.

다시 말해, 충돌이 발생하지 않는다면 전술한 복수의 가능한 광 신호 처리 층을 조합하여 사용할 수 있다.

제4 측면에 따르면, 제3 측면 및 제3 측면의 가능한 구현예 중 어느 하나에서의 스크린 어셈블리, 및 지문 인식 모듈을 포함하는 전자 기기가 제공된다. 상기 지문 인식 모듈은 LED 및 이미지 센서를 포함한다. 상기 LED의 발광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 방출하는 데 사용된다. 상기 이미지 센서는 상기 LED의 일측에 위치하고, 상기 이미지 센서의 감광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고, 광 신호를 수신하는 데 사용된다. 상기 이미지 센서에 의해 수신되는 광 신호는 상기 LED에 의해 손가락 쪽으로 방출된 후 되돌아온 지문 광 신호를 포함하고, 상기 지문 광 신호는 지문 이미지를 생성하는 데 사용된다.

제4 측면을 참조하여, 제4 측면의 일부 구현예에서, 상기 지문 인식 모듈은 차광 부재를 더 포함하고, 상기 차광 부재는 상기 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하여, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

전자 기기에 포함된 지문 인식 모듈은 제1 측면 및 제1 측면의 가능한 구현예 중 어느 하나의 지문 인식 모듈일 수 있다.

도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 전자 기기에 사용되는 스크린 어셈블리의 개략적인 구성도이다.
도 3은 지문 인식 모듈에 의해 지문 정보를 획득하는 개략도이다.
도 4는 광 누출 현상(light leakage phenomenon)의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 다른 개략도이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 차광 부재의 개략도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 센서와 LED 사이의 상대 위치 관계의 개략도이다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 다른 개략도이다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈에 차광 부재를 사용한 경우와 지문 인식 모듈에 차광 부재를 사용하지 않는 경우의 효과 비교도이다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 또 다른 개략도이다.
도 12는 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈에서 복수의 광원 어셈블리와 렌즈 모듈 사이의 상대 위치 관계의 개략도이다.
도 13은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 개략적인 조립도이다.
도 14는 본 출원의 일 실시예에 따른 차광 부재의 다른 개략도이다.
도 15는 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 다른 개략적인 조립도이다.
도 16은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 또 다른 개략적인 조립도이다.
도 17은 본 출원의 일 실시예에 따른 복수의 반사를 통해 렌즈 모듈에 도달하는 미광의 개략도이다.
도 18은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈에서 복수의 LED, 복수의 차광 부재 및 복수의 렌즈 모듈의 배치를 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 출원의 일 실시예에 따른 스크린 어셈블리의 개략도이다.
도 20은 본 출원의 일 실시예에 따른 계면 2 및 계면 3 상의 광 신호의 개략적인 반사도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 기술적 방안을 설명한다.

본 출원의 실시예의 이해를 용이하게 하기 위해, 다음의 설명이 먼저 제공된다.

먼저, 이해를 용이하게 하기 위해, 본 출원에서 제공하는 지문 인식 모듈 및 전자 기기에 대하여 복수의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 이들 첨부된 도면은 이해를 용이하게 하기 위한 예시일 뿐이다. 도면에 도시된 구성요소 간의 상대적인 거리, 구성요소의 형상 및 크기가 반드시 실제 객체와 동일하거나 비례하여 조정된 것은 아니다.

둘째, 본 출원의 실시예에서는 크기의 설계가 많은 경우에 관련되며, 이러한 설계는 모두 이상적인 상태에서의 고려사항에 기초한다. 따라서 설계를 통해 얻은 치수(size)를 기본 치수라고 지칭할 수 있다. 이에 반해, 가공(machining) 및 조립 후에 얻은 치수를 실제 치수라고 할 수 있다. 기본 치수와 실제 치수 사이에는 특정 치수 편차가 있다. 그러나 이러한 치수 간의 편차가 허용 범위 내에 있는 한 이러한 치수는 본 출원의 보호 범위에 속해야 한다. 공차는 실제 파라미터 값의 허용 가능한 변동이다. 공차와 기본 치수를 사용하여 실제 치수를 변경할 수 있는 두 개의 임계값, 즉 한계 치수(limit size)를 정의할 수 있다. 또한, 공차의 특정 값이 미리 정의될 수 있다. 공차의 특정 값은 본 출원에서 한정되지 않는다.

셋째, 이하에서는 본 출원에서 제공되는 지문 인식 모듈을 복수의 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위해, 복수의 첨부 도면에서, 스크린 어셈블리가 위치하는 면을 참조 면으로 사용하여 구성요소 간의 상대적인 위치 관계를 설명한다. 스크린 어셈블리는 복수의 층을 포함하지만, 스크린 어셈블리의 상부 표면과 하부 표면은 평행하거나 대략 평행하다.

이하의 실시예에서, 이해 및 설명의 편의를 위해, 스크린 어셈블리와 평행한 평면을 xoy 평면으로 표기하고, 본 명세서에서 설명되는 스크린 어셈블리와 평행하다는 것은 xoy 평면과 평행하다는 것을 지시할 수 있다. 스크린 어셈블리에 수직인 방향을 z 방향으로 표기하고, 본 명세서에서 설명하는 스크린 어셈블리에 수직인 방향은 z 방향을 통과하는 평면, 예를 들어 yoz 평면 또는 xoz 평면을 지시할 수 있다.

또한, 이하의 실시예에서는 스크린 어셈블리에 수직인 방향의 단면이 많은 경우에 설명된다. 본 출원의 실시예에서, 스크린 어셈블리에 수직인 방향의 단면은 스크린 어셈블리에 수직인 방향으로 렌즈 모듈에서 LED의 발광 중심과 렌즈의 결상 중심을 통과하는 단면이다. 예를 들어, 아래에 복수의 첨부 도면에 도시된 yoz 평면이다.

이러한 설명 및 정의는 단지 설명 및 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 출원에서의 첨부 도면은 지문 인식 모듈과 지문 인식 모듈 내의 각 구성요소 간의 상대적인 위치 관계 및 전자 기기 내의 다른 구성요소와 지문 인식 모듈 사이의 상대적인 위치 관계를 보다 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 도면에 도시된 각 구성요소의 배치 방향은 지문 인식 모듈 및 지문 인식 모듈이 구비된 전자 기기의 사용 과정에서의 배치 방향에 제한을 두지 않는다.

넷째, 본 출원의 실시예에서는 이해를 용이하게 하기 위해, 복수의 첨부 도면은 LED에 의해 손가락 쪽으로 광 신호가 방출된 다음, 손가락 내부로 전파된 후 스크린 어셈블리로 되돌아가서, 마지막으로 센서에 의해 수신되는 광 경로(optical path)를 도시한다. 이러한 광 경로 도면은 이해를 용이하게 하기 위한 예시일 뿐이며, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 손가락으로 들어오는 광 신호의 양, 광 경로의 방향 등은 본 출원에서 한정되지 않는다.

유사하게, 복수의 첨부 도면은 광 신호가 스크린 어셈블리에 의해 센서로 반사되는 광 경로 도면을 더 도시한다. 이러한 광 경로 도면은 이해를 용이하게 하기 위한 예시일 뿐이며 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 스크린 어셈블리에 의해 반사된 광 신호의 양, 광 경로의 방향 등은 본 출원에서 한정되지 않는다.

다섯째, 본 출원의 실시예에서 "적어도 하나"는 하나 이상을 나타낼 수 있다. '복수'는 둘 이상을 의미한다.

또한, 본 출원의 실시예에 대한 이해를 용이하게 하기 위해, 본 출원에서 사용되는 용어를 먼저 간략하게 설명한다.

1. 빔 각도(beam angle): 빔 각도는 광 강도가 법선에서의 광 강도의 10% 또는 50%에 도달하는 위치에서 두 변이 이루는 끼인각(included angle)을 빔 각도로 하거나, 광 강도가 최대 광 강도의 10% 또는 50%인 광 신호들 사이의 끼인각이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 빔 각도를 2γ로 표기하고, 출사각이 γ인 광 신호는 정점이 광원의 발광 중심인 직각 원뿔(right cone)을 형성할 수 있다. 직각 원뿔의 바닥면에 수직인 임의의 계면 상에서 직각 원뿔에 의해 형성된 각도가 빔 각도(2γ)이다.

예를 들어, 빔 각도를 광 강도가 법선에서의 광 강도의 50%에 도달하는 위치에서 두 변이 이루는 끼인각으로 정의하면, 빛의 출사각이 빔 각도의 절반(γ)에 도달할 때, 출사각을 따라 방출되는 광 신호의 강도는 발광 중심의 광 강도의 50%이다.

적외선 LED의 발광 각도는 일반적으로 크고, 빔 각도는 30°∼ 140°이다. 빔 각도를 광 강도가 법선에서의 광 강도의 50%에 도달하는 위치에서 두 변이 이루는 끼인각으로 정의하면, 빔 각도 30°는, 적외선 LED에 의해 방출되는 광 신호의 출사각이 15°일 때, 광 신호의 광 강도가 적외선 LED의 발광 중심의 광 강도의 50%임을 의미할 수 있고, 빔 각도 140°는 자외선 LED에 의해 방출되는 광 신호의 출사각이 70°일 때, 광 신호의 광 강도가 적외선 LED의 발광 중심의 광 강도의 50%임을 의미할 수 있다.

2. 시야각(field of view, FOV): 시야각은 시야의 각도(angle of view)라고 하며, 광학 기기의 렌즈를 정점으로 사용하고 검출 대상 객체의 이미지가 렌즈를 통과할 수 있는 최대 범위의 두 가장자리를 사용하여 형성되는 끼인각이다. 시야각은 감광 소자로 이미지를 수신하기 위한 각도 범위를 측정하는 데 사용된다.

이하에서는 본 출원의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 전자 기기(100)의 개략적인 구성도이다. 전자 기기(100)는, 예를 들면, 이동 전화, 태블릿 컴퓨터, e-리더, 노트북 컴퓨터, 차량 장착형 기기 또는 웨어러블 기기일 수 있다. 도 1에서, 전자 기기(100)가 이동전화인 경우를 예로 들어 전자 기기의 구조를 간략하게 설명한다.

전자 기기(100)는 하우징(10) 및 스크린 어셈블리(20)를 포함한다. 하우징(10)은 전자 기기를 보호하도록 구성될 수 있다. 하우징(10)은 구체적으로 중간 프레임 및 후면 커버를 포함할 수 있다. 중간 프레임은 전자 기기(100)의 외부로 노출된 베젤과, 베젤에 의해 둘러싸인 내부 패널을 포함할 수 있다. 중간 프레임은 일반적으로 중간 프레임의 우수한 기계적 강도를 보장하기 위해 금속 재료로 만들어진다. 스크린 어셈블리(20)는 내부 패널 위에 장착되고, 후면 커버는 내부 패널 아래에 장착된다. 베젤은 후면 커버와 스크린 어셈블리(20)의 주변부를 둘러싸고 있다. 다시 말해, 스크린 어셈블리(20)와 후면 커버는 중간 프레임의 양측에 개별적으로 장착된다. 사용자가 전자 기기(100)를 사용할 때, 스크린 어셈블리(20)는 일반적으로 사용자를 향하고, 후면 커버는 사용자로부터 멀어지는 방향을 향한다.

전자 기기(100)는 제어 모듈(30)을 더 포함할 수 있다. 제어 모듈(30)은 전자 기기(100)에 수용되며, 중간 프레임, 후면 커버 및 스크린 어셈블리(20)로 덮여있다. 제어 모듈(30)은 적어도 하나의 통신 계면, 버스, 적어도 하나의 프로세서, 및 적어도 하나의 메모리를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 통신 계면, 적어도 하나의 프로세서, 및 적어도 하나의 메모리는 버스를 통해 서로 통신할 수 있다. 적어도 하나의 통신 계면은 데이터를 수신 및 전송하도록 구성된다. 스크린 어셈블리(20)는 하나 이상의 통신 계면에 연결될 수 있으므로, 제어 모듈(30)은 구동 회로(205)에서 구동 유닛을 시작하여, 구동 신호를 트리거할 수 있다.

본 출원의 이 실시예에서, 전자 기기(100)는 지문 인식 모듈(40)을 더 포함한다. 지문 인식 모듈(40)은 전자 기기(100)에 수용되고, 스크린 어셈블리(20) 아래에 위치되며, 중간 프레임, 후면 커버 및 스크린 어셈블리로 덮여있다. 지문 인식 모듈(40)은 광 신호를 수집하고, 수신된 광 신호에 기초하여 지문 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 가능한 설계에서, 지문 인식 모듈(40)은 스크린 어셈블리(20)에 일체화되고, 스크린 어셈블리(20)의 일부이다. 다시 말해, 스크린 어셈블리(20)는 지문 인식 모듈(40)을 포함할 수 있다. 일부 다른 가능한 설계에서, 지문 인식 모듈(40)과 스크린 어셈블리(20)는 서로 독립적인 두 개의 모듈일 수 있고, 스크린 어셈블리(20)는 지문 인식 모듈(40)을 포함하지 않을 수 있다. 이는 본 출원에 한정되지 않는다. 이하의 실시예에서는 이해와 설명의 편의를 위해, 지문 인식 모듈(40)과 스크린 어셈블리(20)를 두 개의 독립된 모듈로 정의한다.

지문 인식 모듈(40)은 하나 이상의 통신 계면에 연결되어, 지문 이미지를 프로세서에 송신할 수 있다. 적어도 하나의 메모리는 프로그램 코드를 저장하도록 구성된다. 프로그램 코드는 지문 인식을 위한 코드를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서는 전술한 애플리케이션 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 지문 인식을 위한 코드를 실행하여, 지문 인식을 구현할 수 있다.

도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 전자 기기에 사용되는 스크린 어셈블리(20)의 개략적인 구성도이다. 도 2에서, 도 1에 도시된 전자 기기(100)의 스크린 어셈블리(20)의 구성이 더 설명된다. 스크린 어셈블리(20)는, 예를 들면, 커버 글라스(cover glass, CG)(201), 상부 편광자(202), 컬러 필름 기판(203), 액정(liquid crystal, LC) 층(204), 구동 회로(205), 하부 편광자(206), 광원을 제공하기 위한 발광 다이오드(LED)(230), 반사방지 필름(antireflective film)(207), 광 균일화 층(light uniformizing layer)(208), 도광 층(light guide layer)(209), 반사 필름(210) 및 기판(211)를 포함할 수 있다. 전술한 층은 스택 방식으로 배치된다. 전술한 어셈블리는, 예를 들어, 광학적으로 투명한 접착제(optically clear adhesive, OCA) 재료를 사용하여 조립될 수 있다. 반사 필름(210) 및 기판(211)은 스크린 어셈블리(20)를 통해 전자 기기(100)로 빛이 조사되는 것을 차단할 수 있다. 기판(211)은, 예를 들어, 철제 프레임을 포함할 수 있다. 반사방지 필름(207), 광 균일화 층(208), 도광 층(209), 반사 필름(210), 기판(211) 및 LED(230)는 하나의 백라이트 모듈(backlight module)을 구성하여, 스크린 어셈블리(20)에 균일한 면 광원(uniform planar light source)을 제공할 수 있다.

LED(230)는 광 신호를 제공하는 광원의 역할을 한다. 도광 층(209)은 LED(230)로부터 입사되는 광 신호를 평면 전체로 균일하게 분산시킨다. 광 균일화 층(208)은 광 신호를 보다 균일하게 한다. 반사방지 필름(207)은 반사방지 필름(207)에 의해 방출되는 광 신호의 투과 강도를 향상시킨다.

액정 층(204)의 양면에 적층된 상부 편광자(202) 및 하부 편광자(206)는 광 신호의 편광 특성을 변화시키도록 구성된다. 액정 층(204)과 하부 편광자(206) 사이에 배치된 구동 회로(205)는 액정 층(204)의 액정을 투명 또는 불투명하게 제어한다. 즉, 반사방지 필름(207)으로부터 입사되는 빛이 액정 층(204)을 통과하여 스크린 어셈블리(20) 외부의 영역에 도달하여 사람의 눈에 수신되는지를 제어한다.

복수의 구동 유닛이 구동 회로(205) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나의 구동 유닛은 하나 이상의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)일 수 있다. 구동 유닛의 전원 온 상태(power-on state)는 구동 회로(205)를 제어함으로써 제어되어, 액정 층(204)에서 액정의 투명 상태를 제어할 수 있다. 구체적으로, 구동 회로(205)가 전원이 켜지도록 구동 유닛을 제어할 때, LED(230)로부터의 광 신호는 도광 층(209), 광 균일화 층(208), 반사방지 필름(207), 하부 편광자(206), 액정 층(204), 컬러 필름 기판(203), 상부 편광자(202), 및 커버(201)를 통고하여, 스크린 어셈블리(20) 외부의 영역에 도달할 수 있다.

위에 열거된 TFT는 단지 구동 유닛의 가능한 형태일 뿐이며, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다.

도 3은 지문 인식 모듈로 지문 정보를 획득하는 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 지문 인식 모듈(40)은 스크린 어셈블리 아래에 배치될 수 있다. 지문 인식 모듈(40)은 지문 정보를 획득하는 데 사용디는 광 신호를 제공하고, 손가락에 의해 되돌아오는 광 신호를 수신하여, 손가락의 지문 정보를 획득할 수 있다. 스크린 어셈블리는, 예를 들어, 도 2에 도시된 스크린 어셈블리(20)일 수 있거나, 도 2에 도시된 스크린 어셈블리(20)와 다를 수 있다. 본 애플리케이션에서는 이를 한정하지 않는다.

도 3에 도시된 바와 같이, 지문 인식 모듈(40)은 적어도 하나의 LED(401) 및 적어도 하나의 이미지 센서(이하 간략하게 센서)(402)를 포함할 수 있다. LED(401)의 발광 면은 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 대향하며, 광 신호를 방출하는 데 사용된다. 선택적으로, LED(401)는 적외선(infrared ray, IR) LED이다. 물론, LED(401)는 비교적 강한 침투력을 갖는 광 신호를 제공할 수 있는 다른 광원일 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다. 센서(402)는 LED의 일측에 위치하며, 센서(402)의 감광 면 역시 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 수신하는 데 사용된다.

