WO2023121081A1 - 디스플레이를 포함하는 전자 장치 및 디스플레이의 설계 방법 - Google Patents
디스플레이를 포함하는 전자 장치 및 디스플레이의 설계 방법 Download PDFInfo
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- G06V40/18—Eye characteristics, e.g. of the iris
- G06V40/19—Sensors therefor
Definitions
- Various embodiments disclosed in this document relate to an electronic device including a display and a method for designing the display.
- An electronic device may include various means for identifying a user.
- a recognition sensor capable of identifying user's biometric information (eg, iris, fingerprint, etc.) may be included.
- a display occupies an increasing proportion of the front surface of an electronic device.
- An electronic device equipped with a large screen display while maintaining the overall size of the electronic device is also being released.
- the space in which a recognition sensor capable of recognizing biometric information is disposed is gradually reduced.
- the recognition sensor is placed on the side or rear of the electronic device, but accessibility is poor compared to the case where the recognition sensor is placed on the front.
- the space for arranging the recognition sensor is narrow.
- the recognition sensor When the recognition sensor receives the user's biometric information using light, light incident to the recognition sensor disposed under the display passes through the display.
- a material having low light transmittance and a material having high light transmittance may exist.
- Light passing through the display may be diffracted while passing through a pattern formed by a material having a low transmittance and a material having a high transmittance. Also, light passing through the display may be scattered while passing through an internal material of the display. Due to such diffraction and scattering, the accuracy of information obtained through the recognition sensor may be reduced.
- Various embodiments disclosed in this document may provide various design methods for improving the accuracy of information obtained from a recognition sensor disposed under a display and an electronic device including a display to which the design method is applied.
- An electronic device may include a display including a polarization layer, an image sensor, and a recognition sensor including a lens for condensing light into the image sensor and disposed under the display.
- the first area of the image sensor has an acceptable angle determined according to the total components of diffracted light passing through the display and the numerical aperture of the lens. It may be an area having a high signal ratio corresponding to a ratio of components diffracted within an acceptance angle, and the polarization layer may include an amount of light transmitted through the lens and incident to the first area of the image sensor. The polarization direction may be greater than the amount of light transmitted through the lens and incident to the second region of the image sensor.
- An electronic device may include a display including a polarization layer, an image sensor, and a recognition sensor including a lens for condensing light into the image sensor and disposed under the display. Tilt the display at an arbitrary angle with respect to the recognition sensor, rotate the display on an axis passing through the center of the recognition sensor in a state where the straight line distance from the center of the recognition sensor to the display is a first distance, and the recognition sensor By irradiating light perpendicular to the display to the display, confirming a change in the first light received amount, which is the amount of light transmitted through the display and received by the recognition sensor, and tilting the display at the arbitrary angle with respect to the recognition sensor , In a state in which the straight line distance from the center of the recognition sensor to the display is a second distance longer than the first distance, the display is rotated on an axis passing through the center of the recognition sensor, and light perpendicular to the recognition sensor is emitted.
- a change in a second light reception amount which is an amount of light transmitted through the display and received by the recognition sensor by irradiating the display, is confirmed, and the first light reception amount and the first light reception amount according to the rotation angle of the display with respect to an axis passing through the center of the recognition sensor
- a ratio of the second light-receiving amount may be identified, and a polarization direction of the polarization layer may be determined based on the ratio.
- a method for designing a display including a recognition sensor includes a portion having a relatively high transmittance and a portion having a relatively low transmittance when viewing the display from an image sensor included in the recognition sensor.
- An operation of simulating a pattern formed by each of a plurality of regions of the image sensor, a total component of diffracted light passing through the pattern and a numerical aperture of a lens included in the recognition sensor after passing through the pattern An operation of checking the area of the image sensor in which the pattern is simulated when the signal ratio corresponding to the ratio of the diffracted component within the acceptance angle determined according to is maximum, and the signal ratio is the maximum
- An operation of setting a polarization direction of a polarization layer included in the display to increase transmittance of light incident to the region may be included.
- the display is tilted at an arbitrary angle with respect to the recognition sensor, and a straight line distance from the center of the recognition sensor to the display is 1 distance, the display is rotated on an axis passing through the center of the recognition sensor and light perpendicular to the recognition sensor is radiated to the display, whereby the amount of light transmitted through the display and received by the recognition sensor is first An operation of checking a change in light reception amount, tilting the display at the arbitrary angle with respect to the recognition sensor, and in a state where a straight line distance from the center of the recognition sensor to the display is a second distance longer than the first distance Rotating the display on an axis passing through the center of the recognition sensor, irradiating light perpendicular to the recognition sensor to the display, and confirming a change in a second light reception amount, which is the amount of light received by the recognition sensor through the display.
- An operation of checking the ratio of the first light reception amount and the second light reception amount according to the rotation angle of the display with respect to the axis passing through the center of the recognition sensor, and the polarization direction of the polarization layer included in the display based on the ratio It may include a decision-making action.
- An electronic device may include a display including a plurality of layers, a lens, and an image sensor receiving light condensed by the lens, and a recognition sensor disposed below the display.
- the display may include a transmissive area and a blocking area having a relatively lower light transmittance than the transmissive area, and a component in which light is incident and diffracted into a pattern formed by the transmissive area and the blocking area and the The size of the transmission region may be determined such that a ratio of elements diffracted within an allowable angle determined according to a numerical aperture of a lens included in the recognition sensor exceeds a preset value.
- the quality of an image acquired by a recognition sensor disposed under a display and used to obtain user's biometric information using light may be improved.
- FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to various embodiments.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of a display according to various embodiments disclosed herein.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of a display and recognition sensor according to various embodiments disclosed herein.
- FIG. 4A is a diagram illustrating the progress of light that does not pass through a transmission pattern.
- 4B is a diagram illustrating the progress of light passing through a display.
- 5A is a diagram illustrating a blocking area and a transmission area included in a display according to various embodiments disclosed herein.
- 5B is a diagram illustrating a transmission pattern of a display according to various embodiments disclosed herein.
- FIG. 6 is a diagram for explaining an acceptable angle of a recognition sensor according to various embodiments disclosed in this document.
- FIGS. 7A to 7C are diagrams illustrating simulation results of diffraction characteristics of light transmitted through a transmission pattern of a display according to various embodiments disclosed herein.
- 8A is a diagram illustrating a transmission pattern having transmission areas having different sizes.
- 8B is a diagram visually illustrating diffraction characteristics when the size of the transmission region is the minimum size calculated by the allowable angle.
- 8C is a diagram showing a change in signal ratio according to the size of a transmission region.
- 9A and 9B are diagrams visually illustrating results of simulating diffraction characteristics of a transmission pattern having transmission regions disposed at different intervals.
- 9C is a diagram in which a change in signal ratio according to an interval of a transmission region can be confirmed.
- 10A is a diagram showing a transmission pattern in which transmission regions of different sizes coexist.
- FIG. 10B is a diagram illustrating a transmission pattern in which the size of a smaller transmission region is increased in the transmission pattern of FIG. 10A.
- FIG. 10C is a diagram illustrating a change in signal ratio according to an increase in the size of a smaller transmission region in the transmission pattern of FIG. 10A.
- FIG. 10D is a diagram illustrating a transmission pattern in which the size of a larger transmission region is increased in the transmission pattern of FIG. 10A.
- FIG. 10E is a diagram illustrating a change in signal ratio according to an increase in the size of a larger transmission area in the transmission pattern of FIG. 10A.
- 11A is a diagram illustrating a transmission pattern including transmission regions having different transmittances.
- 11B is a diagram illustrating a signal ratio change according to transmittance of a transmission region.
- 12A is a diagram for explaining a transmission pattern according to various embodiments disclosed in this document.
- 12B is a diagram illustrating a change in a signal ratio according to an interval of a transmission pattern.
- FIG. 13 is a diagram illustrating how light transmitted through a display according to various embodiments disclosed in this document is incident to a recognition sensor.
- FIG. 14A is a diagram showing how light is incident from different directions with respect to transmission patterns according to various embodiments disclosed herein.
- FIG. 14B is a diagram showing a transmission pattern when light is incident from a direction A to the transmission pattern shown in FIG. 14A and diffraction characteristics of the transmission pattern.
- FIG. 14C is a diagram showing a transmission pattern when light is incident from a direction B to the transmission pattern shown in FIG. 14A and diffraction characteristics of the transmission pattern.
- FIG. 14D is a diagram illustrating a transmission pattern when light is incident in a direction C to the transmission pattern shown in FIG. 14A and diffraction characteristics of the transmission pattern.
- 15 is a diagram illustrating signal ratios of light incident to different positions of an image sensor.
- 16A is a diagram illustrating a state in which light passing through a polarization layer is incident to a recognition sensor according to various embodiments disclosed herein.
- 16B is a diagram illustrating a fingerprint image obtained by light passing through a polarization layer.
- 17 is a flowchart of a first design method of a display according to various embodiments disclosed herein.
- 18 is a diagram for explaining a method of measuring a first light reception amount of light passing through a display according to various embodiments disclosed herein.
- 19 is a diagram for explaining a method of measuring a second light reception amount of light passing through a display according to various embodiments disclosed herein.
