KR20220045234A - 지문 센싱 모듈 및 전자 장치 - Google Patents

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KR20220045234A
KR20220045234A KR1020227009674A KR20227009674A KR20220045234A KR 20220045234 A KR20220045234 A KR 20220045234A KR 1020227009674 A KR1020227009674 A KR 1020227009674A KR 20227009674 A KR20227009674 A KR 20227009674A KR 20220045234 A KR20220045234 A KR 20220045234A
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유-시앙 황
첸-치 판
유-쿠오 청
브루스 씨. 에스. 초우
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에지스 테크놀러지 인코포레이티드
유-쿠오 청
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Abstract

지문 센싱 모듈(100, 100A) 및 전자 장치(10). 지문 센싱 모듈(100, 100A)은 센싱 광선을 수신하는데 적합하다. 지문 센싱 모듈(100, 100A)은 센싱 요소(110), 광 투과층(120), 마이크로 렌즈층(130) 및 제1 차광층(140)을 포함한다. 광 투과층(120)은 센싱 소자(110) 상에 배치된다. 마이크로 렌즈층(130)은 광 투과층(120) 상에 배치된다. 제1 차광층(140)은 광 투과층(120)에 배치되고 어레이로 배열된 복수의 제1 개구들(O1)을 포함한다. 홀수 행들의 제1 개구들(O1)의 위치들은 동일하고, 짝수 행들의 제1 개구들(O1)의 위치들은 동일하며, 홀수 행들의 제1 개구들(O1)의 위치들과 짝수 행들의 제1 개구들(O1)의 위치들은 상이하다. 센싱 광선은 다수의 제1 광선들(L21) 및 다수의 제2 광선들(L22)을 포함한다. 제1 광선(L21)은 제1 투과 방향으로 센싱 유닛(112)의 적어도 일부에 입사되고, 제2 광선(L22)은 제2 투과 방향으로 센싱 유닛(112)의 적어도 다른 일부에 입사되며, 제1 투과 방향과 제2 투과 방향은 상이하다. 지문 센싱 모듈(100, 100A)은 센싱 면적을 넓힐 수 있고, 우수한 광학 센싱 품질을 갖는다.

Description

지문 센싱 모듈 및 전자 장치
본 발명은 센싱 모듈에 관한 것으로, 특히 지문 센싱 모듈 및 전자 장치에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 등의 휴대형 전자 장치의 경우 큰 화면 대 바디 비율이나 풀스크린 디스플레이가 구현되면서 기존에 화면 옆에 위치했던 정전용량식 지문 센싱 모듈을 더 이상 전자 장치의 전면에 배치할 수 없게 됐다. 따라서, 전자 장치의 측면 또는 후면에 정전용량식의 지문 센싱 모듈을 구성하는 솔루션이 채택되고 있다. 그러나, 정전용량식 지문 센싱 모듈을 측면이나 후면으로 구성하는 것은 사용상의 불편함이 있어 최근에는 화면 아래에 배치되는 광학식 지문 센싱 모듈이 개발되고 있다.
일반적으로, 지문 센싱 모듈의 센싱 면적은 지문 센싱 모듈의 크기에 비례한다. 일부 방법에서, 지문 센싱 모듈의 센싱 영역을 증가시키기 위해, 지문 센싱 모듈이 비스듬하게 입사되는 광을 적응적으로(adaptively) 수신하도록 설계되어 지문 센싱 모듈의 센싱 영역을 증가시킨다. 그러나 이러한 방식은 위치에 따라 지문 센싱 모듈에서 서로 다른 픽셀에 대한 각도 설계가 요구되어 경사(gradient) 구조를 형성한다. 따라서, 이러한 방법은 제조의 어려움을 증가시킬 수 있고, 각 픽셀을 통과하는 광 경로가 다양하여 서로 다른 위치에 있는 픽셀의 센싱 광 사이에 광 경로 차이가 발생하여 센싱 이미지가 왜곡될 수 있다.
본 발명은 지문 센싱 모듈 및 전자 장치에 관한 것으로, 센싱 면적을 증가시킬 수 있고 우수한 광학 센싱 품질을 가질 수 있다.
