KR20240053485A - 지문 센서 모듈을 포함하는 전자 장치 및 상기 전자 장치를 제어하는 방법 - Google Patents

지문 센서 모듈을 포함하는 전자 장치 및 상기 전자 장치를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 발광부 및 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈, 상기 디스플레이 모듈의 제 1 방향에 배치된 지문 센서 모듈, 메모리, 및 상기 디스플레이 모듈, 상기 지문 센서 모듈 및 상기 메모리와 작동적으로 연결된 프로세서(120)를 포함하고, 상기 지문 센서 모듈은, 제 1 렌즈 및 상기 제 1 렌즈의 제 1 방향에 배치된 제 2 렌즈, 상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 사이에 배치되고, 개구를 포함하는 애퍼처, 상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈 및 상기 애퍼처에 형성된 상기 개구 사이에 배치된 필터, 및 상기 제 2 렌즈의 제 1 방향에 배치된 이미지 센서를 포함할 수 있다. 다른 다양한 실시예들이 가능할 수 있다.

Description

지문 센서 모듈을 포함하는 전자 장치 및 상기 전자 장치를 제어하는 방법{ELECTRONIC DEVICE INCLUDING FINGERPRINT SENSOR MODULE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명의 다양한 실시예들은, 지문 센서 모듈을 포함하는 전자 장치 및 상기 전자 장치를 이용하여 사용자의 지문 정보를 획득하는 방법에 관한 것이다.
바 타입, 폴더블 타입, 롤러블 타입 또는 슬라이딩 타입과 같은 전자 장치의 사용이 증가하고 있고, 다양한 기능들이 전자 장치에 제공되고 있다.
상기 전자 장치는 사용자의 개인 정보 또는 사생활 정보를 보호하기 위해 다양한 보안 기능을 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 다양한 보안 기능 중의 하나로서, 사용자의 생체 정보를 인증하는 방식을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 장치는 사용자의 생체 정보를 인증하기 위해 지문 정보를 이용할 수 있다.
전자 장치는 광학 타입, 정전 타입 또는 초음파 타입의 지문 센서 모듈을 이용하여 사용자의 지문 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 광학 타입의 지문 센서 모듈은 광원을 이용하여 사용자의 손가락(예: 지문)에 광을 조사하고, 손가락으로부터 반사된 광을 통해 전자 장치 사용자의 지문 정보(예: 지문 이미지)를 검출 및 획득할 수 있다.
상기 광학 타입의 지문 센서 모듈을 통해 사용자의 지문 정보가 획득하는 경우, 사용자의 지문으로부터 반사된 광은 이미지 센서(예: 지문 인식 센서)에 수광될 때, 예를 들어, 보호 필름 또는 디스플레이 모듈을 투과하면서 회절 및 산란될 수 있다.
상기 사용자의 지문으로부터 반사된 광이 이미지 센서에 수광될 때 회전 및 산란되면, 이미지 센서는 사용자의 지문 정보와 함께 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 수신할 수 있다.
상기 이미지 센서가 사용자의 지문 정보 이외에 불필요한 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 함께 수신하면, 이미지 센서는 전자 장치 사용자의 지문을 정확하게 인식하지 못할 수 있다. 이미지 센서가 사용자의 지문을 정확하게 인식하지 못하는 경우, 전자 장치의 인증 및 보안이 어려울 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은, 지문 센서 모듈에 배치된 필터를 이용하여 사용자의 지문 정보에 포함된 노이즈 성분(예: 백그라운드 정보)을 제거하고, 전자 장치 사용자의 지문 정보를 정확히 검출 및 획득할 수 있는 전자 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 발광부 및 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈, 상기 디스플레이 모듈의 제 1 방향에 배치된 지문 센서 모듈, 메모리, 및 상기 디스플레이 모듈, 상기 지문 센서 모듈 및 상기 메모리와 작동적으로 연결된 프로세서(120)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 지문 센서 모듈은, 제 1 렌즈 및 상기 제 1 렌즈의 제 1 방향에 배치된 제 2 렌즈, 상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 사이에 배치되고, 개구를 포함하는 애퍼처, 상기 제 1 렌즈, 상기 제 2 렌즈 및 상기 애퍼처에 형성된 상기 개구 사이에 배치된 필터, 및 상기 제 2 렌즈의 제 1 방향에 배치된 이미지 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 이용하여 지문 정보를 획득하는 방법은, 프로세서가 상기 전자 장치 사용자의 손가락이 디스플레이 모듈 상에 배치된 윈도우 글래스에 터치되는 것을 감지하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 프로세서가 상기 전자 장치 사용자의 손가락이 디스플레이 모듈 상에 배치된 윈도우 글래스에 터치되는 것을 기초로 하여, 발광부 및 지문 센서 모듈을 작동시키는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 프로세서의 제어에 따라, 상기 발광부가 작동되는 것을 기초로 하여, 상기 발광부로부터 방출된 광이 지문을 통해 반사되는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 지문 센서 모듈이, 상기 지문을 통해 반사되고 상기 디스플레이 모듈을 투과한 광을 수신하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 수신된 광을 기초로 하여, 제 1 렌즈, 제 2 렌즈 및 애퍼처에 형성된 개구 사이에 배치된 필터를 통해, 상기 디스플레이 모듈을 투과하면서 발생되는 백그라운드 정보가 제거된 지문 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 사용자의 지문으로부터 반사된 광이 이미지 센서에 수광될 때, 지문 센서 모듈에 배치된 필터를 이용하여 노이즈 성분(예: 백그라운드 정보)을 제거함으로써, 전자 장치 사용자의 지문 정보를 정확히 검출 및 획득할 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 1a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전면의 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 후면의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 포함하는 전자 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 애퍼처의 개구에 배치된 필터의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈의 필터 사이즈 조건을 나타내는 도면이다.
도 7은 제 1 비교 실시예에 따른 필터 사이즈에 대한 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 8은 제 2 비교 실시예에 따른 필터 사이즈에 대한 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈의 필터 사이즈에 대한 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 10은 제 1 비교 실시예에 따른 광 투과율을 갖는 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 11은 제 2 비교 실시예에 따른 광 투과율을 갖는 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율을 갖는 필터를 통해 획득된 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 13은 사용자가 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 14는 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지를 나타내는 도면이다.
도 15는 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이즈 및 광 투과율을 갖도록 형성 및 설계된 필터를 포함하는 지문 센서 모듈을 통해 획득된 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 17은 사용자가 디스플레이 모듈 상에 배치된 보호 부재를 터치하는 경우에 획득되는 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 18은 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지를 나타내는 도면이다.
도 19는 디스플레이 모듈 상에 배치된 보호 부재를 터치하는 경우에 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이즈 및 광 투과율을 갖도록 형성 및 설계된 필터를 포함하는 지문 센서 모듈을 통해 획득된 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 21은 외부의 광이 존재할 때, 사용자가 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 22는 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지를 나타내는 도면이다.
도 23은 외부의 광이 존재할 때, 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이즈 및 광 투과율을 갖도록 형성 및 설계된 필터를 포함하는 지문 센서 모듈을 통해 획득된 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 이용하여 지문 정보를 획득하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 1a는, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1a를 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 1b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 디스플레이 모듈(160)의 블록도(105)이다.