LED(401)는 비교적 강한 침투력을 갖는 광 신호를 제공하도록 구성될 수 있기 때문에, 광 신호는 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 손가락에 도달할 수 있고, 스크린 어셈블리(20) 내의 상기 필름(210)은 LED(401)에 의해 방출되는 광 신호에 대한 현저한 반사 효과를 갖지 않는다. 보다 정확하게는, 반사 필름(210)은 LED(401)의 투과 모드(transmission mode)이다. 또한, 스크린 어셈블리(20)의 하단 층에 위치한 기판(211)이 불투명하기 때문에, 스크린 어셈블리(20) 상방으로의 광 신호 전파가 차단될 수 있다. 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 손가락으로 들어갈 것으로 예상되면, 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 위쪽으로 전파될 수 있도록, LED(501)에 대응하는 위치에서 개구 처리(opening processing)가 수행될 수 있다. 마찬가지로, 손가락에 의해 되돌아오는 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 센서(402)에 도달할 것으로 예상되면, 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 아래쪽으로 전파될 수 있도록, 센서(402)에 대응하는 위치에서 개구 처리를 수행할 수 있다.

개구 처리가 스크린 어셈블리(20)의 하단 층에서 기판(211) 상에 수행되기 때문에, LED(401)에 대응하는 위치에서 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면은 기판(211)의 하부 표면이 아니라, 기판(211)이 제거된 후 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 노출된 다른 층, 예를 들어, 도 2에 도시된 반사 필름(210)이다. 따라서, 스크린 어셈블리(20)의 기판(211)에 대해 개구 처리가 수행된 후 얻어지는 스크린 어셈블리의 하부 표면을 백라이트 표면(backlight surface)이라고 지칭할 수 있다. 백라이트 표면은 스크린 어셈블리(20)의 하단(바닥)에 위치하기 때문에, 백라이트 표면은 백라이트 하단으로도 지칭될 수 있다. 백라이트 하단은 LED(401)의 상부 표면 및 센서(402)의 상부 표면에 대향한다. 백라이트 하단은 반드시 스크린 어셈블리(200)의 기판으로 전체적으로 구성될 필요는 없고, 부분적으로 기판 위의 다른 층으로 구성된다. 후술하는 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면은 전술한 내용을 기초로 이해될 수 있다. 간결함을 위해, 자세한 내용은 아래에서 다시 설명하지 않는다.

또한, 개구 처리에 대해서는 구체적으로 후술하고, 여기서는 개구 처리에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다음은 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 지문 인식 모듈(40)이 지문 정보를 획득하는 구체적인 프로세스를 간략하게 설명한다.

스크린 어셈블리(20)에 손가락을 대면, LED(401)의 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 통해 손가락에 조사된다. 광 신호의 일부는 손가락 내부로 들어가 손가락의 피부 표면을 통해 전파될 수 있고, 그 광 신호는 산란, 굴절 등을 통해 손가락 내부로 전파될 수 있다. 손가락 내부에서 전파되는 광 신호에서, 광 신호의 일부는 피부 표면의 굴절과 산란을 통해 스크린 어셈블리(20)로 되돌아오고, 최종적으로 센서(402)에 도달할 수 있다. 손가락의 지문은 융기(ridge)(또는 능선이라고 함) 및 골(valley)(또는 골선이라고 함)을 포함할 수 있고, 센서(402)에 도달하는 광 신호는 밝기 차이를 생성할 수 있다. 따라서, 손가락의 지문이 추출될 수 있다. 예를 들어, 센서(402)에 도달하는 더 밝은 광 신호는 손가락의 융기에 대응할 수 있고, 센서(402)에 도달하는 더 어두운 광 신호는 손가락의 골에 대응할 수 있다. 따라서, 센서(402)에 의해 판독된 광 신호는 손가락에 의해 되돌아온 광 신호이며, 광 신호는 주로 LED(401)에 의해 손가락 내부로 방출되어 손가락의 내부를 통해 전파된 후 굴절 및 산란되는 광 신호를 포함할 수 있다. 물론, 광 신호는 LED(401)에 의해 손가락 표면으로 방출된 후 반사된 광 신호의 일부를 더 포함할 수 있다.

스크린 어셈블리(20)의 상부 표면 상에 있는 영역으로서 손가락에 의해 되돌아온 광 신호(예: 광 신호는 상술한 굴절 광, 산란 광 및 반사 광을 포함할 수 있음)를 수신하는 데 사용되는 영역은 이미지 캡처 영역(image capturing region)으로 지칭될 수 있다. 다시 말해, 손가락에 의해 되돌아온 광 신호는 스크린 어셈블리(20)의 상부 표면 상의 이미지 캡처 영역을 통해 스크린 어셈블리(20)로 들어온 다음, 센서(402)에 도달할 수 있다. 센서(402)에 도달하는 광 신호는 지문 정보 획득에 사용될 수 있고, 지문 정보 획득에 사용되는 광 신호는 전기 신호로 변환되어, 지문 이미지를 생성할 수 있다. 지문 이미지는 지문 정보의 표현 형태이다. 지문 이미지는 프로세서, 예를 들어, 위의 도 1에 도시된 제어 모듈(30) 내의 적어도 하나의 프로세서에 전송되어, 문 인식을 구현할 수 있다.

이하 설명의 편의를 위해, LED에 의해 손가락의 내부로 방출되어 손가락 내부를 통해 전파된 후 산란 및 굴절되는 광 신호와 LED에 의해 손가락 표면으로 방출되어 손가락 표면에서 반사되는 광 신호를 총칭하여 지문 광 신호(fingerprint optical signal)라 한다. 간단히 말해서, 지문 광 신호는 지문 정보를 실어 전달하는 광 신호이다. 지문 광 신호는 지문 정보를 획득하여 지문 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다. 지문 광 신호가 스크린 어셈블리를 통해 아래쪽으로 전파될 때, 지문 광 신호는 계면에서 반사되어 광 신호의 일부가 손실될 수 있음을 이해할 수 있다. 다시 말해, 손가락 표면에 의해 되돌아온 모든 광 신호가 반드시 센서에 도달하는 것은 아니다. 그러나 센서에 의한 지문 광 신호 수집은 영향을 받지 않는다.

도 3에 도시된 이미지 캡처 영역은 단지 이해의 편의를 위한 것이며, 이미지 캡처 영역의 크기에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않음을 이해해야 한다. 지문 정보를 수집하는 과정에서, 손가락의 지문 정보를 정확하게 획득하기 위해, 손가락의 표면이 이미지 캡처 영역에 접촉될 수 있다.

또한, 이해의 편의를 위해, 도 3은 이미지 캡처 영역, 센서(402), 및 LED(401)의 상대적인 위치 관계와, 광 신호(예: 도 3의 (a)의 광 신호 a))가 LED(401)에 의해 스크린 어셈블리(20)로 방출되고, 손가락에서 전파된 후 스크린 어셈블리(20)로 되돌아오고, 그 다음 센서로 방출되는 광 경로를 개략적으로 도시한다. 전술한 바와 같이, 센서(402)에 의해 수신되는 광 신호는 손가락에 의해 되돌아온 광 신호이며, 구체적으로 LED(401)에 의해 손가락 내부로 방출되어 손가락 내부를 통해 전파된 후 굴절 및 산란된 광 신호와, LED(401)에 의해 손가락 표면으로 방출된 후 반사된 광 신호를 포함할 수 있다. 도 3의 (a)에 도시된 광 신호 a는 지문 광 신호의 일례이다. 도면에 도시된 바와 같이, 광 신호 a는 손가락의 표면에 의해 굴절된 후 손가락의 내부로 들어간다. 손가락 내부에서 산란이 발생한 후, 광 신호의 일부는 스크린 어셈블리(20)로 되돌아오고, 스크린 어셈블리(20) 상의 이미지 캡처 영역으로 들어온 광 신호의 대부분은 센서에 도달하여, 지문 이미지를 생성할 수 있다.

도 3의 (a)는 LED에 의해 손가락 내부로 광 신호가 방출되어 전파된 후에 손가락에 의해 되돌아오는 광 경로의 방향을 개략적으로 도시한 것일 뿐임을 이해해야 한다. 본 출원은 광 신호의 실제 전파 경로, 손가락 내부로 입사되는 광 신호의 양 등에 대한 한정사항을 구성한다. 또한, 간결함을 위해, 도 3의 (a)는 광 신호 a가 LED에 의해 손가락 표면 쪽으로 방출되어 센서에 반사되는 광 경로의 방향을 도시하지 않는다. 그러나 이것은 이 출원에 대한 한정사항을 구성하지 않는다.

선택적으로, 지문 인식 모듈(40)은 적어도 하나의 렌즈(403)를 더 포함한다. 적어도 하나의 렌즈(403)는, 예를 들어, 3피스 렌즈(33pieces lens, 3p 렌즈)를 포함할 수 있다. 여기서 렌즈는 예를 들어 볼록 렌즈일 수 있다. 적어도 하나의 렌즈(403)는 센서(402)와 스크린 어셈블리(20) 사이에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 렌즈(403)의 결상 중심은 센서(402)의 감광 면 상의 활성 영역(active area, AA)의 중심과 일치한다. 적어도 하나의 렌즈(403)는 지문 광 신호를 수신하도록 구성될 수 있고, 광 신호는 적어도 하나의 렌즈(403)에 의해 수렴된 후 센서(402)에 도달한다. 따라서, 적어도 하나의 렌즈(403)는 센서(402)와 스크린 어셈블리(20) 사이에 배치되어, 광 신호가 센서(402)에 수렴될 수 있도록 함으로써, 지문 이미지의 선명도를 향상시킨다.

단지 이해의 편의를 위해, 도 3은 하나의 볼록 렌즈를 개략적으로 도시함을 이해해야 한다. 그러나 이것은 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 본 출원에서 적어도 하나의 렌즈(403)에 포함되는 렌즈의 수량 및 종류는 한정되지 않는다. 또한, 이해의 편의를 위해, 도 3은 렌즈(403)의 시야각과 시야 방향을 따라 스크린 어셈블리(20)에 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역을 파선(dashed line)으로 도시한 것이다.

광신호가 발광 다이오드(401)에 의해 방출되어 스크린 어셈블리(20)를 사용하여 외부로 전파되는 과정에서, 광 신호는 계면을 통해 방출될 수 있다. 예를 들어, 광 신호는 스크린 어셈블리(20)의 커버 글라스(201)에서 반사될 수 있다. 다른 예를 들어, 광 신호는 스크린 어셈블리(20) 내부의 계면에서 반사되는데, 예를 들어 하부 편광자(206)과 반사방지 필름(207) 사이의 계면에서 반사된다. 반사광은 비교적 큰 입사각으로 인해 이미지 캡처 영역에 들어갈 수 있거나 계면에서의 복수의 반사를 통해 이미지 캡처 영역에 들어갈 수 있으며, 따라서 지문 정보 획득을 방해할 수 있다.

예를 들어, 도 3의 (b)에 도시된 광 신호 b의 경우, 스크린 어셈블리(20)의 커버 글라스(201)의 상부 표면에서 광 신호(b)가 반사될 때, 광 신호(b)의 입사각이 비교적 크기 때문에, 반사된 광 신호는 이미지 캡처 영역으로 진입한다. 반사된 광 신호의 광 강도가 비교적 커서 센서(402)에서 강한 광 누출이 발생할 수 있다.

도 4는 반사된 광 신호가 이미지 캡처 영역에 진입할 때 발생하는 광 누출 현상을 도시한다. 도 4는 스크린 어셈블리(20) 위의 테스트 타깃이 LED(401)로부터 광 신호를 수신한 후의 개략도이다. 광 신호의 일부는 스크린 어셈블리(20)에서 반사되지만 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 테스트 타깃에 도달하지 못하기 때문에, 광 누출 현상이 발생한다. 도 4로부터는, 광 누출이 테스트 타깃에 대한 이미지의 부분적으로 과다노출을 야기하여 이미지에 있는 영역으로서 지문 정보 인식에 사용되는 영역이 부분적으로 소실된다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 이는 손가락 지문의 영역 각각에 대한 정보 획득에 도움이 되지 않고, 지문 정보 수집에 영향을 미치게 된다.

본 출원의 이 실시예에서, 설명의 편의를 위해, 스크린 어셈블리의 표면과, 스크린 어셈블리 내부의 층들 사이의 계면에 의해 반사된 후 센서에 도달하는 광 신호를 미광이라고 한다. 미광은 손가락에 의해 되돌아와서 센서에 도달하는 광 신호와 간섭을 일으켜, 지문 정보 획득에 영향을 미치고 지문 이미지의 선명도에 영향을 미친다. 결과적으로, 지문 인식 효과에 영향을 미칠 수 있다. 여기에 설명된 반사는 하나의 반사에 한정되지 않으며, 일부 광 신호는 또한 복수의 반사를 통해 센서에 도달할 수 있음을 이해해야 한다. 아래의 도 17에 도시된 바와 같이, 이러한 광 신호도 미광의 일부이다.

이러한 관점에서, 본 출원은 미광으로부터의 간섭을 감소시켜, 지문 정보에 대한 영향을 감소시키고 지문 이미지의 선명도를 향상시키기 위해 지문 인식 모듈을 제공한다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 지문 인식 모듈을 상세히 설명한다. 본 출원에서 제공하는 지문 인식 모듈은 위의 도 2에 도시된 LCD 화면에 한정되지 않으며, OLED 스크린에 대안적으로 적용될 수 있ㅇ음을 이해해야 한다. 다시 말해, 본 출원의 이 실시예에서 설명된 스크린 어셈블리는 LCD 스크린일 수 있거나, OLED 스크린일 수 있다. 지문 인식 모듈의 적용 범위는 본 출원에서 한정되지 않는다.

도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 개략도이다. 도 5는 지문 인식 모듈(50)을 구체적으로 도시한다. 지문 인식 모듈(50)은 적어도 하나의 LED(501), 적어도 하나의 센서(502), 및 적어도 하나의 차광 부재를 포함할 수 있다. 도면은 단지 예시이며, 하나의 LED(501), 하나의 센서(502) 및 하나의 차광 부재(504)를 도시한다는 것을 이해해야 한다. 그러나 이것은 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 본 출원에서 LED, 센서 및 차광 부재의 수량은 한정되지 않는다.

구체적으로, LED(501)의 발광 면은 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 대향하고 스크린 어셈블리(20)의 방향으로 광 신호를 방출하는 데 사용된다. 센서(502)는 스크린 어셈블리(20)의 일측에 위치한다. 센서(502)의 감광 면은 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 수신하는 데 사용될 수 있다. 센서(502)에 의해 수신되는 광 신호는 지문 이미지를 생성하기 위해, LED(501)에 의해 손가락 쪽으로 방출된 후 되돌아온 지문 광 신호를 포함할 수 있다. 이해의 편의를 위해, 도 5는 센서(502)의 시야각 및 시야각의 방향을 따라 스크린 어셈블리(20)로 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역을 파선을 사용하여 도시한다.

차광 부재(504)는 LED(501)와 가까운 영역에 배치된다. 차광 부재(504)는 LED(501)와 센서(502) 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하여, LED(501)에 의해 방출된 광 신호의 일부를 차단한다. 도 5는 차광 부재(504)가 LED(501)와 센서(502) 사이에 전체적으로 위치하는 예를 도시한다. 그러나 이것이 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 예를 들어, 아래의 도 9 및 도 11 ∼ 도 17은 모두 차광 부재(504)가 LED(501)와 센서(502) 사이에 부분적으로 위치된 개략도이다.

차광 부재(504)는 LED(501)와 가까운 영역에 배치되며, LED에서 방출되는 대각도의 출사광을 차단함으로써, 스크린 어셈블리(20)의 표면에서의 적어도 하나의 반사를 통해 센서(502)에 도달하는 미광이 감소된다. 이와 같이, 미광으로부터 지문 광 신호에 대한 간섭을 감소시킬 수 있다. 다시 말해, 미광으로부터의 지문 정보에 대한 간섭을 감소시켜 지문 영상의 선명도를 향상시킬 수 있다.

전술한 설계에 기초하여, LED(501)의 발광 중심과 센서(501)의 AA의 중심을 통과하는 평면 상에서, LED(501)에 의해 방출되는 광 신호의 출사각은 위의 미리 정의된 각도 θ보다 작거나 동일하다. 다시 말해, LED(501)의 발광 중심과 센서(501)의 AA의 중심을 통과하는 평면 상에서, 차광 부재(504)는 LED(501)에 의해 방출되고 출사각이 θ보다 큰 광 신호를 차단하도록 구성된다. 다시 말해, LED(501)의 발광 중심과 센서(501)의 AA의 중심을 통과하는 평면 상에서, LED(501)에 의해 방출되고 차광 부재(504)에 의해 차단되는 광신호의 최대 출사각은 θ이다.

선택적으로, 미리 정의된 각도 θ의 값은 LED(501)의 빔 각도(2γ)의 절반 근처에서 취해질 수 있으며, 즉, 미리 정의된 각도 θ는 γ 또는 γ에 가까운 값일 수 있다. LED 램프의 방사 강도는 출사각과 관련이 있다. 따라서, 구체적으로, 최대 출사각 θ의 값을 γ보다 큰 범위 내에서 취하는 경우, 더 많은 광 신호가 포함될 수 있고, 즉 더 많은 에너지가 포함될 수 있다. 그러나 최대 출사각 θ가 비교적 크면, 이미지 센서와 LED 사이의 거리가 길어지고(아래에 나타낸 중심 거리 L을 계산하는 공식에서 알 수 있음), 이미지 센서에 의해 수신되는 에너지가 감소된다. 최대 출사각 θ가 γ 이하의 범위 내인 경우, 이미지 센서에 의해 수신되는 에너지 손실은 줄어들 수 있지만, 손가락에 도달하는 에너지가 줄어들 수 있다. 따라서, 광 신호의 최대 출사각 θ가 LED의 발광 중심과 이미지의 AA의 중심을 통과하는 평면 상에서 γ 또는 γ에 가까운 값이 되도록, 차광 부재의 위치 및 형상을 설계할 수 있다. 이와 같이, 손가락에 도달하는 에너지와 이미지 센서에 도달하는 에너지 사이의 균형이 이루어져, 지문 이미지의 선명도를 크게 향상시킬 수 있다.

광원의 방사 강도와 출사각 사이의 관계 및 빔 각도의 관련 설명은 위에서 상세히 설명된 것으로 이해되어야 한다. 간결함을 위해, 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.