- 20 is a diagram illustrating a ratio of a second light reception amount to a first light reception amount at each position of an image sensor included in a recognition sensor according to various embodiments disclosed herein.
- 21 is a flowchart of a second design method of a display according to various embodiments disclosed herein.
- FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 within a network environment 100, according to various embodiments.
- an electronic device 101 communicates with an electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or through a second network 199. It may communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
- a first network 198 eg, a short-range wireless communication network
- the server 108 e.g, a long-distance wireless communication network
- the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or the antenna module 197 may be included.
- at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added.
- some of these components eg, sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into a single component (eg, display module 160). It can be.
- the processor 120 for example, executes software (eg, the program 140) to cause at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can control and perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, the processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
- software eg, the program 140
- the processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
- the processor 120 may include a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor) or a secondary processor 123 (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit ( NPU: neural processing unit (NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor).
- a main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
- a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit ( NPU: neural processing unit (NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor.
- NPU neural network processing unit
- the secondary processor 123 may be implemented separately from or as part of the main processor 121 .
- the secondary processor 123 may, for example, take the place of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 is active (eg, running an application). ) state, together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
- the auxiliary processor 123 eg, image signal processor or communication processor
- the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing an artificial intelligence model.
- AI models can be created through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device 101 itself where the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (eg, the server 108).
- the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning or reinforcement learning, but in the above example Not limited.
- the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
- Artificial neural networks include deep neural networks (DNNs), convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), restricted boltzmann machines (RBMs), deep belief networks (DBNs), bidirectional recurrent deep neural networks (BRDNNs), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the foregoing, but is not limited to the foregoing examples.
- the artificial intelligence model may include, in addition or alternatively, software structures in addition to hardware structures.
- the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101 .
- the data may include, for example, input data or output data for software (eg, program 140) and commands related thereto.
- the memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134 .
- the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
- the input module 150 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 120) of the electronic device 101 from the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
- the input module 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (eg, a button), or a digital pen (eg, a stylus pen).
- the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101 .
- the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
- the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
- a receiver may be used to receive an incoming call. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
- the display module 160 may visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
- the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
- the display module 160 may include a touch sensor set to detect a touch or a pressure sensor set to measure the intensity of force generated by the touch.
- the audio module 170 may convert sound into an electrical signal or vice versa. According to one embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
- the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
- the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
- the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a bio sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
- the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used to directly or wirelessly connect the electronic device 101 to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
- the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
- HDMI high definition multimedia interface
- USB universal serial bus
- SD card interface Secure Digital Card interface
- audio interface audio interface
- connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 may be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
- the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
- the haptic module 179 may convert electrical signals into mechanical stimuli (eg, vibration or motion) or electrical stimuli that a user may perceive through tactile or kinesthetic senses.
- the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
- the camera module 180 may capture still images and moving images. According to one embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
- the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
- the power management module 188 may be implemented as at least part of a power management integrated circuit (PMIC), for example.
- PMIC power management integrated circuit
- the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
- the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
- the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). Establishment and communication through the established communication channel may be supported.
- the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
- the communication module 190 is a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module).
- a wireless communication module 192 eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
- GNSS global navigation satellite system
- wired communication module 194 eg, : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module.
- a corresponding communication module is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (eg, legacy It may communicate with the external electronic device 104 through a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a telecommunications network such as a computer network (eg, a LAN or a WAN).
- a telecommunications network such as a computer network (eg, a LAN or a WAN).
- These various types of communication modules may be integrated as one component (eg, a single chip) or implemented as a plurality of separate components (eg, multiple chips).
- the wireless communication module 192 uses subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
- subscriber information eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
- IMSI International Mobile Subscriber Identifier
- the electronic device 101 may be identified or authenticated.
- the wireless communication module 192 may support a 5G network after a 4G network and a next-generation communication technology, for example, NR access technology (new radio access technology).
- NR access technologies include high-speed transmission of high-capacity data (enhanced mobile broadband (eMBB)), minimization of terminal power and access of multiple terminals (massive machine type communications (mMTC)), or high reliability and low latency (ultra-reliable and low latency (URLLC)).
- eMBB enhanced mobile broadband
- mMTC massive machine type communications
- URLLC ultra-reliable and low latency
- -latency communications can be supported.
- the wireless communication module 192 may support a high frequency band (eg, mmWave band) to achieve a high data rate, for example.
- the wireless communication module 192 uses various technologies for securing performance in a high frequency band, such as beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. Technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna may be supported.
- the wireless communication module 192 may support various requirements defined for the electronic device 101, an external electronic device (eg, the electronic device 104), or a network system (eg, the second network 199).
- the wireless communication module 192 is a peak data rate for eMBB realization (eg, 20 Gbps or more), a loss coverage for mMTC realization (eg, 164 dB or less), or a U-plane latency for URLLC realization (eg, Example: downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less) may be supported.
- eMBB peak data rate for eMBB realization
- a loss coverage for mMTC realization eg, 164 dB or less
- U-plane latency for URLLC realization eg, Example: downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less
- the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to the outside (eg, an external electronic device).
- the antenna module 197 may include an antenna including a radiator formed of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
- the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is selected from the plurality of antennas by the communication module 190, for example. can be chosen A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the selected at least one antenna.
- other components eg, a radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as a part of the antenna module 197 in addition to the radiator.
- RFIC radio frequency integrated circuit
- the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
- the mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first surface (eg, a lower surface) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (eg, mmWave band); and a plurality of antennas (eg, array antennas) disposed on or adjacent to a second surface (eg, a top surface or a side surface) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals of the designated high frequency band. can do.
- peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
- signal e.g. commands or data
- commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
- Each of the external electronic devices 102 or 104 may be the same as or different from the electronic device 101 .
- all or part of operations executed in the electronic device 101 may be executed in one or more external electronic devices among the external electronic devices 102 , 104 , or 108 .
- the electronic device 101 when the electronic device 101 needs to perform a certain function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device 101 instead of executing the function or service by itself.
- one or more external electronic devices may be requested to perform the function or at least part of the service.
- One or more external electronic devices receiving the request may execute at least a part of the requested function or service or an additional function or service related to the request, and deliver the execution result to the electronic device 101 .
- the electronic device 101 may provide the result as at least part of a response to the request as it is or additionally processed.
- cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology may be used.
- the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
- the external electronic device 104 may include an internet of things (IoT) device.
- Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks. According to one embodiment, the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199 .
- the electronic device 101 may be applied to intelligent services (eg, smart home, smart city, smart car, or health care) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of a display according to various embodiments disclosed herein.
- the display of FIG. 2 may be an embodiment of the display module 160 described in FIG. 1 .
- the display module 200 may include an unbreakable (UB) type OLED display (eg, curved display) panel 230 .
- UB unbreakable
- OLED organic light-emitting diode
- OCTA on cell touch active matrix organic light-emitting diode
- the display module 200 includes a window layer 210, a polarization layer 220 (polarizer (POL)) (eg, a polarizing film) sequentially disposed on the rear surface of the window layer 210, and a display It may include the panel 230 , the polymer layer 240 and the metal sheet layer 250 .
- the display panel 230 may include a digitizer panel 260 disposed between the polymer layer 240 and the metal sheet layer 250 or on the rear surface of the metal sheet layer 250 .
- the window layer 210 may include a glass layer.
- the window layer 210 may include ultra thin glass (UTG).
- window layer 210 may include a polymer.
- the window layer 210 may include polyethylene terephthalate (PET) or polyimide (PI).
- window layer 210 may be arranged in multiple layers to include a glass layer and a polymer.
- the window layer 210, the polarization layer 220, the display panel 230, the polymer layer 240, and the metal sheet layer 250 may be formed of an adhesive (P1, P2, P3, P4) (or an adhesive). ) through which they can be attached to each other.
- the adhesives P1 , P2 , P3 , and P4 may include at least one of an optical clear adhesive (OCA), a pressure sensitive adhesive (PSA), a heat-reactive adhesive, a general adhesive, or a double-sided tape.
- the display panel 230 may include a plurality of pixels and a wiring structure (eg, an electrode pattern).
- the polarization layer 220 may selectively pass light generated from a light source of the display panel 230 and vibrating in a certain direction.
- the display panel 230 and the polarization layer 220 may be integrally formed.
- the display panel 230 may include a touch panel (not shown).
- the polymer layer 240 may be disposed under the display panel 230 to provide a dark background for ensuring visibility of the display panel 230 and to be formed of a buffering material for a buffering action.
- the polymer layer 240 may be removed or placed under the metal sheet layer 250 .
- the metal sheet layer 250 is SUS (steel use stainless) (eg, STS (stainless steel)), Cu, Al, or metal CLAD (eg, a laminated member in which SUS and Al are alternately disposed). may contain at least one. In some embodiments, the metal sheet layer 250 may include other alloy materials. In some embodiments, the metal sheet layer 250 may help reinforce the rigidity of the electronic device, shield ambient noise, and may be used to dissipate heat emitted from surrounding heat dissipating components.
