KR20210138930A - 광학 센서 모듈을 포함하는 전자 장치 - Google Patents

광학 센서 모듈을 포함하는 전자 장치 Download PDF

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문한울
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배승재
신인호
임지영
조용원
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Abstract

다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 제1면, 제1면과 반대 방향을 향하는 제2면 및 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통되도록 형성된 오프닝을 포함하는 지지 프레임과, 상기 제1면의 지지를 받고, 상기 하우징의 적어도 일부를 통해, 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 디스플레이 및 상기 제2면에서, 상기 관통홀에 대면하도록 배치되는 광학 센서 모듈을 포함할 수 있다. 그 밖에 다양한 실시예들이 가능할 수 있다.

Description

광학 센서 모듈을 포함하는 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE INCLUDING OPTICAL SENSOR MODULE}
본 발명의 다양한 실시예들은 광학 센서 모듈을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
전자 장치는 타 제조사와의 경쟁력 확보를 위하여 점차 슬림화되어가고 있으며, 전자 장치의 강성을 증가시키고, 디자인적 측면을 강화시킴과 동시에 그 기능적 요소를 차별화시키기 위하여 개발되고 있다.
전자 장치의 내부 공간에 배치되는 센서 모듈과 같은 적어도 하나의 전자 부품은 최상의 성능이 발현되기 위하여, 주변에 배치되는 구조물들을 고려한 효율적인 배치 구조가 요구될 수 있다.
전자 장치는 내부 공간에 배치되고, 사용자의 인증 수단으로 사용되는, 광학 센서 모듈로써, 지문 센서 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 지문 센서 모듈은 전자 장치 전면의 실질적으로 전체 면적을 차지하는 디스플레이 아래에서, 디스플레이의 적어도 일부 영역을 통해 접촉되거나 근접하는 사용자의 지문을 검출하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 지문 센서 모듈은, 모듈 하우징의 내부 공간에 배치되고, 사용자의 지문을 통한 반사광을 수신하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 지문 센서 모듈은 모듈 하우징의 내부 공간에 배치되고, 디스플레이를 통해 광을 조사하는 발광 유닛 및 사용자의 지문을 통해 반사되고, 디스플레이를 통해 유입되는 광을 검출하기 위한 수광 유닛을 포함할 수도 있다. 전자 장치는, 지문 센서 모듈을 통해, 손가락에 형성된 손가락의 융선(valley)과 골(ridge)에 따른 사용자의 고유 지문 정보를 검출하고, 기저장된 지문과의 비교를 통해 인증 여부를 판단할 수 있다.
전자 장치는 내부 공간에 배치되는 지지 프레임 및 지지 프레임의 지지를 받고, 외부로부터 적어도 부분적으로 보일 수 있게 배치되는 디스플레이를 포함할 수 있다. 지문 센서 모듈은 전자 장치의 내부 공간에서, 지지 프레임과 별도로 배치되는 브라켓(또는 후면 프레임)에서, 지지 프레임에 형성된 오프닝과 대면하고, 오프닝을 통해, 디스플레이 방향으로 광을 조사하거나 수광할 수 있도록 배치될 수 있다. 더욱이, 지문 센서 모듈과 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판은 전자 장치의 내부 공간에서 지지 프레임과 이격된 위치에 배치될 수 있다.
그러나 전자 장치의 내부 공간에서, 디스플레이를 지지하는 지지 프레임과 분리 배치되는 지문 센서 모듈은, 센싱 동작을 위하여 디스플레이가 가압받을 때, 디스플레이 및 지지 프레임의 부분적 변형에 따라, 디스플레이와 지문 센서 모듈간의 이격 거리가 변경되기 때문에 지문 인식률이 저감되는 원인이 될 수 있다. 더욱이, 이러한 디스플레이와 지문 센서 모듈간의 이격 거리의 변형 구조는, 지문 센서 모듈과 인쇄 회로 기판간의 전기적 연결 구조의 단선 또는 접속 불량과 같은 오동작의 원인이 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 제1면, 제1면과 반대 방향을 향하는 제2면 및 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통되도록 형성된 오프닝을 포함하는 지지 프레임과, 상기 제1면의 지지를 받고, 상기 하우징의 적어도 일부를 통해, 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 디스플레이 및 상기 제2면에서, 상기 관통홀에 대면하도록 배치되는 광학 센서 모듈을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징과, 상기 하우징의 적어도 일부를 통해 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 디스플레이와, 상기 하우징의 내부 공간에서, 상기 디스플레이 아래에 배치되고, 오프닝을 포함하는 지지 프레임 및 상기 지지 프레임 아래에서, 상기 오프닝에 대면하도록 상기 지지 프레임에 고정되는 광학 센서 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은, 광학 센서 모듈로써, 지문 센서 모듈이, 디스플레이를 지지하는 지지 프레임에 함께 배치되기 때문에, 지문 센싱을 위한 가압 동작에 의해 디스플레이 및 지지 프레임이 부분적으로 변형되더라도, 디스플레이와 지문 센서 모듈간의 이격 거리가 일정하게 유지되는 적응형 눌림 구조가 제공됨으로써, 항상 우수한 지문 인식율을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들은, 전자 장치의 인쇄 회로 기판이, 디스플레이를 지지하는 지지 프레임에 함께 배치되기 때문에, 지문 센싱을 위한 잦은 가압 동작에 의해 디스플레이 및 지지 프레임이 부분적으로 변형되더라도, 인쇄 회로 기판과 지문 센서 모듈간의 신뢰성 있는 전기적 연결 구조가 구현될 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전면을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 1의 전자 장치의 후면을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈을 포함하는 전자 장치의 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈이 배치되는 전자 장치의 일부 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 눌림 동작에 의한 지문 센서 모듈과 디스플레이 간의 이격 거리 변화를 비교한 도면이다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈이 배치되는 전자 장치의 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈이 배치되는 전자 장치의 일부 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈을 포함하는 전자 장치의 분리 사시도이다.