본 발명은 센싱 광선을 수신하기에 적합한 지문 센싱 모듈을 제공한다. 지문 센싱 모듈은 센싱 요소, 광 투과층, 마이크로 렌즈층 및 제1 차광층을 포함한다. 광 투과층은 센싱 요소 상에 배치된다. 마이크로 렌즈층은 광 투과층 상에 배치된다. 제1 차광층은 광 투과층에 배치되고 어레이로 배열된 복수의 제1 개구들을 포함한다. 홀수 행들의 제1 개구들의 위치들은 동일하고, 짝수 행들의 제1 개구들의 위치는 동일하며, 홀수 행들의 제1 개구들의 위치들은 짝수 행들의 제1 개구들의 위치들과 상이하다. 센싱 광선은 복수의 제1 광선들 및 복수의 제2 광선들을 포함한다. 제1 광선들은 제1 투과 방향으로 센싱 유닛들의 적어도 일부에 입사되고, 제2 광선들은 제2 투과 방향으로 센싱 유닛들의 적어도 다른 일부에 입사되며, 제1 투과 방향과 제2 투과 방향은 상이하다.
본 발명은 센싱 광선을 수신하기에 적합하고 센싱 요소, 광 투과층, 마이크로 렌즈층 및 제1 차광층을 포함하는 지문 센싱 모듈을 제공한다. 센싱 요소는 어레이로 배열된 복수의 센싱 유닛들을 포함한다. 광 투과층은 센싱 요소 상에 배치된다. 마이크로 렌즈층은 광투과층 상에 배치되며 어레이로 배열된 복수의 마이크로 렌즈들을 포함한다. 제1 차광층은 광 투과층에 배치되고 어레이로 배열된 복수의 제1 개구들을 포함한다. 홀수 행들의 제1 개구들의 위치들은 동일하고, 짝수 행들의 제1 개구들의 위치들은 동일하며, 홀수 행들의 제1 개구들의 위치들은 짝수 행들의 제1 개구들의 위치들과 상이하다. 센싱 광선은 복수의 제1 광선들 및 복수의 제2 광선들을 포함한다. 제1 광선들은 제1 투과 방향으로 센싱 유닛들의 적어도 일부에 입사되고, 제2 광선들은 제2 투과 방향으로 센싱 유닛들의 적어도 다른 일부에 입사되며, 제1 투과 방향과 제2 투과 방향은 상이하다.
본 발명은 디스플레이 패널 및 지문 센싱 모듈을 포함하는 전자 장치를 더 제공한다. 디스플레이 패널은 센싱 광선을 반사하도록 조명 광선을 손가락에 제공하는 데 적합하다. 지문 센싱 모듈은 디스플레이 패널 아래에 배치되어 손가락에 의해 반사된 센싱 광선을 센싱하는 데 적합하다. 지문 센싱 모듈은 센싱 요소, 광 투과층, 마이크로 렌즈층 및 제1 차광층을 포함한다. 센싱 요소는 어레이로 배열된 복수의 센싱 유닛들을 포함한다. 광 투과층은 센싱 요소 상에 배치된다. 마이크로 렌즈층은 광 투과층 상에 배치되며 어레이로 배열된 복수의 마이크로 렌즈들을 포함한다. 제1 차광층은 광 투과층에 배치되고 어레이로 배열된 복수의 제1 개구들을 포함한다. 홀수 행들의 제1 개구들의 위치들은 동일하고, 짝수 행들의 제1 개구들의 위치는 동일하며, 홀수 행들의 제1 개구들의 위치들은 짝수 행들의 제1 개구들의 위치들과 상이하다. 센싱 광선은 복수의 제1 광선들 및 복수의 제2 광선들을 포함한다. 제1 광선들은 제1 투과 방향으로 센싱 유닛들의 적어도 일부에 입사되고, 제2 광선들은 제2 투과 방향으로 센싱 유닛들의 적어도 다른 일부에 입사되며, 제1 투과 방향과 제2 투과 방향은 상이하다.
요약하면, 본 발명의 지문 센싱 모듈 및 전자 장치에서, 광 투과층에 배치된 제1 차광층은 다수의 제1 개구들을 포함하고, 홀수 행들의 제1 개구들의 위치들은 짝수 행들의 제1 개구들의 위치들과 상이하다. 따라서, 센싱 광선의 일부는 제1 투과 방향으로 센싱 요소에 입사되도록 할 수 있으며, 센싱 광선의 다른 일부는 센싱 요소에 제2 투과 방향으로 입사될 수 있다. 이에 따라, 센싱 면적이 증가하고, 제조 상의 어려움이 감소될 수 있으며, 광 경로 차이가 우수한 광 센싱 품질을 향상시키도록 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 전자 장치의 A 영역을 확대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센싱 모듈의 개략적인 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 지문 센싱 모듈의 BB' 및 CC'을 따라 취한 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 3의 지문 센싱 모듈의 센싱 면적의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 센싱 모듈의 개략적인 평면도이다.