- SUS steel use stainless
- STS stainless steel
- metal CLAD eg, a laminated member in which SUS and Al are alternately disposed
- the metal sheet layer 250 may include other alloy materials. In some embodiments, the metal sheet layer 250 may help reinforce the rigidity of the electronic device, shield ambient noise, and may be used to dissipate heat emitted from surrounding heat dissipating components.
- the display module 200 is disposed below the metal sheet layer 250 and may include a digitizer panel 260 as a detecting member that receives an input of an electronic pen (eg, a stylus).
- the digitizer panel 260 may include a coil member disposed on a dielectric substrate to detect a resonant frequency of an electromagnetic induction method applied from an electronic pen.
- the display module 200 may include at least one functional member (not shown) disposed between the polymer layer 240 and the metal sheet layer 250 or under the metal sheet layer 250.
- the functional member may include a graphite sheet for heat dissipation, a touch sensor supporting the touch function of the display module 200, a force touch FPCB, a fingerprint sensor FPCB, an antenna radiator for communication, or a conductive/non-conductive tape. there is.
- the display module 200 may include a flexible printed circuit board 231 disposed in a folding manner from the display panel 230 to at least a portion of the rear surface of the display module 200 .
- the flexible printed circuit board 231 may be electrically connected to the display panel 230 .
- the flexible printed circuit board 231 may include a display driver IC (DDI) or a touch display driver IC (TDDI).
- the display module 200 may include a chip on film (COF) structure in which the DDI 232 is disposed on a flexible printed circuit board 231 electrically connected to the display panel 230 .
- the display module 200 may include a chip on panel or chip on plastic (COP) structure in which the DDI 232 is disposed on a portion of the display panel 230 .
- COF chip on film
- various elements related to driving the display module 200 may be disposed on the flexible printed circuit board 231 .
- passive elements such as a flash memory for a display, a diode for preventing ESD, a pressure sensor, and/or a decap may be disposed on the flexible printed circuit board 231 .
- FIG. 3 is a cross-sectional view of a display and recognition sensor according to various embodiments disclosed herein.
- an electronic device may include a recognition sensor 400 .
- the recognition sensor 400 may be a sensor used to obtain image information and identify a user.
- the recognition sensor 400 may obtain an image related to a user's fingerprint.
- the processor may compare the fingerprint image acquired through the recognition sensor 400 with fingerprint information stored in the electronic device (eg, fingerprint information stored in the memory of the electronic device) and output the result.
- fingerprint information stored in the electronic device eg, fingerprint information stored in the memory of the electronic device
- various operations eg, unlocking the electronic device, executing a specific application, authentication, etc.
- the recognition sensor 400 may recognize various biometric information capable of recognizing a user.
- the recognition sensor 400 may recognize biometric information such as a user's vein and skin.
- the recognition sensor 400 may include a lens 410 and an image sensor 420 .
- the lens 410 may condense light so that the light may be incident to the image sensor 420 .
- the recognition sensor 400 may include a single lens 410 or a lens 410 group including a plurality of lenses 410 .
- the lens 410 mentioned below may be interpreted as meaning including a single lens 410 or a lens group including a plurality of lenses 410 .
- the lens 410 may condense light incident on an area larger than that of the image sensor 420 to the image sensor 420 .
- the image sensor 420 may condense light irradiated to an area five times the size of the image sensor 420 .
- the image sensor 420 includes various electronic devices capable of converting light into electrical signals (eg, charge coupled device (CCD), complementary metal oxide semiconductor (CMOS), thin film transistor (TFT), organic photo diode (PD)). )) may be included.
- CCD charge coupled device
- CMOS complementary metal oxide
- the recognition sensor 400 may be disposed on a rear surface (eg, a surface facing the -Z direction of FIG. 3 ) of the display 300 (eg, the display 200 of FIG. 2 ).
- the rear surface of the display 300 may refer to a direction opposite to the front surface of the display 300 (eg, a surface facing the +Z direction in FIG. 3 ).
- the front of the display 300 may be a surface on which visual information is displayed. Light generated from a light emitting device included in the display 300 may be reflected by a specific object (eg, a user's finger). The reflected light may pass through the display 300 again and be incident to the recognition sensor 400 disposed on the rear surface of the display 300 .
- Light incident to the recognition sensor 400 may be condensed by the lens 410 and then incident to the image sensor 420 .
- Some of the components included in the display 300 may be removed from a portion where the recognition sensor 400 is disposed so that light passing through the display 300 can be transmitted to the recognition sensor 400 .
- a component made of a material having low light transmittance or a component made of a material that reflects light may be partially removed from a position corresponding to the recognition sensor 400 .
- an opening 341 may be formed by removing a portion of the buffer member 340 of the display 300 at a position corresponding to a portion where the recognition sensor 400 is disposed.
- components made of materials having low light transmittance may be removed at positions corresponding to the recognition sensor 400.
- the display panel 330 eg, the display panel 230 of FIG. 2
- the display 300 is a recognition sensor.
- Visual information can also be displayed at a position corresponding to the part where 400 is placed.
- the recognition sensor 400 has been described as being disposed on the rear surface of the display 300, but the recognition sensor 400 may also be understood as a component included in the display 300. In this case, the recognition sensor 400 may be one component included in the laminated structure of the display 300 .
- FIG. 3 In the following description, reference numerals in FIG. 3 are used for components identical or similar to those in FIG. 3 .
- FIG. 4A is a diagram illustrating the progress of light that does not pass through a transmission pattern.
- 4B is a diagram illustrating the progress of light passing through a display.
- 5A is a diagram illustrating a blocking area and a transmission area included in a display according to various embodiments disclosed herein.
- 5B is a diagram illustrating a transmission pattern of a display according to various embodiments disclosed herein.
- the lens 410 of the recognition sensor 400 may be designed considering the thickness of the window layer 310 and the display panel 330 of the display 300 .
- the lens 410 may be designed to condense light passing through the window layer 310 and the display panel 330 to the image sensor 420 of the recognition sensor 400 .
- design elements of the lens 410 such as a focal length, magnification, and shape (curvature) of the lens 410 may be designed in consideration of the thickness of the window layer 310 and the display panel 330 . As shown in FIG.
- the image of recognizable quality may refer to an image having a level of resolution capable of being compared with a reference image stored in an electronic device.
- the display panel 330 included in the display 300 may include a material having relatively high light transmittance and a material having relatively low light transmittance.
- a light emitting element that generates light and a circuit connected to the light emitting element eg, a circuit made of thin film transitors (TFTs) and wires
- TFTs thin film transitors
- materials such as a pixel define layer (PDL) and a substrate of the display panel 330 eg, polyethylene terephthalate (PET) or polyimide (PI) may have relatively high light transmittance.
- a pattern may be formed by the blocking region and the transmitting region when a portion where a material having low transmittance is disposed is referred to as a blocking region, and a portion where a material having low transmittance is not disposed and transmits light is referred to as a transmitting region.
- the display panel 330 may include a structure in which a plurality of layers are stacked.
- Each of the plurality of layers may include a material having low transmittance.
- Each layer may include a transmission region 520 and a blocking region 510 to form a pattern through which light is transmitted.
- FIG. 5B when viewing the display 300 from the rear side of the display 300, the patterns of the stacked layers may overlap to form a pattern 600 that transmits light.
- Light incident to the recognition sensor 400 disposed on the rear surface of the display 300 passes through a pattern composed of stacked layers (hereinafter referred to as “transmission pattern 600”) to the recognition sensor 400. can enter
- the transmission pattern 600 may cause a diffraction phenomenon (refer to B in FIG. 4B ) to change a path of light passing through the display 300 .
- light passing through the display 300 may be scattered by various materials included in the display 300 (see A in FIG. 4B).
- the recognition sensor 400 is configured using the lens 410 designed considering only the thickness of the window layer 310 and the display panel 330 of the display 300, path change and scattering by the transmission pattern 600 Since the phenomenon is not considered, the quality of an image (eg, the fingerprint image of FIG. 4B ) acquired by the recognition sensor 400 due to the changed light path during transmission of the display 300 may be lower than the specified quality.
- a fingerprint image obtained by light transmitted through the display 300 on which the transmission pattern 600 is formed is a fingerprint image obtained by light not transmitted through the transmission pattern 600 (FIG. 4A).
- the sharpness may be relatively low.
- the layout of the display 300 is designed so that the image acquired by the recognition sensor 400 disposed on the rear surface of the display 300 has a specified quality or higher, or the display 300 Various methods of setting the polarization direction of the included polarization layer 320 may be suggested.
- the layout of the display 300 may be designed through the contents described below.
- the layout of the display 300 may mean, for example, arrangement relationships of various components included in the display panel 330 . If the layout is changed, the shape of the transmission pattern 600 may also be changed.
- FIG. 6 is a diagram for explaining an acceptable angle of a recognition sensor according to various embodiments disclosed in this document.
- 7A to 7C are diagrams illustrating simulation results of diffraction characteristics of light transmitted through a transmission pattern of a display according to various embodiments disclosed herein.
- the diffracted light can also be used to compose an image.