도 1b를 참조하면, 디스플레이 모듈(160)은 디스플레이(161), 및 이를 제어하기 위한 디스플레이 드라이버 IC(DDI)(165)를 포함할 수 있다. DDI(165)는 인터페이스 모듈(165a), 메모리(165b)(예: 버퍼 메모리), 이미지 처리 모듈(165c), 또는 맵핑 모듈(165d)을 포함할 수 있다. DDI(165)는, 예를 들면, 영상 데이터, 또는 상기 영상 데이터를 제어하기 위한 명령에 대응하는 영상 제어 신호를 포함하는 영상 정보를 인터페이스 모듈(165a)을 통해 전자 장치(101)의 다른 구성요소로부터 수신할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 영상 정보는 프로세서(120)(예: 메인 프로세서(121)(예: 어플리케이션 프로세서) 또는 메인 프로세서(121)의 기능과 독립적으로 운영되는 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치))로부터 수신될 수 있다. DDI(165)는 터치 회로(168) 또는 센서 모듈(176)과 상기 인터페이스 모듈(165a)을 통하여 커뮤니케이션할 수 있다. 또한, DDI(165)는 상기 수신된 영상 정보 중 적어도 일부를 메모리(165b)에, 예를 들면, 프레임 단위로 저장할 수 있다. 이미지 처리 모듈(165c)은, 예를 들면, 상기 영상 데이터의 적어도 일부를 상기 영상 데이터의 특성 또는 디스플레이(161)의 특성에 적어도 기반하여 전처리 또는 후처리(예: 해상도, 밝기, 또는 크기 조정)를 수행할 수 있다. 맵핑 모듈(165d)은 이미지 처리 모듈(165c)를 통해 전처리 또는 후처리된 상기 영상 데이터에 대응하는 전압 값 또는 전류 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전압 값 또는 전류 값의 생성은 예를 들면, 디스플레이(161)의 픽셀들의 속성(예: 픽셀들의 배열(RGB stripe 또는 pentile 구조), 또는 서브 픽셀들 각각의 크기)에 적어도 일부 기반하여 수행될 수 있다. 디스플레이(161)의 적어도 일부 픽셀들은, 예를 들면, 상기 전압 값 또는 전류 값에 적어도 일부 기반하여 구동됨으로써 상기 영상 데이터에 대응하는 시각적 정보(예: 텍스트, 이미지, 또는 아이콘)가 디스플레이(161)를 통해 표시될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치 회로(168)를 더 포함할 수 있다. 터치 회로(168)는 터치 센서(168a) 및 이를 제어하기 위한 터치 센서 IC(168b)를 포함할 수 있다. 터치 센서 IC(168b)는, 예를 들면, 디스플레이(161)의 특정 위치에 대한 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지하기 위해 터치 센서(168a)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 터치 센서 IC(168b)는 디스플레이(161)의 특정 위치에 대한 신호(예: 전압, 광량, 저항, 또는 전하량)의 변화를 측정함으로써 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지할 수 있다. 터치 센서 IC(168b)는 감지된 터치 입력 또는 호버링 입력에 관한 정보(예: 위치, 면적, 압력, 또는 시간)를 프로세서(120)에 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터치 회로(168)의 적어도 일부(예: 터치 센서 IC(168b))는 디스플레이 드라이버 IC(165), 또는 디스플레이(161)의 일부로, 또는 디스플레이 모듈(160)의 외부에 배치된 다른 구성요소(예: 보조 프로세서(123))의 일부로 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 센서 모듈(176)의 적어도 하나의 센서(예: 지문 센서, 홍채 센서, 압력 센서 또는 조도 센서), 또는 이에 대한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 적어도 하나의 센서 또는 이에 대한 제어 회로는 디스플레이 모듈(160)의 일부(예: 디스플레이(161) 또는 DDI(165)) 또는 터치 회로(168)의 일부에 임베디드될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 모듈(160)에 임베디드된 센서 모듈(176)이 생체 센서(예: 지문 센서)를 포함할 경우, 상기 생체 센서는 디스플레이(161)의 일부 영역을 통해 터치 입력과 연관된 생체 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다. 다른 예를 들면, 디스플레이 모듈(160)에 임베디드된 센서 모듈(176)이 압력 센서를 포함할 경우, 상기 압력 센서는 디스플레이(161)의 일부 또는 전체 영역을 통해 터치 입력과 연관된 압력 정보를 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터치 센서(168a) 또는 센서 모듈(176)은 디스플레이(161)의 픽셀 레이어의 픽셀들 사이에, 또는 상기 픽셀 레이어의 위에 또는 아래에 배치될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전면의 사시도이다. 도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 후면의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(200)는, 제 1 면(또는 전면)(210A), 제 2 면(또는 후면)(210B), 및 제 1 면(210A) 및 제 2 면(210B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(210C)을 포함하는 하우징(210)을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 하우징은, 도 2a 및 도 2b의 제 1 면(210A), 제 2 면(210B) 및 측면(210C)들 중 일부를 형성하는 구조를 지칭할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 면(210A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(202)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 제 2 면(210B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(211)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 플레이트(211)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. 상기 측면(210C)은, 전면 플레이트(202) 및 후면 플레이트(211)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조(218)(또는 "측면 부재")에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 후면 플레이트(211) 및 측면 베젤 구조(218)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄과 같은 금속 물질)을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(202)는, 상기 제 1 면(210A)으로부터 상기 후면 플레이트 쪽으로 휘어져 심리스하게(seamless) 연장된 제 1 영역(210D)을, 상기 전면 플레이트의 긴 엣지(long edge) 양단에 포함할 수 있다. 도시된 실시예(예: 도 2b 참조)에서, 상기 후면 플레이트(211)는, 상기 제 2 면(210B)으로부터 상기 전면 플레이트 쪽으로 휘어져 심리스하게 연장된 제 2 영역(210E)을 긴 엣지 양단에 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(202) 또는 후면 플레이트(211)가 상기 제 1 영역(210D) 또는 제 2 영역(210E) 중 하나 만을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는 전면 플레이트(202)는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하지 않고, 제 2 면(210B)과 평행하게 배치되는 편평한 평면만을 포함할 수도 있다. 상기 실시예들에서, 상기 전자 장치(200)의 측면에서 볼 때, 측면 베젤 구조(218)는, 상기와 같은 제 1 영역(210D) 또는 제 2 영역(210E)이 포함되지 않는 측면 쪽에서는 제 1 두께(또는 폭)을 가지고, 상기 제 1 영역 또는 제 2 영역을 포함한 측면 쪽에서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)(예: 도 1a의 전자 장치(101))는, 디스플레이(201)(예: 도 1a의 디스플레이 모듈(160)), 입력 모듈(203)(예: 도 1의 입력 모듈(150)), 음향 출력 모듈(207, 214)(예: 도 1a의 음향 출력 모듈(155)), 센서 모듈(204, 219), 카메라 모듈(205, 212, 213)(예: 도 1a의 카메라 모듈(180)), 키 입력 장치(217), 인디케이터(미도시 됨), 및 커넥터(208) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 전자 장치(200)는, 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(217), 또는 인디케이터)를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이(201)는, 예를 들어, 전면 플레이트(202)의 상당 부분을 통하여 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 제 1 면(210A), 및 상기 측면(210C)의 제 1 영역(210D)을 형성하는 전면 플레이트(202)를 통하여 상기 디스플레이(201)의 적어도 일부가 노출될 수 있다. 디스플레이(201)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 자기장 방식의 스타일러스 펜을 검출하는 디지타이저와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 센서 모듈(204, 219)의 적어도 일부, 및/또는 키 입력 장치(217)의 적어도 일부가, 상기 제 1 영역(210D), 및/또는 상기 제 2 영역(210E)에 배치될 수 있다.
입력 모듈(203)은, 마이크(microphone)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 입력 모듈(203)은 소리의 방향을 감지할 수 있도록 배치되는 복수개의 마이크(203)를 포함할 수 있다. 음향 출력 모듈(207, 214)은 스피커들(207, 214)을 포함할 수 있다. 스피커들(207, 214)은, 외부 스피커(207) 및 통화용 리시버(214)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는 마이크(203), 스피커들(207, 214) 및 커넥터(208)는 전자 장치(200)의 상기 공간에 배치되고, 하우징(210)에 형성된 적어도 하나의 홀을 통하여 외부 환경에 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는 하우징(210)에 형성된 홀은 마이크(203) 및 스피커들(207, 214)을 위하여 공용으로 사용될 수 있다. 어떤 실시예에서는 음향 출력 모듈(207, 214)은 하우징(210)에 형성된 홀이 배제된 채, 동작되는 스피커(예: 피에조 스피커)를 포함할 수 있다.
센서 모듈(204, 219)은, 전자 장치(200)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(204, 219)은, 예를 들어, 하우징(210)의 제 1 면(210A)에 배치된 제 1 센서 모듈(204)(예: 근접 센서) 및/또는 제 2 센서 모듈(미도시)(예: 지문 센서), 및/또는 상기 하우징(210)의 제 2 면(210B)에 배치된 제 3 센서 모듈(219)(예: HRM 센서)을 포함할 수 있다. 상기 지문 센서는 하우징(210)의 제 1 면(210A)(예: 디스플레이(201)뿐만 아니라 제 2 면(210B)에 배치될 수 있다. 전자 장치(200)는, 도시되지 않은 센서 모듈, 예를 들어, 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(204) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
카메라 모듈(205, 212, 213)은, 전자 장치(200)의 제 1 면(210A)에 배치된 제 1 카메라 모듈(205), 및 제 2 면(210B)에 배치된 제 2 카메라 모듈(212), 및/또는 플래시(213)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈들(205, 212)은, 하나 또는 복수의 렌즈들, 이미지 센서, 및/또는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 플래시(213)는, 예를 들어, 발광 다이오드 또는 제논 램프(xenon lamp)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 2개 이상의 렌즈들 (광각 렌즈, 초광각 렌즈 또는 망원 렌즈) 및 이미지 센서들이 상기 전자 장치(200)의 한 면에 배치될 수 있다.
키 입력 장치(217)는, 하우징(210)의 측면(210C)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서는, 전자 장치(200)는 상기 언급된 키 입력 장치(217)들 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고 포함되지 않은 키 입력 장치(217)는 디스플레이(201) 상에 소프트 키 등 다른 형태로 구현될 수 있다. 다른 실시예로, 키 입력 장치(217)는 디스플레이(201)에 포함된 압력 센서를 이용하여 구현될 수 있다. 어떤 실시예에서, 키 입력 장치는 하우징(210)의 제 2 면(210B)에 배치된 센서 모듈을 포함할 수 있다.