도 7은 도 6의 지문 센싱 모듈의 센싱 면적의 개략도이다.
이제 첨부 도면에 도시되어 있는, 본 발명의 예시적인 실시예를 상세히 참조할 것이다. 가능한 한, 첨부 도면 및 설명에서 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 동일한 참조 부호가 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에서 전자 장치(10)는 송신에 의해 지문과 같은 손가락(20)의 생체 정보를 센싱하도록 제공 및 구성된다. 전자 장치(10)는 디스플레이 패널(50) 및 지문 센싱 모듈(100)을 포함한다. 디스플레이 패널(50)은 센싱 광선(L2)을 반사하도록 조명 광선(L1)을 손가락(20)에 제공하도록 구성된다. 디스플레이 패널(50)은, 예를 들어 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 패널이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 디스플레이 패널(50)은 또한 액정 디스플레이 패널 또는 다른 적절한 디스플레이 패널일 수 있다.
지문 센싱 모듈(100)은 디스플레이 패널(50)의 하부에 배치되어 손가락(20)에 의해 반사된 센싱 광선(L2)을 센싱하기에 적합하다. 즉, 센싱 광선(L2)은 지문 신호를 전달한다. 구체적으로, 사용자는 디스플레이 패널(50)의 지문 센싱 영역(52) 상에 손가락(20)을 위치시킬 수 있고, 손가락(20)에 의해 반사된 센싱 광선(L2)은 디스플레이 패널(50)을 투과하여 지문 센싱 모듈(100)로 전달된다. 본 실시예에서, 디스플레이 패널(50)은, 예를 들어 투명 디스플레이 패널이다. 그러나, 다른 실시예에서 디스플레이 패널(50)은 지문 센싱 모듈(100) 상의 영역에 투광성 개구를 갖는 디스플레이 패널일 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(10)는 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 또는 다른 적절한 전자 장치이다.
도 2는 도 1의 전자 장치의 A 영역을 확대한 개략도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 지문 센싱 모듈(100)은 센싱 요소(110), 광 투과층(120), 마이크로 렌즈층(130) 및 제1 차광층(140)을 포함한다. 센싱 요소(110)는 어레이로 배열된 다수의 센싱 유닛들(112)을 포함한다. 본 실시예에서, 예를 들어, 센싱 요소(110)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge Coupled Device)와 같은 광 센서이고, 센싱 유닛(112)은 광 센서의 센싱 픽셀이다. 센싱 요소(110)의 센싱 유닛(112)은 전기 신호로의 변환을 위해 센싱 광선(L2)을 수신하도록 구성된다. 광 투과층(120)은 센싱 요소(110) 상에 배치되고 센싱 광선(L2)을 투과시켜 통과시키도록 구성된다. 또한, 제조 공정을 수행함으로써, 다른 구조체들이 광 투과층(120)을 제조할 때 미완성된 광 투과층(120)에 구성될 수 있으며, 이하의 설명 문단들의 차광층, 필터층 또는 기타 형태의 구조체와 같이 구성된 구조체들이 광 투과층(120)의 특정 높이 또는 위치에 고정될 수 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 마이크로 렌즈층(130)은 광 투과층(120) 상에 배치되며 어레이로 배열된 다수의 마이크로 렌즈들(132)을 포함한다. 본 실시예에서, 마이크로 렌즈들(132)의 중심선이 센싱 유닛들(112)의 중심선과 정렬되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센싱 모듈의 개략적인 평면도이다. 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 지문 센싱 모듈의 BB' 및 CC'을 따라 취한 개략적인 단면도이다. 도 3 내지 도 4b를 함께 참고하면, 제1 차광층(140)은 투광층(120) 내부에 배치되며, 어레이로 배열된 복수의 제1 개구들(O1)을 포함한다. 홀수 행들(E1)의 제1 개구들(O1)의 위치들은 대응하는 센싱 유닛들(112)의 일측으로, 예를 들어, 도 3에서 좌측으로 시프트되며, 짝수 행들(E2)의 제1 개구들(O1)의 위치들은 대응하는 센싱 유닛들(112)의 타측으로, 예를 들어, 도 3에서 우측으로 시프트된다. 따라서, 홀수 행들(E1)의 제1 개구들(O1)의 위치들과 짝수 행들(E2)의 제1 개구들(O1)의 위치들은 각각 대응하는 센싱 유닛들(112)의 서로 다른 방향들로 시프트된다. 구체적으로, 본 실시예에서 홀수 행들(E1)의 제1 개구들(O1)의 위치들과 대응하는 센싱 유닛들(112)은 도 1 및 도 4a에 도시된 바와 같이 엇갈리게 배치된다. 이에 따라, 센싱 광선(L2)의 일부가 대응하는 센싱 유닛(112)에 경사각(예를 들어, 좌측에서 우측으로)으로 입사된다. 한편, 짝수 행들(E2)의 제1 개구들(O1)의 위치들과 대응하는 센싱 유닛들(112)은 유사하게 도 3 및 도 4b에 도시된 바와 같이 엇갈리게 배치된다. 따라서, (예를 들어, 우측에서 좌측으로의) 다른 경사각의 센싱 광선(L2)이 대응하는 센싱 유닛(112)으로 입사된다.