- the lens 410 included in the recognition sensor 400 may have a numerical aperture as one of performance indicators. Since the numerical aperture is defined by the maximum angle between the light passing through the lens 410 and the optical axis and the refractive index between the lens 410 and the object, it may be understood as a fixed value according to the design of the lens 410. In one embodiment, when the lens 410 of the recognition sensor 400 is fixed, the numerical aperture may be constant. An acceptance angle may be defined according to the numerical aperture of the lens 410 . Allowable angle 700 can be defined as follows.
- the allowable angle 700 may mean an angle at which the recognition sensor 400 can receive the maximum signal component. If the light reflected from the object and passed through the display 300 is diffracted within the allowable angle 700, the diffracted light passes through the lens 410 and is incident to the designated location of the image sensor 420, thus forming an image. can be a signal component that In summary, among the diffracted components, components diffracted within the allowable angle 700 may become signal components constituting an image. On the other hand, a component diffracted beyond the allowable angle 700 is a signal that cannot compose an image and may act as noise.
- a ratio of components diffracted within an acceptable angle 700 among light components diffracted through the display 300 is defined as a signal ratio.
- the ratio of components constituting the image increases, so the image quality is relatively better than when the signal ratio is low. can be obtained. Accordingly, in order to improve image quality obtained through the recognition sensor 400, it may be necessary to set a transmission pattern 600 capable of increasing a signal ratio. Since the transmission pattern 600 is determined according to the layout of the display 300, setting the transmission pattern 600 may mean changing the design of the layout of the display 300.
- Diffraction characteristics of the transmission pattern 600 may be simulated through a processor (eg, the processor 120 of FIG. 1 ).
- the processor may simulate diffraction characteristics of light transmitted through the transmission pattern 600 using a Fourier transform.
- the transmission pattern 600 may include a transmission region 620 that transmits light relatively well and a blocking region 610 having lower light transmittance than the transmission region 620 . there is. If the shape of the transmission region 620 and the repetition period of the transmission region 620 are known, diffraction characteristics can be simulated using Fourier transform.
- the shape and period of the transmissive area 620 are determined according to the layout design of the display 300 , the shape and period of the transmissive area 620 may be changed according to the layout design of the display 300 .
- the diffraction characteristics of the transmission pattern 600 can be expressed by the following equation.
- u(s) is a function representing the shape of the transmissive region 620 with the size (s) of the transmissive region 620 as a variable
- t(p) is the period (p) of the transmissive region 620 It is a pulse train function with .
- Applying the Fourier transform to u(s) and t(p) can be expressed as U(1/s) and T(1/p).
- 7B is a view showing the results obtained by simulating the diffraction characteristics of light passing through the transmission pattern of FIG. 7A.
- a brightly marked area in FIG. 7B may mean an area into which light is incident by diffraction.
- 7C is a diagram showing results obtained through simulation as a graph according to the diffraction angle and the intensity of light. The fact that the diffraction pattern is more densely sampled may mean that the distance between diffracted and incident light is smaller.
- the shape and period of the transmission region 620 are known, diffraction characteristics of light passing through the transmission region 620 can be confirmed through simulation.
- the signal ratio by the transmission pattern 600 can be obtained. Since the higher the signal ratio, a better quality image can be obtained. Therefore, a better quality image can be obtained by designing the transmission pattern 600 using the simulation result.
- the critical size of the transmission region 620 can be derived.
- the signal ratio is reduced and the quality of the image obtained by the recognition sensor 400 may be lowered. layout can be designed.
- 8A is a diagram illustrating a transmission pattern having transmission areas having different sizes.
- 8B is a diagram visually illustrating diffraction characteristics when the size of the transmission region is the minimum size calculated by the allowable angle.
- 8C is a diagram showing a change in signal ratio according to the size of a transmission region.
- the transmission patterns 810 , 820 , and 830 may include transmission regions 811 , 812 , and 813 having different sizes.
- the size of the transmission region is the minimum size calculated by the allowable angle 700, the amount of diffracted light can be visually confirmed.
- FIG. 8C when the size of the transmission region is smaller than the critical size, it can be confirmed that the size of the signal ratio linearly increases as the transmission region increases. In addition, when the size of the transmission region exceeds the minimum size, it can be confirmed that the increase in the signal ratio is not large even if the size of the transmission region is further increased. Through these results, it can be confirmed that increasing the size of the transmission region in the transmission pattern to the minimum size is an effective display design.
- 9A and 9B are diagrams visually illustrating results of simulating diffraction characteristics of a transmission pattern having transmission regions disposed at different intervals.
- 9C is a diagram in which a change in signal ratio according to an interval of a transmission region can be confirmed.
- FIGS. 9A and 9B a simulation was performed for a transmission pattern in which transmission regions having the same size were arranged at different periods (intervals).
- the distance between the transmission regions in the transmission pattern of FIG. 9A is greater than the distance between the transmission regions in the transmission pattern of FIG. 9B.
- FIGS. 9A and 9B it can be seen that the wider the interval between the transmission regions, the more closely sampling by diffraction proceeds, and thus the greater the amount of light diffracted within the allowable angle 700.
- FIG. 9C it can be confirmed that as the interval between the transmission regions is smaller in a specific range (0 to 2), sampling is generated larger than the allowable angle 700 and the signal ratio is larger.
- the size of the signal ratio can be adjusted by adjusting the spacing between the transmission regions in the transmission pattern.
- a high signal ratio can be obtained and an image of good quality can be obtained by reducing the distance between the transmission regions even in the same size of transmission regions.
- FIG. 10A is a diagram showing a transmission pattern in which transmission regions of different sizes coexist.
- FIG. 10B is a diagram illustrating a transmission pattern in which the size of a smaller transmission region is increased in the transmission pattern of FIG. 10A.
- FIG. 10C is a diagram illustrating a change in signal ratio according to an increase in the size of a smaller transmission region in the transmission pattern of FIG. 10A.
- FIG. 10D is a view showing a transmission pattern in which the size of a larger transmission region is increased in the transmission pattern of FIG. 10A.
- FIG. 10E is a diagram illustrating a change in signal ratio according to an increase in the size of a larger transmission area in the transmission pattern of FIG. 10A.
- the transmission pattern of the display may include transmission regions 1010 and 1020 having different sizes.
- a first transmission region 1010 having a first size and a second transmission region 1020 having a second size smaller than the first size may be included in the transmission pattern.
- 10C confirms the signal ratio according to the increase in the size of the second transmission region 1020.
- 10E confirms the signal ratio according to the increase in the size of the first transmission region 1010.
- the signal ratio increases as the size of the transmission region increases, similar to what was previously confirmed through FIG. 8C.
- the signal ratio tends to increase until the transmission region has a minimum size. Accordingly, in a transmission pattern including transmission regions 1010 and 1020 having different sizes, it can be confirmed that increasing the ratio of transmission regions larger than the minimum size can be effective in increasing the signal ratio.
- 11A is a diagram illustrating a transmission pattern including transmission regions having different transmittances.
- 11B is a diagram illustrating a signal ratio change according to transmittance of a transmission region.
- the transmission pattern 600 may be formed of a non-transmissive material disposed on a plurality of layers included in the display panel 330 . Since the transmission pattern 600 is formed by stacking a plurality of layers, the blocking region 510 of one layer and the transmission region 520 of another layer may overlap. For this reason, the transmittance of the transmission region 620 included in the transmission pattern 600 of the display 300 may be different from each other. Transmittance of the transmission region 620 included in the transmission pattern 600 may vary substantially according to the overlap ratio of the transmission region 520 and the blocking region 510 of the layer. For example, the first transmission region 1110 of the first transmission pattern 1100A of FIG.
- Transmittances of the three transmission regions 1130 may be different from each other.
- the transmittance of the first transmission region 1110 may be the highest and the transmittance of the third transmission region 1130 may be the lowest. This may be the result that the degree of overlap between the blocking region 510 and the transmission region 520 of the layers is greater in the third transmission pattern 1100C than in the first transmission pattern 1100A.
- the signal ratio decreases as the transmittance of the transmittance region of the transmittance pattern decreases (or as the size of the overlapping region of the transmittance region and the blocking region of the layers increases). Therefore, in designing the transmission pattern, it is necessary to minimize the overlapping of the transmission region and the blocking region between the layers as much as possible.
- 12A is a diagram for explaining a transmission pattern according to various embodiments disclosed in this document.
- 12B is a diagram illustrating a change in a signal ratio according to an interval of a transmission pattern.
- the display panel may include a first light emitting element generating light of a wavelength corresponding to red, a second light emitting element generating light of a wavelength corresponding to green, and a third light emitting element generating light of a wavelength corresponding to blue.
- a pixel define layer may be disposed between the light emitting devices.
- the PDL may be a member disposed to distinguish between light emitting devices generating light of different wavelengths.
- portions where the light emitting element is disposed may be blocking regions 1210 , 1220 , and 1230 .
- a portion where a first light emitting element is disposed becomes a first blocking region 1210
- a portion where a second light emitting element is disposed becomes a second blocking region 1220
- a third light emitting element is disposed.
- the blocked portion may become the third blocking region 1230 .
- the transmission patterns 1210-1, 1220-1, 1230-1) may be formed. Different light emitting devices generating light of different wavelengths may require different wiring arrangements. Therefore, the first transmission pattern 1210-1 of the PDL adjacent to the first light emitting device, the second transmission pattern 1220-1 of the PDL adjacent to the second light emitting device, and the third transmission pattern 1220-1 of the PDL adjacent to the third light emitting device.