도 7b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브릿지 기판을 통해 지문 센서 모듈과 인쇄 회로 기판이 연결된 상태를 도시한 전자 장치의 일부 구성도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈이 배치되는 전자 장치의 일부 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈이 배치되는 전자 장치의 일부 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈을 포함하는 전자 장치의 블록 구성도이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈을 통한 인증 절차를 도시한 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(100)의 전면을 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 1의 전자 장치(100)의 후면을 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(100)는, 제1방향(z 축 방향)을 향하는 전면 커버(102)(예: 전면 플레이트 또는 전면 윈도우), 제1방향과 반대 방향(- z 축 방향)으로 향하는 후면 커버(111)(예: 후면 플레이트 또는 후면 윈도우) 및 전면 커버(102)와 후면 커버(111) 사이의 내부 공간(예: 도 3의 내부 공간(1001))을 둘러싸는 측면 부재(118)를 포함하는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전면 커버(102)는 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트에 의하여 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 후면 커버(111)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 측면 부재(118)는, 전면 커버(102) 및 후면 커버(111)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조로 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 후면 커버(111) 및 측면 부재(118)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄 또는 마그네슘과 같은 금속 물질)로 형성될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는, 디스플레이(101), 적어도 하나의 입력 장치(103), 음향 출력 장치(107a, 107b), 센서 모듈(104), 카메라 모듈(105, 112(122a, 122b)), 키 입력 장치(117), 및 커넥터 포트(108) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 전자 장치(100)는, 상술한 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(117))를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가적으로 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이(101)는, 예를 들어, 전면 커버(102)의 상당 부분을 통하여 시각적으로 노출될 수 있다. 다른 실시예로, 디스플레이(101)는 전면 커버(102)의 실질적으로 전체 영역을 통해 노출될 수도 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이(101)가 노출되는 면적을 확장하기 위하여, 디스플레이(101)의 외곽과 전면 커버(102)의 외곽간의 간격이 대체로 동일하게 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이(101)는 화면 표시 영역의 일부에 리세스 또는 개구부(opening)가 형성되고, 전자 장치(100)의 내부 공간에서, 리세스 또는 상기 개구부(opening)와 정렬되도록 상술한 구성 요소들 중 적어도 하나의 구성 요소가 배치될 수도 있다. 다른 실시예로, 전자 장치(100)의 내부 공간(예: 도 3의 내부 공간(1001))에서, 디스플레이(101)의 화면 표시 영역(예: active area)의 아래 및/또는 전면 커버(102) 아래에 배치되는 센서 모듈(104), 카메라 모듈(105), 지문 센서 모듈(예: 도 3의 지문 센서 모듈(130)) 또는 발광 소자(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 디스플레이(101)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 자기장 방식의 전자 펜(예: 스타일러스 펜)을 검출하는 전자기 유도 패널(예: 디지타이저)과 결합되거나, 인접하여 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 입력 장치(103)는, 적어도 하나의 마이크 모듈(103)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 입력 장치(103)는 소리의 방향을 감지할 수 있도록 서로 다른 위치에 배치되는 복수 개의 마이크 모듈(103)을 포함할 수 있다. 음향 출력 장치(107a, 107b)는 스피커 모듈을 포함할 수 있다. 스피커 모듈(107a, 107b)은 외부 스피커 및/또는 통화용 리시버를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 센서 모듈(104)은, 전자 장치(100)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 적어도 하나의 센서 모듈(104)은, 예를 들어, 근접 센서, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 키 입력 장치(117)는, 하우징(110)의 측면 부재(118)를 통해 적어도 부분적으로 노출되도록 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 전자 장치(100)는 전술한 키 입력 장치(117)들 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고, 포함되지 않은 키 입력 장치(117)는 디스플레이(101)상에 소프트 키의 형태로 표시될 수도 있다. 어떤 실시예에서, 키 입력 장치(117)는 디스플레이(101)에 포함된 압력 센서를 이용하여 구현될 수 있다. 어떤 실시예에서, 키 입력 장치(117)는 전자 장치(100)의 내부에 배치되고, 측면 부재(118)의 가압에 의한 압력 변화를 측정하는 스트레인 게이지를 이용한 적어도 하나의 압력 반응형 키를 포함할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 커넥터 포트(108)는, 외부 전자 장치와 전력, 데이터 및/또는 음향 신호를 송수신하기 위한 커넥터 포트(예: 리셉터클)(예를 들어, USB 커넥터 포트 또는 IF 커넥터 포트)를 수용할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라 모듈(105, 112)은, 전자 장치(100)의 전면 커버(102)를 통해 외부로 노출되도록 배치되는 전면 카메라 모듈(105) 및 후면 커버(111)를 통해 외부로 노출되도록 배치되는 후면 카메라 모듈(112)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 카메라 모듈(105, 112)은 하나 또는 복수의 렌즈들, 이미지 센서, 및/또는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 후면 카메라 모듈(112)은 복수의 카메라 모듈을 포함하고, 일반 촬영, 광각 촬영, 접사 촬영, 망원 촬영 및/또는 초광각 촬영을 위한 멀티 카메라 기능을 수행할 수 있다. 어떤 실시예에서, 후면 카메라 모듈(112)은 TOF(time of flight) 카메라 및/또는 LiDAR(light detection and ranging) 스캐너를 더 포함하거나, 대체될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 후면 커버(111)의 적어도 일부 영역에 마련된 펜 안착부(1111)에 착탈 가능하게 배치되는 전자 펜(electronic pen)(200)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 펜(200)은 길이를 갖는 중공형 펜 하우징(201)과, 펜 하우징(201)의 단부에 배치되는 펜 팁(tip)(202)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 펜(200)은 펜 하우징(201)의 적어도 일부 영역에 배치되는 키 버튼(203)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 펜(200)은 적어도 하나의 마그네트(magnet)의 자력을 이용하여 펜 안착부(1111)에 부착될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 펜(200)은 펜 하우징(201)의 내부에 배치되고, 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신)을 위하여 사용되는 배터리(미도시)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 펜(200)은 전자기 유도 및/또는 무선 충전을 위한 코일 부재(미도시)를 포함할 수 있으며, 코일 부재를 이용하여, 전자 장치(100)의 펜 안착부(1111)에 배치된 무선 충전부(1111a)를 통해 배터리를 충전시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 펜(200)의 검출 방식은 EMR(electro-magnetic resonance)방식, AES(active electrical stylus) 또는 ECR(electric coupled resonance) 방식을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 후면 커버(111) 및/또는 측면 부재(118)의 적어도 일부에 배치되는 비도전성 부재(115a, 115b)(예: 폴리머)를 통해 적어도 하나의 단위 도전성 부재로 분절될 수 있으며, 분절된 단위 도전성 부재는 적어도 하나의 주파수 대역에서 동작하는 안테나로 사용될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 인증 요구가 검출될 경우, 사용자에게 지문 접촉 영역을 가이드하기 위한 지문 인증 인터페이스(1011)를 표시하도록 디스플레이(101)를 제어할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 인증 인터페이스(1011)는, 디스플레이(101)를 위(예: z 축 방향)에서 바라볼 때, 지문 센서 모듈(예: 도 3의 지문 센서 모듈(130))과 중첩되는 위치에 표시될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 인증 인터페이스(1011)는 디스플레이(101)를 통해 사용자가 인식할 수 있도록 표시되는 다양한 형태의 객체(object)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이(101)는 지문 인증 인터페이스(1011)와 대응되는 영역에 적어도 하나의 컬러를 통해 gradient 타입의 brighter lighting영역(1011a, 1011b)이 표시되도록 설정될 수 있다. 한 실시예에 따르면, brighter lighting영역(1011a, 1011b)은, 지문 인증 인터페이스를 적어도 포함하는 영역에 표시되는 제1brighter lighting 영역(1011a) 및 제1brighter lighting 영역(1011a)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되는 제2brighter lighting 영역(1011b)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, brighter lighting 영역(1011a, 1011b)은 제1brighter lighting 영역(1011a)으로부터 제2brighter lighting 영역(1011b)까지 동일 색상에서 채도/명도가 조정되는 gradient 타입으로 설정될 수 있다. 예컨대, 지문 인증 인터페이스(1011)는 제1brighter lighting 영역(1011a)으로부터 제2brighter lighting 영역(1011b)으로 진행할수록 점진적으로 밝기가 밝아지거나 어두워지도록 설정될 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이(101)는 일반 상태에서, 지문 인증 인터페이스(1011)만 표시될 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이(101)는, 지문 근접 시, 지문 인증 인터페이스(1011)에 더하여, gradient 타입으로 영역별 밝기가 조절되도록 설정될 수도 있다. 어떤 실시예에서, brighter lighting영역(1011a, 1011b)은 지문 인증 인터페이스(1011)와 동일한 크기를 갖거나, 더 작거나 더 크게 표시될 수 있다. 어떤 실시예에서, brighter lighting영역(1011a, 1011b)은 터치 입력에 대응하는 영역에 실시간으로 표시되도록 설정될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)을 포함하는 전자 장치(100)의 분리 사시도이다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)이 배치되는 전자 장치(100)의 일부 단면도이다.