즉, 센싱 광선(L2)은 다수의 제1 광선들(L21)과 다수의 제2 광선들(L22)을 포함한다. 제1 광선(L21)은 제1 투과 방향(D1)으로 센싱 유닛들(112)의 적어도 일부에 입사되고, 제2 광선(L22)은 제2 투과 방향(D2)으로 센싱 유닛들(112)의 다른 일부에 입사되며, 제1 투과 방향(D1)과 제2 투과 방향(D2)은 상이하다. 구체적으로, 수평면 상에서 제1 투과 방향(D1)의 방향은 수평면 상에서 제2 투과 방향(D2)의 방향과 반대이다. 또한, 홀수 행들(E1)의 제1 개구들(O1) 각각의 간격은 동일하고, 짝수 행들(E2)의 제1 개구들(O1) 각각의 간격은 동일하며, 홀수 행들(D1)의 제1 개구들(O1) 사이의 간격은 짝수 행들(D2)의 제1 개구들(O1) 사이의 간격과 동일하고, 홀수 행들(D1)의 제1 개구들(O1)의 위치들과 짝수 행들(D2)의 제1 개구들(O1)의 위치들은 엇갈리게 배치된다.
도 5는 도 3의 지문 센싱 모듈의 센싱 면적의 개략도이다. 도 1 및 도 5를 참고하면, 제1 차광층(140)의 홀수 행들(E1)의 제1 개구들(O1)과 짝수 행들(E2)의 제1 개구들(O1)의 설계를 엇갈리게 배치함으로써, 센싱 요소(110)는 비스듬히 입사하는 센싱 광선(L2)을 수신할 수 있다. 즉, 지문 센싱 영역(52)의 면적은 도 5에 도시된 지문 센싱 영역(52)의 면적의 크기 및 지문 센싱 모듈(100)의 면적의 크기만큼, 지문 센싱 모듈(100)이 디스플레이 패널(50)의 표시면에 투영된 면적보다 크게 설계될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제1 투과 방향(D1) 및 제2 투과 방향(D2)과 수직 방향 사이에 약 35도의 각도가 형성되며, 지문 센싱 영역(52)의 너비(D)가 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 (예를 들어, 최대 약 800 미크론까지) 증가될 수 있다. 일반적인 누진 경사 설계와 비교하여, 본 실시예에서 제1 개구들(O1)의 간격은 등거리이므로 제조의 어려움이 감소될 수 있고, 센싱 광선(L2)의 상이한 부분들의 광 경로들이 동일하게 유지될 수 있고, 나아가 광 경로 차이를 방지하여 우수한 광 센싱 효과를 유지할 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 본 실시예에서 지문 센싱 모듈(100)의 최대 센싱 범위는 구조체의 크기 설계에 의해 조정될 수 있다는 점에 유의한다. 구체적으로, 본 실시예의 지문 센싱 모듈(100)은 다음과 같이 식 1과 식 2를 만족한다.