인디케이터는, 예를 들어, 하우징(210)의 제 1 면(210A)에 배치될 수 있다. 인디케이터는, 예를 들어, 전자 장치(200)의 상태 정보를 광 형태로 제공할 수 있다. 다른 실시예에서는, 발광 소자는, 예를 들어, 카메라 모듈(205)의 동작과 연동되는 광원을 제공할 수 있다. 인디케이터는, 예를 들어, LED, IR LED 및 제논 램프를 포함할 수 있다.
커넥터 홀(208)은, 외부 전자 장치와 전력 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 커넥터(예를 들어, USB 커넥터)를 수용할 수 있는 제 1 커넥터 홀(208), 및/또는 외부 전자 장치와 오디오 신호를 송수신하기 위한 커넥터를 수용할 수 있는 제 2 커넥터 홀(또는 이어폰 잭)을 포함할 수 있다.
카메라 모듈들(205, 212) 중 일부 카메라 모듈(205), 센서 모듈(204, 219)들 중 일부 센서 모듈(204) 또는 인디케이터는 디스플레이(201)를 통해 노출되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 카메라 모듈(205), 센서 모듈(204) 또는 인디케이터는 전자 장치(200)의 내부 공간에서, 디스플레이(201)의, 전면 플레이트(202)까지 천공된 관통 홀을 통해 외부 환경과 접할 수 있도록 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 일부 센서 모듈(204)은 전자 장치의 내부 공간에서 전면 플레이트(202)를 통해 시각적으로 노출되지 않고 그 기능을 수행하도록 배치될 수도 있다. 예컨대, 이러한 경우, 디스플레이(201)의, 센서 모듈과 대면하는 영역은 관통 홀이 불필요할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 3을 참조하면, 전자 장치(300)(예: 도 1a의 전자 장치(101), 도 2a 및/또는 도 2b의 전자 장치(200))는, 측면 부재(310)(예: 도 2a 및/또는 도 2b의 하우징(210) 또는 측면 베젤 구조(218)), 제 1 지지 부재(311)(예: 브라켓 또는 지지 구조), 전면 플레이트(320)(예: 전면 커버), 디스플레이(330), 인쇄 회로 기판(340), 배터리(350), 제 2 지지 부재(360)(예: 리어 케이스), 안테나(370), 및 후면 플레이트(380)(예: 후면 커버)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(300)는, 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 제 1 지지 부재(311), 또는 제 2 지지 부재(360))를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가적으로 포함할 수 있다. 전자 장치(300)의 구성 요소들 중 적어도 하나는, 도 1a의 전자 장치(101), 또는 도 2a 및/또는 도 2b의 전자 장치(200)의 구성 요소들 중 적어도 하나와 동일, 또는 유사할 수 있으며, 중복되는 설명은 이하 생략한다.
제 1 지지 부재(311)는, 전자 장치(300) 내부에 배치되어 측면 부재(310)(예: 도 2a 및/또는 도 2b의 하우징(210))와 연결될 수 있거나, 측면 부재(310)와 일체로 형성될 수 있다. 제 1 지지 부재(311)는, 예를 들어, 금속 재질 및/또는 비금속(예: 폴리머) 재질로 형성될 수 있다. 제 1 지지 부재(311)는, 일면에 디스플레이(330)(예: 도 2a의 디스플레이(201))가 결합되고 타면에 인쇄 회로 기판(340)이 결합될 수 있다.
인쇄 회로 기판(340)에는, 예를 들어, 도 1a에 개시된 프로세서(120), 메모리(130), 및/또는 인터페이스(177)가 장착될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
메모리(예: 도 1a의 메모리(130))는, 예를 들어, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
인터페이스(예: 도 1a의 인터페이스(177))는, 예를 들어, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스는, 예를 들어, 전자 장치(300)를 외부 전자 장치와 전기적 또는 물리적으로 연결시킬 수 있으며, USB 커넥터, SD 카드/MMC 커넥터, 또는 오디오 커넥터를 포함할 수 있다.
배터리(350)는 전자 장치(300)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 배터리(350)의 적어도 일부는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(340)과 실질적으로 동일 평면상에 배치될 수 있다. 배터리(350)는 전자 장치(300) 내부에 일체로 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 배터리(350)는 전자 장치(300)로부터 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다.
안테나(370)는, 후면 플레이트(380)와 배터리(350) 사이에 배치될 수 있다. 안테나(370)는, 예를 들어, NFC(near field communication) 안테나, 무선 충전 안테나, 및/또는 MST(magnetic secure transmission) 안테나를 포함할 수 있다. 안테나(370)는, 예를 들어, 외부 장치와 근거리 통신을 하거나, 충전에 필요한 전력을 무선으로 송수신할 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 측면 부재(310) 및/또는 상기 제 1 지지 부재(311)의 일부 또는 그 조합에 의하여 안테나 구조가 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 3의 전자 장치(300)는 도 1a의 전자 장치(101), 도 2a 및/또는 도 2b의 전자 장치(200)와 적어도 일부 유사하거나, 전자 장치의 다른 실시예를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 3의 전자 장치(300)의 디스플레이(330)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160))의 내부 또는 하부(예: -z축 방향)에는 지문 센서 모듈(430)이 배치될 수 있다. 제 1 지지 부재(311)의 -y축 방향에는 홀(301)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 지문 센서 모듈(430)은 홀(301)이 형성된 제 1 지지 부재(311)의 하부(예: -z축 방향의 배면)에 배치될 수 있다. 지문 센서 모듈(430)은 제 1 지지 부재(311)에 형성된 홀(301)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 지문 센서 모듈(430)은 상기 홀(301)을 통해 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다. 지문 센서 모듈(430)은 인쇄 회로 기판(340)에 배치된 프로세서(120)와 작동적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(340)은 제 1 PCB(340a) 및/또는 제 2 PCB(340b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 PCB(340a) 및 제 2 PCB(340b)는 서로 이격되어 배치될 수 있고, 연결 부재(345)(예: 동축 케이블 및/또는 FPCB)를 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로 기판(340)은 복수의 인쇄 회로 기판(PCB)이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 인쇄 회로 기판(340)은 인터포저 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로 기판(340)은 FPCB(flexible printed circuit board)의 형태 및/또는 rigid PCB(printed circuit board)의 형태로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 포함하는 전자 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 애퍼처의 개구에 배치된 필터의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
다양한 실시예에 따르면, 도 4에 개시된 전자 장치(400)는 도 1a 내지 도 3에 개시된 전자 장치(101, 200, 300)의 적어도 일부의 실시예들을 포함할 수 있다. 도 4에 개시된 실시예들의 설명에 있어서, 도 1a 내지 도 3에 개시된 실시예들과 실질적으로 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그 기능에 대해서는 중복 설명을 생략할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이하에 개시된 전자 장치(400)는, 예를 들어, 바 타입의 전자 장치에 적용되는 것으로 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 폴더블 타입, 롤러블 타입, 슬라이딩 타입, 웨어러블 타입 및/또는 태블릿 PC와 같은 전자 장치에도 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(400)는, 디스플레이 모듈(160), 지문센서 모듈(430), 프로세서(120) 및/또는 메모리(130)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(400)의 사용자는 손가락(410)을 통해 디스플레이 모듈(160)상에 배치된 윈도우 글래스 또는 보호 부재(420)를 터치할 수 있다. 손가락(410)에 형성된 지문(415)은 융선(ridge)(411) 및 골(valley)(413)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 광을 방출하기 위한 발광부(425)를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은 상부(예: z축 방향)에 윈도우 글래스를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)의 상부(예: z축 방향)에 배치된 윈도우 글래스에 손가락(410)이 터치되면, 발광부(425)는 프로세서(120)의 제어에 따라, 턴온(turn on)되고 광(412)을 방출할 수 있다. 발광부(425)는 디스플레이 모듈(160)의 내부에 어레이(array) 구조로 배치된 적어도 하나의 픽셀(pixel)을 포함할 수 있다. 발광부(425)는 지문(415)을 인식하기 위한 영역에 대응되는 위치에서 발광되는 적어도 하나의 픽셀을 포함할 수 있다. 발광부(425)는 손가락(410)이 터치되는 위치에서 프로세서(120)의 제어에 따라 발광하는 광원일 수 있다. 다양한 실시예에서, 발광부(425)는 OLED(organic light emitting diode) 또는 micro LED(light emitting diode)와 같은 발광 소자를 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)의 발광부(425)를 통해 손가락(410)의 지문(415)에 방출된 광(412)은 지문(415)을 통해 반사될 수 있다. 지문(415)을 통해 반사된 광(414)은 디스플레이 모듈(160)을 투과하고, 지문 센서 모듈(430)에 전달될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈(160)의 제 2 방향(예: 상부, z축 방향)에는 보호 부재(420)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 보호 부재(420)는 디스플레이 모듈(160) 상에 배치된 윈도우 글래스의 제 2 방향(예: 상부, z축 방향)에 배치될 수 있다. 보호 부재(420)는 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈(160)을 보호하는 보호 필름 또는 보호 글래스를 포함할 수 있다.