- the transmission patterns 1230-1 may be different from each other.
- the first transmission pattern 1210-1, the second transmission pattern 1220-1, and the third transmission pattern 1230-1 may be understood as unit transmission patterns constituting the entire transmission pattern.
- the X-axis interval 1290 between the unit transmission patterns 1210-1, 1220-1, and 1230-1 is indicated as the interval between the unit transmission patterns 1210-1, 1220-1, and 1230-1.
- the interval between the unit transmission patterns 1210-1, 1220-1, and 1230-1 may include the Y-axis interval as well as the X-axis interval.
- An electronic device may include a display 300 having a transmission pattern 600 set based on the experimental results described above. For example, the layout of the display 300 of the electronic device may be determined such that the size of the transmissive area 620 included in the transmissive pattern 600 is greater than or equal to a minimum size determined according to the allowable angle 700 .
- the transmission pattern 600 (or set the layout of the display 300) capable of obtaining improved image quality through the recognition sensor 400. .
- the processor may refer to a processor included in an electronic device other than the electronic device including the display 300 (eg, a workstation or a PC).
- a first design method of a display will be described with reference to FIGS. 13 to 17 .
- FIG. 13 is a diagram illustrating how light transmitted through a display according to various embodiments disclosed in this document is incident to a recognition sensor.
- FIG. 14A is a diagram showing how light is incident from different directions with respect to transmission patterns according to various embodiments disclosed herein.
- FIG. 14B is a diagram showing a transmission pattern when light is incident from a direction A to the transmission pattern shown in FIG. 14A and diffraction characteristics of the transmission pattern.
- FIG. 14C is a diagram showing a transmission pattern when light is incident from a direction B to the transmission pattern shown in FIG. 14A and diffraction characteristics of the transmission pattern.
- FIG. 14D is a diagram illustrating a transmission pattern when light is incident in a direction C to the transmission pattern shown in FIG. 14A and diffraction characteristics of the transmission pattern.
- 15 is a diagram illustrating signal ratios of light incident to different positions of an image sensor.
- the recognition sensor 400 disposed on the rear surface of the display 300 may receive light condensed by the lens 410 .
- light reflected from an object may be condensed in an area 1300 larger than the image sensor 420 .
- the maximum area 1300 focused by the lens 410 may be defined according to factors such as a distance between the display 300 and the recognition sensor 400 and optical characteristics of the lens 410 .
- the maximum incident angle ⁇ of the lens 410 may be determined.
- the maximum incident angle ⁇ may be the maximum angle of light incident to the maximum area 1300 that can be condensed by the lens 410 . Light incident at an angle greater than this may not be incident to the image sensor 420 even though it passes through the lens 410 .
- the transmission pattern 600 may vary according to the direction of light incident on the lens 410 . As shown in FIG. 14A, the transmission pattern 600 is determined according to the transmission area 520 of the plurality of layers constituting the display panel 330, so that the display panel 330 ) at different angles, the transmission patterns may be different. When the display panel 330 is viewed at different angles, the fact that the transmission patterns 600 are different means that light passes through substantially different transmission patterns 600 according to the angle of light incident on the lens 410. can
- the transmission pattern 600A through which the incident light A at the maximum incident angle passes and the second direction opposite to the first direction with respect to the center M of the recognition sensor 400 (eg, -X direction in FIG. 13 ) ), the transmission patterns 600C through which light C incident at the maximum incident angle passes may be different from each other.
- Light incident from different directions at maximum incident angles may be incident at different positions in the image sensor 420 included in the recognition sensor 400 .
- light A incident in a first direction with respect to the center M of the recognition sensor 400 is refracted by the lens 410 and the center M of the image sensor 420
- the light (C) incident in the second direction with respect to the center (M) of the recognition sensor 400 is refracted by the lens 410 and the center (M) of the image sensor 420 ) in the first direction.
- a position where light is received from the image sensor 420 is defined as an angle with respect to the center M of the image sensor 420 .
- the first direction is defined as 0 degrees
- the second direction may correspond to 180 degrees because it is the opposite direction to the first direction.
- a transmission pattern 600A through which light A incident at the 0 degree position of the image sensor 420 passes and a transmission pattern 600C through which light C incident at a 180 degree position passes through and the image sensor 420 All of the transmission patterns 600B through which light (B) incident on the center is transmitted may be different.
- transmission patterns 600A, 600B, and 600C corresponding to respective positions of the image sensor 420 can be simulated, respectively. can In other words, the transmission pattern 600 may be simulated for each area of the image sensor 420 .
- the signal ratio is different according to the size and period of the transmission region 620 included in the transmission pattern 600 .
- the different transmission patterns 600 may mean different sizes of signal ratios. Since light incident to different regions of the image sensor 420 passes through substantially different transmission patterns 600A, 600B, and 600C, light incident to different regions of the image sensor 420 may have different signal ratios. there is.
- a signal ratio for each position of the image sensor 420 may be checked.
- An area of the image sensor 420 having the highest signal ratio may be identified. Referring to FIG. 15 , it can be seen that the signal ratio is highest at the position of about 138 degrees. 138 degrees is only an example, and the angle with the highest signal ratio may vary depending on various factors such as the shape of the transmission pattern, the structure of the display, and the material constituting the display.
- 16A is a diagram illustrating a state in which light passing through a polarization layer is incident to a recognition sensor according to various embodiments disclosed herein.
- 16B is a diagram illustrating a fingerprint image obtained by light passing through a polarization layer.
- the display 300 may include a polarization layer 320 .
- the polarization layer 320 may polarize light passing through the display 300 .
- the polarization direction of light passing through the polarization layer 320 may be determined according to the polarization direction of the polarization layer 320 .
- Light polarized through the polarization layer 320 may be incident on the lens 410 and reach the image sensor 420 .
- the degree of reflection of the light on the surface of the lens 410 may be different depending on the relationship between the incident plane of the lens 410 and the polarization direction.
- the degree of reflection on the surface of the lens 410 may be different from when the incident plane of the lens 410 is parallel to the polarization direction and when the incident plane of the lens 410 and the polarization direction are perpendicular to each other.
- the degree of reflection of light on the surface of the lens 410 is relatively small, and when the incident plane of the lens 410 and the polarization direction are perpendicular to each other (s-polarization) may have a relatively large degree of reflection of light on the surface of the lens 410 .
- the degree of reflection from the surface of the lens 410 may be different depending on the direction incident on the lens 410 .
- the degree of reflection from the surface of the lens 410 is high (eg, s-polarization)
- the amount of light received by the image sensor 420 may be small.
- a position of light incident on the image sensor 420 may vary according to a direction incident on the lens 410 .
- light A is polarized on the polarization layer 320 having a polarization angle of about 45 degrees and transmits through the lens in a polarization direction (p-polarization) parallel to the incident plane of the lens 410, thereby extending the image sensor to about A 45 degree position can be reached.
- the C light is polarized on the polarization layer 320 and transmits through the lens in a polarization direction (s-polarization) perpendicular to the incident plane of the lens 410 to reach a position of about 135 degrees of the image sensor.
- the brightness of the image is brighter at the position of about 135 degrees than at the position of about 45 degrees. This may mean that the amount of light incident from the image sensor 420 at a position of about 45 degrees corresponding to the polarization angle of the polarization layer 320 is greater than the amount of light incident at a position of about 135 degrees.
- signal ratios may differ from each other (see FIG. 15), and received light amounts may also differ from each other (see FIG. 16B).
- the image sensor 420 may receive more components with a high signal ratio to obtain high image quality.
- the polarization direction of the polarization layer 320 may be determined so that the amount of light incident to the position with a high signal ratio increases. For example, in the case of FIG. 15 , it can be seen that the signal ratio is the largest at the 138-degree position of the image sensor 420 . If the polarization direction of the polarization layer 320 is set so that the amount of light incident on the 138-degree position of the image sensor 420 increases, a high amount of light can be received at a position with a high signal ratio, resulting in high image quality. can be obtained
- 17 is a flowchart of a first design method of a display according to various embodiments disclosed herein.
- a transmission pattern through which light incident to each position of the image sensor 420 passes may be simulated ( S110 ). Simulation may be performed by a processor.
- Simulation may be performed by a processor.
- light incident to different positions of the image sensor 420 has substantially different transmission patterns (eg, FIGS. 14B to 140 ). It can pass through the transmission patterns 600A, 600B, and 600C of 14d Therefore, it is possible to simulate transmission patterns for each area of the image sensor 420, respectively.
- a signal ratio for each position of the image sensor 420 may be output (S120).
- the position of the image sensor 420 having the highest signal ratio can be checked (S130).
- the polarization direction of the polarization layer 320 may be determined such that transmittance of light incident to a position of the image sensor 420 having the highest signal ratio increases (S140).
- the image sensor 420 may include a first area and a second area.
- the first area may be an area having a higher signal ratio than the second area.
- Light passing through the polarization layer 320 included in the display 300 may reach the first area and the second area of the image sensor 420 .