Figure pct00001
(1)
Figure pct00002
(2)
여기서,
X는 지문 센싱 모듈(100)의 단일 픽셀 너비(X) 또는 두 개의 인접한 마이크로 렌즈들(132) 사이의 피치(pitch)(예를 들어, 하나의 마이크로 렌즈(132)의 중심점에서 다른 마이크로 렌즈(132)의 중심점까지의 거리);
ΔX는 지문 센싱 모듈(100)의 단일 픽셀 너비(X)와 마이크로 렌즈(132)의 너비(Y) 사이의 차이;
H는 마이크로 렌즈층(130)의 바닥면에서 제2 차광층(150)의 바닥면까지의 거리(H);
h는 센싱 요소(110)로부터 제1 차광층(140)까지의 거리(h);
P는 제1 차광층(140)의 제1 개구(O1)의 너비(P);
θ는 센싱 광선(L2)의 중심 입사각(θ)이다.
따라서, 식들에 따라 상이한 상황에서, 단일 픽셀 너비(X)와 거리(H)를 조정하여 센싱 광선(L2)의 중심 입사각(θ)을 변경할 수 있다. 제1 개구(O1)의 너비(P)는 식 (1)의 +/-5 ㎛의 허용 가능하고 합리적인 범위 내에 있도록 설계된다. 즉,
Figure pct00003
.
또한, 하나의 마이크로 렌즈(132)의 마주보는 2개의 가장자리에 입사되는 센싱 광선(L2) 중 제1 임계 광선(L31) 및 제2 임계 광선(L32) 또한 도 2에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 굴절 경로를 생성하기 위해 제1 임계 광선(L31) 및 제2 임계 광선(L32)을 광 투과층(120)에 투과시킴으로써 다른 구조체들의 설계 매개변수들을 얻을 수도 있다. 제1 임계 광선(L31)과 제2 임계 광선(L32)을 광 투과층(120)으로 투과시켜 생성되는 굴절률 및 기타 구조적 매개변수들에 대한 관련된 식들은 이하의 식 (3) 및 식 (4)를 참조한다.
Figure pct00004
(3)
Figure pct00005
(4)
또한, 본 실시예에서, 지문 센싱 모듈(100)은 어레이로 배열되고 센싱 요소(110)의 상면에 배치된 복수의 제2 개구들(O2)을 포함하는 제2 차광층(150)을 더 포함할 수 있다. 제2 개구들(O2)은 각각 센싱 유닛들(112)의 일부를 노출시킨다. 또한, 지문 센싱 모듈(100)은 광 투과층(120)에 배치되는 필터층(160)을 더 포함할 수 있다. 필터층(160)은, 예를 들면 적외선 차단 필터이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 필터층(160)은 또한 다른 가시 광선 대역 또는 비가시 광선 대역을 필터링하기 위한 필터일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 센싱 모듈의 개략적인 평면도이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예의 지문 센싱 모듈(100A)은 도 3에 도시된 지문 센싱 모듈(100)과 유사하다. 둘 사이의 차이점은 본 실시예에서 홀수 행들(E1)과 홀수 열들(F1)의 제1 개구들(O1)이 대응하는 센싱 유닛(112)의, 예를 들어 도 6의 좌측으로 시프트된, 제1 위치들에 위치한다는 것이다. 홀수 행들(E1) 및 짝수 열들(F2)의 제1 개구들(O1)은 대응하는 센싱 유닛(112)의, 예를 들어 도 6에서 위쪽으로 시프트된, 제2 위치들에 위치한다. 짝수 행들(E2) 및 홀수 열들(F1)의 제1 개구들(O1)은 대응하는 센싱 유닛(112)의, 예를 들어 도 6에서 하측으로 시프트된, 제3 위치들에 위치한다. 짝수 행들(E2) 및 짝수 열들(F2)의 제1 개구들(O1)은 대응하는 센싱 유닛(112)의, 예를 들어 도 6에서 우측으로 시프트된, 제4 위치들에 위치한다. 즉, 대응하는 센싱 유닛(112)의 제1 위치들, 제2 위치들, 제3 위치들, 및 제4 위치들에 위치하는 제1 개구들(O1)은 각각 대응하는 센싱 유닛(112)의 서로 다른 방향으로 시프트된다.
구체적으로, 본 실시예에서, 제1 위치들의 제1 개구들(O1)은 좌측에서 우측으로 비스듬히 입사하는 센싱 광선(L2)이 센싱 유닛(112)에 입사되도록 구성된다. 한편, 제2 위치들에 위치하는 제1 개구들(O1)은 위에서 아래로 비스듬히 입사하는 센싱 광선(L2)이 센싱 유닛(112)에 비스듬히 입사될 수 있도록 구성된다. 유사하게, 제3 위치들의 제1 개구들(O1)은 아래에서 위로 비스듬히 입사하는 센싱 광선(L2)이 센싱 유닛(112)에 비스듬히 입사될 수 있도록 구성된다. 한편, 제4 위치들에 위치하는 제1 개구들(O1)은 우측에서 좌측으로 비스듬히 입사하는 센싱 광선(L2)이 센싱 유닛(112)로 입사될 수 있도록 구성된다.