보호 부재(420)가 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈(160)의 제 2 방향(예: 상부, z축 방향)에 배치되는 경우, 사용자는 손가락(410)을 이용하여 보호 부재(420)를 터치하고, 지문(415)과 관련된 정보를 디스플레이 모듈(160)을 통해 지문 센서 모듈(430)에 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 도 2a의 디스플레이(201) 또는 도 3의 디스플레이(330)를 포함할 수 있다. 도 1b에 개시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(160)은 터치 회로(168)를 포함할 수 있다. 터치 회로(168)는 터치 센서(168a) 및 이를 제어하기 위한 터치 센서 IC(168b)를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은 적어도 일부 영역에 지문(415) 입력과 관련된 사용자 인터페이스(user interface)를 표시할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 입력 기능 및 표시 기능을 수행하기 위해 터치 센서(예: 도 1b의 터치 센서(168a)) 및 디스플레이(예: 도 1b의 디스플레이(161))를 포함할 수 있다. 터치 센서(168a)는 사용자 손가락(410)의 터치 입력을 검출할 수 있다. 터치 센서(168a)는 정전용량 방식(capacitive overlay), 압력식 저항막 방식(resistive overlay), 적외선 감지 방식(infrared beam) 등의 터치 감지 센서로 구성되거나, 압력 감지 센서(pressure sensor)로 구성될 수도 있다. 상기 센서들 이외에도 물체(예: 손가락(410))의 접촉 또는 압력을 감지할 수 있는 모든 종류의 센서 기기가 본 명세서의 실시예의 터치 센서(168a)로 구성될 수 있다. 터치 센서(168a)는 손가락(410)의 터치 입력을 감지하고, 감지 신호를 발생시켜 프로세서(120)로 전송할 수 있다. 손가락(410)의 터치 입력 감지 신호에는 사용자가 터치를 입력한 좌표 데이터가 포함될 수 있다. 디스플레이(예: 도 1b의 디스플레이(161))는 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 및 능동형 유기발광 다이오드(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes; AMOLED) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 전자 장치(400)의 메뉴, 입력 데이터 또는 기능 설정정보와 같은 다양한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)은 디스플레이 모듈(160)의 내부 또는 제 1 방향(예: 하부, -z축 방향)에 배치될 수 있다. 지문 센서 모듈(430)은 지문(415)을 통해 반사된 광(414)을 통해 전자 장치(400) 사용자의 지문 정보(예: 지문 이미지, 지문 패턴)를 검출 및 획득할 수 있다. 지문 센서 모듈(430)은 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈(160) 또는 보호 부재(420)를 통해 손가락(410)이 터치되면, 광학식 지문 센서로 동작하고, 사용자의 지문 정보를 검출 및 획득할 수 있다. 지문 센서 모듈(430)을 통해 획득된 지문 정보(예: 지문 이미지)는 프로세서(120)에 전달되고, 메모리(130)에 이미지 정보로 저장될 수 있다. 지문 센서 모듈(430)을 통해 획득된 지문 정보는, 메모리(130)에 미리 저장된 사용자의 지문 정보와 비교된 후 전자 장치(400)의 사용자 인증에 사용될 수 있다. 지문 센서 모듈(430)을 통해 획득된 지문 정보(예: 이미지 정보)는 압축되어 메모리(130)에 저장될 수 있고, 추후 사용자 인증을 위해 사용자의 인증 정보로 등록될 수 있다. 지문 센서 모듈(430)을 통해 추출된 지문 정보는 하나의 특징 템플릿(template)으로 메모리(130)에 저장될 수 있다. 지문 센서 모듈(430)은 도 1의 센서 모듈(176)을 포함할 수 있다. 전자 장치(400)는 적어도 하나의 지문 센서 모듈(430)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)은 디스플레이 모듈(160)을 투과하여 지문(415)으로부터 반사된 광(414)을 집광하고, 집광된 광을 통해 전자 장치(400) 사용자의 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다. 상기 획득된 지문 정보(예: 지문 이미지)는 지문(415)에서 반사된 신호 중 원래의 지문 정보를 포함하고 지문 센서 모듈(430)에 수신된 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 지문 센서 모듈(430)은 디스플레이 모듈(160)의 발광부(425)로부터 방출된 광(412) 중에서, 지문(415)으로부터 반사된 광(414)의 양을 기초로 하여 지문(415)에 대한 센싱 데이터를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)은 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432), 애퍼처(aperture)(435), 필터(437) 및/또는 이미지 센서(439)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)는 디스플레이 모듈(160)의 제 1 방향(예: 하부, -z축 방향)에 배치될 수 있다. 제 2 렌즈(432)는 제 1 렌즈(431)의 제 1 방향(예: 하부, -z축 방향)에 배치될 수 있다. 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)는 수직축(예: z축 방향 및 -z축 방향)에 정렬될 수 있다. 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)는 디스플레이 모듈(160)을 투과하여 입사되는 광을 집광하는 광학 소자일 수 있다. 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)는 마이크로 렌즈, 광 섬유(optical fiber), 핀홀 어레이(pin hole array) 또는 콜리메이터(collimator)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 렌즈(431)는 지문(415)으로부터 디스플레이 모듈(160)을 투과하여 반사된 광(414)을 집광할 수 있다. 제 2 렌즈(431)는 제 1 렌즈(431)를 통해 전달되는 광에서, 필터(437)를 통해 필터링된 광을 집광할 수 있다. 제 2 렌즈(431)를 통해 집광된 광은 이미지 센서(439)에 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 지문 센서 모듈(430)이 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)를 포함하는 것으로 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 더 많은 렌즈를 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 애퍼처(435)는 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432) 사이에 배치될 수 있다. 애퍼처(435)는 개구(opening)(433)를 포함할 수 있다. 애퍼처(435)의 개구(433)는 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)와 수직축(예: z축 방향 및 -z축 방향)에 정렬될 수 있다. 애퍼처(435)는 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)를 고정할 수 있다. 애퍼처(435)는 불필요한 광을 차단할 수 있다. 애퍼처(435)에 형성된 개구(433)는 제 1 렌즈(431)를 통해 전달되는 광의 양에 따라 사이즈가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필터(437)는 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 필터(437)는 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432) 사이에 배치될 수 있다. 필터(437)는 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432) 사이의 광 경로에 배치될 수 있다. 필터(437)는 지문 센서 모듈(430)을 통해 검출되는 전자 장치(400) 사용자의 전체 지문(415) 정보에 포함된 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 제거하기 위해 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 사이의 푸리에 도메인(fourier domain)에 해당되는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)는 지문(415)에서 반사된 신호 중, 디스플레이 모듈(160) 상에 배치된 윈도우 글래스 또는 보호 부재(420)에 의해 산란 및 회절되어, 지문(415) 정보 중의 일부가 소실된 노이즈 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 5를 참조하면, 필터(437)는 공간 주파수(spatial frequency)의 직류(DC) 성분을 차단할 수 있도록 애퍼처(435)에 형성된 개구(433)의 실질적으로 중앙에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 5는 도 4에 개시된 필터(437)를 포함하는 애퍼처(435)를 z축 방향에서 바라 본 도면일 수 있다. 필터(437)는 지문 정보에 포함된 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 필터링할 수 있도록 지정된 사이즈 및 지정된 투과율을 갖도록 설계될 수 있다. 필터(437)는 제 1 렌즈(431)를 통해 전달되는 광 성분 중, 전계(electric field)의 진폭(amplitude)을 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 필터(437)는 제 1 렌즈(431)를 통해 제 2 렌즈(432) 또는 이미지 센서(439)에 전달되는 광을 필터링할 수 있다. 예를 들면, 필터(437)는 지문(415)으로부터 디스플레이 모듈(160)을 투과하여 제 1 렌즈(431)를 통해 제 2 렌즈(432)에 입사되는 광에서, 지문 정보 이외의 불필요한 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 필터링하고 제거할 수 있다. 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)는 지문(415)으로부터 보호 부재(420) 및/또는 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈(160)을 투과하는 광(예: 반사 광(414))이 회절 및 산란되면서 지문(415) 정보의 일부가 소실된 노이즈 성분을 포함할 수 있다. 필터(437)는 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)가 제거된 지문 정보를 제 2 렌즈(432)를 통해 이미지 센서(439)에 전달할 수 있다. 필터(437)는, 예를 들어, 아포다이제이션(apodization) 필터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이미지 센서(439)는 제 2 렌즈(432)의 제 1 방향(예: 하부, -z축 방향)에 배치될 수 있다. 제 1 렌즈(431), 필터(437), 제 2 렌즈(432) 및 이미지 센서(439)는 수직축(예: z축 및 -z축 방향)을 기준으로 정렬될 수 있다. 