- the amount of light passing through the polarization layer 320 and reaching the first area may be greater than the amount of light passing through the polarization layer 320 and reaching the second area.
- the first area of the image sensor 420 may be an area where light having the highest signal ratio is incident.
- the polarization direction of the polarization layer 320 may be set to a direction in which the amount of light incident to the first region is maximized.
- the second design method of the display will be described with reference to FIGS. 18 to 21 .
- 18 is a diagram for explaining a method of measuring a first light reception amount of light passing through a display according to various embodiments disclosed herein.
- 19 is a diagram for explaining a method of measuring a second light reception amount of light passing through a display according to various embodiments disclosed herein.
- 20 is a diagram illustrating a ratio of a second light reception amount to a first light reception amount at each position of an image sensor included in a recognition sensor according to various embodiments disclosed herein.
- 21 is a flowchart of a second design method of a display according to various embodiments disclosed herein.
- a second design method of the display may be a method for setting the polarization direction of the polarization layer 320 in consideration of scattering characteristics.
- the display 300 and the detection sensor 1810 are separated by a first distance d1 and the display 300 is separated from the detection sensor 1810 at a first angle. It can be tilted as (S210).
- the first distance d1 may be a straight line distance between the center M of the display 300 and the detection sensor 1810 .
- the first distance may be set sufficiently small so that most of the light transmitted through the display 300 may be incident to the recognition sensor 400 .
- the first angle may be a maximum incident angle ⁇ of the lens 410 included in the recognition sensor 400 .
- the detection sensor 1810 may include a light receiving element (eg, a photo diode (PD)).
- PD photo diode
- the detection sensor 1810 may output the amount of light incident through the display 300 as an electrical signal. By checking the detection sensor 1810 , the amount of light passing through the display 300 and reaching the detection sensor 1810 may be checked.
- the detection sensor 1810 may include the image sensor 420 of the recognition sensor 400 .
- light may be irradiated to the display 300 while rotating the display 300 along an axis passing through the center M of the detection sensor 1810 (S220).
- the light used herein may be light generated from a light source whose direction is controlled, such as a laser.
- a change in the first light reception amount which is the amount of light received by the detection sensor 1810 according to the rotation angle of the display 300, may be stored (S230).
- light may be irradiated to the display 300 while rotating the display 300 about the N-axis (axis perpendicular to the display) of FIG. 18 as a rotation axis.
- the display 300 and the detection sensor 1810 are separated by a second distance d2, and the display 300 is tilted at a first angle with respect to the detection sensor 1810 It can (S240).
- the second distance d2 may be a straight line distance between the display 300 and the center M of the detection sensor 1810 .
- the second distance d2 may be greater than the first distance d1.
- the second distance d2 may be determined according to the allowable angle 700 of the lens 410 included in the recognition sensor 400 .
- the second distance d2 may be determined by the following formula.
- the second distance d2 is a distance determined according to the allowable angle 700, and light received by the detection sensor 1810 at this distance may correspond to an active ingredient that can be used for image composition. In addition, this is a value obtained through an actual experiment, and may consider both diffraction and scattering characteristics.
- the light used herein may be light generated from a light source whose direction is controlled, such as a laser.
- a change in the second light reception amount, which is the amount of light received by the detection sensor 1810 according to the rotation angle of the display 300, may be stored (S260).
- a ratio of the first light reception amount to the second light reception amount according to the rotation angle of the display 300 can be output (S270).
- the first light reception amount may correspond to the total amount of light transmitted through the display 300
- the second light reception amount may correspond to the amount of light transmitted through the display 300 for an active ingredient that can be used for actual image composition. Accordingly, as the ratio of the second light reception amount to the first light reception amount increases, a higher quality image may be obtained. Since the position of light incident to the image sensor varies according to the rotation angle of the display, the rotation angle of the display may be understood as the position of light incident to the image sensor.
- the ratio of the first light reception amount and the second light reception amount is different from each other according to the rotation angle of the display 300 .
- Light may be incident to different parts of the image sensor 420 according to the rotation angle of the display 300 .
- a position where the active ingredient can be most incident on the image sensor 420 is derived, considering the diffraction and scattering characteristics. can do.
- the most active ingredients are incident at the position of about 138 degrees of the image sensor 420 .
- the amount of light reaching each position of the image sensor 420 may be different according to the polarization direction of the polarization layer 320 .
- the position of the image sensor 420 where the active ingredient can be most incident on the image sensor 420 was derived in consideration of diffraction and scattering characteristics.
- the polarization direction of the polarization layer 320 may be set so that the amount of light reaching this position is greatest (S280).
- the first design method of display and the second design method of display have been described as independent methods, but it may be possible to design a display by performing both the first design method and the second design method of a display together.
- the polarization direction of the polarization layer 320 derived by the first design method may be first determined, and the polarization direction of the polarization layer 320 may be modified by performing the second design method.
- An electronic device may include a display (eg, the display of FIG. 3 ) including a polarization layer (eg, the polarization layer 320 of FIG. 3 ). 300), an image sensor (eg, the image sensor 420 of FIG. 3), and a lens (eg, the lens 410 of FIG. 3) condensing light into the image sensor and disposed under the display.
- a sensor eg, the recognition sensor 400 of FIG. 3
- the first area of the image sensor is diffracted through the display compared to a second area of the image sensor that is different from the first area.
- the polarization layer may have a polarization direction in which an amount of light passing through the lens and incident on the first area of the image sensor is greater than an amount of light passing through the lens and incident on the second area of the image sensor.
- the display may include a display panel including a plurality of light emitting elements and a buffer member (eg, the buffer member 340 of FIG. 3) disposed under the display panel, and the recognition sensor may include the display panel. At least a portion may be disposed to face an opening (eg, the opening 341 of FIG. 3 ) formed in the buffer member to receive light transmitted through the panel.
- a display panel including a plurality of light emitting elements and a buffer member (eg, the buffer member 340 of FIG. 3) disposed under the display panel
- the recognition sensor may include the display panel. At least a portion may be disposed to face an opening (eg, the opening 341 of FIG. 3 ) formed in the buffer member to receive light transmitted through the panel.
- the light incident to the first area of the image sensor is light polarized in a direction substantially parallel to the incident plane of the lens (p-polarization), and the light incident to the second area of the image sensor is , may be light polarized in a direction substantially perpendicular to the incident plane of the lens (s-polarization).
- the light incident to the first area and the light incident to the second area are light incident on the polarization layer at the same incident angle.
- the first region may be a region having the highest signal ratio, and the polarization direction of the polarization layer may be set to an angle at which an amount of light incident to the first region is maximized.
- An electronic device (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) may include a display (eg, the display of FIG. 3 ) including a polarization layer (eg, the polarization layer 320 of FIG. 3 ). 300), an image sensor (eg, the image sensor 420 of FIG. 3), and a lens (eg, the lens 410 of FIG. 3) condensing light into the image sensor and disposed under the display.
- a sensor eg, the recognition sensor 400 of FIG.
- the display may be tilted at an arbitrary angle with respect to the recognition sensor, and a straight line distance from the center of the recognition sensor to the display may be a first distance
- the amount of light transmitted through the display and received by the recognition sensor is the first light received amount.
- the arbitrary angle may be an incident angle of light incident at the largest angle with respect to the display among light components recognized by the recognition sensor in the display.
- the second distance may be determined according to an acceptance angle determined according to a numerical aperture of a lens included in the recognition sensor.
- a method for designing a display including a recognition sensor (eg, the recognition sensor 400 of FIG. 3 ) is included in the recognition sensor
- a recognition sensor eg, the recognition sensor 400 of FIG. 3
- an image sensor eg, the image sensor 420 of FIG. 3
- a pattern formed by a portion having relatively high transmittance and a portion having relatively low transmittance is applied to a plurality of areas of the image sensor.
- Each simulation operation, the total component of the light diffracted through the pattern and the numerical aperture of the lens eg, lens 410 in FIG.
- the operation of setting the polarization direction of the polarization layer is such that the light incident to the region with the maximum signal ratio becomes light polarized in a direction substantially parallel to the incident plane of the lens (p-polarization).
- An operation of setting a polarization direction may be included.
- the display in a state in which the display is tilted with respect to the recognition sensor, the display is rotated in one direction and light is irradiated toward the display to change the polarization direction of the polarization layer based on the amount of light received by the recognition sensor It may further include an operation to do.
- the operation of changing the polarization direction of the polarization layer tilts the display at an arbitrary angle with respect to the recognition sensor, and the display in a state where a straight line distance from the center of the recognition sensor to the display is a first distance Rotating an axis passing through the center of the recognition sensor and radiating light perpendicular to the recognition sensor to the display, thereby confirming a change in a first light reception amount, which is the amount of light transmitted through the display and received by the recognition sensor.
- the display is tilted at the arbitrary angle with respect to the recognition sensor, and the display is moved to the center of the recognition sensor in a state where a straight line distance from the center of the recognition sensor to the display is a second distance longer than the first distance.
- the arbitrary angle may be an incident angle of light incident at the largest angle with respect to the display among light components recognized by the recognition sensor in the display.
- the second distance may be determined according to the acceptance angle.