또한, 후술하는 LED의 최대 출사각은 LED에 의해 방출되는 광 신호가 차광 부재에 의해 차단된 후 도달할 수 있는 출사각의 최댓값일 수 있다. 이하에서는 간결함을 위해, 동일하거나 유사한 경우에 대한 설명을 생략한다.

도 5에 도시된 LED(501)의 상부 표면이 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면과 대향하고 있음에 유의해야 한다. 다시 말해, LED(501)의 상부 표면은 발광 면이다. 센서(502)의 상부 표면은 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 대향한다. 다시 말해, 센서(502)의 상부 표면은 감광 면이다. 이하의 실시예에서, LED의 상부 표면을 설명할 때, 상부 표면을 LED의 발광 면으로 간주할 수 있고, 센서의 상부 표면을 설명할 때, 센서의 상부 표면을 감광 면으로 간주할 수 있다.

선택적으로, 지문 인식 모듈(50)은 적어도 하나의 렌즈를 더 포함하고, 적어도 하나의 렌즈는 스크린 어셈블리(20)와 센서(502) 사이에 위치하고, 적어도 하나의 렌즈의 결상 중심은 센서(502)의 AA의 중심과 일치한다. 적어도 하나의 렌즈는 광 신호를 수신하도록 구성될 수 있고, 광 신호는 적어도 하나의 렌즈에 의해 수렴된 후에 센서(502)에 도달한다. 다시 말해, 적어도 하나의 렌즈는 하나의 센서와 협력하여 사용될 수 있다.

가능한 설계에서, 센서 및 적어도 하나의 렌즈는 렌즈 모듈로 정의될 수 있다. 즉, 렌즈 모듈은 센서를 포함한다. 다른 가능한 설계에서, 적어도 하나의 렌즈는 렌즈 모듈로 정의될 수 있다. 즉, 렌즈 모듈과 센서가 별개로 정의된다. 본 출원에서, 센서와 적어도 하나의 렌즈가 렌즈 모듈로 정의된다. 그러나 이것은 단지 정의의 차이일 뿐이며, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않음을 이해해야 한다.

전술한 바와 같이, 적어도 하나의 렌즈는 광을 수렴하여, 비교적 높은 선명도의 지문 이미지를 획득하도록 구성된다. 다시 말해, 지문 인식 모듈이 렌즈를 포함하지 않더라도, 센서는 수신된 광 신호에 기초하여 지문 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 지문 인식 모듈은 적어도 하나의 렌즈를 포함하지 않고 센서만을 포함할 수 있다. 아래의 첨부 도면을 참조한 복수의 실시예는 예시에 불과하다. 지문 인식 모듈이 렌즈 모듈을 포함하는 예를 사용하여 지문 인식 모듈의 복수의 개략도가 도시된다. 지문 인식 모듈이 적어도 하나의 렌즈를 포함하지 않으면, 달리 명시하지 않는 한 렌즈 모듈은 아래 센서로 교체될 수 있다.

본 출원의 이 실시예에서 제공되는 지문 인식 모듈을 더 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 도 6의 여러 예를 참조하여 지문 인식 모듈을 더 설명한다.

도 6은 본 출원의 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 다른 개략도이다. 도 6은 지문 인식 모듈(50)의 몇 가지 예를 구체적으로 도시한다. 구체적으로 지문 인식 모듈(50)은 적어도 하나의 LED(501), 적어도 하나의 렌즈 모듈(505), 및 적어도 하나의 차광 부재(504)를 포함할 수 있다. 각각의 렌즈 모듈(505)은 하나의 센서(502)와 적어도 하나의 렌즈(503)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 LED(501), 적어도 하나의 렌즈 모듈(505) 및 적어도 하나의 차광 부재(504)에 대해서는 도 5를 참조하여 전술한 관련 설명을 참조한다. 이해의 편의를 위해, 도 6은 파선을 사용하여, 렌즈 모듈(505)에서 렌즈(503)의 시야각과 시야각의 방향을 따라 스크린 어셈블리(20)에 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역을 도시한다.

LED(501)는 광원을 제공하도록 구성될 수 있다. LED(501)의 발광 면은 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 대향하고 스크린 어셈블리(20)를 향하는 방향으로 광 신호를 방출하는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, LED(501)는 적외선 LED이다. LED(501)는 광 신호를 방출할 수 있고, 광 신호는 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 손가락에 도달할 수 있다. 렌즈 모듈(505)은 LED(501)의 일측에 위치한다. 렌즈 모듈(505)의 적어도 하나의 렌즈(503)는 지문 광 신호를 수신하도록 구성되고, 광 신호는 적어도 하나의 렌즈(503)에 의해 수렴된 후 센서(502)에 도달한다. 따라서, 간단히 말하면, 센서(502)는 지문 광 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 차광 부재(504)는 LED(501)에 가깝게 배치될 수 있다. 차광 부재(504)의 일 측면은 LED(501)를 향하고, 타 측면은 렌즈 모듈(505)을 향한다. LED(501)를 향하는 측면은 LED(501)에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 흡수하는 데 사용될 수 있다. 구체적으로, 차광 부재(504)의 측면으로서 LED(501)와 마주하는 측면은 출사각이 미리 정해진 각도(즉, 위의 θ)보다 큰 광 신호를 흡수하도록 설계된다. 구분 및 설명의 편의를 위해, 차광 부재(504)의 측면으로서 LED(501)와 마주하는 측면을 제1 표면이라 하고, 출사각이 미리 정해진 각도 θ보다 큰 광 신호를 대각 출사광이라고 표기한다.

선택적으로, 차광 부재(504)의 제1 표면은 광 흡수 재료로 코팅된다. 대안적으로, 선택적으로, 차광 부재(504)는 광 흡수 재료로 만들어진다. 차광 부재(504)의 구체적인 준비 공정 및 재료는, 차광 부재(504)의 면으로서 LED(501)와 마주하는 면이 광 흡수 기능을 갖기만하면 본 출원에서 한정되지 않는다.

본 출원의 이 실시예에서, 지문 인식 모듈(50)은 하나의 LED(501) 및 하나의 렌즈 모듈(505)을 포함한다. 차광 부재(504)는 출사각이 미리 정의된 각도보다 크고 렌즈 모듈(505)에 가까운 광 신호를 흡수하도록 설계되어, LED(501)에서 나오는 대각 출사광을 감소시켜, 광 신호가 스크린 어셈블리(20)에 의해 반사된 후 렌즈 모듈(505)에 도달할 때 많은 양의 광 신호가 지문 광 신호와 간섭하는 것을 방지한다. 따라서, 차광 부재(504)는 LED(501)의 대각 출사광을 한 방향(예: 렌즈 모듈(505)에 가까운 방향)에서 차단하도록 설계되거나, 또는 LED(501)의 대각 출사광의 일부를 차단하도록 설계될 수 있다. 대안적으로, 차광 부재(504)는 LED(501)의 대각 출사광을 모든 방향에서 차단하도록 설계될 수 있거나, 또는 LED(501)의 모든 대각 출사광을 차단하도록 설계될 수 있다.

도 6의 (a) 내지 (c)는 차광 부재(504)의 몇 가지 예를 도시한다. 도 6에 도시된 차광 부재(504)는 LED(501)의 대각 출사광을 센서(502)에 가까운 방향에서 차단하도록 구성될 수 있다. 따라서, 차광 부재(504)는 평판, 원호 판 등의 형상일 수 있다. 이하에서는 도 5의 (a) 내지 (c)를 참조하여 LED(501)와 차광 부재(504)의 상대적인 위치 관계를 개별적으로 설명한다.

이해 및 설명의 편의를 위해, 도 6의 (a) 및 (b)에서 파라미터가 먼저 다음과 같이 정의된다: 차광 부재(504)의 하부 표면과 LED(501)의 상부 표면 사이의 거리는 h1이고, 차광 부재(504)의 높이는 h2이고, LED(501)의 발광 중심과 차광 부재(504)의 제1 표면 사이의 거리는 w1이고, LED(501)의 측면으로서 렌즈 모듈에 가까운 측면과 차광 부재(501)의 제1 표면 사이의 최소 거리는 w2이다.

도 6의 (a)에서, 차광 부재(504)의 제1 표면은 LED(501)의 상부 표면과 수직이다. 차광 부재(504)는 LED(501)의 상부 표면 위의 영역에 위치한다. 차광 부재(504)의 하부 표면과 LED(501)의 상부 표면 사이에는 간격, 즉 위의 h1이 있다. 간격(h1)은 차광 부재(504)가 발광 다이오드(501)의 상부 표면에 부딪혀 발광 다이오드(501)가 파손되는 것을 방지하기 위해 신뢰성을 고려하여 설계될 수 있다. 따라서 간격(h1)은 안전 회피 거리(h₀) 이상일 수 있다. .

전술한 바와 같이, LED 램프의 방사 강도는 출사각과 관련이 있다. 본 출원의 이 실시예에서, LED(501)에 의해 방출된 광 신호에 의해 도달될 수 있는 최대 출사각 θ가 LED의 빔 각도의 1/2 γ 근처에 있도록 제어하는 것이 고려될 수 있다. 예를 들어, 2γ=30°이면, 최대 출사각 θ는 15°이다.

미리 정의된 값 θ의 크기는 인위적으로 정의될 수 있음을 이해해야 한다. 여기에 나열된 θ=15°는 단지 예일 뿐이며, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. LED(501)에서 방출되는 광 신호 중 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 도달하는 광 신호가 비교적 작은 범위로 제어될 수 있도록, LED(501)에서 방출되는 광 신호의 최대 출사각이 제어된다. 이와 같이, 비교적 출사각이 큰 광 신호가 스크린 어셈블리(20)로 출사된 후 렌즈 모듈(505)로 반사되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 최대 출사각 제어에 기초하여, 차광 부재(504)의 높이(h2)를 추가로 설계할 수 있다. 도 6의 (a)에서, w1/tanθ=h2+h1이다. 따라서, 차광 부재의 높이는 h2=w1/tanθ-h1을 충족하는 것으로 판단할 수 있다.

도 6의 (b)에서, 차광 부재(504)의 제1 표면은 LED(501)의 상부 표면에 수직이다. 차광 부재(504)는 LED(501)의 일측에 위치하며, 차광 부재(501)의 제1 표면과 LED(501)의 측면 사이에 간격이 확보된다. 간격의 최소값은 상기 w2이고, 여기서 w2는 LED(501)의 형상이 본 출원에서 한정되지 않기 때문에 최소 거리로 지칭된다. 예를 들어, LED(501)의 형상은 원기둥, 정육면체, 직육면체 또는 기타 불규칙한 형상일 수 있다. LED(501)의 측면으로서 센서(502)에 가까운 측면이 평면인 경우, 예를 들어 LED(501)의 형상이 정육면체 또는 직육면체인 경우, 그 측면과 제1 평면 사이의 거리는 고정된다, 즉 w2이다. LED(501)의 측면으로서 센서(502)에 가까운 측면이 평면이 아닌 경우, 예를 들어 LED(501)의 형상이 원기둥인 경우,

LED(501)의 측면으로서 센서(502)에 가까운 측면 상의 상이한 위치의 지점과 제1 표면 사이의 거리는 상이할 수 있다. 이 경우, w2는 LED(501)의 측면으로서 센서(502)에 가까운 측면과 차광 부재(501)의 제1 표면 사이의 최소 거리로 정의될 수 있다.

또한, 최소 거리(w2)는 차광 부재(504)가 발광 다이오드(501)의 측면과 충돌하여 발광 다이오드(501)를 손상시키는 것을 방지하기 위해, 신뢰성에 기초하여 설계될 수 있다. 따라서 간격(w2)도 안전 회피 거리(h₀) 이상일 수 있다.

최대 출사각에 대한 전술한 제어에 기초하여, 차광 부재(504)의 높이(h2)가 추가로 설계될 수 있다. 도 6의 (b)에서, w1/tanθ= h2-h1이다. 따라서, 차광 부재의 높이는 h2=w1/tanθ+h1을 충족한다고 판단할 수 있다.

도 6에 도시된 (a) 및 (b)는 LED(501)와 차광 부재(504) 사이의 상대적인 위치 관계의 2가지 가능한 설계일 뿐이며, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다것을 이해해야 한다.

예를 들어, 차광 부재(504)의 제1 표면은 LED(501)의 상부 표면과 반드시 수직일 필요는 없다. 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 차광 부재(504)의, 스크린 어셈블리에 수직한 방향(예: yoz 평면에 대해)의 단면 형상은 사다리꼴일 수 있다. 즉, 차광 부재(504)의 제1 표면과 LED(501)의 상부 표면 사이의 경사각이 90° 미만이다. 차광 부재(504)의 제1 표면이 LED(501)의 상부 표면과 수직이 아닌 경우, 차광 부재(504)와 LED(501) 사이의 안전 회피 거리는 여전히 고려되여야 한다.

도 6의 (c)에 도시된 차광 부재(504)의 제1 표면은 LED(501)의, 렌즈 모듈(505)에 가까운 측면 가장자리(side edg)와 부딪칠 수 있기 때문에, 측면 가장자리와 제1 표면 사이의 푀소 거리는 안전 회피 거리 이상으로 설계될 수 있다.

차광 부재(504)의 제1 표면과 LED(501)의 상부 표면 사이의 경사각이 90° 미만이므로, 제1 표면 상의 상이한 위치와 LED(501)의 발광 중심 사이의 거리는 상이하다. 차광 부재(504)의 제1 표면과 상부 표면 사이의 교차선은 LED(501)의 상부 표면 또는 LED(501)의 상부 표면의 연장된 면에 투영되고, 발광 중심과 투영 사이의 거리가 결정될 수 있으며, 예를 들어 w3으로 표기된다. 이 경우, w3/tanθ= h2-h1이다. 따라서, h2=w3/tanθ+h1이라고 결정할 수 있다.

도 6의 (c)에 도시된 차광 부재(504)의 제1 표면과 LED(501) 사이의 상대 위치 관계는 단지 예일 뿐이며 본 출원에대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않음을 이해해야 한다. 예를 들어, 차광 부재(504)의 상부 표면은 대안적으로 LED(501)의 상부 표면 위에 위치할 수 있다. 이 경우, w3/tanθ=h2+h1이다. 따라서 h2=w3/tanθ -h1이라고 결정할 수 있다. 이때 h2는 안전 회피 거리(h₀)보다 크거나 같아야 한다.

w1과 h2 사이의 관계와 w3과 h2 사이의 관계로부터 w1 또는 w3의 값이 클수록 h1의 값이 더 크고 차광 부재의 부피가 더 크다는 것을 알 수 있음을 유의해야 한다. 그러나 차광 부재의 부피는 전자 기기에서 사용 가능한 공간에 의해 제한된다. 따라서, 차광 부재와 LED의 상대적인 위치 관계는 사용 가능한 공간에 기초하여 설계될 수 있다.

도 6의 (a) 내지 (c)는 차광 부재(504)의, 스크린 어셈블리(20)에 수직한 방향의 단면의 예만을 도시함을 또한 이해해야 한다. 차광 부재(504)의 형상은 본 출원에서 한정되지 않는다.

도 7은 차광 부재(504)의 단면도 및 평면도를 나타낸다.

도 7의 (a)는 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향에서의 차광 부재(504)의 단면도를 도시한다. 구체적으로, yoz 평면 상의 차광 부재(504)의 단면도가 도면에 도시된다. 도면에 도시된 바와 같이, yoz 평면 상에서의 차광 부재(504)의 단면 형상은 직사각형, 정사각형, 계단형, 사다리꼴 등일 수 있다. 간결함을 위해, 여기서는 예를 일일이 열거하지 않는다. 다만, yoz 평면 상에서의 차광 부재(504)의 단면 형상에 관계없이, LED(501)의 최대 출사각은 차광 부재(504)의 상부 표면과 제1 표면 사이의 교차점 위치에 따라 결정될 수 있음을 이해할 수 있다.

도 7의 (b)는 차광 부재(504)를 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향에서 하방으로 바라본 평면도이다. 도면에 도시된 바와 같이 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향에서 하방으로 보았을 때, 차광 부재(504)는 정사각형, 직사각형, 호 형상 등이 될 수 있다. 간결함을 위해, 여기서는 예를 일일이 열거하지 않는다.

LED의 최대 출사각에 대한 전술한 제어에 기초하여, 센서(502)와 LED(501) 사이의 상대 위치 관계가 더 설계될 수 있다. 전술한 바와 같이, 센서(502)는 스크린 어셈블리(20)로부터 반사광을 수신할 것으로 예상하지 않으므로, 센서(502)는 LED(501)로부터 가능한 한 멀리 배치될 수 있다. 그러나 센서(502)와 LED(501) 사이의 거리가 너무 길면, 수신된 지문 광 신호의 세기가 상대적으로 약해진다. 따라서 지문 광 신호의 세기와 미광의 양의 균형을 이루도록, 센서(502)와 LED(501) 사이의 거리를 결정할 수 있을 것으로 예상된다.

도 8은 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 상대적인 위치 관계를 더 도시한다. 간결함을 위해, 렌즈 모듈(505)은 도 8에 전체적으로 도시되고, 적어도 하나의 렌즈(503)와 센서(502)는 별도로 도시되지 않는다. 도 8은 구체적으로 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리(L')와 각각의 파라미터 사이의 관계를 나타낸다. 중심 거리(L')는 구체적으로 렌즈 모듈(505)에서 LED(501)의 발광 중심과 렌즈 중 결상 렌즈(imaging lens) 중심 사이의 거리일 수 있다. L은 단지 이해의 편의를 위해 정의된 것임을 이해해야 한다. 당업자는, 동일한 개념에 기초하여, L'의 정의에 대해 등가 대체 또는 수학적 변환을 수행할 수 있다. 이러한 대체 또는 수학적 변환은 본 출원의 보호 범위에 속한다.