이미지 센서(439)는 필터(437)를 통해 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)가 제거된 지문 정보를 획득할 수 있다. 이미지 센서(439)는 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)가 제거된 지문 정보를 통해 지문 이미지(예: raw image)를 생성할 수 있다. 지문 이미지는 손가락 (410) 지문(415)의 융선(411) 및 골(413)을 나타내는 이미지(예: raw image)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(439)는 필터(437) 및 제 2 렌즈(432)를 통해 전달되는 광을 전자적인 이미지 데이터로 변환할 수 있다. 이미지 센서(439)를 통해 변환된 이미지 데이터는 프로세서(120) 및 메모리(130)에 전달될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 이미지 센서(439)는 지문(415)을 통해 반사되는 광(414)을 수광하는 수광부일 수 있다. 이미지 센서(439)는 포토 다이오드(photo diode)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(439)는 이차원 어레이(2D array)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(439)는 광전 효과(photo electric effect)를 통해 동작되는 CMOS Image Sensor, TFT Image Sensor, CCD Image Sensor 또는 Organic TFT Image Sensor를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 디스플레이 모듈(160), 지문 센서 모듈(430) 및/또는 메모리(130)와 전기적 또는 작동적으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 디스플레이 모듈(160), 지문 센서 모듈(430) 및/또는 메모리(130)를 제어할 수 있다. 프로세서(120)는 디스플레이 모듈(160) 또는 보호 부재(420)에 사용자의 손가락(410)이 터치되면, 발광부(425)를 턴온하고 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 프로세서(120)는 디스플레이 모듈(160) 또는 보호 부재(420)에 사용자의 손가락(410)이 터치되면, 발광부(425) 및 지문 센서 모듈(430)을 동시에 턴온시킬 수 있다. 프로세서(120)는 디스플레이 모듈(160) 또는 보호 부재(420)에 사용자의 손가락(410)이 터치되면, 발광부(425)의 동작 및 지문 센서 모듈(430)의 동작을 동기화할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(120)는 디스플레이 모듈(160) 또는 보호 부재(420)에 사용자의 손가락(410)이 터치되면, 발광부(425) 및 지문 센서 모듈(430)이 동시에 동작하도록 제어할 수 있다. 프로세서(120)는 필터(437)를 통해 백그라운드 정보(예: 노이즈 정보)가 제거된 지문 정보(예: 지문 이미지)를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 프로세서(120)는 발광부(425)를 통해 방출되는 광(412)의 위치, 세기, 패턴 및/또는 타이밍을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(120)는, 전자 장치(400)의 전반적인 동작 및 내부 구성요소들 간의 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 예를 들어, 중앙 처리 장치(central processing unit; CPU), 어플리케이션 프로세서(application processor) 또는 통신 프로세서(communication processor)를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는 싱글 코어 프로세서(single core processor) 또는 멀티 코어 프로세서(multi-core processor)로 형성될 수 있다. 프로세서(120)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 메모리(130)(예: 레지스터)는 디스플레이 모듈(160)의 발광부(425)가 턴온될 때 검출되는 지문(415)으로부터 반사되는 광(414)에 대한 이미지 정보를 저장할 수 있다. 메모리(130)는 디스플레이 모듈(160)의 발광부(425)가 턴온된 후, 지문(415)으로부터 반사된 광(414)의 양을 저장할 수 있다. 메모리(130)는 지문(415)으로부터 반사된 광(414)의 양을 저장하고, 프로세서(120)에 전달할 수 있다. 메모리(130)는 지문 센서 모듈(430)을 통해 획득된 지문 정보(예: 지문 이미지)를 저장할 수 있다. 메모리(130)는 디스플레이 모듈(160) 및 지문 센서 모듈(430)을 기초로 하여, 전자 장치(400) 사용자의 지문 정보를 획득할 수 있는 다양한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(130)는 사용자의 지문 정보를 미리 저장하고, 추후 지문 센서 모듈(430)을 통해 입력되는 지문 정보의 매칭 여부를 확인하는데 사용할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 메모리(130)는, 프로세서(120)의 처리 및 제어를 위한 프로그램, 운영체제(operating system; OS), 다양한 어플리케이션 및 입/출력 데이터를 저장하는 기능을 수행하며, 전자 장치(400)의 전반적인 동작을 제어하는 프로그램이 저장될 수 있다. 메모리(130)는 전자 장치(400)에서 제공되는 사용자 인터페이스(user interface) 및 전자 장치(400)에서 기능 처리 시 필요한 다양한 설정 정보를 저장할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈의 필터 사이즈 조건을 나타내는 도면이다.
일 실시예에서, 필터(437)는, 도 4에 개시된 바와 같이, 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치될 수 있다. 필터(437)는 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)을 통해 투과되는 광(예: 반사 광(414))에서, 지문(415) 정보에 포함된 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 필터링할 수 있도록 지정된 사이즈(d)를 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 필터(437)(예: apodization filter)의 사이즈(d)는 다음과 같은 수학식 1에 의해 설계 또는 정의될 수 있다.
[수학식 1]
일 실시예에 따르면, 상기 수학식 1에서, d는 필터(437)의 사이즈일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 λ는 디스플레이 모듈(160)의 발광부(425)(예: 광원)의 중심 파장의 길이일 수 있다. 예를 들면, 발광부(425)가 백색 광원을 사용하면, 중심 파장의 길이는 약 530~550nm일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 f는 제 1 렌즈(431)의 초점 거리일 수 있다. 상기 f/#은 제 1 렌즈(431)의 설계값일 수 있다. 예를 들어, f/#은 지문 센서 모듈(430)에 사용되는 제 1 렌즈(431)의 f-number일 수 있다. 상기 D는 지문 센서 모듈(430)에 사용되는 제 1 렌즈(431)의 크기일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 f는 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)의 유효 초점 거리일 수 있다. 이 경우, f/#은 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)의 유효 f-number이고, D는 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432)의 유효 애퍼처 사이즈일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)은 제 1 렌즈(431) 및 제 2 렌즈(432) 이외에 추가의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들면, 지문 센서 모듈(430)은 3개 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 이 경우, f는 전체 렌즈들의 유효 초점 거리일 수 있다. 예를 들면, f/#은 전체 렌즈들의 유효 f-number이고, D는 전체 렌즈들의 주요 평면(principal plane)에서의 유효 애퍼처 사이즈일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 p는 지문 이미지의 샘플로 사용되는 지문 패턴인 융선(ridge)(411) 사이의 간격일 수 있다. 예를 들어, 상기 p는 필터(437)에 의해 필터링되지 않을 융선(ridge)(411) 사이의 최대 간격에 해당할 수 있다. 예를 들어, 손가락(410)에 형성된 지문(415)의 일반적인 융선(411)에 대한 패턴 분포가 약 200~800um 사이에 존재하므로, 상기 p는 약 700um~1000um 값으로 설정될 수 있다.
도 7은 제 1 비교 실시예에 따른 필터 사이즈에 대한 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 8은 제 2 비교 실시예에 따른 필터 사이즈에 대한 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈의 필터 사이즈에 대한 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 제 1 비교 실시예에 따른 필터 사이즈는 상기 수학식 1에 따른 필터(437)의 사이즈(d)보다 작게 형성될 수 있다.
제 1 비교 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)에 배치된 필터(437)가, 상기 수학식 1에 따른 필터(437)의 사이즈(d)보다 작게 형성되는 경우, 지문(415)으로부터 반사되고 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)을 투과하는 반사 광(414)이 회절 및 산란되면서 발생된 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)가 필터(437)에 의해 제거되지 않고 이미지 센서(439)에 전달될 수 있다.
도 7을 참조하면, 필터(437)의 사이즈가 상기 수학식 1의 조건보다 작게 형성되면, 전자 장치(400) 사용자의 지문 정보에 약 9배에 해당하는 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)가 추가되므로, 지문 센서 모듈(430)은 선명하지 않은 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 2 비교 실시예에 따른 필터 사이즈는 상기 수학식 1에 따른 필터(437)의 사이즈(d)보다 크게 형성될 수 있다.
제 2 비교 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)에 배치된 필터(437)가, 상기 수학식 1에 따른 필터(437)의 사이즈(d)보다 크게 형성되는 경우, 지문(415)으로부터 반사되고 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)을 투과하는 반사 광(414)에서 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)와 함께 지문 정보(예: 지문 패턴)도 함께 필터(437)에 의해 제거될 수 있다.
