KR20210144869A

KR20210144869A - 전자 장치

Info

Publication number: KR20210144869A
Application number: KR1020217035429A
Authority: KR
Inventors: 춘-칭 청; 콴-이 린
Original assignee: 에지스 테크놀러지 인코포레이티드
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2021-11-30
Also published as: CN210721505U; TWM592540U; TWI742477B; CN110765988A; US20220198819A1; TW202101285A; WO2020253132A1

Abstract

손가락의 지문 이미지를 감지하는 전자 장치가 제공되며, 상기 전자 장치는 발광 요소, 감지 모듈 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 발광 요소는 어레이로 배치된 다중 발광 픽셀을 포함하고, 지문 감지 영역을 지닌다. 상기 감지 모듈은 상기 지문 이미지를 생성하기 위해 손가락에 의해 반사된 후에 상기 감지 모듈에 도달하는 조사 빔을 수광하도록 상기 지문 감지 영역 아래에 배치된다. 상기 컨트롤러는 상기 발광 요소에 전기적으로 연결된다. 상기 지문 감지 영역은 그의 중심으로부터 그의 주변으로 적어도 제1 영역과 제2 영역으로 나뉜다. 상기 발광 요소가 손가락에 조사하도록 상기 조사 빔을 제공하는 경우, 상기 컨틀롤러는 상기 제2 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간보다 짧게 상기 제1 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간을 제어한다.

Description

전자 장치

본 개시내용은 전자 장치에 관한 것으로, 특히 지문을 감지할 수 있는 전자 장치에 관한 것이다.

전자 기술 및 제조 기술의 지속적인 진화와 개선으로, 정보 전자 제품도 끊임없이 혁신되고 있다. 컴퓨터, 모바일폰, 카메라 및 기타 전자 제품은 현대인에게 필수적인 도구가 되었다. 또한, 지문 감지 장치도 스마트 모바일 장치의 보안을 강화하고 더 많은 스마트 기능을 지원하기 위해 현재의 스마트 모바일 장치에 통합되어야 한다.

현재, 사용자는 지문 감지 조작을 수행하기 위해 모바일폰의 디스플레이에 대고 손가락을 누를 수 있다. 그러나 감지 조작 프로세스 동안, 주변부 근처에서 감지 모듈 내 감지 픽셀들에 의해 감지되는 광도(light intensity)는 종종 중앙 근처에서 감지 모듈 내 감지 픽셀들에 의해 감지되는 광도보다 낮기 때문에, 감지 모듈에 의해 획득되는 광 신호의 강도가 변화하게 되는데, 이는 지문 감지 조작의 정확도에 영향을 미친다. 그러므로 현재의 해결수법에서는, 광 신호의 강도를 수정하기 위해 백-엔드 소프트웨어(back-end software)가 종종 사용되지만, 수정된 이미지에는 여전히 노이즈가 증폭되고 세부사항이 손실되는 등의 문제가 있다. 그러므로 지문 감지 모듈이 광 신호의 균일한 강도를 감지할 수 있도록 하는 방법은 통상의 기술자에게 여전히 과제로 남아 있다.

본 개시내용은 지문 감지 기능이 우수한 전자 장치를 제공한다.

본 개시내용의 일 실시 예는 손가락의 지문 이미지를 감지하도록 구성된 전자 장치를 제공하며, 상기 전자 장치는 발광 요소, 감지 모듈 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 발광 요소는 어레이로 배치된 다중 발광 픽셀을 포함하고, 지문 감지 영역을 지니며, 손가락에 조사 빔을 제공하도록 구성된다. 상기 감지 모듈은 상기 지문 감지 영역 아래에 배치되며, 지문 이미지를 생성하기 위해 손가락에 의해 반사된 후에 상기 감지 모듈에 도달하는 조사 빔을 수광하도록 구성된다. 상기 컨트롤러는 상기 발광 요소의 발광을 제어하도록 상기 발광 요소에 전기적으로 연결된다. 상기 지문 감지 영역은 그의 중심에서부터 그의 주변에 이르기까지 적어도 제1 영역과 제2 영역으로 나뉜다. 상기 발광 요소가 손가락을 조사하도록 상기 조사 빔을 제공하는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 제2 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간보다 짧게 상기 제1 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간을 제어한다.