즉, 본 실시예에서 제1 개구들(O1)은 2×2 어레이로 반복적으로 배열된다. 도 3의 실시예의 지문 센싱 모듈(100)과 비교하면, 본 실시예의 센싱 광선(L2)은 입사 방향에 따라 다수의 제3 광선들 및 다수의 제4 광선들을 더 포함할 수 있으며, 제3 광선들은 제3 투과 방향으로 센싱 유닛에 입사되고, 제4 광선들은 제4 투과 방향으로 센싱 유닛에 입사된다. 수평면에서 제3 투과 방향의 방향은 수평면에서 제4 투과 방향의 방향과 반대이고, 수평면에서 제3 투과 방향의 방향과 수평면에서 제2 투과 방향의 방향은 수평면에서 제1 투과 방향의 방향과 수평면에서 제2 투과 방향의 방향에 수직이다.
도 7은 도 6의 지문 센싱 모듈의 센싱 면적의 개략도이다. 도 7을 참조하면, 제1 차광층(140)의 제1 개구들(O1)의 4개의 엇갈린 위치들의 설계로, 센싱 유닛(110)은 비스듬히 입사하는 센싱 광선(L2)을 수신할 수 있다. 즉, 지문 센싱 영역(52)의 면적은, 도 7에 도시된 지문 센싱 영역(52)과 같이, 지문 센싱 모듈(100A)이 디스플레이 패널(50)의 표시면에 투영된 면적보다 크게 설계될 수 있다(도 1 참조). 바람직한 실시예에서, 제1 투과 방향 내지 제4 투과 방향과 수직 방향 사이에 약 35도의 각도가 형성되어, 지문 센싱 영역(52)의 너비(D)가 도 7에 도시된 바와 같이 약 800 미크론으로 증가될 수 있다. 또한, 일반적인 누진 경사 설계와 비교하여, 본 실시예에서의 제1 개구들(O1)의 간격이 모두 등거리로 설계되어 제조의 어려움이 감소될 수 있고, 센싱 광선(L2)의 상이한 부분들의 광 경로들이 동일하게 유지될 수 있고, 더 나아가 광 경로 차이가 방지되어 우수한 광 센싱 효과를 유지할 수 있다.
요약하면, 본 발명의 지문 센싱 모듈 및 전자 장치에서, 광 투과층에 배치된 제1 차광층은 다수의 제1 개구들을 포함하고, 홀수 행들의 제1 개구들의 위치들은 짝수 행들의 제1 개구들의 위치들과 상이하다. 따라서, 센싱 광선의 일부는 제1 투과 방향으로 센싱 요소에 입사되도록 할 수 있으며, 센싱 광선의 다른 일부는 센싱 요소에 제2 투과 방향으로 입사될 수 있다. 이에 따라, 센싱 면적이 증가하고, 제조 상의 어려움이 감소될 수 있으며, 광 경로 차이가 우수한 광 센싱 품질을 향상시키도록 방지될 수 있다.
본 발명의 범위 또는 사상을 벗어남이 없이 본 발명의 구조에 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 전술한 내용을 고려하여, 본 발명은 본 발명의 수정 및 변형이 이하의 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 속하는 경우를 포함하도록 의도된다.