도 8을 참조하면, 필터(437)의 사이즈가 상기 수학식 1의 조건보다 크게 형성되면, 지문(415)으로부터 반사되고 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)을 투과하는 반사 광(414)이 회절 및 산란되면서 발생되는 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)와 함께 실제 지문 정보도 필터(437)에 의해 제거되므로, 지문 센서 모듈(430)은 선명하지 않은 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈(430)의 필터(437) 사이즈(d)는 상기 수학식 1을 만족하는 사이즈로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)에 배치된 필터(437)가, 상기 수학식 1에 따른 필터(437)의 사이즈(d) 조건에 대응하는 경우, 지문(415)으로부터 반사되고 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)을 투과하는 반사 광(414)에서 지문 정보 이외의 불필요한 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)가 필터(437)에 의해 제거될 수 있다.
도 9를 참조하면, 필터(437)의 사이즈가 상기 수학식 1의 조건에 대응되게 형성되면, 지문 센서 모듈(430)을 통해 검출되는 전자 장치(400) 사용자의 전체 지문 정보에서 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)가 제거되므로, 지문 센서 모듈(430)은 융선(411) 및 골(413)이 명확히 드러나는 선명한 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈(430)에 포함되는 필터(437)는, 도 4에 개시된 바와 같이, 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치될 수 있다. 필터(437)는 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)을 통해 투과되는 광(예: 반사 광(414))에서, 지문(415) 정보에 포함된 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 필터링할 수 있도록 지정된 광 투과율(T)을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필터(437)(예: apodization filter)는 아래의 수학식 2와 같은 광 투과율(T)을 갖도록 설계 또는 정의될 수 있다.
[수학식 2]
일 실시예에 따르면, 필터(437)는 제 1 렌즈(431)를 통해 전달되는 광 성분 중 전계의 진폭을 감소시킬 수 있다. 필터(437)는 상기 수학식 2를 만족하는 광 투과율(T)을 갖도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 지문 이미지(예: raw image)의 밝기는 이미지 센서(439)에 전달되는 광량일 수 있다. 예를 들면, 지문 센서 모듈(430)이 8bit 뎁스(depth)의 센싱 구조를 포함하는 경우, 지문 이미지의 밝기는 약 255 픽셀 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 융선(411) 부분의 광량 및 골(413) 부분의 광량의 차이는 지문 이미지(예: raw image)의 밝기(예: 8bit) 대비, 약 10% 정도에 해당될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 지문 이미지(예: raw image)의 밝기는 필터(437)를 이용하지 않고 획득되는 이미지의 평균 밝기일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필터(437)는 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)을 통해 투과되는 광(예: 반사 광(414))에서, 지문 센서 모듈(430)을 통해 검출되는 전자 장치(400) 사용자의 전체 지문(415) 정보에 포함된 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 제거할 수 있도록, 상기 수학식 2의 조건에 만족하는 광 투과율(T)을 갖도록 설계될 수 있다.
도 10은 제 1 비교 실시예에 따른 광 투과율을 갖는 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 11은 제 2 비교 실시예에 따른 광 투과율을 갖는 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율을 갖는 필터를 통해 획득된 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 제 1 비교 실시예에 따른 필터(437)의 광 투과율(T)은 상기 수학식 2에 따른 필터(437)의 광 투과율(T) 보다 낮게 설정(예: 약 0% ~ 2%)될 수 있다.
제 1 비교 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)에 배치된 필터(437)가, 상기 수학식 2에 따른 필터(437)의 광 투과율(T)을 만족하지 않고, 약 0% ~ 2%의 광 투과율을 갖도록 설정되는 경우, 필터(437)를 통과하는 광이 차단될 수 있다. 필터(437)를 통과하는 광이 차단되면, 이미지 센서(439)는 지문 정보가 모두 제거되고 옵셋(offset)이 없는 전계만 필터(437)를 통해 전달받을 수 있다.
도 10을 참조하면, 지문 센서 모듈(430)에 배치된 필터(437)가, 상기 수학식 2에 따른 필터(437)의 광 투과율(T)을 만족하지 않고, 약 0% ~ 2%의 투과율을 갖도록 설정되는 경우, 필터(437)를 통과하는 광이 차단되고 전계의 +성분 및 -성분이 혼합되어 지문 이미지에 왜곡이 발생되므로, 지문 센서 모듈(430)은 선명하지 않은 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 2 비교 실시예에 따른 필터(437)의 광 투과율(T)은 상기 수학식 2에 따른 필터(437)의 광 투과율(T) 보다 높게 설정(예: 약 98% 이상)될 수 있다.
제 2 비교 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)에 배치된 필터(437)가, 상기 수학식 2에 따른 필터(437)의 광 투과율(T)을 만족하지 않고, 약 98% 이상의 광 투과율을 갖도록 설정되는 경우, 필터(437)는 제 1 렌즈(431)를 통해 전달되는 대부분의 광을 이미지 센서(439)에 통과시킬 수 있다.
도 11을 참조하면, 지문 센서 모듈(430)에 배치된 필터(437)가, 상기 수학식 2에 따른 필터(437)의 광 투과율(T)을 만족하지 않고, 약 98% 이상의 광 투과율을 갖도록 설정되는 경우, 제 1 렌즈(431)로부터 전달되는 광이 필터(437)를 통해 필터링되지 않고 이미지 센서(439)에 전달될 수 있다. 제 1 렌즈(431)로부터 전달되는 광에서, 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)가 필터(437)에 의해 제거되지 않고 이미지 센서(439)에 전달되면, 지문 센서 모듈(430)은 선명하지 않은 지문 정보(예; 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈(430)의 필터(437)는 상기 수학식 2를 만족하는 광 투과율(T)을 갖도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)에 배치된 필터(437)가, 상기 수학식 2에 따른 필터(437)의 광 투과율(T) 조건에 대응하는 경우, 지문(415)으로부터 반사되고 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)을 투과하는 반사 광(414)에서 지문 정보 이외의 불필요한 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)가 필터(437)에 의해 제거될 수 있다.
도 12를 참조하면, 필터(437)의 광 투과율(T)이 상기 수학식 2의 조건에 대응되게 설정되면, 전자 장치(400) 사용자의 지문 정보에서 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)가 제거되므로, 지문 센서 모듈(430)은 융선(411) 및 골(413)이 명확히 드러나는 선명한 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
도 13은 사용자가 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 14는 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션(calibration)에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지를 나타내는 도면이다. 도 15는 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이즈 및 광 투과율을 갖도록 형성 및 설계된 필터를 포함하는 지문 센서 모듈을 통해 획득된 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 포함하는 않는 지문 센서 모듈을 통해 획득한 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 포함하지 않고, 예를 들어, 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션(calibration)에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 15는 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 15를 통해 나타낸 바와 같이, 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘을 통해 지문 이미지를 획득하는 경우, 백그라운드 이미지(예: 노이즈 성분)에 의해 생성된 샷 노이즈(shot noise) 성분으로 인해, 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘을 통해 획득된 지문 이미지에는 샷 노이즈가 포함되므로, 지문 이미지가 선명하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈(430)에 포함되는 필터(437)는, 도 4에 개시된 바와 같이, 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치될 수 있다. 필터(437)는 디스플레이 모듈(160)을 통해 투과되는 광(예: 반사 광(414))에서, 지문(415) 정보에 포함된 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 제거할 수 있도록, 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 사이즈(d) 및 상기 수학식 2를 만족하는 광 투과율(T)을 갖도록 형성 및 설계될 수 있다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 통해 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)를 제거하는 경우, 상술한 도 13의 제 1 비교 실시예 내지 도 15의 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지에 비해, 융선(411) 및 골(413)이 명확히 드러나는 선명한 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