구분 및 설명의 편의를 위해, LED(501)의 상부 표면과 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면 사이의 거리를 h라고 가정한다. 렌즈 모듈(505) 내의 렌즈 중 결상 렌즈의 표면 상의 출광 구멍(out-light hole)의 직경(또는 클리어 조리개(clear aperture)라고도 함)은 CA이다. 렌즈 모듈(505) 내의 렌즈 중 결상 렌즈의 FOV는 2α이다. 렌즈 표면의 출광 구멍이 위치하는 면과 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면 사이의 거리는 t'이다. 스크린 어셈블리(20)의 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리는 d이다. LED(501)에 의해 방출된 광 신호가 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 도달하는 최대 입사각은 LED(501)의 최대 출사각과 관련이 있다. 본 실시예에서 LED(501)의 최대 출사각이 θ이면, LED(501)에 의해 방출된 광 신호가 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 도달하는 최대 입사각은 θ이다. 광 신호는 스크린 어셈블리(20)에 진입한 후 굴절되기 때문에, 스크린 어셈블리(20)의 상부 표면에 도달하는 입사각은 변화된다, 예를 들어 θ'로 표기된다. 또한, 렌즈 모듈(505) 내의 렌즈 중 결상 렌즈의 FOV가 2α이므로, 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에서 방출된 광 신호가 렌즈 모듈(505)에 도달하는 최대 입사각은 α이다. 다른 매질에서의 광 신호의 굴절 현상으로 인해, 광 신호가 스크린 어셈블리(20)의 상부 표면에서 하부 표면으로 입사되는 입사각은 α와 다르며, 예를 들어 α'로 표기된다. 다시 말해, α'는 광 신호가 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절될 때의 출사각에 대응하는 입사각을 나타낸다. 렌즈 모듈(505)이 복수의 렌즈를 포함하는 경우, 렌즈 모듈(505) 내의 렌즈 중 촬상 렌즈의 표면 상의 출광 구멍은, 스크린 어셈블리(20)에 가장 가까운 렌즈 중 결상 렌즈의 yaus 상의 출광 구멍일 수 있음에 유의해야 한다. 스크린 어셈블리(20)가 렌즈 모듈(505) 위에 위치하면, 스크린 어셈블리(20)에 가장 가까운 렌즈는 렌즈 모듈(505)에 포함된 복수의 렌즈 중 가장 위(uppermost)의 렌즈 수 있다. 스크린 어셈블리(20)에 가장 가까운 렌즈의 촬상 렌즈 표면에 있는 출광 구멍이 렌즈 모듈(505)에서 렌즈 중 결상 렌즈의 표면에 있는 출광 구멍으로서 정의되는 것은 단지 가능한 구현예일 뿐이고, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다.

렌즈 모듈(505)이 스크린 어셈블리(20)로부터 광 신호를 수신할 수 있는 임계점은 다음과 같다: LED(501)에 의해 방출된 광 신호가 입사각 θ로 스크린 어셈블리(20)에 진입하고, 입사각 θ로 렌즈 모듈(505)에 진입한다.

다시 말해, LED(501)에 의해 방출된 광 신호가 θ보다 작은 입사각으로 어셈블리(20)에 진입하거나, 스크린 어셈블리(20)로부터 α보다 작은 출사각으로 방출되면, 렌즈 모듈(505)은 광 신호를 수신할 수 없다.

다시 말해, L'≥tanθ+d×tanθ'+d×tanα'+t'×tanα+CA/2이다.

전술한 식에서 우변의 파라미터가 결정된 후 계산을 통해 구한 값은, 예를 들어 L₀'로 표기되는, 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리의 임계값으로 이해될 수 있다.

또한, 시스템 공차를 고려하면, LED의 발광 중심과 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리 L은, L'≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanα'+t×tanα+CA/2+Δ를 충족하며, 여기서 Δ는 시스템 공차를 나타낸다.

시스템 공차는, 예를 들어 경험치일 수 있거나, 시스템의 크기(본 출원의 이 실시예에서 시스템은 지문 인식 모듈일 수 있음), 전자 기기에서의 어셈블리 위치, 어셈블리 부재 간의 협력 관계 등에 기초하여 결정될 수 있다. 시스템 공차(Δ)의 구체적인 값 및 결정 방식은 본 출원에서 한정되지 않는다.

전술한 바와 같이, 렌즈 모듈(505)이 수신할 것으로 예상되는 광 신호는 손가락에 의해 되돌아오는 광 신호, 예를 들어, LED(501)에 의해 손가락 내부로 방출되어 손가락 내부를 통해 전파된 후 굴절 및 산란된 광 신호, 및 LED(501)에 의해 손가락의 표면으로 방출되고 손가락의 표면에서 반사되는 광 신호이다. 렌즈 모듈(505)은 스크린 어셈블리(20)의 상부 표면과 하부 표면 및 스크린 어셈블리(20) 내부 단면에서 방출되는 광 신호를 수신할 것으로 예상하지 않는다. 이러한 광 신호는 상기한 미광이며 지문 정보의 수집에 간섭을 유발한다..

이해의 편의를 위해, 도 8의 (a), (b), (c)를 참조하여, 이하에서는 중심거리(L')가 임계값(L₀')과 같거나, 임계값(L₀')보다 작거나, 임계값(L₀')보다 클 때 지문 정보에 미치는 다양한 영향을 상세히 설명한다.

도 8에서는 구별 및 설명의 편의를 위해, 지문 정보를 획득할 수 있는 광 신호 a를 가는 선으로 나타내고, 지문 정보를 얻을 수 없는 광 신호 b를 굵은 선으로 나타냈다. 광 신호 a 및 광 신호 b는 단지 예시일 뿐이며 광 신호의 양, 전파 경로 및 강도에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않음을 이해해야 한다. 또한, 이해의 편의를 위해, 도 8은 렌즈 모듈(505)에서 렌즈의 시야각와 시야 방향을 따라 스크린 어셈블리(20)에 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역을 파선을 사용하여 나타낸다.

또한, 비교의 편의를 위해, 도면의 (a), (b), 및 (c)에서는 동일한 LED(501), 동일한 차광 부재(504), 동일한 렌즈 모듈(505), 동일한 스크린 어셈블리(20)를 사용하였다. 렌즈 모듈(505)이 움직이는 것을 제외하고 다른 구성요소의 상대적 위치는 변경되지 않은 채로 유지된다. 비교의 편의를 위해, 도면에서 LED(501)의 발광 중심을 기준(참조)으로 하였으며, 기준은 파선으로 나타냈다.

도 8의 (a)는 LED(501)의 발광 중심과 렌즈 모듈(505)의 결상 중심 사이의 중심 거리(L')가 임계값(L₀')과 동일한 경우를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 차광 부재(504)를 사용하여 렌즈 모듈(505)의 일측에 가까운 광 신호를 차단하는 경우, 도면에 도시된 광 신호 c는 차광 부재(504)로부터 방출될 수 있는 최대 출사각을 갖는 광 신호이고 광 신호의 출사각은 θ이다. 중심 거리(L')가 임계값(L₀')일 때, 광 신호 c는 스크린 어셈블리(20)에 의해 반사된 후 렌즈 모듈(505)에서 최대 입사각 α을 따라 정확히 렌즈 모듈(505)에 진입한다.

렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리가 임계값(L₀')보다 작으면, 렌즈 모듈(505)이 수신하는 미광의 양이 증가한다. 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리(L')가 임계값(L₀') 미만인 경우, 예를 들어 렌즈 모듈(505)은 도 8의 (b)에서 파선으로 도시된 바와 같이, LED(501)에 가까운 방향으로 이동하는 경우,

렌즈 모듈(505)의 렌즈 면이 좌측으로 이동하기 때문에, 대응하는 이미지 캡처 영역도 좌측으로 이동한다. 원래 이미지 캡처 영역에 진입하지 않는 반사광이 이미지 캡처 영역에 들어가고, 원래 렌즈 면에 입사하지 않는 반사광이 렌즈 면에 들어간다. 도면에 도시된 광 신호 c 외에도, 스크린 어셈블리(20)에서 반사되어 렌즈 모듈(505)에 도달하는 출사각이 θ보다다 작은 광 신호가 더 많을 수 있다. 다시 말해, LED(501)에 의해 스크린 어셈블리(20)로 방출된 후 반사된 광 신호의 일부(즉, 상기 미광)가 렌즈 모듈(505)에 진입하도록 허용된다. 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리가 임계값 L₀' 이상인 경우, 이러한 광 신호는 결상 렌즈 밖에 위치하여 렌즈 모듈(505)에서 수신되지 않는다. 그러나 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리가 감소하는 경우, 이러한 광 신호가 결상 렌즈의 범위에 들어가 수신된다. 따라서, 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리(L')가 임계값(L₀') 미만인 경우, 렌즈 모듈(505)에 의해 수신되는 미광의 양이 증가한다.

렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 거리가 임계값(L₀')보다 큰 경우, 렌즈 모듈(505)이 수신하는 미광의 양이 감소될 수 있다. 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리(L')가 임계값(L0')보다 큰 경우, 예를 들어 렌즈 모듈(505)은 도 8의 (c)에서 파선으로 도시된 바와 같이, LED(501)로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 렌즈 모듈(505)의 렌즈 면이 우측으로 이동하므로, 대응하는 이미지 캡처 영역도 우측으로 이동한다. 이 경우, 출사각이 θ(예: 도면의 광 신호 c)인 광 신호는 이미지 캡처 영역에 진입할 수 없으므로, 렌즈 모듈(505)에 광 신호가 수신될 확률은 낮다. 따라서, 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리(L')가 임계값(L₀')보다 큰 경우, 렌즈 모듈(505)이 수광하는 미광의 양이 감소될 수 있다. 그러나 도면에 도시된 광 신호 c 외에도, 출사각이 θ보다 작은 광 신호는 손가락에 의해 되돌아온 후 이미지 캡처 영역에 들어가지 못할 수 있으므로, 광 신호가 투영 모듈(505)에 의해 수신될 확률은 낮다. 따라서, 렌즈 모듈(505)에 의해 수신되는 지문 광 신호도 감소되고, 광 강도가 약해진다. 따라서, 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 거리가 지나치게 길면, 센서에 의해 수집되는 지문 광 신호가 감소되어, 지문 이미지의 선명도에 영향을 미칠 수 있다.

이러한 관점에서, 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리(L')는 임계값(L₀') 이상으로 설계될 수 있다.

다음은 구체적인 실시예를 제공한다.

h=1mm, θ=30°, θ'=9.93°, CA=2.45mm, t'=0.8mm, d=1.956mm, 2α=123°, α'=35.86° 및 Δ=1mm이다.

파라미터는 다음을 얻기 위해 위의 공식으로 대체될 수 있다:

L'≥1×tan15°+1.956×tan9.93°+1.956×tan35.86°+0.8×tan61.5°+2.45/2+1.

계산을 통해 L'≥5.72mm임을 알 수 있다. 즉, 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 중심 거리(L')의 임계값(L₀')은 5.72mm이다. 다시 말해, 렌즈 모듈(505)과 LED(501) 사이의 최소 중심 거리(L')는 5.72mm일 수 있다.

위에 열거된 각각의 파라미터의 값은 단지 이해의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않음을 이해해야 한다. 본 출원에서는 각각의 파라미터의 구체적인 값을 한정하지 않는다.

전술한 설계에 기초하여, 차광 부재(504)는 대각의 출사광의 일부를 흡수함으로써, 스크린 어셈블리(20)에 의해 렌즈 모듈(505)로 반사되는 미광을 감소시킬 수 있다. 따라서 지문 정보에 대한 간섭을 줄일 수 있어, 비교적 높은 선명도의 지문 이미지를 획득할 수 있다. 특히, 상대적으로 광도가 강한 미광을 감소시킬 수 있고, 광 누출을 방지할 수 있으며, 노광 면적을 감소시킬 수 있어, 비교적 유효 면적이 큰 지문 이미지를 획득할 수 있다. 따라서 전체적으로, 완전하고 선명한 지문 이미지를 획득함으로써, 지문 인식 효율을 향상시키는 이점이 있다.

전술한 중심 거리(L')의 결정은 지문 인식 모듈이 적어도 하나의 렌즈를 포함한다고 가정할 때 설계된다는 점에 유의해야 한다. 전술한 바와 같이, 지문 인식 모듈은 반드시 적어도 하나의 렌즈를 포함할 필요는 없다. 이 경우, 중심 거리(L)는 LED의 결상 중심과 센서의 AA의 중심 사이의 거리로 정의될 수 있다. 또한, 중심거리 L은 L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ를 충족하며,

여기서 t는 센서의 감광 면과 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, β는 센서의 FOV를 나타내고, β'는 광 신호가 센서에 도달하는 입사각이 β일 때, 스크린 어셈블리의 하부 표면 상에 광 신호의 입사각을 나타내며, 여기서 광 신호는 스크린 하부 표면에서 방출된다.

시스템 공차를 고려하면, LED의 발광 중심과 센서의 AA의 중심 사이의 거리 L은 L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ+Δ를 충족하며, 여기서 Δ는 시스템 공차를 나타낸다.

물론, 적어도 하나의 렌즈는 다른 구성 요소 또는 구성 요소의 조합으로 대체될 수 있다. 이 경우, 중심 거리의 전술한 정의는 그에 따라 변경될 수 있고, 중심 거리(L')를 계산하는 공식에서 α, α', t 및 CA의 값 및 정의도 이에 따라 변경될 수 있다.

전술한 바와 같이, 차광 부재(504)는 대안적으로 LED(501)의 대각 출사광을 모든 방향에서 차단하도록 설계될 수 있다. 도 9는 본 출원의 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 다른 개략도이다. 도 9에 도시된 차광 부재(504)는 LED(501)의 대각 출사광을 모든 방향에서 차단할 수 있다. 이해의 편의를 위해, 도 9는 렌즈 모듈(505)에서 렌즈의 시야각과 시야각 방향을 따라 스크린 어셈블리(20)에 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역, 및 LED(501)에 의해 방출되는 광 신호가 도달할 수 있는 최대 출사각과 최대 출사각의 방향을 따라 스크린 어셈블리(20)에 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역을 파선을 사용하여 나타낸다.

구체적으로, 차광 부재(504)는 통광 구멍(또는 출광 구멍으로 지칭됨)을 갖는 기계 부품일 수 있다. 통광 구멍의 구멍 벽은 LED(501)에서 방출되는 광 신호를 둘러싸서 LED(501)에 의해 방출되는 출사광의 일부를 차단한다. 예를 들어, 차광 부재(504)는 원통형일 수 있고, 차광 부재(504)의 내면은 원기둥, 비스듬한 원기둥, 타원형 원기둥, 역 깔때기, 직육면체, 정육면체, 육각형, 사다리꼴, 계단형 원기둥, 계단형 경사 원기둥, 계단형 타원형 원기둥, 계단형 역 깔때기, 계단형 직육면체, 계단형 정육면체, 계단형 육각형 또는 계단형 사다리꼴을 형성할 수 있다. 간결함을 위해, 여기서는 예를 일일이 열거하지 않는다. 여기서 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽은 LED(501)의 대각 입사광을 모든 방향으로 차단하는 데 사용될 수 있으며, 위의 제1 표면과 동일한 기능을 하는 것으로 이해될 수 있다. 다시 말해 상기 구멍 벽은 위의 제1 표면으로 이해될 수 있다.

선택적으로, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 오리피스(orifice)는 원형, 타원형, 정사각형 또는 직사각형이다. 광통 구멍의 오리피스 형상은 차광 부재(504)의 상부 표면과 구멍의 내벽 사이의 교차선을 사용하여 획득되는 형상일 수 있거나; 또는 통광 구멍은 차광 부재(504)의 내면이 스크린 어셈블리(20)의 하부 표면에 돌출됨으로써 얻는 돌기의 형상일 수 있다.

선택적으로, 차광 부재(504)의, 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향(즉, yoz 평면 상에서)의 단면 형상은 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 계단형 정사각형, 계단형 직사각형 또는 계단형 사다리꼴이다.

차광 부재(504)의 출광 구멍의 오리피스의 형상과 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향의 단면 형상이 조합될 수 있다. 따라서, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 내벽은 여러 상이한 형상을 형성할 수 있다.

차광 부재(504)의 통광 구멍의 오리피스가 원형이고, 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향의 단면이 LED(501)의 발광 중심을 중심으로 대칭인 경우,

LED(501)에 의해 방출되는 광 신호의 최대 출사각은 모든 방향에서 동일하도록(예: θ) 제어될 수 있다. 이러한 설계는 도 18에 도시된 바와 같이 어레이가 복수의 렌즈 모듈, 복수의 LED 및 복수의 차광 부재를 포함하는 경우에 특히 적용 가능하다. 이러한 설계는 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수의 LED와 복수의 차광 부재가 렌즈 모듈에 균일하게 분포된 경우에도 적용될 수 있다.

차광 부재(504)의 출광 구멍이 타원형, 정사각형 또는 직사각형인 경우, LED(501)에 의해 방출되는 광 신호의 최대 출사각은 모든 방향에서 약간씩 다르다. 예를 들어, 타원형의 경우, 장축 방향의 최대 출사각이 단축 방향의 최대 출사각보다 크다. 정사각형 또는 직사각형의 경우, 대각선 면의 최대 출사각은 마주보는 두 면 사이의 최대 출사각보다 크다. 이러한 설계는 도 12의 (a), (b), (d)에 도시된 바와 같이, 하나의 렌즈 모듈 주위에 두 개 이상의 LED가 분포된 경우에 특히 적용 가능하다. 서로 다른 최대 출사각이 서로 다른 방향에서 사용되기 때문에, 더 많은 광 신호가 스크린 어셈블리(20)에 입사될 수 있으므로, 광 강도가 향상될 수 있고 더 많은 지문 정보를 획득할 수 있어, 더 선명하고 정확한 지문 이미지를 획득할 수 있다.

따라서, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 형상은 서로 다른 최대 출사각 및 LED(501)와 렌즈 모듈(505)의 상대적인 위치 관계에 기초하여 적절하게 설계될 수 있다.

차광 부재(504)의 내면의 단면 형상이 스크린 어셈블리(20)와 수직인 방향에서 계단형인 경우, 스크린 어셈블리(20)에 더 많은 광 신호가 입사될 수 있다. 전술한 동일한 이유에 기초하여, 더 많은 지문 광 신호를 획득할 수 있어, 더 선명하고 더 정확한 지문 이미지를 획득할 수 있다.

도 9의 (a) 내지 (d)는 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향에서의 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의 단면의 몇 가지 상이한 형상을 도시한다. 도 9는 구체적으로 yoz 평면 상의 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의 단면의 여러 상이한 형상을 구체적으로 도시한다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의, 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향(예: yoz 평면)의 단면은 직사각형이고, 구멍 벽의 단면은 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의, 스크린 어셈블리(20)와 평행한 방향(예: xoy 평면)에서의 단면은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 등이 될 수 있다. 따라서, 도 9의 (a)에 도시한 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽은, 원기둥, 타원형 원기둥, 정육면체, 직육면체 등을 형성할 수 있다.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의, 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향(예: yoz 평면)의 단면은 평행사변형이고, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의, 스크린 어셈블리(20)와 평행한 방향(예: xoy 평면)에서의 단면은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 등이 될 수 있다. 따라서, 도 9의 (b)에 도시된 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽은 비스듬한 원기둥, 비스듬한 타원형 원기둥, 정육면체, 육각형 등을 형성할 수 있다.