도 3을 참고하면, 전자 장치(100)는 하우징(110), 하우징(110)의 내부 공간(1001)에 배치되는 지지 프레임(120), 지지 프레임(120)의 지지를 받도록 배치되고, 하우징(110)의 적어도 일부 영역을 통해 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 디스플레이(101), 전자 장치(100)의 내부 공간(1001)에서 적어도 부분적으로 지지 프레임(120)의 지지를 받도록 배치되는, 광학 센서 모듈로써, 지문 센서 모듈(130) 및 지문 센서 모듈(130)의 적어도 일부를 지지하는 후면 프레임(1101)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 후면 프레임(1101)은 전자 장치(100)의 후면의 적어도 일부로 적용되는 후면 커버(예: 도 2의 후면 커버(111))를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 후면 프레임(1101)은 후면 커버(예: 도 2의 후면 커버(111))와 별도로, 지지용 브라켓으로써, 전자 장치(100)의 내부 공간(1001)에 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 지지 프레임(120)은 하우징(110)의 내부 공간(1001)에 배치되고, 제1방향(예: z 축 방향)을 향하는 제1면(1201) 및 제1방향과 반대인 제2방향(예: -z 축 방향)을 향하는 제2면(1202)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이(101)는, 하우징(110)과 결합되는 투명 재질의 전면 커버(102)((예: 글래스 윈도우 또는 폴리머 윈도우)의 배면에 적층되는 방식으로 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지지 프레임(120)은 제1면(1201)으로부터 제2면(1202)까지 관통되도록 형성되는 오프닝(121)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지지 프레임(120)은 금속 및/또는 폴리머로 형성될 수 있으며, 전자 장치(100)의 강성 보강에 도움을 줄 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에서, 오프닝(121)과 대면하는 위치에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 모듈 하우징(131)과, 모듈 하우징(131)의 내부 공간에 배치되고, 지문의 반사광을 수신하는 이미지 센서(미도시 됨) 및 모듈 하우징(131)으로부터 지정된 형상 및 길이로 인출되는 FPCB(flexible printed circuit board)(132)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은, 모듈 하우징(131)이 접착 테이프(143)를 통해, 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 부착되는 방식으로 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 지문 센서 모듈(130)은, 모듈 하우징(131)이 본딩, 융착, 스크류 체결 또는 자체 형상에 의한 구조적 결합(예: 스냅 핏(snap-fit) 결합 구조)을 통해 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 고정되는 방식으로 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 FPCB(132)를 통해 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 배치되는 인쇄 회로 기판(PCB; printed circuit board)(예: 도 4의 인쇄 회로 기판(150))과 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, FPCB(132)는 적어도 부분적으로 접착 테이프(144)를 통해 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 부착될 수 있다. 어떤 실시예에서, 전자 장치(100)는 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 배치되는 지문 센서 모듈(130)을 위한 추가 지지 구조를 가질 수도 있다. 예컨대, 지지 프레임(120)은 오프닝(121) 주변에서, 지정된 간격으로 배치되는 적어도 하나의 스크류 관통홀(123)을 포함하고 있다. 한 실시예에 따르면, 후면 프레임(1101)은 적어도 하나의 스크류 관통홀(123)과 대응되는 위치에서 지지 프레임 방향(z 축 방향)으로 신장된 스크류 체결용 부싱(1102)을 포함할 수 있다. 따라서, 스크류 관통홀(123)을 통해 관통된 스크류(S)가 스크류 체결용 부싱(1102)에 체결됨으로써, 지지 프레임(120)과 후면 프레임(1101) 사이에 배치되는 지문 센서 모듈(130) 역시 견고한 지지를 받을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 오프닝(121) 근처에서, 지지 프레임(120)의 제1면(1201)과 디스플레이(101) 사이에 배치되는 압력 분산 유닛(141)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 압력 분산 유닛(141)은 사용자에 의한 눌림 압력을 균등하게 지지 프레임(120)으로 전달하는데 도움을 줄 수 있다. 한 실시예에 따르면, 압력 분산 유닛(141)은 사용자의 눌림 압력에 따라 디스플레이(101) 및/또는 지지 프레임(120)의 오프닝(121) 부분에 인가 받는 압력을 분산시킴으로써 해당 영역의 변형을 최소화하는데 도움을 줄 수 있다. 어떤 실시예에서, 압력 분산 유닛(141)의 면적을 더 크게 변경함으로써, 눌림 압력의 균등한 분산 비율을 증가시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 압력 분산 유닛(141)은 오프닝(121)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 압력 분산 유닛(141)은 오프닝(121)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 루프 형태로 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 압력 분산 유닛(141)은 오프닝(121)을 완전히 둘러싸는 폐루프(closed loop) 형태로 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 지지 프레임(120)은 오프닝(121) 주변에 배치되는 압력 분산 유닛(141)의 두께를 보상하기 위하여 제1면(1201)보다 낮게 형성되는 리세스(1211)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 리세스(1211)는, 압력 분산 유닛(141)이 리세스(1211)에 배치될 때, 압력 분산 유닛(141)의 외면과 제1면(1201)이 일치될 수 있는 깊이로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 압력 분산 유닛(141)은, 일면이 접착 부재(예: 접착 테이프 또는 본딩 부재)를 통해 리세스(1211)에 고정되고, 타면은 별도의 접착 부재 없이, 디스플레이(101)를 지지하도록 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 압력 분산 유닛(141)은 디스플레이(101)에 접착 부재를 통해 부착될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 압력 분산 유닛(141)은 리세스(1211)에 부착되는 단면 실링 테이프를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 압력 분산 유닛(141)은 스펀지 계열의 탄성 소재로 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 압력 분산 유닛(141)은 디스플레이(101)를 통한 외부로부터의 시인을 방지하기 위하여, 블랙 색상 계열의 소재로 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 압력 분산 유닛(141)은 지지 프레임(120)과 동일한 색상 계열의 소재로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 지문 센서 모듈(130)의 모듈 하우징(131)과 후면 프레임(1101) 사이에 배치되고, 모듈 하우징(131)의 적어도 일부(저면)를 지지하기 위한 완충용 유닛(142)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 완충용 유닛(142)은 후면 프레임(1101)과 모듈 하우징(131)에 부착되는 탄성 소재의 테이프 부재를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 완충용 유닛(142)은 후면 프레임(1101)과 지문 센서 모듈(130)의 모듈 하우징(131) 사이에 개재되는 러버, 우레탄 또는 실리콘과 같은 탄성 소재를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 완충용 유닛(142)은 접착 위치를 제공하고, 부착 후 유동을 방지하기 위하여, 후면 프레임(1101)의 외면보다 낮게 형성되는 리세스(1211)에 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 완충용 유닛(142) 역시 탄성 소재로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 완충용 유닛(142)은 압력 분산 유닛(141) 보다 상대적으로 압축률이 높은 탄성 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은, 전자 장치(100)의 내부 공간에서, 디스플레이(101) 아래에 배치되는 지문 센서 모듈에 대하여 도시하고 설명하였으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 디스플레이(101) 아래에 배치되는 생체 센서, 카메라 및/또는 조도/근접 센서와 같은 광학 센서 모듈 역시 실질적으로 동일한 배치 구조를 가질 수 있다.