도 17은 사용자가 디스플레이 모듈 상에 배치된 보호 부재를 터치하는 경우에 획득되는 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 18은 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션(calibration)에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지를 나타내는 도면이다. 도 19는 디스플레이 모듈 상에 배치된 보호 부재를 터치하는 경우에 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이즈 및 광 투과율을 갖도록 형성 및 설계된 필터를 포함하는 지문 센서 모듈을 통해 획득된 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 포함하는 않는 지문 센서 모듈을 통해 획득한 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지일 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 모듈 상에 배치된 보호 부재(예: 보호 필름, 보호 글래스)는 구성 물질 및 정렬 방향에 따라 광을 억제(retarding)하는 특성을 발생하거나, 다양한 패턴의 음영(shading)을 생성할 수 있다. 도 17을 참조하면, 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지는, 예를 들어, 대각선 패턴으로 음영을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 포함하지 않고, 예를 들어, 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션(calibration)에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 19는 디스플레이 모듈 상에 배치된 보호 부재(예: 보호 필름, 보호 글래스)를 터치하는 경우에 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 19를 통해 나타낸 바와 같이, 보호 부재(예: 보호 필름, 보호 글래스)를 통해 형성된 다양한 패턴의 음영(예: 대각선 패턴)은, 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘을 이용하더라도 제거되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈(430)에 포함되는 필터(437)는, 도 4에 개시된 바와 같이, 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치될 수 있다. 필터(437)는 보호 부재(420)를 통해 투과되는 광(예: 반사 광(414))에서, 지문(415) 정보에 포함된 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 제거할 수 있도록, 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 사이즈(d) 및 상기 수학식 2를 만족하는 광 투과율(T)을 갖도록 형성 및 설계될 수 있다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 통해 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)를 제거하는 경우, 상술한 도 17의 제 1 비교 실시예 내지 도 19의 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지에 비해, 융선(411) 및 골(413)이 명확히 드러나는 선명한 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
도 21은 외부의 광이 존재할 때, 사용자가 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 22는 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션(calibration)에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지를 나타내는 도면이다. 도 23은 외부의 광이 존재할 때, 디스플레이 모듈을 터치하는 경우에 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지를 나타내는 도면이다. 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이즈 및 광 투과율을 갖도록 형성 및 설계된 필터를 포함하는 지문 센서 모듈을 통해 획득된 지문 이미지를 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 포함하는 않고, 외부의 광(예: 외광)이 존재할 때, 지문 센서 모듈을 통해 획득한 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지일 수 있다. 일 실시예에서, 외부의 광(예: 외광)이 존재하는 경우, 지문 센서 모듈을 통해 획득되는 지문 이미지는, 외광의 방향으로 경사지게 지문 이미지(예: raw image)의 밝기가 변경될 수 있다. 도 21을 참조하면, 제 1 비교 실시예에 따른 지문 이미지는, 예를 들어, 외광의 영향으로 인해 지문 이미지에 밝기의 차이가 발생될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 포함하지 않고, 예를 들어, 전자 장치의 제조 공정 중 지문 센서 모듈의 캘리브레이션(calibration)에 의해 저장된 제 2 비교 실시예에 따른 백그라운드 이미지일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 23은 외부의 광(예: 외광)이 존재하는 경우에 지문 센서 모듈을 통해 획득되는 백그라운드 이미지를 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘에 의해 제거한 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 23을 통해 나타낸 바와 같이, 외부의 광(예: 외광)이 존재하는 경우, 전자 장치는 외광의 위치 및 세기를 확인할 수 없으므로, 외광의 영향으로 인해 발생된 지문 이미지의 밝기 차이는, 전자 장치의 백그라운드 리무벌(removal) 알고리즘을 이용하더라도 교정되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서 모듈(430)에 포함되는 필터(437)는, 도 4에 개시된 바와 같이, 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치될 수 있다. 필터(437)는 보호 부재(420)를 통해 투과되는 광(예: 반사 광(414))에서, 지문(415) 정보에 포함된 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)를 제거할 수 있도록, 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 사이즈(d) 및 상기 수학식 2를 만족하는 광 투과율(T)을 갖도록 형성 및 설계될 수 있다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(437)를 통해 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)를 제거하는 경우, 상술한 도 21의 제 1 비교 실시예 내지 도 23의 제 3 비교 실시예에 따른 지문 이미지에 비해, 융선(411) 및 골(413)이 명확히 드러나는 선명한 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 이용하여 지문 정보를 획득하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
동작 2510에서, 프로세서(120)는, 전자 장치(400) 사용자의 손가락(410)이 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160)에 터치되는 것을 감지할 수 있다.
일 실시예에 다르면, 전자 장치(400) 사용자의 손가락(410)은 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160) 상에 배치된 윈도우 글래스를 터치할 수 있다.
동작 2520에서, 프로세서(120)는 전자 장치(400) 사용자의 손가락(410)이 보호 부재(420) 또는 디스플레이 모듈(160) 사에 배치된 윈도우 글래스에 터치되는 것을 기초로 하여, 발광부(425) 및 지문 센서 모듈(430)을 작동(예: 턴온)시킬 수 있다.
동작 2530에서, 프로세서(120)의 제어에 따라 발광부(425)가 동작되면, 발광부(425)로부터 방출된 광(412)은 지문(415)을 통해 반사될 수 있다.
동작 2540에서, 지문 센서 모듈(430)은 지문(415)을 통해 반사되고 디스플레이 모듈(160)을 투과한 광(414)을 수신할 수 있다.
동작 2550에서, 지문 센서 모듈(430)은 상기 수신된 광(414)(예: 지문(415)을 통해 반사된 광)을 기초로 하여, 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치된 필터(437)를 통해, 디스플레이 모듈(160)을 투과하면서 발생되는 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)가 제거된 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지문 센서 모듈(430)을 통해 획득된 지문 정보(예: 지문 이미지)는 압축되어 메모리(130)에 저장 및 등록되고, 추후 사용자 인증을 위한 생체 인증 정보로 사용될 수 있다. 예를 들면, 백그라운드 정보(예: 노이즈 신호)가 제거된 지문 정보(예: 지문 이미지)는 생체 인증을 위한 전처리(예: pre image processing)를 통해 메모리(130)에 등록된 지문 정보(예: 지문 이미지)와 매칭하는 과정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 지문 센서 모듈(430)에 인증을 시도하는 지문(415) 정보가 메모리(130)에 등록된 지문 정보와 매칭되면, 전자 장치(400)는 잠금을 해제하고 지정된 동작을 수행할 수 있다. 지문 센서 모듈(430)에 인증을 시도하는 지문(415) 정보가 메모리(130)에 등록된 지문 정보와 매칭되지 않으면, 전자 장치(400)는 잠금을 유지하고, 인증에 실패했다는 것을 알리는 알림을 디스플레이 모듈(160)을 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(400)는, 디스플레이 모듈(160) 상에 배치된 윈도우 글래스 또는 보호 부재(420)에 부착된 이물질에 의한 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)를 지문 센서 모듈(430)에 포함된 필터(437)를 이용하여 제거할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(400)는, 지문 센서 모듈(430)에 포함된 필터(437)를 이용하여 전자 장치(400) 사용자의 지문(415)이 인식됨과 동시에 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)를 제거함으로써, 보다 정확한 지문 정보(예: 지문 이미지)를 획득하여 지문 패턴 인식을 위한 지문 이미지의 품질을 높일 수 있고, 생체 인증을 위한 보안성 및 편의성을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(400)는, 필터(437)를 이용하여 백그라운드 정보(예: 노이즈 성분)를 제거할 수 있으므로, 지문 판독 회로를 간편하게 설계할 수 있고, 지문(415)을 인식하기 위한 알고리즘(S/W)에 비해 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101, 200, 300, 400)는, 발광부(425) 및 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈(160), 상기 디스플레이 모듈(160)의 제 1 방향에 배치된 지문 센서 모듈(430), 메모리(130), 및 상기 디스플레이 모듈(160), 상기 지문 센서 모듈(430) 및 상기 메모리(130)와 작동적으로 연결된 프로세서(120)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 지문 센서 모듈(430)은, 제 1 렌즈(431) 및 상기 제 1 렌즈(431)의 제 1 방향에 배치된 제 2 렌즈(432), 상기 제 1 렌즈(431) 및 상기 제 2 렌즈(432) 사이에 배치되고, 개구(433)를 포함하는 애퍼처(435), 상기 제 1 렌즈(431), 상기 제 2 렌즈(432) 및 상기 애퍼처(435)에 형성된 상기 개구(433) 사이에 배치된 필터(437), 및 상기 제 2 렌즈(432)의 제 1 방향에 배치된 이미지 