도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의 단면은 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향(예: yoz 평면)으로 계단형이고, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의, 스크린 어셈블리(20)와 평행한 방향(예: xoy 평면)에서의 단면은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 등이 될 수 있다. 따라서, 도 9의 (c)에 도시된 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽은 계단형 원기둥, 계단형 타원 원기둥, 계단형 정육면체, 계단형 직육면체 등을 형성할 수 있다.

도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽의 단면은 스크린 어셈블리(20)에 수직인 방향(예: yoz 평면)으로 계단형이고, 차광 부재(504)의 광통 구멍의 구멍 벽의, 스크린 어셈블리(20)와 평행한 방향(예: xoy 평면)에서의 단면은 원형, 정사각형 등이 될 수 있다. 따라서, 도 9의 (d)에 도시된 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽은 사다리꼴, 역 깔때기 등을 형성할 수 있다.

도 9를 참조하여, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽에 의해 형성될 수 있는 몇 가지 상이한 형상이 위에 열거되었음을 이해해야 한다. 그러나 이것은 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다.

도 9의 LED(501), 렌즈 모듈(505) 및 차광 부재(504) 사이의 상대적인 위치 관계에 대해, 도 6 및 도 8을 참조하여 전술한 설명을 참조한다. 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.

또한, 차광 부재(504)의 외면은 원기둥, 계단형 원기둥, 직육면체, 정육면체 등을 형성할 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다. 또한, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽에 의해 형성되는 형상은 그 외면에 의해 형성되는 형상과 무관하다. 예를 들어, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽은 원기둥을 형성하고, 차광 부재(504)의 외면은 원기둥을 형성할 수 있다. 이 경우, 차광 부재(504)는 중공 원기둥(hollow cylinder)일 수 있다. 다른 예로, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽은 원기둥을 형성할 수 있다. 다른 예를 들면, 차광 부재(504)의 통광 구멍의 구멍 벽은 비스듬한 원기둥을 형성하고, 차광 부재(504)의 외면은 원기둥을 형성할 수 있다. 간결함을 위해, 여기서는 예를 일일이 열거하지 않는다.

도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈에서 차광 부재를 사용한 경우와 지문 인식 모듈에서 차광 부재를 사용하지 않는 경우의 효과 비교도이다. 상기한 도 4와 유사하게, 도 10은 스크린 어셈블리(20) 위의 테스트 타깃이 LED(501)로부터 광 신호를 수신한 후 획득한 개략도이다. 도 10의 (a)는 지문 인식 모듈에 차광 부재가 사용되지 않은 경우 획득된 개략도이고, 도 10의 (b)는 도 9에 도시된 차광 부재가 지문 인식 모듈에 사용된 후에 획득된 개략도이다. 지문 인식 모듈에 차광 부재를 사용하지 않을 경우 광 강도 분포가 균일하지 않고 여러 곳에서 광 누출 현상이 발생함을 비교를 통해 알 수 있다. 그러나 지문 인식 모듈에 차광 부재를 사용하면, 광 강도 분포가 비교적 균일하고 광 누출 현상이 기본적으로 제거된다.

또한, 지문 인식 모듈(50)의 정상적인 사용과 협력하기 위해, 스크린 어셈블리(20)에 일부 개선이 이루어질 필요가 있을 수 있다.

예를 들어, 지문 인식 모듈(50)은 스크린 어셈블리(20)의 아래에 위치하며, LED(401)에 의해 방출된 광 신호는 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 손가락에 입사되어야 하므로, 스크린 어셈블리의 기판(211)은 스크린 어셈블리(20) 상방으로의 광 신호의 전파를 차단할 수 있다. 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 손가락으로 들어갈 것으로 예상되면, LED(501)에 대응하는 위치에서 기판(211 상에 개구 처리가 수행되어, 광 신호가 스크린 어셈블리(20) 상방으로 전파될 수 있도록 해야 한다. 구체적으로, 기판(211) 상의 차광 부재(504)에 대응하는 위치에서 개구 처리가 수행될 수 있다. 개구부의 크기는 LED(501)의 최대 출사각과 LED(501)의 상부 표면과 기판(211)의 상부 표면 사이의 거리에 기초하여 결정될 수 있다.

도 9의 (a)를 예를 들어, LED(501)에 의해 방출되는 광 신호의 최대 출사각이 θ이고, LED(501)의 상부 표면과 기판(211)의 상부 표면 사이의 거리가 s1이면, 개구부는 예를 들어, 중심이 LED(501)의 발광 중심이고 반경이 s1×tanθ인 원, 또는 중심이 LED(501)의 발광 중심이고 변의 길이가 2×s1×tanθ인 정사각형이고. 개구부의 형상은 차광 부재(504)의 통광 구멍의 형상과 동일할 수 있다. 간결함을 위햐, 여기서는 예를 일일이 열거하지는 않는다.

유사하게, 손가락을 통해 전파한 후 스크린 어셈블리(20)에 도달하는 지문 광 신호의 세기는 크게 감소하고, 지문 광 신호는 스크린 어셈블리(20)의 기판(211)을 투과할 수 없다. 지문 광 신호가 렌즈 모듈(505)에 도달할 것으로 예상되면, 기판(211)에 대해 개구 처리를 수행하여, 지문 정보를 획득하기 위해, 지문 광 신호가 지문 인식 모듈(50)에 들어가도록 해야 한다. 구체적으로, 이미지 캡처 영역에 대응하는 위치에서 기판(211)에 대해 개구 처리를 함으로써, 이미지 캡처 영역으로 떨어지는 지문 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 투과하여 렌즈 모듈(505)에 도달할 수 있다. 개구부의 크기는, 예를 들어, 렌즈 모듈(505)의 상부 표면과 기판(211)의 상부 표면 사이의 거리와 렌즈 모듈(505)에서 결상 렌즈의 FOV에 기초하여 결정될 수 있다. 렌즈 모듈(505) 내의 결상 렌즈의 FOV가 2α이고, 렌즈 모듈(505)의 상부 표면과 기판(211)의 상부 표면 사이의 거리가 s2이면, 개구부는, 예를 들어, 중심이 렌즈 모듈(505)의 결상 중심이고, 반지름이 CA/2+s1/tanα인 원일 수 있다. CA 및 α의 정의는 도 7를 참조하여 위에서 상세히 설명하였다. 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.

개구 처리는 또한 윈도우잉(windowing), 천공(punching), 구멍 천공 등으로 지칭될 수 있다. 즉, 기판(211) 상에서 광 신호를 차단하는 재료의 일부를 제거하여, 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 통해 외부로 방출되도록 하거나, 광 신호가 스크린 어셈블리(20)를 통해 렌즈 모듈에 도달하도록 하는 것이다. 개구 처리를 통해 광 신호는 스크린 어셈블리(20)를 통과하여 손가락에 도달할 수 있으므로, 개구 처리를 통해 획득된 개구를 통광 구멍이라고도 할 수 있다.

여기서 기판(211) 상의, 차광 부재(504)에 대응하는 위치는 구체적으로 인식 모듈(50)과 스크린 어셈블리(20)가 전자 기기에 별도로 조립되는 경우 기판 상의, 차광 부재(504)에 대응하는 위치이다. 기판(211) 상의, 센서(502)에 대응하는 위치는 구체적으로 인식 모듈(50)과 스크린 어셈블리(20)가 전자 기기에 별도로 조립되는 경우 기판 상의, 센서(502)에 대응하는 위치이다. 이하에서는 간결함을 위해 동일하거나 유사한 경우에 대한 설명을 생략한다.

본 출원의 본 실시예의 이해를 용이하게 하기 위해, 지문 인식 모듈이 하나의 LED, 하나의 렌즈 모듈 및 하나의 차광 부재를 포함하는 경우를 도 5 ∼ 도 9를 참조하여 위에서 나타냈다. 그러나 이것이 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 본 출원에서 LED의 수량, 센서의 수량, 렌즈 모듈의 수량 및 차광 부재의 수량은 한정되지 않는다. 그러나,차광 부재는 LED와 협력하여 사용될 수 있음을 이해할 수 있다. 따라서, 차광 부재의 수량은 LED의 수량에 대응할 수 있다. 렌즈 모듈과 센서는 협력하여 사용된다. 따라서 렌즈 모듈의 수량은 센서의 수량과 대응한다.

도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 또 다른 개략도이다. 도 11은 지문 인식 모듈(60)을 구체적으로 도시한다. 지문 인식 모듈(60)은 복수의 LED(601), 하나의 렌즈 모듈(605), 및 복수의 차광 부재(604)를 포함한다. 간략함을 위해, 도 11에는 렌즈 모듈(605)이 전체로서 도시되고, 적어도 하나의 렌즈와 센서가 별도로 도시되어 있지 않다. 그러나 이것은 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 이해의 편의를 위해, 도 11은 렌즈 모듈(605)에서 렌즈의 시야각와 시야 방향을 따라 스크린 어셈블리(20)에 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역, 및 LED(601)에서 방출되는 광 신호가 도달할 수 있는 최대 출사각 및 최대 출사각 방향을 따라 스크린 어셈블리(20)에 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역을 파선을 사용하여 나타낸다.

LED(601)는 도 5 내지 도 9에 도시된 LED(501)에 대응할 수 있다. 렌즈 모듈(605)은 도 5 내지 도 9에 도시된 렌즈 모듈(505)에 대응할 수 있다. LED(601) 및 렌즈 모듈(605)에 대한 설명은 도 5 내지 도 9를 참조하여 전술한 관련 설명을 참조한다. 차광 부재(604)는 도 9에 도시된 차광 부재(504)에 대응할 수 있다. 차광 부재(604)에 대한 설명은 도 9를 참조하여 전술한 관련 설명을 참조한다. 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.

도 11에 도시된 바와 같이, 지문 인식 모듈(60)은 두 개의 LED(601), 두 개의 차광 부재(604) 및 하나의 렌즈 모듈(605)을 포함한다.

각각의 차광 부재(604)와 하나의 LED(61)가 협력하여 사용되어, 하나의 광원 어셈블리를 구성될 수 있다. 광원 어셈블리는 지문 정보를 획득하기 위한 광 신호를 제공하기 위해, 렌즈 모듈(605) 근처에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광원 어셈블리와 렌즈 모듈 사이의 상대 위치 관계는 위에서 설명된 것일 수 있다: LED(601)의 중심과 렌즈 모듈(605)의 결상 렌즈의 중심 사이의 거리(L')는 상기한 임계값 L₀' 이상이다.

두 개의 LED(601)와 두 개의 차광 부재(604)는 두 개의 광원 어셈블리를 구성할 수 있으므로, 두 개의 광원 어셈블리는 도 11에 도시된 바와 같이 렌즈 모듈(605)의 양측에 대칭적으로 분포될 수 있거나, 렌즈 모듈(605)의 일측에 분포될 수 있고, 각 광원 어셈블리와 렌즈 모듈(605) 사이의 거리는 다음 조건을 충족할 수 있다: LED(601)와 렌즈 모듈(605) 사이의 중심 거리(L')가 임계값 L₀' 이상이다. 전술한 바와 같이, LED(601)와 렌즈 모듈(605) 사이의 중심 거리는 L'이다. 이 경우, 두 개의 광원 어셈블리에서 LED(601)의 발광 중심은, 중심이 센서(602)의 촬상 렌즈의 중심이고 반경이 L'인 원주 상의 임의의 위치에 분포될 수 있다.

단지 이해의 편의를 위해, 도 11은 두 개의 광원 어셈블리가 렌즈 모듈의 양측에 대칭적으로 배치된 경우를 나타낸다. 실제로, 광원 어셈블리의 수량은 본 출원에서 한정되지 않는다. 예를 들어, 4개, 8개 또는 12개의 광원 어셈블리가 있을 수 있다. 복수의 광원 어셈블리는 렌즈 모듈의 촬상 렌즈의 중심이고 반경이 L인 원주 상에 균일하게 또는 불균일하게 분포될 수 있다.

도 12는 복수의 광원 어셈블리와 렌즈 모듈 사이의 상대 위치 관계의 여러 예를 도시한다. 도 12는 복수의 광원 어셈블리와 렌즈 모듈 사이의 상대 위치 관계를 평면도의 관점에서 도시한 것이다. 도 12에 복수의 광원 어셈블리와 하나의 센서를 대칭으로 도시한다. 도 12에 도시된 광원 어셈블리는, 예를 들어, 도 11을 참조하여 전술한 광원 어셈블리일 수 있다. 각각의 광원 어셈블리는 하나의 차광 부재(604)와 하나의 LED(601)를 포함한다. 도면에서 원은 광원 어셈블리를 나타낸다. 차광 부재는 중공 원기둥이며 차광 부재 아래의 LED를 차폐한다. 따라서 도면에는 LED를 별도로 도시하지 않는다. 도면에서 사각형은 렌즈 모듈을 나타낸다. 예를 들어, 렌즈 모듈은 도 11을 참조하여 전술한 렌즈 모듈(605)일 수 있다. 도면에 도시된 형상은 차광 부재, 렌즈 모듈 등의 형상에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않음을 이해해야 한다. 구체적으로, 도 12의 (a)는 두 개의 광원 어셈블리가 렌즈 모듈의 양측에 분포된 예를 나타낸다. 도 12의 (b)는 두 개의 광원 어셈블리가 렌즈 모듈의 일측에 분포된 예를 나타낸다. 도 12의 (c)는 4개의 광원 어셈블리가 렌즈 모듈 주위에 균일하게 분포된 예를 나타낸다. 도 12의 (d)는 4개의 광원 어셈블리가 렌즈 모듈의 양측에 두 개의 그룹으로 분포되어 있는 예를 나타내며, 여기서 하나의 그룹은 두 개의 어셈블리를 포함한다. 간결함을 위해, 여기서는 첨부된 도면을 사용하여 예를 일일이 열거하지 않는다.

렌즈 모듈의 수량은 본 출원에서도 한정되지 않는다는 것을 또한 이해해야 한다. 지문 인식 모듈이 복수의 렌즈 모듈과 복수의 광원 어셈블리를 포함하는 경우에 대해서는 도 18을 참조하여 후술한다. 본 실시예에 대한 상세한 설명은 여기에서 생략한다.

물론, 복수의 광원 어셈블리와 렌즈 모듈 사이의 중심 거리도 다를 수 있지만, 중심 거리가 임계값 L₀' 이상인 상기 조건을 충족해야 한다.

도 13 내지 도 16은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈의 개략적인 조립도이다. 도 11에 도시된 지문 인식모듈(60)을 예로 들면, 도 13 내지 도 16은 전자 기기에서 지문 인식 모듈을 조립하는 몇 가지 가능한 구현예를 도시한다. 그러나 이것은 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 동일하거나 유사한 방법에 기초하여. 도 5 내지 도 9에 도시된 지문 인식 모듈(50)이 전자 기기에 조립될 수 있다.

일 실시예에서, 지문 인식 모듈의 렌즈 모듈은 스크린 어셈블리의 중간 프레임 또는 하부 표면에 독립적으로 체결될 수 있다. 지문 인식 모듈의 LED와 차광 부재(즉, 상기 광원 어셈블리)도 스크린 어셈블리의 중간 프레임 또는 하부 표면에 독립적으로 체결될 수 있다.

도 13은 지문 인식 모듈의 렌즈 모듈이 중간 프레임에 독립적으로 체결되고, LED와 차광 부재도 중간 프레임에 독립적으로 체결되는 예를 나타낸다.

구체적으로, 렌즈 모듈은 예를 들어 표면 실장 기술(surface mounting technology, SMT)을 사용하여 지지 부재 1에 실장될 수 있다. 지지 부재 1은 접착제 또는 나사를 이용하여 중간 프레임에 고정될 수 있다. 렌즈 모듈이 지문 광 신호를 수신하도록 하려면, 중간 프레임에서 개구 처리를 수행해야 한다. 중간 프레임의 개구부 위치는 렌즈 모듈의 위치, 즉 스크린 어셈블리의 상기 기판의 개방 위치에 대응하거나나, 이미지 캡처 영역에 대응할 수 있다. 구분 및 설명의 편의를 위해, 렌즈 모듈에 대응하는 개구부를 개구부 1로 표기하였다. 또한 개구부 1의 수량은 렌즈 모듈의 수량과 동일할 수 있다. 각각의 개구부 1은 하나의 렌즈 모듈에 대응할 수 있다. 개구부 1의 크기는 렌즈 모듈의 결상 렌즈의 FOV, 출광 구멍의 직경(CA), 렌즈 모듈의 상부 표면과 중간 프레임의 하부 표면 사이의 거리와 관련될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 모듈의 상부 표면과 중간 프레임의 상부 표면 사이의 거리가 m2인 경우, 개구부 1은 중심이 렌즈 모듈의 촬상 렌즈의 중심이고 반경이 CA/2+m2×tanα인 원일 수 있다.

도 13에 도시된 개구부 1은 원형 구멍일 수 있다. 지지 부재 1은 예를 들어 접착제를 사용하여 구멍의 단면에 적층될 수 있다(laminated). 즉, 지지 부재 1의 상부 표면은 중간 프레임의 하부 표면에서 개구부 1과 가까운 영역에 적층된다. 여기에 열거된 개구부 1의 형상은 단지 예일 뿐임을 이해해야 한다. 대안적으로, 개구부 1은 예를 들어 계단형 구멍, 정사각형 구멍, 심지어 불규칙한 형상의 관통 구멍일 수 있다. 개구부 1의 구체적인 형상은 본 출원에서 한정되지 않는다. 지지 부재 1를 고정하는 전술한 방식 및 고정 위치는 단지 예시일 뿐이며, 본 출원에 대해 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다.