- the operation of changing the polarization direction of the polarization layer may include an operation of changing the polarization direction based on a rotation angle of the display at which a ratio between the first light reception amount and the second light reception amount is greatest.
- a method for designing a display including a recognition sensor (eg, the recognition sensor 400 of FIG. 3 ) includes the above for the recognition sensor.
- the display is tilted at an arbitrary angle, and the display is rotated in an axis passing through the center of the recognition sensor while the straight line distance from the center of the recognition sensor to the display is a first distance, and the light perpendicular to the recognition sensor
- An operation of checking a change in a first light reception amount which is an amount of light received by the recognition sensor through the display by irradiating a to the display, tilting the display at the arbitrary angle with respect to the recognition sensor, and the recognition sensor
- the display is rotated in an axis passing through the center of the recognition sensor and light perpendicular to the recognition sensor is irradiated to the display
- the arbitrary angle may be an incident angle of light incident at the largest angle with respect to the display among light components recognized by the recognition sensor in the display.
- the second distance may be determined according to the acceptance angle.
- the determining of the polarization direction of the polarization layer may include determining the polarization direction based on a rotation angle of the display at which a ratio of the first light reception amount to the second light reception amount is greatest.
- An electronic device (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) according to various embodiments disclosed in this document includes a display (eg, the display 300 of FIG. 3 ) and a lens (eg, the electronic device 101 of FIG. 3 ) including a plurality of layers.
- a lens 410) and an image sensor (eg, the image sensor 420 of FIG. 3 ) receiving light condensed by the lens and disposed below the display (eg, the recognition sensor of FIG. 3 ).
- the display may include a transmissive area and a blocking area having a relatively lower light transmittance than the transmissive area, wherein the light is transmitted in a pattern formed by the transmissive area and the blocking area.
- the size of the transmission region may be determined such that a ratio of the incident diffracted component and the diffracted component within an allowable angle determined according to the numerical aperture of a lens included in the recognition sensor exceeds a preset value.
- Electronic devices may be devices of various types.
- the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance.
- a portable communication device eg, a smart phone
- a computer device e.g., a smart phone
- a portable multimedia device e.g., a portable medical device
- a camera e.g., a portable medical device
- a camera e.g., a portable medical device
- a camera e.g., a portable medical device
- a camera e.g., a camera
- a wearable device e.g., a smart bracelet
- first, second, or first or secondary may simply be used to distinguish a given component from other corresponding components, and may be used to refer to a given component in another aspect (eg, importance or order) is not limited.
- a (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
- the certain component may be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
- module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as, for example, logic, logical blocks, parts, or circuits.
- a module may be an integrally constructed component or a minimal unit of components or a portion thereof that performs one or more functions.
- the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
- ASIC application-specific integrated circuit
- a storage medium eg, internal memory 136 or external memory 138
- a machine eg, electronic device 101
- a processor eg, the processor 120
- a device eg, the electronic device 101
- the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
- the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
- the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (e.g. electromagnetic wave), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium. It does not discriminate when it is temporarily stored.
- a signal e.g. electromagnetic wave
- the method according to various embodiments disclosed in this document may be included and provided in a computer program product.
- Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
- a computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (e.g. Play StoreTM) or on two user devices (e.g. It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smart phones.
- a device-readable storage medium e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
- an application store e.g. Play StoreTM
- two user devices e.g. It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smart phones.
- at least part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a device-readable storage medium such as a manufacturer's server, an application store server, or a relay server's memory.
- each component (eg, module or program) of the above-described components may include a single object or a plurality of entities, and some of the plurality of entities may be separately disposed in other components. there is.
- one or more components or operations among the aforementioned corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
- a plurality of components eg modules or programs
- the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by a corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
- the actions performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the actions are executed in a different order, or omitted. or one or more other actions may be added.
Landscapes
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Abstract
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 편광층을 포함하는 디스플레이 및 이미지 센서 및 상기 이미지 센서로 빛을 집광하는 렌즈를 포함하고 상기 디스플레이 아래에 배치되는 인식 센서를 포함할 수 있고, 상기 이미지 센서의 제1 영역은 상기 제1 영역과 다른 상기 이미지 센서의 제2 영역에 비하여, 상기 디스플레이를 투과하며 회절된 빛의 총 성분과 상기 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle) 이내에서 회절되는 성분의 비율에 해당하는 신호 비율(signal ratio)이 높은 영역일 수 있고, 상기 편광층은, 상기 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서의 제1 영역으로 입사하는 빛의 양이 상기 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서의 제2 영역으로 입사하는 빛의 양보다 큰 편광 방향을 가질 수 있다. 이 밖에도 다양한 실시예가 가능할 수 있다.
Description
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 디스플레이를 포함하는 전자 장치 및 디스플레이의 설계 방법에 관한 것이다.
전자 장치는 사용자를 식별하기 위한 다양한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 생체 정보(예: 홍체, 지문 등)를 식별할 수 있는 인식 센서를 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이 기술이 발전함에 따라, 전자 장치의 전면에서 디스플레이가차지하는 비율이 증가하고 있다. 전자 장치의 전체적인 크기를 유지하면서도 큰 화면의 디스플레이를 탑재한 전자 장치도 출시되고 있다.
전자 장치의 전면에 디스플레이가 차지하는 비율이 증가하면서, 생체 정보를 인식할 수 있는 인식 센서가 배치될 공간이 점차 줄어들고 있다. 어떤 경우에는 인식 센서를 전자 장치의 측면이나 후면에 배치하고 있지만, 인식 센서가 전면에 배치되는 경우에 비해 접근성이 떨어지는 문제가 있다.
전자 장치의 전면 대부분을 디스플레이가 차지하게 되면서, 인식 센서를 배치할 공간이 협소한 문제가 있다. 이를 해소하기 위한 방법 중 하나로써, 디스플레이 아래에 인식 센서를 배치하는 방법이 있을 수 있다.
인식 센서가 빛을 이용하여 사용자의 생체 정보를 수신하는 경우, 디스플레이 아래 배치된 인식 센서로 입사하는 빛은 디스플레이를 투과하게 된다. 디스플레이를 구성하는 물질 중에는 빛에 대한 투과율이 낮은 물질과 높은 물질이 존재할 수 있다.
디스플레이를 투과하는 빛은 투과율이 낮은 물질과 높은 물질에 의해 형성된 패턴을 통과하면서 회절될 수 있다. 또한, 디스플레이를 투과하는 빛은 디스플레이의 내부 물질을 통과하면서 산란될 수 있다. 이러한 회절 및 산란에 따라, 인식 센서를 통해 획득된 정보의 정확도가 떨어질 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 디스플레이 아래에 배치된 인식 센서에서 획득한 정보의 정확도를 향상시키기 위한 다양한 설계 방법 및 그 설계 방법이 적용된 디스플레이를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 편광층을 포함하는 디스플레이 및 이미지 센서 및 상기 이미지 센서로 빛을 집광하는 렌즈를 포함하고 상기 디스플레이 아래에 배치되는 인식 센서를 포함할 수 있고, 상기 이미지 센서의 제1 영역은 상기 제1 영역과 다른 상기 이미지 센서의 제2 영역에 비하여, 상기 디스플레이를 투과하며 회절된 빛의 총 성분과 상기 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle) 이내에서 회절되는 성분의 비율에 해당하는 신호 비율(signal ratio)이 높은 영역일 수 있고, 상기 편광층은, 상기 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서의 제1 영역으로 입사하는 빛의 양이 상기 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서의 제2 영역으로 입사하는 빛의 양보다 큰 편광 방향을 가질 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 편광층을 포함하는 디스플레이 및 이미지 센서 및 상기 이미지 센서로 빛을 집광하는 렌즈를 포함하고 상기 디스플레이 아래에 배치되는 인식 센서를 포함할 수 있고, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 제1 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사함으로써, 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제1 수광량의 변화를 확인하고, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 상기 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 상기 제1 거리보다 긴 제2 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사하여 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제2 수광량의 변화를 확인하고, 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축에 대한 상기 디스플레이의 회전 각도에 따른 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율을 확인하고, 상기 비율에 기반하여 상기 편광층의 편광 방향이 결정될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른, 인식 센서를 포함하는 디스플레이의 설계 방법은, 상기 인식 센서에 포함된 이미지 센서에서 상기 디스플레이를 바라볼 때, 투과율이 상대적으로 높은 부분과 투과율이 상대적으로 낮은 부분에 의해 형성되는 패턴을 상기 이미지 센서의 복수의 영역에 대하여 각각 시뮬레이션 하는 동작, 상기 패턴을 투과하여 회절된 빛의 총 성분과 상기 패턴을 투과하여 인식 센서에 포함된 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle) 이내에서 회절되는 성분의 비율에 해당하는 신호 비율(signal ratio)이 최대일 때의 패턴이 시뮬레이션된 이미지 센서의 영역을 확인하는 동작 및 상기 신호 비율이 최대인 영역으로 입사되는 빛의 투과율이 커지도록 상기 디스플레이에 포함된 편광층의 편광 방향을 설정하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른, 인식 센서를 포함하는 디스플레이의 설계 방법은, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 제1 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사함으로써, 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제1 수광량의 변화를 확인하는 동작, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 상기 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 상기 제1 거리보다 긴 제2 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사하여 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제2 수광량의 변화를 확인하는 동작, 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축에 대한 상기 디스플레이의 회전 각도에 따른 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율을 확인하는 동작 및 상기 비율에 기반하여 상기 디스플레이에 포함된 편광층의 편광 방향을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 복수의 레이어를 포함하는 디스플레이 및 렌즈 및 상기 렌즈에 의해 집광된 빛을 수신하는 이미지 센서를 포함하고 상기 디스플레이 아래에 배치되는 인식 센서를 포함할 수 있고, 상기 디스플레이는, 투과 영역 및 상기 투과 영역보다 빛에 대한 투과율이 상대적으로 낮은 차단 영역을 포함할 수 있고, 상기 투과 영역과 상기 차단 영역에 의해 형성된 패턴으로 빛이 입사하여 회절되는 성분과 상기 인식 센서에 포함된 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도 이내에서 회절되는 성분의 비가 미리 설정된 값을 넘도록 상기 투과 영역의 크기가 결정될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 아래 배치되고, 빛을 이용하여 사용자의 생체 정보를 획득하기 위한 인식 센서에서 획득되는 이미지의 품질이 개선될 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 분리 사시도이다.