본 개시내용의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 상기 발광 요소가 상기 손가락을 조사하도록 조사 빔을 제공하는 경우, 상기 컨트롤러는 증가하는 경향을 보이도록 상기 지문 감지 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간을 중심으로부터 주변으로 제어한다.

본 개시내용의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 상기 발광 요소는 투명 디스플레이 패널이다.

본 개시내용의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 상기 투명 디스플레이 패널은 유기 발광 다이오드 디스플레이 패널이다.

본 개시내용의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 상기 감지 모듈은 이미지 센서를 포함한다.

본 개시내용의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 상기 제1 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간은 상기 제2 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간보다 짧게 상기 컨트롤러에 의해 제어되며, 결과적으로는 상기 감지 모듈의 중심에 의해 감지되는 광 에너지는 단위 시간당 상기 감지 모듈의 가장자리에서 감지되는 광 에너지에 가깝게 된다. 이러한 방식으로, 상기 감지 모듈에 의해 감지되는 이미지는, 가운데에는 밝고 가장자리에는 어두운 상황을 방지하는 반면에, 균일한 밝기를 지닐 수 있다.

첨부도면들은 본 개시내용의 이해를 돕기 위해 포함된 것이며, 첨부도면들은 본원 명세서에 병합되어 본원 명세서의 일부를 구성한다. 첨부도면들은 본 개시내용의 실시 예들을 예시한 것이고, 설명과 함께 본 개시내용의 원리들을 설명하는 역할을 한다.

도 1a는 본 개시내용의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 발광 요소의 지문 감지 영역의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1a의 전자 장치의 발광 요소에 의해 조사되는 조사 빔의 광도 분포도이다.
도 3은 지문 감지 영역 내 모든 발광 픽셀들의 발광 시간이 동일한 경우 감지 모듈에 의해 감지된 영상의 광도 분포도이다.
도 4는 도 1a의 전자 장치의 지문 감지 영역 내 다양한 위치에서의 발광 픽셀들의 발광 시간 분포도이다.
도 5는 단위 시간당 도 1a의 전자 장치의 감지 모듈에 의해 검출된 광 에너지의 분포도이다.

지금부터 본 개시내용의 대표적인 실시 예들이 상세하게 참조되고 상기 대표적인 실시 예들의 예들은 첨부도면들에 예시되어 있다. 가능하면, 첨부도면들 및 설명들에서 사용된 동일한 참조번호들은 동일하거나 유사한 부분들을 나타낸다.

도 1a는 본 개시내용의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 개략적인 단면도이며, 도 1b는 도 1a의 발광 요소의 지문 감지 영역의 개략적인 평면도이다. 도 1a 및 도 1b를 동시에 참조하면, 본 실시 예의 전자 장치(100)는 사용자의 손가락(10)의 지문 이미지를 감지하도록 구성되며, 상기 전자 장치(100)는 발광 요소(20), 감지 모듈(60) 및 컨트롤러(80)를 포함한다. 상기 발광 요소(20)는 어레이로 배치된 다중 발광 픽셀을 포함하고, 상기 발광 요소(20)는 지문 감지 영역(22)을 지니며, 상기 지문 감지 영역(22)은 사용자의 손가락(10)에 조사 빔을 제공하도록 구성되고, 사용자는 지문 감지 조작을 수행하도록 상기 지문 감지 영역(22)에 사용자의 손가락(10)을 갖다 댈 수 있다.