도 4를 참고하면, 전자 장치(100)가 조립된 상태에서, 디스플레이(101)는 지지 프레임(120)의 제1면(1201)의 지지를 받도록 배치되고, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)의 제2면(1202)의 지지를 받도록 배치될 수 있다. 이러한 경우, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)에 형성된 오프닝(121)을 통해 디스플레이(101)와 대면하는 위치에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 오프닝(121)을 통해 디스플레이(101)와 지정된 이격 거리(d)를 갖도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 지문 센서 모듈(130)과 지정된 간격으로 이격되고, 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 배치되는 인쇄 회로 기판(150)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 인쇄 회로 기판(150)은 스크류와 같은 결합 부재를 통해 후면 프레임(1101)에 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 지문 센서 모듈(130)의 모듈 하우징(131)으로부터 인출된 FPCB(132)를 통해 인쇄 회로 기판(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 후면 프레임(1101)에 고정되고, 지문 센서 모듈(130)과 인쇄 회로 기판(150)을 전기적으로 연결하는 브릿지 기판(bridge substrate)(160)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 브릿지 기판(160)은 후면 프레임(1101)에 배치되거나, 후면 프레임(1101)과 일체로 형성된 가이드 부재(1601)를 통해 높이를 갖도록 배치될 수 있다. 브릿지 기판(160)은 가이드 부재(1601)를 통해 높이가 보상되고, 배치 위치가 결정됨으로써, 인쇄 회로 기판(150) 및 지문 센서 모듈(130)의 FPCB(132)와 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 브릿지 기판(160)은 후면 프레임(1101)에 부착되는 연성 기판(예: FPCB) 또는 강성 기판(PCB)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 브릿지 기판(160)은 전기적 연결 부재(161)를 통해 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 고정된 지문 센서 모듈(130)의 FPCB(132)와 인쇄 회로 기판(150)을 전기적으로, 탄성적으로 연결시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전기적 연결 부재(161)는 브릿지 기판(160)과 FPCB(132), 및 브릿지 기판(160)과 인쇄 회로 기판(150)을 물리적으로, 전기적으로 연결하는 C 클립(C-clip), 포고 핀(pogo pin) 또는 도전성 테이프(conductive tape) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시에에 따르면, 인쇄 회로 기판(150)은 설계 제약으로 인해 지문 센서 모듈(130)과 일정 거리로 이격되더라도, 브릿지 기판(160)을 통해 지문 센서 모듈(130)의 FPCB(132)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 전기적 연결 부재(161)를 통해 탄성적으로 연결됨으로써, 디스플레이(101)의 눌림 압력으로 인한 변형에 따른 전기적 끊김 현상에 적응적으로 대응할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 제2면(1202)으로부터 후면 프레임(1101) 방향으로 돌출되고, 오프닝(121)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되는 서포트 월(support wall)(122)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 서포트 월(122)의 지지를 받기 때문에, 눌림 압력에 의한 임의 유동을 방지하고, 오프닝(121)과의 정렬이 틀어지는 현상이 방지될 수 있다. 어떤 실시예에서, 서포트 월(122)은, 전자 장치(100)의 조립 상태에서, 후면 프레임(1101)까지 연장되도록 형성됨으로써, 디스플레이(101) 및/또는 지지 프레임(120)의 과도한 눌림 현상을 방지할 수 있다. 어떤 실시예에서, 과도한 눌림 현상을 방지하기 위하여, 지지 프레임(120)은, 지지 프레임(120)에 관통되고 후면 프레임(1101)에 체결되는 스크류(screw)를 통해 고정될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(150)은 테이핑, 본딩, 스크류 결합 또는 융착을 통해, 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 고정될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(150)은, 지문 센서 모듈(130)과 함께 지지 프레임(120)에 배치됨으로써, 지문 센싱을 위한 눌림 압력에 따라 지문 센서 모듈(130)과 함께 유동되기 때문에, FPCB(132)와 인쇄 회로 기판(150)간의 상대적인 움직임에 의한 단선과 같은 전기적 접속 불량 현상을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이(101)는 전면 커버(102) 아래에 순차적으로 배치되는 디스플레이 패널(101a) 및 적어도 하나의 부자재층을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 부자재층은 디스플레이 패널(101a)의 배면에 배치되는 적어도 하나의 폴리머 부재(101b, 101c), 적어도 하나의 폴리머 부재(101b, 101c)의 배면에 배치되는 적어도 하나의 기능성 부재(101d) 및 적어도 하나의 기능성 부재(101d)의 배면에 배치되는 도전성 부재(101f)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 폴리머 부재(101b, 101c)는 디스플레이 패널(101a)과 그 하부 부착물들간에 발생될 수 있는 기포를 제거하고 디스플레이 패널(431)에서 생성된 빛 또는 외부로부터 입사하는 빛을 차단하기 위한 차광층(101b) 및/또는 충격 완화를 위하여 배치되는 완충층(101c)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 기능성 부재(101d)는 방열을 위한 방열 시트(예: 그라파이트(graphite) 시트), 통신용 안테나 방사체, 도전 / 비도전 테이프 및/또는 open cell 스폰지를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도전성 부재(101f)는 금속 시트층(예: 금속 플레이트)으로써, 전자 장치(100)의 강성 보강에 도움을 줄 수 있고, 주변 노이즈를 차폐하며, 주변의 열 방출 부품으로부터 방출되는 열을 분산시키기 위하여 사용될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도전성 부재(101f)는 Cu, Al, Mg, SUS 또는 CLAD(예: SUS와 Al이 교번하여 배치된 적층 부재)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이(101)는 전자기 유도 방식의 필기 부재(예: 전자 펜)에 의한 입력을 검출하기 위한 검출 부재(101e)를 더 포함할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 검출 부재(101e)는 디지타이저를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 검출 부재(101e)는 적어도 하나의 폴리머 부재(1101b, 101c)와 기능성 부재(101d) 사이에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 검출 부재(445)는 디스플레이 패널(101a)과 적어도 하나의 폴리머 부재(101b, 101c) 사이에 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(101a) 아래에 배치되는 부자재층의, 지문 센서 모듈(130)과 대응되는 영역은 지문 센서 모듈(130)로 유입되는 지문의 반사광을 수용하기 위하여, 천공된 오프닝(OP)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이 패널(101a)의 지문 센서 모듈(130)과 대응되는 영역은 픽셀 및/또는 배선의 배치 밀도 조절을 통해 투과율이 결정될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이(101)와 지문 센서 모듈(130)간의 거리(d)는 디스플레이 패널(101a)과 지문 센서 모듈(130)간의 거리(d)를 의미할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이(101)의 눌림 동작에 의한 지문 센서 모듈(130)과 디스플레이(101) 간의 이격 거리(d)의 변화를 비교한 도면들이다.