지문 인식 모듈의 LED 및 차광 부재(즉, 상기 광원 어셈블리)도, 예를 들어 SMT를 사용하여 지지 부재 2에 장착될 수 있다. 지지 부재 2는 예를 들어 가요성 플레이트와 보강 플레이트의 조합일 수 있다. 지지 부재 2는 광원 어셈블리를 지지하도록 구성될 수 있다. 지지 부재 2는 접착제 또는 나사를 사용하여 중간 프레임 또는 스크린 어셈블리에 고정될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 지지 부재 2는 예를 들어, 스크린 어셈블리에 수직인 방향(예: z 방향)으로 접착제 또는 나사를 사용하여 중간 프레임 또는 스크린 어셈블리에 고정될 수 있다. 차광 부재의 형상은, 예를 들어, 도 9 또는 도 11에 도시된 바와 같을 수 있거나, 다른 모양일 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다.

도 13의 LED 위에 도시된 역 원뿔(inverted cone)은 차광 부재에서 LED가 형성하는 최대 출사각을 나타낸 도면이다. 도 13의 렌즈 모듈 위에 도시된 역 원뿔대(inverted truncated cone)는 렌즈 모듈의 촬상 렌즈의 FOV를 나타내는 도면이다. 원뿔 및 원뿔대는 각각 LED의 최대 출사각 및 렌즈 모듈의 결상 렌즈 FOV의 개략도이며 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않으며, 전술한 각도 범위 내에서서 광 신호의 형태에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 또한 아래의 도 15 및 도 16에 도시되지는 않았지만, 도 13에서의 최대 출사각 및 FOV의 예시 및 설명은 여전히 적용 가능하다..

도 14는 본 출원의 일 실시예에 따른 차광 부재의 또 다른 개략도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 차광 부재의 외면은 외측으로 연장되는 플랜지(flange)를 갖는다. 플랜지는 도 14에 도시된 바와 같이 차광 부재의 외면의 일부 영역에서 바깥쪽으로 연장될 수 있거나, 차광 부재의 외측 가장자리(outer edge )의 전체 둘레를 둘러쌀 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다. 플랜지는 광원 어셈블리를 고정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 플랜지의 상부 표면은 접착제로 코팅되어, 중간 프레임 또는 스크린 어셈블리의 하부 표면에 차광 부재를 적층할 수 있다. 다른 예로, 플랜지와 중간 프레임은 나사로 연결될 수 있다.

LED 및 차광 부재를 피하기 위해서는, 중간 프레임에 개구 처리가 수행될 필요가 있다. 중간 프레임의 개구부 위치는 차광 부재의 위치에 대응할 수 있다. 개구부의 크기는 차광 부재의 외면보다 약간 클 수 있다. 구분 및 설명의 편의를 위해, 차광 부재에 대응하는 개구부를 개구부 2로 표기하였다. 또한 개구부 2의 수량은 차광 부재의 수량과 동일할 수 있다. 각각의 개구부 2는 하나의 차광 부재에 대응할 수 있다.

도 14에 도시된 개구부 2는 계단형 관통 구멍(stepped through hole)이다. 차광 부재(604)의 외면에 플랜지가 연장되는 경우, 플랜지의 상부 표면이 개구부 2의 계단 면과 대향할 수 있으며, 광원 어셈블리는 접착제 적층, 나사 결합 등으로 고정된다..

여기에 열거된 개구부 2의 형상은 단지 예이고, 개구부 2는 예를 들어 원형 구멍 또는 정사각형 구멍일 수 있음을 이해해야 한다. 다만, 이는 이해의 편의를 위한 예시일 뿐, 본 출원에 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다.

또한, 도 13 및 도 14에 도시된 차광 부재의 형상과, 차광 부재와 중간 프레임 사이의 연결 방식 및 위치는 예시에 불과하며 본 출원에 대한 한정사항을 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 도면에는 도시되지 않았으나, 차광 부재와 중간 프레임 또는 스크린 어셈블리 사이의 연결 방식은 전술한 설명에 한정되지 않는다. 예를 들어, 차광 부재의 외면에는 플랜지가 배치되지 않을 수 있다. 차광 부재는, 예를 들어, 중공 원기둥일 수 있고, 개구부 2는 예를 들어 원형 관통 구멍일 수 있다. 차광 부재는 개구부 2의 원형 관통 구멍에 삽입되고, 개구부 2의 내면이 접착제를 사용하여 차광 부재의 외면에 적층 및 고정된다.

개구부 2가 원형 관통 구멍이든 계단형 구멍이든 상관없이, LED에 의해 방출되는 광 신호의 최대 출사각, 및 LED의 상부 표면과 중간 프레임의 상부 표면 사이의 거리에 기초하여, 중간 프레임의 상부 표면 상의 개구부 2의 크기가 결정될 수 있다. 또한, 개구부 2는 상기 기판(211)의 개구부와 유사하다. 개구부 2의 형상은 차광 부재(504)의 출광 구멍의 형상과 동일할 수 있다. LED의 상부 표면과 중간 프레임의 상부 표면 사이의 거리가 m1이면, 개구부 2는 예를 들어, 중심이 LED의 발광 중심이고 반경이 m1/tanθ인 원일 수 있거나, 개구부 2는 예를 들어, 중심이 LED의 발광 중심이고 변(side)의 길이가 2×m1/tanθ인 원일 수 있다. 간결함을 위해, 여기서는 예를 일일이 열거하지 않는다. θ의 정의는 위에 자세히 설명되었다. 간결함을 위해, 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.

또한 여기서의 "고정(fastening)"은 예를 들어 접착제 적층 또는 나사 고정과 같은 기존 방식으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 간결함을 위해, 구체적인 고정 방식은 본 명세서에서 상세하게 설명하지 않는다.

다른 실시예에서, 차광 부재는 전자 기기의 중간 프레임에 일체화된다. 중간 프레임은 스크린 어셈블리와 지문 인식 모듈 사이에 위치하며, 중간 프레임은 LED에 대응하는 영역에 통광 구멍이 형성된다. 통광 구멍의 구멍 벽은 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

구체적으로, 지문 인식 모듈의 차광 부재는 중간 프레임에 일체화되거나, 지문 인식 모듈과 중간 프레임의 차광 부재가 일체형으로 설계될 수 있다. 중간 프레임에 개구 처리 및 흑화 처리를 하여 차광 부재에 의해 광 신호를 차단할 수 있다. 또한, 지문 인식 모듈의 렌즈 모듈은 중간 프레임 또는 스크린 어셈블리에 독립적으로 고정되고, LED는 중간 프레임에 독립적으로 고정될 수 있다.

도 15는 차광 부재가 중간 프레임에 일체화된 예를 나타낸다. 도 15에 도시된 바와 같이, 지지 부재 1를 사용하여 렌즈 모듈을 중간 프레임에 연결하는 구체적인 방법은 도 13을 참조하여 도시된 상기한 방법과 동일할 수 있다. 지문 인식 모듈과의 협력을 위해, 센서에 대응하는, 중간 프레임 영역에 대해 개구 처리를 수행할 수 있다. 개구부 영역 및 크기에 대한 자세한 내용은 개구부 1에 대해 상기한 관련 설명을 참조한다. 간결함을 위해, 여기에서 세부 사항을 다시 설명하지 않는다.

도 15에서, LED에 대응하는 영역에 대해서도 개구 처리가 수행될 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 차광 부재에 대응하는 영역을 개구부 2로 표기할 수 있다.

본 실시예에서, 개구부 2는 중간 프레임 상에 있고 LED에 의해 방출된 광 신호의 일부를 차단하는 데 사용되는 통광 구멍이다. 따라서, 개구부 2의 내면은 차광 부재의 통광 구멍의 구멍 벽이다. 개구부 2의 내면, 상부 단면(upper end surface) 및 하부 단면(lower end surface)에 흑화 처리를 하여, 개구부 2의 표면에 입사되는 광 신호를 개구부 2가 흡수하며, 이로써 차광 부재를 사용하여 광 신호를 차단한다. 개구부 2의 내면은 원형, 정사각형, 직사각형 등을 형성할 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다. 예를 들어, 개구부 2의 내면에 의해 형성되는 형상은 도 9 또는 도 11에 도시된 차광 부재의 통광 구멍의 구멍 벽에 의해 형성되는 형상을 참조한다.

도 15에 도시된 개구부 2는 계단형 원형 구멍이다. 이 계단형 원형 구멍의 계단 면은 LED의 상부 표면과 대향할 수 있다. 계단형 원형 구멍 내면(또는 구멍 벽)은 크기가 다른 두 개의 원기둥을 형성할 수 있다. 작은 원기둥을 형성하는 내면은 LED로부터의 대각 출사광을 차단하기 위해 사용되어, 차광 부재를 사용하여 광 신호를 차단할 수 있다. 더 큰 원기둥을 형성하는 내면은 LED의 측면을 둘러쌀 수 있다. LED는 예를 들어 SMT를 사용하여 지지 부재 2에 장착될 수 있다. 지지 부재 2의 상부 표면은 접착제 적층 또는 나사 결합을 통해 중간 프레임의 하부 표면에 고정될 수 있다. 개구부 2의 크기는 차광 부재의 높이와 LED에 의해 방출되는 광 신호의 최대 출사각에 따라 결정될 수 있다. 개구부 2의 크기에 대해서는 도 6를 참조하여 w1 또는 w3에 대한 상기한 관련 설명을 참조한다. 예를 들어, 차광 부재의 통광 구멍이 원형인 경우, 개구부 2의 크기는 예를 들어 반경이 w1 또는 w3인 원형일 수 있다.

본 실시예의 중간 프레임의 개구부 1, 지지 부재 1 및 지지 부재 2에 대한 관련된 설명은 도 13을 참조하여 전술한 설명을 참조하는 것으로 이해되어야 한다. 간결함을 위해, 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.

또 다른 실시예에서, 지문 인식 모듈은 홀더에 장착되고, 홀더를 이용하여 스크린 어셈블리 아래에 고정된다. 홀더에는 주 격실 및 부 격실이 있다. 주 격실은 이미지 센서를 수용하도록 구성된다. 부 격실은 LED를 수용하도록 구성되고, 차광 부재가 부 격실에 일체화되며, 부 격실은 홀더의 두께 방향을 관통하는 통광 구멍이다. 이 통광 구멍은 LED를 수용하도록 구성될 수 있으며, 통광 구멍의 구멍 벽은 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단한다.

구체적으로, 지문 인식 모듈은 동일한 홀더를 공유할 수 있으며, 홀더는 차광 부재를 이용하여 지문 인식 모듈의 휴대 및 고정과, 광 신호 차단 기능을 동시에 구현할 수 있다.

도 16은 지문 인식 모듈이 홀더를 공유하는 예를 도시한다. 도 16에 도시된 바와 같이, LED, 차광 부재 및 렌즈 모듈의 크기 및 LED, 차광 부재 및 렌즈 모듈의 상대적인 위치 관계에 기초하여, 기계가공을 통해 일체형 홀더를 얻을 수 있다. 홀더는 일체로 형성될 수 있거나, 기계가공을 통해 획득할 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다.

홀더 상의, 렌즈 모듈에 대응하는 위치가 주 격실이다. 주 격실은 홀더의 두께 방향을 관통하는 관통 구멍일 수 있거나, 홀더의 두께 방향을 관통하지 않는 막힌 구멍(blind hole)일 수 있다. 주 격실은 렌즈 모듈을 수용하도록 구성될 수 있다. 홀더 상의, LED와 차광 부재에 대응하는 위치가 부 격실이다. 부 격실은 홀더의 두께 방향을 관통하는 관통 구멍으로, LED를 수용하도록 구성될 수 있다. 차광 부재는 부 격실에 일체화될 수 있고, 부 격실의 내면(또는 구멍 벽), 상부 단면 및 하부 단면에 흑화 처리를 수행하여, 부 격실의 표면으로 입사하는 광신호를 흡수하고, LED에 의해 방출되는 광 신호를 사방에서 차단하여, 차광 부재의 기능을 구현한다. 광 신호는 부 격실을 통과하여 손가락에 도달할 수 있으므로, 홀더의 부 격실은 통광 구멍으로 지칭될 수 있다.

중간 프레임은 홀더와 협력하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 주 격실에 대응하는 위치에서 개구 처리를 하고, 개구 처리를 통해 얻은 개구부가 상기 개구부 1이다. 부 격실에 대응하는 위치에서 개구 처리를 하고, 개구 처리를 통해 얻은 개구부가 상기 개구 2이다. 도 16에 도시된 홀더는 보조 격실을 사용하여 중간 프레임에 연결된다. 구체적으로, 중간 프레임의 개구부 2는 계단형 구멍의 계단 면(step surface)일 수 있으며, 계단형 구멍의 계단 면은 접착제 적층, 나사 결합 등을 통해 홀더의 상부 표면에 연결되어, 중간 프레임의 하부 표면에 홀더를 고정할 수 있다.

또한, LED와 렌즈 모듈은 지지 부재, 예를 들어, 상기 지지 부재 1과 지지 부재 2에 장착될 수 있거나, 도 16에 도시된 일체형 지지 부재(all-in-one support member)일 수 있다. 지지 부재의 상부 표면은 홀더의 하부 표면에 대향한다. 지지 부재는 접착제 적층, 나사 결합 등을 통해 홀더의 하부 표면에 고정될 수 있다.

도 16에 도시된 홀더의 형상은 단지 예일 뿐이며, 본 출원에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 렌즈 모듈을 수용하도록 구성될 수 있는 주 격실 및 LED를 수용하도록 구성될 수 있는 부 격실이 홀더에 배치되는 한, 주 격실 및 부 격실은 본 출원의 보호 범위에 속한다. 또한, 차광 부재는 부 격실에 통합될 수 있다. 차광 부재는 부 격실에 독립적으로 배치되어 수용될 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다. 홀더의 고정 방식 및 고정 위치는 본 출원에서 한정되지 않는다는 것을 또한 이해해야 한다.

전술한 실시예에서 제공된 지문 인식 모듈에 기초하여, 차광 부재는 대각 출사광을 흡수하도록 LED의 가장자리에 배치되어, 광 신호가 표면에 의해 반사된 후 렌즈 모듈에 도달하도록 하고 스크린 어셈블리의 표면 및 내부 섹션을 줄일 수 있다. 따라서 지문 정보에 대한 간섭을 줄일 수 있어, 비교적 높은 선명도의 지문 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 전자 기기에 지문 인식 모듈을 적용하기 위한 복수의 가능한 구현예를 제공하기 위해, 여러 상이한 조립 방식이 제공된다.

그러나 전술한 설명은 단지 예일 뿐이며, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 지문 인식 모듈을 전자 기기에 적용하기 위한 몇 가지 가능한 개략적인 조립도가 도시되어 있음을 이해해야 한다. 이는 지문 인식 모듈의 사용 시나리오 및 조립 방식에 대한 어떠한 한정사항도 구성하지 않는다. 미광으로부터 지문 정보에 대한 간섭을 줄이기 위해, 차광 부재를 사용하여 대각 출사광을 차단하여, 지문 이미지의 선명도를 향상시키는 모든 방법은 본 출원의 보호 범위에 속한다.

한편, 차광 부재에 의해 차단되지 않은 광 신호가 스크린 어셈블리에 입사된 후, 이 광 신호도 반사될 수 있다. 또한, 일부 광 신호는 복수의 반사를 통해 센서에 도달할 수 있다. 이러한 광 신호의 광 강도는 비교적 약하지만, 광 신호는 여전히 지문 정보를 간섭하여 지문 이미지의 선명도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 복수의 반사를 거쳐 센서에 도달하는 반사광도 미광의 일부이다.

도 17은 복수의 반사를 통해 광 신호가 렌즈 모듈에 도달하는 개략도이다. 이해의 편의를 위해, 도 17은 렌즈 모듈(505)에 포함된 렌즈의 시야각와 시야각 방향을 따라 스크린 어셈블리에 입사되는 광 신호가 도달할 수 있는 영역을 파선을 사용하여 나타낸다.

비교를 용이하게 하기 위해, 도 17의 (a)는 지문 광 신호가 렌즈 모듈에 도달하는 개략도이고, 도 17의 (b)는 지문 광 신호가 복수의 반사를 통해 렌즈 모듈에 도달하는 개략도이다. 도 17의 (a)에 대한 설명은 도 3의 (a)에 대한 상기한 관련 설명을 참조한다. 간결함을 위해, 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다. 도 17의 (b)에서, 출사각이 비교적 작은 일부 광 신호(예: 도면의 광 신호 d)는 차광 부재에 의해 차단되지 않고 여전히 스크린 어셈블리로 입사되지만, 스크린 어셈블리의 상부 표면에서 반사된 후 스크린 어셈블리의 하부 표면에 도달한다. 구체적으로, 광 신호는 스크린 어셈블리에서 커버 유리의 상부 표면에서 반사될 수 있고, 스크린 어셈블리에서 기판의 상부 표면에 도달한 후 다시 반사될 수 있다. 이 광 신호도 상부 표면과 하부 표면에서 한 번 이상의 반사를 통해 이미지 캡처 영역에 진입하고, 최종적으로 렌즈 모듈에 입사되어, 지문 정보에 간섭을 일으킬 수 있다.

지문 정보에 대한 미광의 영향을 더욱 줄이기 위해, 스크린 어셈블리의 기판의 상부 표면과 하부 표면에 흑화 처리를 수행하여, 두 번 반사되는 광 신호를 흡수함으로써, 광 신호가 복수의 반사를 반사를 통해 렌즈 모듈에 도달하는 것을 방지한다.

스크린 어셈블리의 기판에 대해 수행되는 흑화 처리는 도 5 내지 도 16을 참조하여 위에 도시된 지문 인식 모듈과 조합하여 사용되어, 미광을 더 많이 줄일 수 있음을 이해해야 한다.

또한, 차광 부재의 상부 표면과 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 간극(예: 도 13 내지 도 16을 참조하여 위에 도시된 차광 부재의 상부 표면과 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 간극)은 차광 폼(light shielding foam)을 채워 차광하여, 미광을 더욱 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 출원의 이 실시예에서는 지문 인식 모듈 내의 차광 부재가 비교적 광 강도가 강한 대부분의 미광을 흡수하고 스크린 어셈블리의 기판에 흑화 처리를 수행하여 비교적 광 강도가 약한 미광의 일부를 흡수한다. 이와 같이, 미광으로부터 지문 정보에 대한 간섭을 크게 줄여, 비교적 높은 선명도의 지문 이미지를 얻을 수 있,어 지문 인식 효율을 향상시킬 수 있다.