상기 실시 예에서, 상기 발광 요소(20)는, 예를 들어 (투명 디스플레이 패널과 같은) 디스플레이 패널, (투명 터치 디스플레이 패널과 같은) 터치 디스플레이 패널, 또는 위의 디스플레이 패널과 지압 플레이트(finger pressure plate)의 조합이다. 예를 들어, 상기 발광 요소(20)는 예를 들어 유기 발광 다이오드 디스플레이 패널(OLED display panel)이지만, 본 개시내용은 이에 국한되지 않는다. 대안으로, 상기 발광 요소(20)는 다중 터치 전극을 지니는 OLED 디스플레이 패널과 같은 터치 디스플레이 패널일 수 있다. 상기 다중 터치 전극은 OLED 디스플레이 패널의 외부 표면상에 형성될 수도 있고 상기 OLED 디스플레이 패널에 내장될 수도 있으며, 상기 다중 터치 전극은 자체 정전용량 또는 상호 정전용량에 의해 터치 검출을 수행할 수 있다. 대안으로, 상기 발광 요소(20)는 지압 플레이트와 디스플레이 패널의 조합 또는 지압 플레이트 및 터치 디스플레이 패널의 조합일 수 있다.

상기 실시 예에서, 상기 전자 장치(100)는 광학 모듈(40)을 더 포함할 수 있으며, 상기 광학 모듈(40)은, 지문 이미지를 형성하도록 손가락(10)에 의해 반사된 조사 빔을 상기 감지 모듈(60)로 안내하기 위해 상기 지문 감지 영역(22)과 상기 감지 모듈(60) 사이에 배치된다. 상기 광학 모듈(40)은, 예를 들어, 콜리메이터 구조(collimator structure)를 지니고, 그리고/또는 마이크로-렌즈 층 및/또는 핀-홀(pin-hole) 층을 포함하는 렌즈 조립체이다. 상기 실시 예에서, 상기 광학 모듈(40)은, 예를 들어, 굴절력(refractive power)을 지니는 하나 이상의 광학 렌즈들의 조합을 포함하는 렌즈 조립체이다. 예를 들어, 양면 오목 렌즈, 양면 볼록 렌즈, 메니스커스(meniscus) 렌즈, 볼록-오목 렌즈, 평면 볼록 렌즈, 평면 오목 렌즈와 같은 비-평면 렌즈들의 다양한 조합이 포함될 수 있다. 그러나 본 개시내용은 상기 광학 모듈(40)의 형태 및 유형을 국한하지 않는다. 예를 들어, 상기 광학 모듈(40)은 2개의 렌즈로 구성되지만, 다른 실시 예에서는, 상기 광학 모듈(40)이 3개의 렌즈 또는 4개의 렌즈로 구성될 수 있으며, 본 개시내용은 이에 국한되지 않는다.

상기 실시 예에서, 상기 감지 모듈(60)은 상기 지문 감지 영역(22) 아래에 배치되며, 지문 이미지를 생성하기 위해 손가락(10)에 의해 반사된 후에 상기 감지 모듈에 도달하는 조사 빔을 수광하도록 구성된다. 상기 감지 모듈(60)은 이미지 센서를 포함하고, 상기 이미지 센서는 다중 감지 픽셀을 포함하고, 다중 감시 픽셀은 감지 어레이로 배치된다. 상기 감지 픽셀들 각각은 적어도 하나의 광다이오드를 포함할 수 있지만, 본 개시내용은 이에 국한되지 않는다. 지문 감지 조작이 수행되고 있을 때, 사용자는 손가락(10)을 상기 발광요소(20)의 지문 감지 영역(22)에 가깝게 또는 상기 발광요소(20)의 지문 감지 영역(22) 상에 갖다 대고, 상기 발광 요소(20)가 손가락을 조사하도록 조사 빔을 조사하며, 그 후에 상기 조사 빔은 손가락에 의해 반사된 후에 지문 감지 조작을 수행하기 위해 상기 감지 모듈(60)에 투과되도록 상기 발광 요소(20) 및 상기 광학 모듈(40)을 통해 순차적으로 투과된다.