도 5a를 참고하면, 지문 센서 모듈(130)은 전자 장치(100)의 내부 공간(1001)에 배치되고, 디스플레이(101)를 지지하는 지지 프레임(120)에 고정될 수 있다. 이러한 경우, 지문 센서 모듈(130)의 모듈 하우징(131)은 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에서 오프닝(121)과 대면하도록 고정될 수 있으며, 후면 프레임(1101)에 배치되는 완충용 유닛(142)을 통해 탄성적으로 지지받도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 고정된 지문 센서 모듈(130)은, 오프닝(121)을 통해 디스플레이(101)와 지정된 이격 거리(d)를 갖도록 배치될 수 있다. 이러한 이격 거리(d)는 오프닝(121)과 대면하는 디스플레이(101)의 대응 영역의 투과율 및 최적의 광 반사 효율을 고려하여 결정될 수 있다. 따라서, 이격 거리(d)가 변경되면, 지문 센서 모듈(130)의 지문 인식율이 저하될 수 있다.
도 5b를 참고하면, 지문 인증을 위하여 사용자에 의해 전면 커버(102)의 상면이 눌려질 경우, 눌림 압력을 통해 디스플레이(101) 및 지지 프레임(120)은 변형될 수 있다. 이러한 경우, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 고정되기 때문에, 지지 프레임(120)의 변형과 적응적으로 대응하여 이동될 수 있으므로, 디스플레이(101)와 지문 센서 모듈(130)의 이격 거리(d)는 변동되지 않을 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지지 프레임(120)의 변형에 따라 함께 유동되는 지문 센서 모듈(130)의 적응적 눌림 구조는, 지문 센서 모듈(130)을 통한 최적의 센싱 능력을 발휘하는데 도움을 줄 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 압력 분산 유닛(141)과 완충용 유닛(142) 역시 탄성 소재로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 완충용 유닛(142)은 압력 분산 유닛(141) 보다 상대적으로 압축률이 높은 탄성 소재로 형성될 수 있다. 따라서, 디스플레이(101)를 통해 지지 프레임(120)이 가압 받으면, 완충용 유닛(142)이 상대적으로 더 많이 압축됨으로써, 디스플레이(101)와 지문 센서 모듈(130)간의 이격 거리(d)가 일정하게 유지될 수 있다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)이 배치되는 전자 장치(100)의 일부 단면도이다.
도 5c를 참고하면, 전자 장치(100)는 모듈 하우징(131)을 지지하는 완충용 유닛(142)이 생략된 지문 센서 모듈(130)을 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 고정된 상태에서, 후면 프레임(1101)과 일정 간격으로 이격된 상태를 유지할 수 있다. 예컨대, 이러한 경우, 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 지문 센서 모듈(130)이 견고히 고정될 수 있는 고정 구조(예: 스크류를 통한 모듈 하우징(131)의 고정 구조)를 가질 경우, 가능할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 서포트 월(122)은 지지 프레임(120)으로부터 후면 프레임(1101) 근처까지 연장될 수 있다. 이러한 경우, 디스플레이(101)가 가압받게 되면, 지문 센서 모듈(130)이 후면 프레임(1101)에 접촉하기 전, 서포트 월(122)이 먼저 접촉되는, 압축 제한 구조로써 적용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 고정력 강화를 위해, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)에 스크류 체결을 통해 고정될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)이 배치되는 전자 장치(100)의 일부 단면도이다.
도 6의 전자 장치(100)를 설명함에 있어서, 도 4의 전자 장치(100)의 구성 요소들과 실질적으로 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 부호를 부여하였으며, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 6을 참고하면, 지문 센서 모듈(130)의 모듈 하우징(131)으로부터 인출된 FPCB(132)는 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 배치된 인쇄 회로 기판(150)과 직접 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 경우, FPCB(132)는 인쇄 회로 기판(150)과 커넥터 결합을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 어떤 실시예에서, FPCB(132)는 인쇄 회로 기판(150)의 노출된 단자들과 솔더링 또는 도전성 본딩을 통해 전기적으로 연결될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 인쇄 회로 기판(150)과 함께 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 고정되기 때문에, 지지 프레임(120)의 변형에 적응적으로 대응하여 유동될 수 있으므로, FPCB(132)와 인쇄 회로 기판(150) 간의 전기적 단선과 같은 접속 불량이 방지될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)을 포함하는 전자 장치(100)의 분리 사시도이다. 도 7b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브릿지 기판(160)을 통해 지문 센서 모듈(130)과 인쇄 회로 기판(150)이 연결된 상태를 도시한 전자 장치(100)의 일부 구성도이다.