본 출원에서 제공되는 복수의 실시예는 복수의 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 그러나 실시예 및 첨부 도면은 본 출원의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐이며, 본 출원을 한정하는 것은 아님을 이해해야 한다. 차광 부재를 사용하여 LED의 대각 광 신호(large-angle optical signal )를 차단하고 대각 광 신호의 반사광이 렌즈 모듈에 들어가 지문 신호에 간섭을 일으키는 것을 방지하는 모든 방법은 본 출원의 보호 범위에 속한다.

예를 들어, 지문 인식 모듈은 복수의 렌즈 모듈을 포함할 수 있다. 각각의 렌즈 모듈은 적어도 하나의 렌즈와 하나의 센서를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈 모듈은 예를 들어 "ABABA" 형태로 복수의 LED와 복수의 차광 부재가 교대로 배치될 수 있다. 도 18은 본 출원의 일 실시예에 따른 지문 인식 모듈에서 복수의 LED, 복수의 차광 부재 및 복수의 렌즈 모듈의 배치를 나타내는 개략도이다. 도 18에 도시된 복수의 LED, 복수의 차광 부재 및 복수의 렌즈 모듈은 어레이를 형성할 수 있다. 어레이의 각 행에는 차광 부재와 LED를 포함하는 광원 어셈블리와 렌즈 모듈이 "ABABA" 형태로 배치될 수 있다. 어레이의 각 열에는 차광 부재와 LED를 포함하는 광원 어셈블리와 렌즈 모듈도 "ABABA" 형태로 배열될 수 있다. 도면에서 중공 블록은 하나의 렌즈 모듈을 나타내고, 음영 블록은 하나의 광원 어셈블리(즉, 하나의 차광 부재와 하나의 LED)를 나타낼 수 있다.

복수의 LED, 복수의 차광 부재 및 복수의 렌즈 모듈이 교대로 배치되는 경우, LED에서 모든 방향으로 방출되는 광 신호는 하나 이상의 인접한 렌즈 모듈에 반사될 수 있음을 이해할 수 있다. 따라서, 이 경우 차광 부재는 대각 출사광을 모든 방향에서 차단할 수 있는 형상으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 9, 도 11, 도 13 내지 도 16 중 어느 하나에 도시된 차광 부재가 사용될 수 있다.

따라서, 복수의 LED를 사용하여 광원을 제공되어, 광 신호의 세기를 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 렌즈 모듈을 사용하여 지문 광 신호를 수집하므로, 렌즈 모듈은 손가락 지문의 각 영역에서 충분한 광도를 갖는 지문 광 신호를 수집할 수 있다. 이러한 방식으로, 완전하고 고 선명도의 지문 이미지를 획득할 수 있어 지문 인식 효율을 높일 수 있다.

도 18은 이해의 편의를 위한 예시일 뿐이며 본 출원을 한정하는 것은 아님을 이해해야 한다. 렌즈 모듈의 형상이 반드시 정사각형일 필요는 없고, 차광 부재 및 LED의 형상도 반드시 정사각형일 필요는 없다. 어레이에 포함되는 행의 수와 열의 수는 반드시 도면과 같을 필요는 없다.

복수의 렌즈 모듈이 있는 경우, 각각의 렌즈 모듈은 수신된 지문 광 신호에 기초하여 지문 정보를 생성하고, 지문 정보에 기초하여 지문 이미지를 생성할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 복수의 렌즈 모듈에서 생성된 지문 이미지는 하나의 완전한 지문 이미지로 합성될 수 있다. 복수의 렌즈 모듈이 지문 이미지를 합성하는 구체적인 방법은 종래 기술을 참조한다. 간결함을 위해 구체적인 방법에 대한 상세한 설명은 여기에서 생략한다.

본 출원에서, 본 출원에서 제공되는 지문 인식 모듈의 구조 및 지문 인식 모듈이 지문을 인식하도록 구성되는 특정 프로세스가 복수 실시예 및 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명된 것으로 이해해야 한다. 이러한 실시예 및 첨부 도면은 단지 당업자가 본 출원의 기술적 방안을 더 잘 이해하도록 돕기 위한 것이며, 본 출원의 기술적 방안을 한정하려는 의도는 아니다. 전술한 설명 및 관련 첨부 도면에 제공된 지침의 이점을 활용하여 당업자는 다음을 이해할 수 있다.

전술한 설명 및 관련 첨부 도면에 제공된 지침의 이점을 통해, 당업자는 본 출원의 많은 개선 및 다른 실시예를 파악할 수 있을 것이다. 따라서, 본 출원은 개시된 특정 실시예로 한정되지 않는다.

본 출원은 전자 기기를 더 제공한다. 전자 기기는 복수의 실시예 중 어느 하나에 나타낸 스크린 어셈블리 및 지문 인식 모듈를 포함할 수 있다(예: 도 5 내지 도 9와 도 11 내지 도 18을 참조하여 전술한 지문 인식 모듈의 실시예)

광 누출을 줄이고 더 나은 지문 인식 효과를 얻기 위해, 본 출원은 스크린 어셈블리를 추가로 제공한다. 도 19는 본 출원의 실시예에 따른 스크린 어셈블리의 개략도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 스크린 어셈블리(80)는 적어도 기판(801)과 반사 필름(802)을 포함할 수 있다. 기판(801)과 반사 필름(802)은 광원으로부터 점차 멀어지는 순서로 적층되어 배치된다. 광원은 예를 들어, 적외선 LED 또는 비교적 강한 침투력을 갖는 광 신호의 다른 광원과 같은, 상기한 LED일 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다

또한, 스크린 어셈블리(80)는 도광 층(803), 광 균일화 층(확산 시트라고도 함)(804), 반사방지 필름(805) 및 커버 유리(806)를 더 포함할 수 있다. 층들은 광원에서 점차 멀어지는 순서로 적층 방식으로 배치될 수 있다. 자세한 내용은 도 19를 참조한다. 스크린 어셈블리의 구조는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하였다. 따라서 간결함을 위해 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.

전술한 바와 같이, LED에 의해 방출된 광 신호가 스크린 어셈블리(80)를 투과하여 손가락에 도달할 수 있도록 보장하기 위해, 스크린 어셈블리(80)의 기판(801) 상의, LED에 대응하는 위치에 개구 처리가 수행될 수 있다. 손가락에 의해 되돌아오고 지문 정보를 전달하는 광 신호가 스크린 어셈블리(80)를 투과하여 이미지 센서에 도달하도록 보장하기 위해, 스크린 어셈블리(80)의 기판(801) 상의, 이미지 센서에 대응하는 위치에 개구 처리가 수행될 수 있다. 따라서, 스크린 어셈블리(80)의 기판(801)은 적어도 하나의 LED에 대응하는 적어도 하나의 개구부 및 적어도 하나의 이미지 센서에 대응하는 적어도 하나의 개구부를 갖는다. 단지 이해의 편의를 위해, 도면에 도시된 바와 같이, 기판(801)에서 LED에 대응하는 개구부는, 예를 들어 개구부 1로 표기되고(도면에서 개구부 1로 도시됨), 미지 센서에 대응하는 개구부는 예를 들어 개구부 2로 표기된다(도면에서 개구부 2로 도시됨). 스크린 어셈블리(80)의 하부 표면에서 개구 처리가 수행된 경우, LED의 발광 면에 대응하는 영역은 스크린 어셈블리에서 반사 필름(802)의 하부 표면이고 이미지 센서의 감광 면에 대응하는 영역은 스크린 어셈블리에서 반사 필름(802)의 하부 표면임을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 이미지 센서는 적어도 하나의 렌즈와 조합하여 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 따라서 상기 이미지 센서는 렌즈 모듈로 대체될 수 있다. 이미지 센서에 대응하는 위치는 렌즈 모듈에 대응하는 위치 또는 이미지 캡처 영역에 대응하는 위치로도 정의될 수 있다. 이상에서 이미지 센서와 렌즈 모듈의 관계에 대해 자세히 설명하였다. 간결함을 위해, 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다. 또한, 개구부의 크기 및 위치는 복수의 첨부 도면을 참조하여 위에서 상세하게 설명한 바와 같다. 따라서 간결함을 위해, 여기에서 세부 사항을 다시 설명하지 않는다.

본 출원의 이 실시예에서, 광 누출을 감소시키기 위해, 스크린 어셈블리(80)의 복수의 계면에 대해 미광으로부터 센서에 의해 수신된 지문 광 신호에 대한 간섭을 감소시키기 위한 처리가 수행될 수 있다. 이해의 편의를 위해, 도 19는 복수의 계면을 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 복수의 계면은 구체적으로 계면 1, 계면 2 및 계면 3을 포함할 수 있다. 계면 1은 반사 필름(802)의 하부 표면이고, 계면 3은 기판(801)의 하부 표면이고, 계면 2는 기판(801)의 상부 표면이다. 계면 3은 계면 1의 반대편에 있음을 알 수 있다. 계면 1 내지 계면 3은 단지 구별의 용이함을 위해 명명된 것임을 이해해야 하며, 적층 순서를 한정하는 것은 아니다. 또한 도면은 간극을 이용하여 복수의 층을 구분한 예시일 뿐 실제 제품의 형태를 나타내는 것은 아님을 이해하여야 한다.

반사 필름(802)의 하부 표면과 하부 표면 아래의 계면에 대해 계면 처리(interface processing)를 행하고, 반사 필름(802)의 상부 표면과 상부 표면 위의 계면에 대해 계면 처리는 하지 않는데, 도면의 왼쪽에 도시된 바와 같이, 스크린 어셈블리(80)의 측면으로부터 가시광선이 입사될 수 있기 때문이다. 가시광은 스크린 어셈블리(80)의 측면에서 반사 필름(802)으로 입사되고, 반사 필름(802)에 의해 반사되어 커버 유리 방향으로 전파되어, 스크린의 광원을 제공한다. 반사 필름(802)의 상부 표면과 상부 표면 위의 계면에 대해 계면 처리를 수행하면, LED에 의해 방출되는 광 신호가 처리되면서 가시광도 처리될 수 있다(예: 광 신호가 흡수되거나 반사되는 광이 감소되고, 이에 대해서는 아래에 구체적으로 설명됨). 이러한 방식으로 커버 유리에 도달하는 가시광선의 강도가 감소하여 스크린의 정상적인 표시에 영향을 미친다.

계면 1, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나가 처리되어, 계면 1과 계면 2 사이 및/또는 계면 3에 하나 이상의 광 신호 처리 층이 추가된다. 하나 이상의 광 신호 처리 층은 다른 방식, 예를 들어 산란 및 흡수로 LED로부터의 광 신호를 처리하여 지문 정보를 전달하지 않고 렌즈 모듈에 도달하는 반사광이 감소될 수 있다.

광 신호 처리 층의 몇 가지 가능한 형태가 아래에 도시되어 있다.

가능한 설계에서, 하나 이상의 광 신호 처리 층은 산란 입자를 포함한다. 산란 입자는 계면 1에 의해 수신된 광 신호에 대한 반사를 감소시키기 위해 사용될 수 있지만, 반사 필름(802)을 통한 광 신호의 상향 전파는 영향을 받지 않는다. 따라서 계면 1, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나에 산란 입자의 한 층이 부착되어 수신된 광 신호에 대한 반사를 효과적으로 감소시킬 수 있다.

예를 들어, 계면 1, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나에 광 신호를 전달할 수 있는 잉크가 분사될 수 있다.

일 예에서, 잉크는 계면 1에 분사된다. LED는 적외선 LED이고, 적외선 LED에 의해 방출되는 적외선 광 신호는 잉크를 통해 유리 커버 방향으로 전파될 수 있다. 그러나 잉크는 산란 입자를 포함하기 때문에 적외선 광 신호에 대한 반사 효과를 감소시킬 수 있고, 계면 1에서의 반사광을 감소시킬 수 있다.

선택적으로, 산란 입자는 계면 1의 일부 영역 또는 모든 영역에 부착될 수 있다. 일부 영역은 LED 및/또는 렌즈 모듈에 대향하는 계면 1의 영역, 즉 도 19에 도시된 개구부 1 및/또는 개구부 2에 대응하는 위치일 수 있다.

계면 1에 산란 입자의 한 층이 부착되어 있기 때문에, 계면 1에 원래 입사된 광 신호의 일부가 산란을 통해 다른 방향으로 전파되어 스크린의 상단에 있는 지문에 도달할 수 없음에 유의해야 한다. 일반적으로 지문에 도달하는 광 신호는 감소한다. 따라서, 수집된 지문 광 신호가 감소될 수 있고, 이미징 효과에 어느 정도 영향을 미칠 수 있다. 또한, 기판 내의 LED 및 이미지 센서에 대응하는 영역에 대해 개구 처리를 수행해야 하므로, 산란 입자가 계면 2 및/또는 계면 3에 부착될 때, 계면 처리는 개구 처리가 수행되는 영역(도 19에 도시된 개구부 1 및 개구 2)에서 수행될 수 없을 가능성이 있다.

다른 가능한 설계에서, 계면 1과 계면 2 사이에 한 층의 선형 편광자와 한 층의 1/4 파장 판(quarter-wave plate)이 계면 1과 계면 2 사이에 추가되어, 계면에 의해 수신된 광 신호에 대한 반사를 줄인다. 다시 말해, 광 신호 처리층은 한 층의 선형 편광자와 한 층의 1/4 파장 판을 포함한다.

선형 편광자는 1/4 파장 판 아래에 위치하며, 즉 선형 편광자는 1/4 파장 판보다 LED에 더 가깝다. 따라서 LED의 적외선 신호는 먼저 선형 편광자에 도달한 다음 1/4 파장 판에 도달할 수 있다. 반사 필름(802) 위의 계면에서 반사된 광 신호는 먼저 1/4 파장 판에 도달한 다음 선형 편광자에 도달할 수 있다.

방식 2에서 얻은 계면 1과 계면 2 사이에는 한 층의 선형 편광자와 한 층의 1/4 파장 판이 추가된다. LED로부터의 광 신호가 선형 편광자와 1/4 파장 판을 통과한 후, 계면 1를 통과한 광 신호의 일부는 계면 1 위의 계면에 의해 반사된 후 다시 1/4 파장 판을 통과할 수 있고, 광 신호의 위상이 90도 회전한다. 따라서 반사된 광 신호의 이 부분은 선형 편광자에 들어가지 않으므로 이미지 센서에는 들어가지 않는다. 따라서, 선형 편광자와 1/4 파장 판은 반사 필름 위에서 반사광을 분리하도록 구성될 수 있다. 선형 편광자와 1/4 파장 판은 예를 들어 도금 공정을 사용하여 계면 1과 계면 2 사이에 추가될 수 있거나 선형 편광자와 1/4 파장 판은 계면 1과 계면 2 사이에 평평하게 배치될 수 있다. 본 출원에서 구체적인 구현을 한정하지 않는다.

또한, 계면 1에 한 층의 선형 편광자와 한 층의 1/4 파장 판을 추가하여 반사광을 감소시키고, 반사광은 빛의 위상을 변화시키는 것만으로 격리된다는 점에 유의해야 한다. 그러나 투과 광은 영향을 받지 않는다. 따라서 지문 광 신호에 미치는 영향이 매우 적고, 기본적으로 결상 효과에는 영향을 미치지 않는다.

선형 편광자와 1/4 파장 판을 추가하는 비용이 비교적 높기 때문에, 계면 1의 일부 영역에 선형 편광자와 1/4 파장 판을 추가하는 것을 고려할 수 있다. 다른 위치에서, 저렴한 비용으로 처리 방법을 고려할 수 있다. 계면 1의 일부 영역은 구체적으로 도 19에 도시된 개구부 1 및/또는 개구부 2에 대응하는 위치인, LED 및/또는 렌즈 모듈과 대향하는 계면 1의 영역일 수 있다.

물론, 선형 편광자 및 1/4 파장 판은 계면 1의 모든 영역에 대안적으로 추가될 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다

계면 1, 계면 2, 및 계면 3 중 적어도 하나에 산란 입자를 부착하는 전술한 방식이 대안적으로 . 계면 1과 계면 2 사이에 층의 선형 편광자 및 한 층의 1/4 파장 판을 추가하는 전술한 방식과 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다

전술한 방식을 조합하는 경우, 광 신호 처리 층은 적어도 한 층의 산란 입자, 한 층의 선형 편광자, 및 한 층의 1/4 파장 판을 포함할 수 있다. 산란 입자, 선형 편광자 및 1/4 파장 판을 계면 1 아래에 적층하는 순서는 본 출원에서 한정되지 않는다.

예를 들어, 산란 입자는 선형 편광자와 1/4 파장 판 위에 위치할 수 있다. 즉, LED로부터의 광 신호는 1/4 파장 판, 선형 편광자, 산란 입자에 차례로 도달한다. 이 경우, 산란 입자는 분사 또는 도금과 같은 공정을 이용하여 계면 1의 하부 표면에 부착될 수 있다.

산란 입자는 대안적으로 선형 편광자 및 1/4 파장 판 아래에 위치할 수 있고 LED에 더 가깝다. 이 경우, 분사 또는 도금과 같은 전술한 공정을 이용하여 계면 2의 상부 표면에 산란 입자를 부착시킬 수 있다.

대안적으로, 산란 입자의 복수의 층, 예를 들어 두 층의 산란 입자가 있을 수 있다. 한 층의 산란 입자는 계면 1의 하부에 부착되고, 다른 한 층의 산란 입자는 계면 2의 상부에 부착된다. 두 층의 산란 입자 사이에 와이어드 편광자(wired polarizer)와 1/4 파장 판이 배치된다.이 경우 계면 1과 계면 2에서 별도로 계면 처리를 수행하는 것과 같다.

또 다른 가능한 설계에서, 광 균일화 필름은 계면 1과 계면 2 사이에 추가로 배치된다. 즉, 광 신호 처리 층이 광 균일화 필름이다. 광 균일화 필름은 발광 다이오드에서 방출되는 광 신호를 전달하고 산란 특성을 가지므로, 계면 1 및 계면 2에서 수신된 광 신호에 대한 반사를 감소시킬 수 있다.

광 균일화 필름은 계면 1과 계면 2 사이에 평평하게 놓일 수 있다. 예를 들어, 광 균일화 필름은 계면 1과 계면 2 사이에서 LED 및/또는 렌즈 모듈에 대응하는 위에만, 즉 도면에서 개구부 1 및/또는 개구부 2에 대응하는 위치에 배치될 수 있거나, 계면 1 또는 계면 2의 전체 계면에 배치될 수 있다. 이는 본 출원에서 한정되지 않는다. 계면 1, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나에 산란 입자를 부착하는 전술한 방식은 대안적으로 계면 1과 계면 2 사이에 광 균일화 필름을 추가하는 전술한 방식과 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 다시 말해, 선형 편광자와 1/4 편광 판 위가 광 균일화 필름으로 대체된다. 간결함을 위해 여기에서는 세부 사항을 설명하지 않는다.