또한, 상기 전자 장치(100)는 또한 컨트롤러(80)를 포함하며, 상기 컨트롤러(80)는 상기 발광 요소(20)의 발광을 제어하기 위해 상기 발광 요소(20)에 전기적으로 연결된다. 상기 지문 감지 영역(22)은 그의 중심으로부터 그의 주변으로 적어도 제1 영역(222) 및 제2 영역(224)으로 나뉠 수 있으며, 상기 발광 요소(20)가 손가락(10)에 조사하도록 조사 빔을 제공할 때, 상기 컨트롤러(80)는 상기 제2 영역(224) 내 발광 픽셀들의 발광 시간보다 짤게 상기 제1 영역(222) 내 발광 픽셀들의 발광 시간을 제어한다. 이러한 방식으로, 상기 감지 모듈(60)의 중심에 의해 감지되는 광 에너지는 (1회 지문 감지 조작의 시간과 같은) 단위 시간당 상기 감지 모듈(60)의 가장자리에 의해 감지되는 광 에너지에 접근하여, 선행기술에 의해 감지되는 이미지가 가운데에는 밝고 가장자리에는 어둡게 되는 상황을 방지하면서, 상기 감지 모듈에 의해 감지된 이미지가 상대적으로 균일한 밝기를 지닐 수 있게 한다. 일 실시 예에서, 상기 발광 요소(20)가 손가락(10)에 조사하도록 조사 빔을 제공할 때, 상기 컨트롤러(80)는 증가하는 경향을 보이도록 상기 지문 감지 영역(22) 내 발광 픽셀들의 발광 시간을 중심으로부터 주변으로 제어하고, 이는 상기 지문 이미지의 품질을 더 향상시켜 지문 인식의 성공률 및 정확도를 효과적으로 향상시키기 위해 상기 감지 모듈(60)에 의해 감지되는 이미지의 밝기가 전체 표면에 걸쳐 더 균일해질 수 있게 한다.

도 2는 도 1a의 전자 장치의 발광 요소에 의해 조사되는 조사 빔의 광도 분포도이다. 도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 사용자가 지문 인식 감지 조작을 수행하기 위해 상기 발광 요소(20)의 지문 감지 영역(22)상에 손가락(10) 또는 개체를 갖다 대면, 상기 발광 요소(20)의 지문 감지 영역(22)이 손가락(10) 또는 개체를 조사하도록 조사 빔을 조사한다. 이때, 상기 지문 감지 영역(22)의 광도는 예를 들어 균일하게 된다. 상기 지문 감지 영역(22) 내 모든 발광 픽셀들의 발광 시간이 동일한 경우, 상기 감지 모듈(60)에 의해 검출되는 이미지의 광도는 도 3에 도시된 바와 같으며, 여기서 도 3에서는 가운데에는 밝고 가장자리에는 어둡게 되는 상황이 존재한다. 그러나 본 실시 예에서는, 상기 컨트롤러(80)가 도 4에 도시된 바와 같이 증가하는 경향을 보이도록 상기 지문 감지 영역(22) 내 발광 픽셀들의 발광 시간을 중심으로부터 주변으로 제어한다. 단위 시간당 상기 감지 모듈(60) 상의 각각의 위치에서 상기 감지 픽셀들에 의해 검출되는 광 에너지는 도 5에 도시된 바와 같이 균일하고, 단위 시간당 검출되는 광 에너지는 상기 감지 모듈(60)에 의해 감지되는 이미지의 밝기에 반영된다. 바꾸어 말하면, 상기 감지 모듈(60)은 위에서 설명한 제어를 수행하는 컨트롤러(80)를 통해 밝기가 균일한 이미지를 감지할 수 있다. 도 2 및 도 4의 중심선(C1)은 상기 지문 감지 영역(22)의 중심 위치, 다시 말하면 본 도면에서 0인 위치에 상응하는 반면에, 도 3 및 도 5의 중심선(C2)은 상기 지문 감지 영역(22)의 중심 위치, 다시 말하면 본 도면에서 0인 위치에 상응한다.