센서(439)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 손가락(410)이 상기 디스플레이 모듈(160) 상에 배치된 상기 윈도우 글래스에 터치되는 것을 감지하고, 상기 발광부(425) 및 지문 센서 모듈(430)을 동작시키고, 상기 디스플레이 모듈(160)을 투과하면서 발생되는 백그라운드 정보를 상기 필터(437)를 통해 제거하고, 상기 지문 센서 모듈(430)을 통해 상기 백그라운드 정보가 제거된 지문 정보를 획득하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 렌즈(431)는 지문(415)으로부터 상기 디스플레이 모듈(160)을 투과하여 반사된 광(414)을 집광하고, 상기 제 2 렌즈(432)는 상기 제 1 렌즈(431)를 통해 전달되는 광에서, 상기 필터(437)를 통해 필터링된 광을 집광하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 필터(437)는 상기 제 1 렌즈(431) 및 상기 제 2 렌즈(432) 사이의 광 경로에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 필터(437)는 상기 애퍼처(435)에 형성된 상기 개구(433)의 실질적으로 중앙에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 필터(437)는 아포다이제이션(apodization) 필터일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 렌즈(431), 상기 필터(437), 상기 제 2 렌즈(432) 및 상기 이미지 센서(439)는 일 축선을 기준으로 정렬될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 필터(437)의 사이즈(d)는, 아래의 수학식 1을 만족하는 사이즈를 갖도록 형성되되,
상기 λ는 상기 발광부(425)의 중심 파장의 길이이고, 상기 f는 상기 제 1 렌즈(431)의 초점 거리이고, 상기 f/#은 상기 제 1 렌즈(431)의 f-number이고, 상기 D는 상기 제 1 렌즈(431)의 크기이고, 상기 p는 지문 이미지의 샘플로 사용되는 융선(411) 사이의 간격일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 융선(411) 사이의 간격(p)은 700um~1000um 값으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 필터(437)의 광 투과율(T)은 아래의 수학식 2
를 만족하는 광 투과율을 갖도록 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(400)를 이용하여 지문 정보를 획득하는 방법은, 프로세서(120)가, 상기 전자 장치(400) 사용자의 손가락(410)이 디스플레이 모듈(160)에 터치되는 것을 감지하는 동작, 상기 프로세서(120)가, 상기 전자 장치(400) 사용자의 손가락(410)이 디스플레이 모듈(160)에 터치되는 것을 기초로 하여, 발광부(425) 및 지문 센서 모듈(430)을 작동시키는 동작, 상기 프로세서(120)의 제어에 따라, 상기 발광부(425)가 작동되는 것을 기초로 하여, 상기 발광부(425)로부터 방출된 광(412)이 지문(415)을 통해 반사되는 동작, 상기 지문 센서 모듈(430)이, 상기 지문(415)을 통해 반사되고 상기 디스플레이 모듈(160)을 투과한 광(414)을 수신하는 동작, 및 상기 수신된 광(414)을 기초로 하여, 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치된 필터(437)를 통해, 상기 디스플레이 모듈(160)을 투과하면서 발생되는 백그라운드 정보가 제거된 지문 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
101, 200, 300, 400: 전자 장치 120: 프로세서
130: 메모리 160: 디스플레이 모듈
410: 손가락 420: 보호 부재
425: 발광부 430: 지문 센서 모듈
431: 제 1 렌즈 432: 제 2 렌즈
433: 개구 435: 애퍼처
439: 이미지 센서

Claims (20)

  1. 전자 장치(101, 200, 300, 400)에 있어서,
    발광부(425) 및 윈도우 글래스를 포함하는 디스플레이 모듈(160);
    상기 디스플레이 모듈(160)의 제 1 방향에 배치된 지문 센서 모듈(430);
    메모리(130); 및
    상기 디스플레이 모듈(160), 상기 지문 센서 모듈(430) 및 상기 메모리(130)와 작동적으로 연결된 프로세서(120)를 포함하고,
    상기 지문 센서 모듈(430)은,
    제 1 렌즈(431) 및 상기 제 1 렌즈(431)의 제 1 방향에 배치된 제 2 렌즈(432);
    상기 제 1 렌즈(431) 및 상기 제 2 렌즈(432) 사이에 배치되고, 개구(433)를 포함하는 애퍼처(435);
    상기 제 1 렌즈(431), 상기 제 2 렌즈(432) 및 상기 애퍼처(435)에 형성된 상기 개구(433) 사이에 배치된 필터(437); 및
    상기 제 2 렌즈(432)의 제 1 방향에 배치된 이미지 센서(439)를 포함하는 전자 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서(120)는,
    손가락(410)이 상기 디스플레이 모듈(160) 상에 배치된 상기 윈도우 글래스에 터치되는 것을 감지하고,
    상기 발광부(425) 및 지문 센서 모듈(430)을 동작시키고,
    상기 디스플레이 모듈(160)을 투과하면서 발생되는 백그라운드 정보를 상기 필터(437)를 통해 제거하고,
    상기 지문 센서 모듈(430)을 통해 상기 백그라운드 정보가 제거된 지문 정보를 획득하도록 구성된 전자 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈(431)는 지문(415)으로부터 상기 디스플레이 모듈(160)을 투과하여 반사된 광(414)을 집광하고,
    상기 제 2 렌즈(432)는 상기 제 1 렌즈(431)를 통해 전달되는 광에서, 상기 필터(437)를 통해 필터링된 광을 집광하도록 구성된 전자 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 필터(437)는 상기 제 1 렌즈(431) 및 상기 제 2 렌즈(432) 사이의 광 경로에 배치된 전자 장치.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 필터(437)는 상기 애퍼처(435)에 형성된 상기 개구(433)의 실질적으로 중앙에 배치된 전자 장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 필터(437)는 아포다이제이션(apodization) 필터인 전자 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈(431), 상기 필터(437), 상기 제 2 렌즈(432) 및 상기 이미지 센서(439)는 일 축선을 기준으로 정렬된 전자 장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 필터(437)의 사이즈(d)는, 아래의 수학식을 만족하는 사이즈를 갖도록 형성되되,

    상기 λ는 상기 발광부(425)의 중심 파장의 길이이고, 상기 f는 상기 제 1 렌즈(431)의 초점 거리이고, 상기 f/#은 상기 제 1 렌즈(431)의 f-number이고, 상기 D는 상기 제 1 렌즈(431)의 크기이고, 상기 p는 지문 이미지의 샘플로 사용되는 융선(411) 사이의 간격인 전자 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 융선(411) 사이의 간격(p)은 700um~1000um 값으로 설정된 전자 장치.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 필터(437)의 광 투과율(T)은 아래의 수학식

    을 만족하는 광 투과율을 갖도록 설정된 전자 장치.
  11. 지문 센서 모듈(430)에 있어서,
    제 1 렌즈(431) 및 상기 제 1 렌즈(431)의 제 1 방향에 배치된 제 2 렌즈(432);
    상기 제 1 렌즈(431) 및 상기 제 2 렌즈(432) 사이에 배치되고, 개구(433)를 포함하는 애퍼처(435);
    상기 제 1 렌즈(431), 상기 제 2 렌즈(432) 및 상기 애퍼처(435)에 형성된 상기 개구(433) 사이에 배치된 필터(437); 및
    상기 제 2 렌즈(432)의 제 1 방향에 배치된 이미지 센서(439)를 포함하는 지문 센서 모듈.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈(431)는 지문(415)으로부터 디스플레이 모듈(160)을 투과하여 반사된 광(414)을 집광하고,
    상기 제 2 렌즈(432)는 상기 제 1 렌즈(431)를 통해 전달되는 광에서, 상기 필터(437)를 통해 필터링된 광을 집광하도록 구성된 지문 센서 모듈.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 필터(437)는 상기 제 1 렌즈(431) 및 상기 제 2 렌즈(432) 사이의 광 경로에 배치된 지문 센서 모듈.
  14. 제 11항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 필터(437)는 상기 애퍼처(435)에 형성된 상기 개구(433)의 실질적으로 중앙에 배치된 지문 센서 모듈.
  15. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 필터(437)는 아포다이제이션(apodization) 필터인 지문 센서 모듈.
  16. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈(431), 상기 필터(437), 상기 제 2 렌즈(432) 및 상기 이미지 센서(439)는 일 축선을 기준으로 정렬된 지문 센서 모듈.
  17. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 필터(437)의 사이즈(d)는, 아래의 수학식을 만족하는 사이즈를 갖도록 형성되되,

    상기 λ는 상기 발광부(425)의 중심 파장의 길이이고, 상기 f는 상기 제 1 렌즈(431)의 초점 거리이고, 상기 f/#은 상기 제 1 렌즈(431)의 f-number이고, 상기 D는 상기 제 1 렌즈(431)의 크기이고, 상기 p는 지문 이미지의 샘플로 사용되는 융선(411) 사이의 간격인 지문 센서 모듈.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 융선(411) 사이의 간격(p)은 700um~1000um 값으로 설정된 지문 센서 모듈.
  19. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 필터(437)의 광 투과율(T)은 아래의 수학식

    을 만족하는 광 투과율을 갖도록 설정된 지문 센서 모듈.
  20. 전자 장치(400)를 이용하여 지문 정보를 획득하는 방법에 있어서,
    프로세서(120)가, 상기 전자 장치(400) 사용자의 손가락(410)이 디스플레이 모듈(160) 상에 배치된 윈도우 글래스에 터치되는 것을 감지하는 동작;
    상기 프로세서(120)가, 상기 전자 장치(400) 사용자의 손가락(410)이 상기 디스플레이 모듈(160) 상에 배치된 상기 윈도우 글래스에 터치되는 것을 기초로 하여, 발광부(425) 및 지문 센서 모듈(430)을 작동시키는 동작;
    상기 프로세서(120)의 제어에 따라, 상기 발광부(425)가 작동되는 것을 기초로 하여, 상기 발광부(425)로부터 방출된 광(412)이 지문(415)을 통해 반사되는 동작;
    상기 지문 센서 모듈(430)이, 상기 지문(415)을 통해 반사되고 상기 디스플레이 모듈(160)을 투과한 광(414)을 수신하는 동작; 및
    상기 수신된 광(414)을 기초로 하여, 제 1 렌즈(431), 제 2 렌즈(432) 및 애퍼처(435)에 형성된 개구(433) 사이에 배치된 필터(437)를 통해, 상기 디스플레이 모듈(160)을 투과하면서 발생되는 백그라운드 정보가 제거된 지문 정보를 획득하는 동작을 포함하는 방법.
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