또 다른 가능한 설계에서, 한 층의 광 흡수 재료가 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나에 부착된다. 즉, 적어도 하나의 광 신호 처리 층은 광 흡수 재료를 포함한다. 광 흡수 재료는 미광의 일부를 흡수하여 반사광을 감소시킬 수 있다.

또한, 위에서 설명한 바와 같이, 기판(801)에 대하여 개구 처리를 행하고, 기판(801)은 도 19에 도시한 적어도 하나의 개구부 1와 적어도 하나의 개구부 2를 갖는다. 따라서, 광 흡수 재료가 계면 2 및/또는 계면 3에 부착되는 경우, 개구부 1 및 개구부 2의 영역이 회피될 수 있다.

이해의 편의를 위해, 도 20은 광 신호가 계면 2와 계면 3에서 별도로 반사되는 것을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 20에 도시된 바와 같이, LED로부터 광 신호가 방출된 후, 비교적 입사각이 작은 광 신호의 일부가 개구부를 통해 계면 1에 도달할 수 있다. 계면 1에 도달한 광 신호는 계면 2로 반사될 수 있으며, 계면 1과 계면 2 사이에서 하나 이상의 반사를 통해 센서의 표면에 도달할 수 있다(도면에서 신호 1로 표시됨). 비교적 큰 입사각을 갖는 광 신호의 다른 부분은 계면 3에 직접 방출될 수 있고, 또한 도면에서 신호 2로 도시된 바와 같이 계면 3에 의해 반사된 후 센서에 도달할 수 있다. 계면 1과 계면 2 사이의 하나 이상의 반사를 통해 센서에 도달하는 광 신호 및 계면 3의 반사를 통해 센서에 도달하는 광 신호 중 어느 것도 지문 정보를 전달하지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 이러한 광 신호는 센서가 수신하는 지문 광 신호에 간섭을 일으키므로 미광에 속한다. 따라서, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나에 광 흡수 재료를 부착하여 반사광을 감소시켜, 하나 이상의 반사를 통해 센서에 도달하는 미광을 감소시킬 수 있다.

계면 2 및/또는 계면 3에 광 흡수 재료를 부착하는 방법은, 예를 들어, 분사 또는 도금과 같은 공정을 이용하여 구현될 수 있다. 가능한 구현예에서, 광 흡수 재료는 계면 2 및/또는 계면 3 상에 분사되거나 전기 도금될 수 있다. 예를 들어, LED는 적외선 LED이고, 광 흡수 재료는 계면 2 및/또는 계면 3 상에 분사 또는 전기 도금된다. 계면 3은 적외선 광 흡수 재료일 수 있다. 적외선 광 흡수 재료는 수신된 적외선 광 신호를 흡수하기 위해 사용될 수 있다.

충돌이 발생하지 않는다는 전제하에, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나에 광 흡수 재료를 부착하는 방식은 산란 입자를 부착하는 방식과 결합될 수 있음을 이해해야 한다. 계면 1, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나 및 계면 2와 계면 3 사이에 한층의 선형 편광자 및 한 층의 1/4 파장 판을 추가하는 방식이 결합될 수 있거나, 계면 1, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나에 산란 입자를 부착하는 방식과 계면 2과 계면 3 사이에 한 층의 광 균일화 필름을 부착하는 방식이 결합될 수 있거나, 계면 1, 계면 2 및 계면 3 중 적어도 하나에 산란 입자를 부착하는 방식, 계면 2와 계면 3 사이에 한층의 선형 편광자 및 1/4 파장 판의 한 층을 추가하는 방식, 그리고 계면 2와 계면 3 사이에 광 균일화막 한 층을 추가하는 방식이 결합될 수 있다. 이 경우, 광 신호 처리층 은 서로 다른 복수의 처리 층을 포함할 수 있다. 처리 층의 기능은 위에 자세히 설명되어 있다. 간결함을 위해, 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.

동일한 개념에 기초하여, 당업자는 위에 열거된 다양한 상이한 광 신호 처리 층에 대해 조합 또는 등가 대체를 수행할 수 있고, 이러한 조합 또는 등가 대체는 본 출원 보호 범위에 속한다.

전술한 해결방안에 기초하여, 광 신호 처리 층이 스크린 어셈블리에 추가로 배치되어, 계면에 의한 LED로부터의 광 신호에 대한 반사가 광 신호를 처리함으로써 감소될 수 있고, 이에 의해 지문 광 신호에 대한 미광으로부터의 간섭을 피할 수 있다. 이러한 방식으로, 비교적 선명한 지문 이미지를 얻을 수 있어, 지문 인식 효율을 향상시킬 수 있다.

위에 제공된 스크린 어셈블리(80)는 위에 제공된 지문 인식 모듈과 조합하여 사용될 수 있거나, 다른 광학적 언더 디스플레이 지문 인식 시스템에 적용될 수 있다. 본 출원에서는 이를 한정하지 않는다

전술한 설명은 단지 본 출우너의 구체적인 구현일 뿐이고, 본 출원의 보호 범위를 한정하려 의도된 것은 아니다. 본 출원에 개시된 기술적 범위 내에서 당업자에 의해 용이하게 파악된 변형 또는 대체는 본 출원의 보호 범위에 속할 것이다. 따라서 본 출원의 보호 범위는 청구범위의 보호 범위에 따른다.

Claims (33)

1. 전자 기기의 스크린 어셈블리 아래에 배치되는 지문 인식 모듈로서,
   발광 다이오드(light emitting diode, LED) - 상기 LED의 발광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면(lower surface)에 대향하고 광 신호를 방출하는 데 사용됨 -;
   상기 LED의 일측에 위치하는 이미지 센서 - 상기 이미지 센서의 감광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 수신하는 데 사용되며, 상기 이미지 센서에 의해 수신되는 광 신호는 상기 LED에 의해 손가락 쪽으로 방출된 후 되돌아온 지문 광 신호를 포함하고, 상기 지문 광 신호는 지문 이미지를 생성하는 데 사용됨 -; 및
   차광 부재(light shielding member) - 상기 차광 부재는 상기 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하여, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단함 -
   를 포함하는 지문 인식 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 활성 영역(active area, AA) 중심을 통과하는 평면상에서, 상기 차광 부재는 상기 LED에 의해 방출되는, 출사각이 θ보다 큰 광 신호를 차단하도록 구성되며, θ는 미리 정의된 값인, 지문 인식 모듈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)는,
   L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ을 충족하며,
   여기서 h는 상기 LED의 발광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, d는 상기 스크린 어셈블리의 상부 표면(upper surface)과 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, t는 상기 이미지 센서의 감광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, θ는 미리 정해진 값으로 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호가 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 상기 차광 부재에 의해 차폐된 후 도달할 수 있는 최대 출사각을 나타내고, θ'는 입사각이 θ인 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절된 후에 도달되는 출사각을 나타내고, β는 상기 이미지 센서의 시야각의 1/2이고, 상기 β'는 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절될 때의 출사각 β에 대응하는 입사각을 나타내는, 지문 인식 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)는,
   L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ+Δ를 충족하며,
   여기서 Δ는 시스템 공차를 나타내는, 지문 인식 모듈.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차광 부재는 통광 구멍(light-through hole)이 형성된 기계 부품(mechanical part)이고, 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는, 지문 인식 모듈.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차광 부재는 상기 전자 기기의 중간 프레임(middle frame)에 일체화되고, 상기 중간 프레임은 상기 스크린 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈 사이에 위치하고, 상기 중간 프레임은 상기 LED에 대응하는 영역에 통광 구멍을 갖고, 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는, 지문 인식 모듈.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지문 인식 모듈은 홀더(holder) 상에 장착되고, 상기 홀더를 사용하여 상기 스크린 어셈블리 아래에 고정되며; 상기 홀더는 주 격실(primary compartment)과 부 격실(secondary compartment)을 포함하고, 상기 주 격실은 상기 이미지 센서를 수용하도록 구성되고, 상기 부 격실은 상기 LED를 수용하도록 구성되고, 상기 차광 부재는 상기 부 격실에 일체화되고, 상기 부 격실은 상기 홀더의 두께 방향을 관통하는 통광 구멍이며; 상기 통광 구멍은 상기 LED의 영역에 대응하고 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는, 지문 인식 모듈.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차광 부재의, 상기 LED의 광 신호를 둘러싸는 면이 광 흡수 재료로 코팅되거나, 상기 차광 부재가 광 흡수 재료로 만들어지는, 지문 인식 모듈.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지문 인식 모듈은 복수의 LED, 상기 복수의 LED에 대응하는 복수의 차광 부재, 및 하나의 이미지 센서를 포함하고, 상기 복수의 LED와 상기 복수의 LED에 대응하는 상기 복수의 차광 부재는 상기 이미지 센서의 주위에 균일하게 분포되며, 각각의 차광 부재는 대응하는 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하는, 지문 인식 모듈.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED는 적외선 LED인, 지문 인식 모듈.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지문 인식 모듈은 하나 이상의 렌즈를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 스크린 어셈블리와 상기 이미지 센서 사이에 위치하며, 상기 하나 이상의 렌즈의 이미지 중심은 상기 이미지 센서의 AA의 중심과 일치하고, 상기 하나 이상의 렌즈는 광 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 렌즈에 의해 수신되는 광 신호는 수렴된 후에 상기 이미지 센서에 도달하는, 지문 인식 모듈.
12. 제11항에 있어서,
    상기 LED의 발광 중심과 상기 하나 이상의 렌즈의 결상 중심(imaging center) 사이의 거리(L')는,
    L'≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanα'+t'×tanα +CA/2를 충족하고,
    여기서 h는 상기 LED의 발광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, d는 상기 스크린 어셈블리의 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, t'는 상기 하나 이상의 렌즈의 출광 구멍(out-light hole)이 위치하는 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, θ는 미리 정해진 값으로 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호가 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 상기 차광 부재에 의해 차폐된 후 도달할 수 있는 최대 출사각을 나타내고, θ'는 입사각이 θ인 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절된 후에 도달되는 출사각을 나타내고, α는 상기 하나 이상의 렌즈의 시야각의 1/2이고, 상기 α'는 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절될 때의 출사각 α에 대응하는 입사각을 나타내는, 지문 인식 모듈.
13. 스크린 어셈블리 및 지문 인식 모듈을 포함하는 전자 기기로서,
    상기 지문 인식 모듈은,
    발광 다이오드 - 상기 LED의 발광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 방출하는 데 사용됨 -;
    상기 LED의 일측에 위치하는 이미지 센서 - 상기 이미지 센서의 감광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 수신하는 데 사용되며, 상기 이미지 센서에 의해 수신되는 광 신호는 상기 LED에 의해 손가락 쪽으로 방출된 후 되돌아온 지문 광 신호를 포함하고, 상기 지문 광 신호는 지문 이미지를 생성하는 데 사용됨 -; 및
    차광 부재 - 상기 차광 부재는 상기 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하여, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단함 -를 포함하는,
    전자 기기.
14. 제13항에 있어서,
    상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 활성 영역(AA) 중심을 통과하는 평면상에서, 상기 차광 부재는 상기 LED에 의해 방출되는, 출사각이 θ보다 큰 광 신호를 차단하도록 구성되며, θ는 미리 정의된 값인, 전자 기기.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심 사이의 거리(L)는,
    L≥h×tanθ+d×tanθ'+d×tanβ'+t×tanβ을 충족하며,
    여기서 h는 상기 LED의 발광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, d는 상기 스크린 어셈블리의 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, t는 상기 이미지 센서의 감광 면과 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면 사이의 거리를 나타내고, θ는 미리 정해진 값으로 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호가 상기 LED의 발광 중심과 상기 이미지 센서의 AA의 중심을 통과하는 평면상에서 상기 차광 부재에 의해 차폐된 후 도달할 수 있는 최대 출사각을 나타내고, θ'는 입사각이 θ인 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절된 후에 도달되는 출사각을 나타내고, β는 상기 이미지 센서의 시야각의 1/2이고, 상기 β'는 광 신호가 상기 스크린 어셈블리의 표면에서 굴절될 때의 출사각 β에 대응하는 입사각을 나타내는, 전자 기기.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광 부재는 통광 구멍이 형성된 기계 부품이고, 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는, 전자 기기.
17. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 기기는 중간 프레임을 더 포함하고, 상기 중간 프레임은 상기 스크린 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈 사이에 위치하고, 상기 중간 프레임은 상기 LED에 대응하는 영역에 통광 구멍을 갖고, 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는, 전자 기기.
18. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 기기는 홀더를 더 포함하고, 상기 지문 인식 모듈은 상기 홀더 상에 장착되고, 상기 홀더는 상기 지문 인식 모듈을 상기 스크린 어셈블리 아래에 고정하며; 상기 홀더는 주 격실과 부 격실을 포함하고, 상기 주 격실은 상기 센서를 수용하고, 상기 부 격실은 상기 LED를 수용하고, 상기 차광 부재는 상기 부 격실에 일체화되고, 상기 부 격실은 상기 홀더의 두께 방향을 관통하는 통광 구멍이며; 상기 통광 구멍은 상기 LED의 영역에 대응하고, 상기 통광 구멍의 구멍 벽은 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호를 둘러싸서, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는, 전자 기기.
19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신된 광 신호를 흡수하도록, 상기 통광 구멍의 구멍 벽 및 구멍 단면(hole end face)에 흑화 처리(blackening processing)가 수행되는, 전자 기기.
20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크린 어셈블리는 기판을 포함하고, 상기 기판은 상기 스크린 어셈블리의 최하층(bottom layer)에 위치하고, 상기 기판의 하부 표면은 상기 지문 인식 모듈에 대향하고, 수신된 광 신호를 흡수하도록, 상기 기판의 상부 표면 및 하부 표면에 흑화 처리를 수행하는, 전자 기기.
21. 지문 인식 모듈을 구비한 전자 기기에 적용되는 스크린 어셈블리로서,
    상기 지문 인식 모듈은 발광 다이오드(LED) 및 이미지 센서를 포함하고, 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면은 상기 LED의 발광 면 및 상기 이미지 센서의 감광 면에 대향하고,상기 스크린 어셈블리는 기판 및 반사 필름을 포함하고, 상기 기판 및 상기 반사 필름은 상기 LED의 발광 면에 수직인 방향으로 적층 방식으로 배열되고, 상기 기판은 상기 반사 필름 아래에 위치하며;
    상기 스크린 어셈블리는 하나 이상의 광 신호 처리 층을 갖고, 상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 상기 기판의 상부 표면과 상기 반사 필름의 하부 표면 사이에 위치하고/하거나 상기 기판의 하부 표면 상에 위치하고,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 수신된 광 신호에 대한 반사를 감소시키도록, 상기 수신된 광 신호를 처리하도록 구성되는,
    스크린 어셈블리.
22. 제21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 산란 입자를 포함하는, 스크린 어셈블리.
23. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 잉크를 포함하고, 상기 잉크는 산란 입자를 포함하는, 스크린 어셈블리.
24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은, 상기 기판의 상부 표면, 상기 기판의 하부 표면, 및 상기 반사 필름의 하부 표면 중 적어도 하나에, 분사 공정 또는 도금 공정을 통해 부착되는, 스크린 어셈블리.
25. 제20항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 상기 기판의 상부 표면과 상기 반사 필름의 하부 표면 사이에 위치하는, 스크린 어셈블리.
26. 제25항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층(광학 처리 신호 층)은 한 층의 선형 편광자(linear polarizer) 및 한 층의 1/4 파장 판(quarter-wave plate)을 포함하고, 상기 선형 편광자는 상기 1/4 파장 판보다 상기 기판의 상부 표면에 더 가까운, 스크린 어셈블리.
27. 제26항에 있어서,
    상기 선형 편광자 및 상기 1/4 파장 판은 상기 기판의 상부 표면과 상기 반사 필름의 하부 표면 사이에서 상기 LED에 대응하는 영역 상에 위치하는, 스크린 어셈블리.
28. 제24항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은 광 균일화 필름(light uniformizing film)을 포함하는, 스크린 어셈블리.
29. 제21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층 중 적어도 하나는 광 흡수 재료를 포함하는, 스크린 어셈블리.
30. 제29항에 있어서,
    상기 광 흡수 재료를 포함하는 상기 적어도 하나의 층은 분사 공정 또는 도금 공정을 통해 계면 2와 계면 3 중 적어도 하나에 부착되는, 스크린 어셈블리.
31. 제20항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 신호 처리 층은,
    한 층 이상의 산란 입자, 한 층의 선형 편광자, 및 한 층의 1/4 파장 판을 포함하거나;
    한 층 이상의 산란 입자 및 한 층 이상의 광 균일화 필름 층을 포함하거나;
    한 층 이상의 광 흡수 재료, 한 층 이상의 산란 입자, 한 층의 선형 편광자. 및 한 층의 1/4 파장 판을 포함하거나;
    한 층 이상의 광 흡수 재료, 한 층 이상의 산란 입자, 및 한 층 이상의 광 균일화 필름 층을 포함하는, 스크린 어셈블리.
32. 전자 기기로서,
    제21항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 스크린 어셈블리 및 지문 인식 모듈을 포함하고,
    상기 지문 인식 모듈은 LED 및 이미지 센서를 포함하고, 상기 LED의 발광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고 광 신호를 방출하는 데 사용되며; 상기 이미지 센서는 상기 LED의 일측에 위치하고, 상기 이미지 센서의 감광 면은 상기 스크린 어셈블리의 하부 표면에 대향하고, 광 신호를 수신하는 데 사용되며; 상기 이미지 센서에 의해 수신되는 광 신호는 상기 LED에 의해 손가락 쪽으로 방출된 후 되돌아온 지문 광 신호를 포함하고, 상기 지문 광 신호는 지문 이미지를 생성하는 데 사용되는,
    전자 기기.
33. 제32항에 있어서,
    상기 지문 인식 모듈은 차광 부재를 더 포함하고, 상기 차광 부재는 상기 LED와 상기 이미지 센서 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하여, 상기 LED에 의해 방출되는 광 신호의 일부를 차단하는, 전자 기기.

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