상기 실시 예에서, 상기 전자 장치(100)는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 및 기타 휴대용 전자 장치와 같은 휴대용 전자 장치일 수 있고, 상기 발광 요소(20)는 지문 인식이 수행되지 않을 때 사용자에 의해 보이게 되는 프레임을 보여주는 디스플레이의 역할을 할 수 있다. 지문 인식 중에, 상기 발광 요소(20)는 손가락(10)을 조사하도록 조사 빔을 생성하기 위해 전체 표면으로부터나 단지 상기 지문 감지 영역(22)에만 광을 조사할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 컨트롤러(80)는 예를 들어 CPU(central processing unit), 마이크로프로세서, DSP(digital signal processor), 프로그램가능 컨트롤러, PLD(programmable logic device), 또는 다른 유사한 장치, 또는 이러한 장치들의 조합이지만, 본 개시내용은 이에 국한되지 않는다. 또한, 일 실시 예에서, 상기 컨트롤러(80)의 기능들은 다중 프로그램 코드로서 구현될 수 있다. 상기 프로그램 코드들은 메모리에 저장되고, 상기 프로그램 코드는 상기 컨트롤러(80)에 의해 실행된다. 대안으로, 일 실시 예에서, 상기 컨트롤러(80)의 기능들은 하나 이상의 회로로서 구현될 수 있다. 본 개시내용은 상기 컨트롤러(80)의 기능들을 구현하기 위한 소프트웨어 또는 하드웨어의 사용을 제한하지 않는다.

또한, 본 실시 예에서, 상기 컨트롤러(80)는 상기 감지 모듈(60)의 감지 시간과 상기 발광 요소(20)의 발광 시간을 동기화하기 위해 상기 감지 모듈(60)에 전기적으로 연결될 수 있다.

요약하면, 본 개시내용의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서, 상기 제1 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간은 상기 제2 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간보다 짧게 상기 컨트롤러에 의해 제어되고, 그럼으로써 상기 감지 모듈의 중심에 의해 감지되는 광 에너지는 단위 시간당 상기 감지 모듈의 가장자리에 의해 감지되는 광 에너지에 접근한다. 이러한 방식으로, 상기 감지 모듈에 의해 감지된 이미지는 가운데에는 밝고 가장자리에는 어둡게 되는 상황을 방지하면서, 균일한 밝기를 지닐 수 있다.

마지막으로, 여기서 유념해야 할 점은 위의 실시 예들이 본 개시내용의 기술적 해결수법들을 예시한 것뿐이며, 본 개시내용을 제한하려는 의도가 아니다는 것이다. 비록 본 개시내용이 위에서 설명한 실시 예들을 참조하여 상세하게 설명되었지만, 통상의 기술자라면 위에서 설명한 실시 예들에서 설명한 기술적 해결수법에 대한 수정들이 이루어질 수도 있고 기술적 특징들 중 일부 또는 전부의 균등한 대체들이 수행될 수 있지만, 이러한 수정들 또는 교체들에 의해 상응하는 기술적 해결수법들의 본질이 본 개시내용의 실시 예들에 따른 기술적 해결수법들의 범위로부터 벗어나지 않는다는 점을 이해하여야 한다.

Claims

손가락의 지문 이미지를 감지하도록 구성된 전자 장치에 있어서,
상기 전자 장치는,
어레이로 배치된 복수 개의 발광 픽셀들을 포함하는 발광 요소 - 상기 발광 요소는 지문 감지 영역을 지니고 손가락에 조사 빔을 제공하도록 구성됨 -;
상기 지문 감지 영역 아래에 배치되고, 상기 지문 이미지를 생성하기 위해, 손가락에 의해 반사된 후에 감지 모듈에 도달하는 조사 빔을 수신하도록 구성된 감지 모듈; 및
상기 발광 요소의 발광을 제어하기 위해 상기 발광 요소에 전기적으로 연결된 컨트롤러;
를 포함하고,
상기 지문 감지 영역은 그의 중심으로부터 그의 주변으로 적어도 제1 영역과 제2 영역으로 나뉘며, 상기 발광 요소가 손가락에 조사하도록 상기 조사 빔을 제공할 경우, 상기 컨트롤러는 상기 제2 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간보다 짧게 상기 제1 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간을 제어하는, 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 발광 요소가 상기 손가락에 조사하도록 상기 조사 빔을 제공할 경우, 상기 컨트롤러는 증가하는 경향을 보이도록 상기 지문 감지 영역 내 발광 픽셀들의 발광 시간을 중심으로부터 주변으로 제어하는, 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 발광 요소는 투명 디스플레이 패널인, 전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 투명 디스플레이 패널은 유기 발광 다이오드 디스플레이 패널인, 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 감지 모듈은 이미지 센서를 포함하는, 전자 장치.