도 7a 및 도 7b의 전자 장치(100)를 설명함에 있어서, 도 4의 전자 장치(100)의 구성 요소들과 실질적으로 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 부호를 부여하였으며, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참고하면, 전자 장치(100)는 후면 프레임(1101)에 형성되고, 브릿지 기판(160)을 가이드 하기 위한 가이드 유닛(162)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 가이드 유닛(162)은 후면 프레임(1101)으로부터 도출되도록 일체로 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 가이드 유닛(162)은 후면 프레임(1101)에 별도로 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 가이드 유닛(162)에 의한 배치 공간(1602)의 제공에 의해, 브릿지 기판(160)은 그 배치 위치가 지정될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 가이드 유닛(162)을 통한 배치 공간(1602)은, 브릿지 기판(160)의 상부에 배치되는 지문 센서 모듈(130)의 FPCB(132) 및 인쇄 회로 기판(150)과의 전기적 접속 부분(예: 도전성 단자 및/또는 도전성 패드)의 정렬에 도움을 줄 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(150)은 전자 장치(100)의 내부 공간(1001)에서 브릿지 기판(160)을 통해 지문 센서 모듈(130)로부터 지정된 거리로 이격 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 브릿지 기판(160)을 통한 지문 센서 모듈(130)과 인쇄 회로 기판(150)의 이격 배치 구조는, 인쇄 회로 기판(150)에 배치되고, 외부 장치의 커넥터(예: 도 8의 커넥터(300))와 연결되거나, 외부 환경을 검출하기 위한 적어도 하나의 전자 부품(151)의 배치 설계에 도움을 줄 수 있다. 예컨대, 인쇄 회로 기판(150)은, 브릿지 기판(160)에 의한 전기적 연결 구조를 통해, 전자 장치(100)의 내부 공간(1001)에서, 전자 장치(100)의 측면 부재(예: 도 1의 측면 부재(118)) 근처에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전자 부품(151)은 리셉터클, 이어잭 어셈블리, 스피커 모듈, 마이크 모듈 및/또는 외부 환경 검출 센서 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)이 배치되는 전자 장치(100)의 일부 단면도이다.
도 8을 참고하면, 전자 장치(100)가 조립된 상태에서, 디스플레이(101)는 지지 프레임(120)의 제1면(1201)의 지지를 받도록 배치되고, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)의 제2면(1202)의 지지를 받도록 배치될 수 있다. 이러한 경우, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)에 형성된 오프닝(121)을 통해 디스플레이(101)와 대면하는 위치에서, 지정된 간격을 유지한 채 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 지문 센서 모듈(130)과 지정된 간격으로 이격되고, 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 배치되는 인쇄 회로 기판(150)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 모듈 하우징(131)으로부터 인출된 FPCB(132)를 통해 인쇄 회로 기판(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 후면 프레임(1101)에 고정되고, 지문 센서 모듈(130)의 FPCB(132)와 인쇄 회로 기판(150)을 전기적으로 연결하는 브릿지 기판(bridge substrate)(160)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(150)은, 브릿지 기판(160)을 통해, 외부 환경과 연결되는 적어도 하나의 전자 부품(151)을 실장할 수 있는 위치까지 지문 센서 모듈(130)로부터 이격 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전자 부품(151)은 외부 전자 장치와의 데이터 송, 수신 및/또는 충전을 위한 커넥터(300)와 접속되는 리셉터클을 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)이 배치되는 전자 장치(100)의 일부 단면도이다.
도 9의 전자 장치(100)를 설명함에 있어서, 도 8의 전자 장치(100)의 구성 요소들과 실질적으로 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 부호를 부여하였으며, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 9를 참고하면, 전자 장치(100)가 조립된 상태에서, 디스플레이(101)는 지지 프레임(120)의 제1면(1201)의 지지를 받도록 배치되고, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)의 제2면(1202)의 지지를 받도록 배치될 수 있다. 이러한 경우, 지문 센서 모듈(130)은 지지 프레임(120)에 형성된 오프닝(121)을 통해 디스플레이(101)와 대면하는 위치에서 지정된 간격을 유지한 채 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 지문 센서 모듈(130)과 지정된 간격으로 이격되고, 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 배치되는 인쇄 회로 기판(170)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(130)은 모듈 하우징(131)으로부터 인출된 FPCB(132)를 통해 인쇄 회로 기판(170)과 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(170)은 지지 프레임(120)의 제2면(1202)에 고정되는 강성 기판부(PCB)(171)와, 강성 기판부(171)로부터 연장되고, 후면 프레임(1101)에 고정되는 연성 기판부(FPCB)(172)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 연성 기판부(172)는 강성 기판부(171)의 유전층의 일부를 삭제하거나, 유전층의 두께를 조절하여, 강성 기판부(171)와 일체로 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 연성 기판부(172)는 강성 기판부(171)에 도전성 본딩 솔더링을 통해 부착될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(170)은 강성 기판부(171)를 통해 외부 환경과 연결되는 적어도 하나의 전자 부품(151)을 실장할 수 있는 위치까지 지문 센서 모듈(130)로부터 이격 배치될 수 있으며, 연성 기판부(172)를 통해, 지문 센서 모듈(130) 근처에서 FPCB(132)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)을 포함하는 전자 장치(100)의 블록 구성도이다.
도 10을 참고하면, 전자 장치(100)는 프로세서(155), 프로세서(155)와 작동적으로 연결되는 센서 회로(156), 메모리(157), 디스플레이(101) 및 지문 센서 모듈(130)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(155), 센서 회로(156) 및 메모리(157)는 인쇄 회로 기판(150)에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이(101)는 프로세서(155)의 제어를 통해 디스플레이(101)에 표시되는 지문 인증 인터페이스(1011) 및 터치 센싱 회로(1012)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(150)의 프로세서(155)는 브릿지 기판(160)을 통해 지문 센서 모듈(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 어떤 실시예에서, 프로세서(155)는 브릿지 기판(160) 없이, 지문 센서 모듈(130)과 직접 전기적으로 연결될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(155)는 센서 회로(156)를 통해, 지문 센서 모듈(130)로부터 제공된 지문 이미지에 대응한 특징 정보를 추출할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(155)는 촬영된 지문 이미지의 특징 정보를 메모리(157)에 저장된 지문 특징 정보와 비교함으로써, 사용자 인증 프로세스를 실행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(155)는 사용자 인증 결과에 대응하여 디스플레이(101)를 통해 unlocking screen 또는 적어도 하나의 어플리케이션을 실행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(155)는 터치 센싱 회로(1012)로부터 지문 인증 인터페이스(1011)에 대한 터치 입력 신호를 수신하고, 디스플레이(101)를 통해 brighter lighting과 같은 지문 인증 인터페이스(1011)를 제공할 수 있다. 이 때, 프로세서(155)는 미리 저장된 brighter lighting 영역 정보에 대응하여 bighter lighting을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(155)는 디스플레이(101)의 활성화에 대응하여 lock screen을 표시하고, lock screen의 일부 영역을 통해 지문 인증 인터페이스(1011)를 제공할 수도 있다. 어떤 실시예에서, 프로세서(155)는 사용자의 AOD(always on diaplay) 모드 설정 상태에 기반하여 사용자의 활성화 트리거에 상관 없이, 지문 인증 인터페이스(1011)를 디스플레이(101)에 제공할 수도 있다. 어떤 실시예에서, 프로세서(155)는 지문 인증 인터페이스(1011)에서, 터치 센싱 회로(1012)의 터치 입력 신호에 대응하여 지문 센서 모듈(130)을 활성화시킬 수도 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지문 센서 모듈(130)을 통한 인증 절차를 도시한 흐름도이다.