10: 전자 장치
20: 손가락
50: 디스플레이 패널
52: 지문 센싱 영역
100, 100A: 지문 센싱 모듈
110: 센싱 요소
112: 센싱 유닛
120: 광 투과층
130: 마이크로 렌즈층
132: 마이크로 렌즈
140: 제1 차광층
150: 제2 차광층
160: 필터층
D, P, X, Y: 너비
D1: 제1 투과 방향
D2: 제2 투과 방향
E1: 홀수 행
E2: 짝수 행
F1: 홀수 열
F2: 짝수 열
H, h: 거리
θ: 입사각
L1: 조명 광선
L2: 센싱 광선
L21: 제1 광선
L22: 제2 광선
L31: 제1 임계 광선
L32: 제2 임계 광선
O1: 제1 개구
O2: 제2 개구

Claims (20)

  1. 센싱 광선을 수신하도록 구성된 지문 센싱 모듈에 있어서,
    어레이로 배열된 복수의 센싱 유닛들을 포함하는 센싱 요소;
    상기 센싱 요소 상에 배치된 광 투과층;
    상기 광 투과층 상에 배치되고 어레이로 배열된 복수의 마이크로 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈층; 및
    광 투과층에 배치되고 어레이로 배열된 복수의 제1 개구들을 포함하는 제1 차광층을 포함하며,
    홀수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들은 동일하고 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들은 동일하며, 홀수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들과 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들은 다르며, 상기 센싱 광선은 복수의 제1 광선들 및 복수의 제2 광선들을 포함하고, 상기 제1 광선들은 제1 투과 방향으로 상기 센싱 유닛들의 적어도 일부에 입사하고, 상기 제2 광선들은 제2 투과 방향으로 상기 센싱 유닛의 적어도 다른 일부에 입사하며, 상기 제1 투과 방향과 상기 제2 투과 방향은 상이한, 지문 센싱 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 수평면 상에서의 상기 제1 투과 방향의 방향은 상기 수평면 상에서의 상기 제2 투과 방향의 방향과 반대인, 지문 센싱 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센싱 광선은 복수의 제3 광선들 및 복수의 제4 광선들을 더 포함하고, 상기 제3 광선들은 제3 투과 방향으로 상기 센싱 유닛들의 적어도 다른 일부에 입사되고, 상기 제4 광선들은 제4 투과 방향으로 상기 센싱 유닛들의 적어도 다른 부분에 입사되는, 지문 센싱 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 수평면 상에서의 상기 제3 투과 방향의 방향은 상기 수평면 상에서의 상기 제4 투과 방향의 방향과 반대이고, 상기 수평면 상에서의 상기 제3 투과 방향의 방향 및 상기 수평면 상에서의 상기 제4 투과 방향의 방향은 상기 수평면 상에서의 상기 제1 투과 방향의 방향 및 상기 수평면 상에서의 상기 제2 투과 방향의 방향에 수직인, 지문 센싱 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 홀수 행들의 상기 제1 개구들의 간격은 동일하고, 상기 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 간격은 동일하며, 상기 홀수 행들의 상기 제1 개구들의 간격과 상기 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 간격과 동일하며, 상기 홀수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들과 상기 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들이 엇갈리게 배치된, 지문 센싱 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 개구들은 상기 홀수 행들의 홀수 열들의 제1 위치들에 위치하고, 상기 제1 개구들은 상기 홀수 행들의 짝수 열들의 제2 위치들에 위치하며, 상기 제1 개구들은 상기 짝수 행들의 홀수 열들의 제3 위치들에 위치하고, 상기 제1 개구들은 상기 짝수 행들의 짝수 열들의 제4 위치들에 위치하며, 상기 제1 위치들, 상기 제2 위치들, 상기 제3 위치들 및 상기 제3 위치들은 서로 상이한, 지문 센싱 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 센싱 유닛들의 위치들은 상기 마이크로 렌즈의 위치들과 수직 방향으로 정렬되는, 지문 센싱 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    어레이로 배열되고 상기 센싱 요소 상에 배치된 복수의 제2 개구들을 포함하는 제2 차광층을 포함하며, 상기 제2 개구들은 각각 상기 센싱 유닛들의 적어도 일부를 노출시키는, 지문 센싱 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 투과층 상에 배치된 필터층을 포함하는, 지문 센싱 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 지문 센싱 모듈은 하기의 식들을 만족하는, 지문 센싱 모듈.
    Figure pct00006
    ; 및
    Figure pct00007
    ,
    여기서 X는 상기 지문 센싱 모듈의 단일 픽셀 너비, ΔX는 상기 지문 센싱 모듈의 단일 픽셀 너비와 상기 마이크로 렌즈들 중 하나의 너비의 차이, H는 상기 마이크로 렌즈층의 바닥면과 제2 차광층의 바닥면 사이의 거리, h는 상기 센싱 요소와 상기 제1 차광층 사이의 거리, P는 상기 제1 차광층의 제1 개구들 중 하나의 너비, 및 θ는 상기 센싱 광선의 중심 입사각을 나타낸다.