도 11을 참고하면, 전자 장치(100)(예: 프로세서(155))는 디스플레이(101)가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 경우(1101 동작), 지문 인증 설정에 대응하여 일부 디스플레이 영역에서 지문 인증 인터페이스(1011)(예: 지문 모양 그래픽 객체)를 표시할 수 있다(1103 동작). 만약, 전자 장치(100)가 지문 인증 설정 상태가 아닐 경우, 지문 인증 인터페이스(1011)가 아닌 다른 인증 인터페이스(예: face unlock 인터페이스 또는 홍채 인식 인터페이스)를 표시할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 지문 인증 인터페이스(1011) 영역에 대한 터치 입력 신호에 대응하여 일시적으로 지문 인증 인터페이스 영역보다 더 밝은 brighter lighting을 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참고하면, 디스플레이(101)는 지문 인증 인터페이스(1011)와 대응되는 영역에 적어도 하나의 컬러를 통해 gradient 타입의 brighter lighting영역(1011a, 1011b)이 표시되도록 설정될 수 있다. 한 실시예에 따르면, brighter lighting영역(1011a, 1011b)은, 지문 인증 인터페이스를 적어도 포함하는 영역에 표시되는 제1brighter lighting 영역(1011a) 및 제1brighter lighting 영역(1011a)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되는 제2brighter lighting 영역(1011b)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, brighter lighting 영역(1011a, 1011b)은 제1brighter lighting 영역(1011a)으로부터 제2brighter lighting 영역(1011b)까지 동일 색상에서 채도/명도가 조정되는 gradient 타입으로 설정될 수 있다. 예컨대, 지문 인증 인터페이스(1011)는 제1brighter lighting 영역(1011a)으로부터 제2brighter lighting 영역(1011b)으로 진행할수록 점진적으로 밝기가 밝아지거나 어두워지도록 설정될 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이(101)는 일반 상태에서, 지문 인증 인터페이스(1011)만 표시될 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이(101)는, 지문 근접 시, 지문 인증 인터페이스(1011)에 더하여, gradient 타입으로 영역별 밝기가 조절되도록 설정될 수도 있다. 어떤 실시예에서, brighter lighting영역(1011a, 1011b)은 지문 인증 인터페이스(1011)와 동일한 크기를 갖거나, 더 작거나 더 크게 표시될 수 있다. 어떤 실시예에서, brighter lighting영역(1011a, 1011b)은 터치 입력에 대응하는 영역에 실시간으로 표시되도록 설정될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 지문 인증 인터페이스(1011) 영역으로부터 수신된 사용자의 지문을 인식할 수 있다(1105 동작). 예컨대, 전자 장치(100)는 지문 센서 모듈(130)로부터 촬영된 지문 이미지에 대응한 특징 정보를 추출할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 촬영된 지문 이미지의 특징 정보를 메모리(157)에 저장된 지문 특징 정보와 비교함으로써, 사용자 인증 프로세스 또는 대응 어플리케이션을 실행할 수 있다(1107 동작).
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 4의 전자 장치(100))는, 하우징(예: 도 4의 하우징(110))과, 상기 하우징의 내부 공간(예: 도 4의 내부 공간(1001))에 배치되고, 제1면(예: 도 4의 제1면(1201)), 제1면과 반대 방향을 향하는 제2면(예: 도 4의 제2면(1202)) 및 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통되도록 형성된 오프닝(예: 도 4의 오프닝(121))을 포함하는 지지 프레임(예: 도 4의 지지 프레임(120))과, 상기 제1면의 지지를 받고, 상기 하우징의 적어도 일부를 통해, 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 디스플레이(예: 도 4의 디스플레이(101)) 및 상기 제2면에서, 상기 관통홀에 대면하도록 배치되는 광학 센서 모듈(예: 도 4의 지문 센서 모듈(130))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 광학 센서 모듈은, 모듈 하우징(예: 도 4의 모듈 하우징(131))과, 상기 모듈 하우징의 내부 공간에 배치되고, 상기 디스플레이를 통해 근접하는 지문의 반사광을 검출하는 적어도 하나의 이미지 센서 및 상기 모듈 하우징으로부터 지정된 형상 및 길이로 인출되는 FPCB(예: 도 4의 FPCB(132))를 포함하는 지문 센서 모듈을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1면과 상기 디스플레이 사이에서, 상기 오프닝 주변을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 루프 형상으로 배치되는 압력 분산 유닛(예: 도 4의 압력 분산 유닛(141))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 압력 분산 유닛은, 상기 제1면에서, 상기 제1면보다 낮게 형성된 리세스(recess)(예: 도 4의 리세스(1211))를 통해 상기 제1면과 적어도 일치하는 높이로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 압력 분산 유닛은 접착 테이프를 통해, 상기 지지 프레임의 상기 제1면에 부착되고, 상기 디스플레이에 접촉될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 지문 센서 모듈은, 상기 모듈 하우징과 상기 제2면 사이에 배치되는 접착 테이프를 통해, 상기 제2면에 고정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 지문 센서 모듈 아래에 배치되는 후면 프레임(예: 도 4의 후면 프레임(1101))을 더 포함하고, 상기 모듈 하우징과 상기 후면 프레임 사이에 배치되는 완충용 유닛(예: 도 4의 완충용 유닛(142))을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 오프닝 주변에서, 상기 모듈 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 제2면으로부터 돌출되는 서포트 월(support wall)(예: 도 4의 서포트 월(122))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 서포트 월은 상기 후면 프레임의 지지를 받는 길이로 연장될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 지지 프레임의 상기 제2면에 배치되는 인쇄 회로 기판(예: 도 4의 인쇄 회로 기판(150))을 더 포함하고, 상기 FPCB는 상기 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 FPCB는, 상기 지지 프레임의 상기 제2면에서, 상기 인쇄 회로 기판과 지정된 거리로 이격된 위치에 고정되고, 상기 인쇄 회로 기판과 상기 FPCB는, 상기 후면 프레임에 배치된 브릿지 기판(예: 도 4의 브릿지 기판(160)) 및 적어도 하나의 전기적 연결 부재(예: 도 4의 전기적 연결 부재(161))를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 하우징의 적어도 일부에서, 외부로 노출되도록 배치되는 적어도 하나의 전자 부품(예: 도 8의 전자 부품(151))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 전자 부품은 리셉터클, 이어잭 어셈블리, 스피커 모듈, 마이크 모듈 및/또는 외부 환경 검출 센서 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 인쇄 회로 기판(예: 도 9의 인쇄 회로 기판(170))은, 지지 프레임의 상기 제2면에 배치되는 강성 기판부(예: 도 9의 강성 기판부(171)) 및 상기 강성 기판부로부터 상기 FPCB 근처에서 상기 후면 프레임에 고정되는 연성 기판부(예: 도 9의 연성 기판부(172))를 포함하고, 상기 연성 기판부는 전기적 연결 부재를 통해 