  11. 전자 장치에 있어서,
    센싱 광선을 반사시키기 위해 조명 광선을 손가락에 제공하도록 구성된 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고 손가락에 의해 반사된 센싱 광선을 센싱하도록 구성된 지문 센싱 모듈을 포함하며, 상기 지문 센싱 모듈은:
    어레이로 배열된 복수의 센싱 유닛들을 포함하는 센싱 요소;
    상기 센싱 요소 상에 배치된 광 투과층;
    상기 광 투과층 상에 배치되고 어레이로 배열된 복수의 마이크로 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈층; 및
    광 투과층에 배치되고 어레이로 배열된 복수의 제1 개구들을 포함하는 제1 차광층을 포함하며,
    홀수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들은 동일하고 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들은 동일하며, 홀수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들과 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들은 다르며, 상기 센싱 광선은 복수의 제1 광선들 및 복수의 제2 광선들을 포함하고, 상기 제1 광선들은 제1 투과 방향으로 상기 센싱 유닛들의 적어도 일부에 입사하고, 상기 제2 광선들은 제2 투과 방향으로 상기 센싱 유닛의 적어도 다른 일부에 입사하며, 상기 제1 투과 방향과 상기 제2 투과 방향은 상이한, 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서, 수평면 상에서의 상기 제1 투과 방향의 방향은 상기 수평면 상에서의 상기 제2 투과 방향의 방향과 반대인, 전자 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 센싱 광선은 복수의 제3 광선들 및 복수의 제4 광선들을 더 포함하고, 상기 제3 광선들은 제3 투과 방향으로 상기 센싱 유닛들의 적어도 다른 일부에 입사되고, 상기 제4 광선들은 제4 투과 방향으로 상기 센싱 유닛들의 적어도 다른 부분에 입사되는, 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서, 수평면 상에서의 상기 제3 투과 방향의 방향은 상기 수평면 상에서의 상기 제4 투과 방향의 방향과 반대이고, 상기 수평면 상에서의 상기 제3 투과 방향의 방향 및 상기 수평면 상에서의 상기 제4 투과 방향의 방향은 상기 수평면 상에서의 상기 제1 투과 방향의 방향 및 상기 수평면 상에서의 상기 제2 투과 방향의 방향에 수직인, 전자 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 홀수 행들의 상기 제1 개구들의 간격은 동일하고, 상기 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 간격은 동일하며, 상기 홀수 행들의 상기 제1 개구들의 간격과 상기 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 간격과 동일하며, 상기 홀수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들과 상기 짝수 행들의 상기 제1 개구들의 위치들이 엇갈리게 배치된, 전자 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1 개구들은 상기 홀수 행들의 홀수 열들의 제1 위치들에 위치하고, 상기 제1 개구들은 상기 홀수 행들의 짝수 열들의 제2 위치들에 위치하며, 상기 제1 개구들은 상기 짝수 행들의 홀수 열들의 제3 위치들에 위치하고, 상기 제1 개구들은 상기 짝수 행들의 짝수 열들의 제4 위치들에 위치하며, 상기 제1 위치들, 상기 제2 위치들, 상기 제3 위치들 및 상기 제3 위치들은 서로 상이한, 전자 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 센싱 유닛들의 위치들은 상기 마이크로 렌즈의 위치들과 수직 방향으로 정렬되는, 전자 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 지문 센싱 모듈은 제2 차광층을 포함하고, 상기 제2 차광층은 어레이로 배열되고 상기 센싱 요소 상에 배치된 복수의 제2 개구들을 포함하고, 상기 제2 개구들은 각각 상기 센싱 유닛들의 적어도 일부를 노출하는, 전자 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 광 투과층 상에 배치된 필터층을 포함하는, 전자 장치.
  20. 제11항에 있어서, 상기 지문 센싱 모듈은 하기의 식들을 만족하는, 전자 장치.
    Figure pct00008
    ; 및
    Figure pct00009
    ,
    여기서 X는 상기 지문 센싱 모듈의 단일 픽셀 너비, ΔX는 상기 지문 센싱 모듈의 단일 픽셀 너비와 상기 마이크로 렌즈들 중 하나의 너비의 차이, H는 상기 마이크로 렌즈층의 바닥면과 제2 차광층의 바닥면 사이의 거리, h는 상기 센싱 요소와 상기 제1 차광층 사이의 거리, P는 상기 제1 차광층의 제1 개구들 중 하나의 너비, 및 θ는 상기 센싱 광선의 중심 입사각을 나타낸다.
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