상기 FPCB와 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 지지 프레임을 위에서 바라볼 때, 상기 오프닝은 상기 디스플레이의 적어도 일부와 중첩될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징(예: 도 1의 하우징(110))은, 제1방향(예: 도 1의 z 축 방향)으로 향하는 전면 커버(예: 도 1의 전면 커버(102)), 상기 제1방향과 반대인 제2방향(예: 도 1의 -z 축 방향)으로 향하는 후면 커버(예: 도 2의 후면 커버(111)) 및 상기 전면 커버와 상기 후면 커버 사이의 상기 내부 공간을 둘러싸는 측면 부재(예: 도 1의 측면 부재(118))를 포함하고, 상기 오프닝은, 상기 지지 프레임을 위에서 바라볼 때, 상기 전면 커버와 중첩될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이는 상기 전면 커버의 적어도 일부를 통해 외부로부터 보일 수 있게 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징과, 상기 하우징의 적어도 일부를 통해 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 디스플레이와, 상기 하우징의 내부 공간에서, 상기 디스플레이 아래에 배치되고, 오프닝을 포함하는 지지 프레임 및 상기 지지 프레임 아래에서, 상기 오프닝에 대면하도록 상기 지지 프레임에 고정되는 광학 센서 모듈을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 광학 센서 모듈은 일정 길이로 인출된 FPCB를 포함하고, 상기 FPCB는 상기 지지 프레임에 배치되는 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 FPCB는, 상기 지지 프레임에서, 상기 인쇄 회로 기판과 지정된 거리로 이격된 위치에 고정되고, 상기 인쇄 회로 기판과 상기 FPCB는, 상기 내부 공간에 배치되는 브릿지 기판 및 적어도 하나의 전기적 연결 부재를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전자 장치 110: 하우징
120: 지지 프레임 121: 오프닝
122: 서포트 월 130: 지문 센서 모듈
131: 모듈 하우징 132: FPCB
150: 인쇄 회로 기판 160: 브릿지 기판

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 제1면, 제1면과 반대 방향을 향하는 제2면 및 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통되도록 형성된 오프닝을 포함하는 지지 프레임;
    상기 제1면의 지지를 받고, 상기 하우징의 적어도 일부를 통해, 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 디스플레이; 및
    상기 제2면에서, 상기 관통홀에 대면하도록 배치되는 광학 센서 모듈을 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 센서 모듈은,
    모듈 하우징;
    상기 모듈 하우징의 내부 공간에 배치되고, 상기 디스플레이를 통해 근접하는 지문의 반사광을 검출하는 적어도 하나의 이미지 센서; 및
    상기 모듈 하우징으로부터 지정된 형상 및 길이로 인출되는 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함하는 지문 센서 모듈을 포함하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1면과 상기 디스플레이 사이에서, 상기 오프닝 주변을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 루프 형상으로 배치되는 압력 분산 유닛을 포함하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압력 분산 유닛은, 상기 제1면에서, 상기 제1면보다 낮게 형성된 리세스(recess)를 통해 상기 제1면과 적어도 일치하는 높이로 배치되는 전자 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 압력 분산 유닛은 접착 테이프를 통해, 상기 지지 프레임의 상기 제1면에 부착되고, 상기 디스플레이에 접촉되는 전자 장치
  6. 제2항에 있어서,
    상기 지문 센서 모듈은, 상기 모듈 하우징과 상기 제2면 사이에 배치되는 접착 테이프를 통해, 상기 제2면에 고정되는 전자 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 지문 센서 모듈 아래에 배치되는 후면 프레임을 더 포함하고,
    상기 모듈 하우징과 상기 후면 프레임 사이에 배치되는 완충용 유닛을 더 포함하는 전자 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 오프닝 주변에서, 상기 모듈 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 제2면으로부터 돌출되는 서포트 월(support wall)을 포함하는 전자 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 서포트 월은 상기 후면 프레임의 지지를 받는 길이로 연장되는 전자 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 지지 프레임의 상기 제2면에 배치되는 인쇄 회로 기판을 더 포함하고, 상기 FPCB는 상기 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 FPCB는, 상기 지지 프레임의 상기 제2면에서, 상기 인쇄 회로 기판과 지정된 거리로 이격된 위치에 고정되고,
    상기 인쇄 회로 기판과 상기 FPCB는, 상기 후면 프레임에 배치된 브릿지 기판 및 적어도 하나의 전기적 연결 부재를 통해 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은 상기 하우징의 적어도 일부에서, 외부로 노출되도록 배치되는 적어도 하나의 전자 부품을 포함하는 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전자 부품은 리셉터클, 이어잭 어셈블리, 스피커 모듈, 마이크 모듈 및/또는 외부 환경 검출 센서 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은, 지지 프레임의 상기 제2면에 배치되는 강성 기판부 및 상기 강성 기판부로부터 상기 FPCB 근처에서 상기 후면 프레임에 고정되는 연성 기판부를 포함하고,
    상기 연성 기판부는 전기적 연결 부재를 통해 상기 FPCB와 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임을 위에서 바라볼 때, 상기 오프닝은 상기 디스플레이의 적어도 일부와 중첩되는 전자 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    제1방향으로 향하는 전면 커버, 상기 제1방향과 반대인 제2방향으로 향하는 후면 커버 및 상기 전면 커버와 상기 후면 커버 사이의 상기 내부 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함하고,
    상기 오프닝은, 상기 지지 프레임을 위에서 바라볼 때, 상기 전면 커버와 중첩되는 전자 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 전면 커버의 적어도 일부를 통해 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 전자 장치.
  18. 전자 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징의 적어도 일부를 통해 외부로부터 보일 수 있게 배치되는 디스플레이;
    상기 하우징의 내부 공간에서, 상기 디스플레이 아래에 배치되고, 오프닝을 포함하는 지지 프레임; 및
    상기 지지 프레임 아래에서, 상기 오프닝에 대면하도록 상기 지지 프레임에 고정되는 광학 센서 모듈을 포함하는 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광학 센서 모듈은 일정 길이로 인출된 FPCB를 포함하고,
    상기 FPCB는 상기 지지 프레임에 배치되는 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 FPCB는, 상기 지지 프레임에서, 상기 인쇄 회로 기판과 지정된 거리로 이격된 위치에 고정되고,
    상기 인쇄 회로 기판과 상기 FPCB는, 상기 내부 공간에 배치되는 브릿지 기판 및 적어도 하나의 전기적 연결 부재를 통해 전기적으로 연결되는 전자 장치.
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