도 3은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이 및 인식 센서의 단면도이다.
도 4a는, 투과 패턴을 통과하지 않는 빛의 진행 모습을 도시한 도면이다.
도 4b는, 디스플레이를 통과하는 빛의 진행 모습을 도시한 도면이다.
도 5a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이에 포함된 차단 영역 및 투과 영역을 도시한 도면이다.
도 5b는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 투과 패턴을 도시한 도면이다.
도 6은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 인식 센서의 허용 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 투과 패턴을 투과한 빛의 회절 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8a는, 서로 다른 크기의 투과 영역을 갖는 투과 패턴을 도시한 도면이다.
도 8b는, 투과 영역의 크기가 허용 각도에 의해 계산된 최소 크기일 때의 회절 특성을 시각적으로 나타낸 도면이다.
도 8c는, 투과 영역의 크기에 따른 신호 비율의 변화를 확인할 수 있는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는, 서로 다른 간격으로 배치된 투과 영역을 갖는 투과 패턴의 회절 특성을 시뮬레이션한 결과를 시각적으로 나타낸 도면이다.
도 9c는, 투과 영역의 간격에 따른 신호 비율의 변화를 확인할 수 있는 도면이다.
도 10a는, 서로 다른 크기의 투과 영역이 혼재하는 투과 패턴을 도시한 도면이다.
도 10b는, 도 10a의 투과 패턴에서 더 작은 투과 영역의 크기를 증가시킨 투과 패턴을 도시한 도면이다.
도 10c는, 도 10a의 투과 패턴에서 더 작은 투과 영역의 크기 증가에 따른 신호 비율 변화를 나타낸 도면이다.
도 10d는, 도 10a의 투과 패턴에서 더 큰 투과 영역의 크기를 증가시킨 투과 패턴을 도시한 도면이다.
도 10e는, 도 10a의 투과 패턴에서 더 큰 투과 영역의 크기 증가에 따른 신호 비율 변화를 나타낸 도면이다.
도 11a는, 서로 다른 투과율을 갖는 투과 영역을 포함하는 투과 패턴을 도시한 도면이다.
도 11b는, 투과 영역의 투과율에 따른 신호 비율 변화를 나타낸 도면이다.
도 12a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 투과 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 12b는, 투과 패턴의 간격에 따른 신호 비율의 변화를 나타낸 도면이다.
도 13은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이를 투과한 빛이 인식 센서로 입사하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 14a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 투과 패턴에 대해 서로 다른 방향에서 빛이 입사하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 14b는, 도 14a에 도시된 투과 패턴으로 A 방향에서 빛이 입사할 때의 투과 패턴과 그 투과 패턴의 회절 특성을 나타낸 도면이다.
도 14c는, 도 14a에 도시된 투과 패턴으로 B 방향에서 빛이 입사할 때의 투과 패턴과 그 투과 패턴의 회절 특성을 나타낸 도면이다.
도 14d는, 도 14a에 도시된 투과 패턴으로 C 방향에서 빛이 입사할 때의 투과 패턴과 그 투과 패턴의 회절 특성을 나타낸 도면이다.
도 15는, 이미지 센서의 서로 다른 위치로 입사되는 빛의 신호 비율을 나타낸 도면이다.
도 16a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 편광층을 통과한 빛이 인식 센서로 입사되는 모습을 도시한 도면이다.
도 16b는, 편광층을 통과한 빛에 의해 획득되는 지문 이미지를 도시한 도면이다.
도 17은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 제1 설계 방법의 흐름도이다.
도 18은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이를 통과한 빛의 제1 수광량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이를 통과한 빛의 제2 수광량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 인식 센서에 포함된 이미지 센서의 각 위치에서 제1 수광량에 대한 제2 수광량의 비율을 나타낸 도면이다.
도 21은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 제2 설계 방법의 흐름도이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 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. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 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. 일실시예에 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.
일실시예에 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. 일실시예에 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. 일실시예에 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 2는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 분리 사시도이다. 도 2의 디스플레이는, 도 1에 설명된 디스플레이 모듈(160)의 일 실시예일 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 디스플레이 모듈(200)은 UB(unbreakable) type OLED 디스플레이(예: curved display) 패널(230)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 디스플레이 모듈(200)은 OCTA(on cell touch AMOLED(active matrix organic light-emitting diode)) 방식의 flat type 디스플레이 패널(230)을 포함할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 모듈(200)은, 윈도우층(210), 윈도우층(210)의 배면에 순차적으로 배치되는 편광층(220)(POL(polarizer))(예: 편광 필름), 디스플레이 패널(230), 폴리머층(240) 및 금속 시트층(250)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이 패널(230)은 폴리머층(240)과 금속 시트층(250) 사이 또는 금속 시트층(250)의 배면에 배치되는 디지타이저 패널(260)를 포함할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 윈도우층(210)은 글래스층을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 윈도우층(210)은 UTG(ultra thin glass)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 윈도우층(210)은 폴리머를 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 윈도우층(210)은 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PI(polyimide)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 윈도우층(210)은 글래스층과 폴리머를 포함하도록 복수의 층들로 배치될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 윈도우층(210), 편광층(220), 디스플레이 패널(230), 폴리머층(240) 및 금속 시트층(250)는 점착제(P1, P2, P3, P4)(또는 접착제)를 통해 서로에 대하여 부착될 수 있다. 예컨대, 점착제(P1, P2, P3, P4)는 OCA(optical clear adhesive), PSA(pressure sensitive adhesive), 열반응 접착제, 일반 접착제 또는 양면 테이프 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(230)은 복수의 픽셀들 및 배선 구조(예: 전극 패턴)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 편광층(220)은 디스플레이 패널(230)의 광원으로부터 발생되고 일정한 방향으로 진동하는 빛을 선택적으로 통과시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(230)과 편광층(220)은 일체로 형성될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(230)은 터치 패널(미도시 됨)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 폴리머층(240)은 디스플레이 패널(230) 아래에 배치됨으로서, 디스플레이 패널(230)의 시인성 확보를 위한 어두운 배경을 제공하고, 완충 작용을 위한 완충 소재로 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 디스플레이 모듈(200)의 방수를 위하여, 폴리머층(240)은 제거되거나, 금속 시트층(250) 아래에 배치될 수도 있다.
한 실시예에 따르면, 금속 시트층(250)은 SUS(steel use stainless)(예: STS(stainless steel)), Cu, Al 또는 금속 CLAD(예: SUS와 Al이 교번하여 배치된 적층 부재) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 금속 시트층(250)은 기타 다른 합금 소재를 포함할 수도 있다. 어떤 실시예에서, 금속 시트층(250)은 전자 장치의 강성 보강에 도움을 줄 수 있고, 주변 노이즈를 차폐하며, 주변의 열 방출 부품으로부터 방출되는 열을 분산시키기 위하여 사용될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(200)는 금속 시트층(250) 아래에 배치되고, 전자 펜(예: 스타일러스)의 입력을 수용받는 검출 부재로써, 디지타이저 패널(260)를 포함할 수 있다. 예컨대, 디지타이저 패널(260)는, 전자 펜으로부터 인가된 전자기 유도 방식의 공진 주파수를 검출할 수 있도록 유전체 기판상에 배치되는 코일 부재를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(200)은 폴리머층(240)과 금속 시트층(250) 사이, 또는 금속 시트층(250) 아래에 배치되는 적어도 하나의 기능성 부재(미도시 됨)를 포함할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 기능성 부재는 방열을 위한 그라파이트 시트, 디스플레이 모듈(200)의 터치 기능을 지원하는 터치 센서, 포스터치 FPCB, 지문 센서 FPCB, 통신용 안테나 방사체 또는 도전/비도전 테이프를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(200)은 디스플레이 패널(230)로부터 디스플레이 모듈(200)의 배면의 적어도 일부 영역으로 접히는 방식으로 배치되는 유연 인쇄 회로 기판(231)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 유연 인쇄 회로 기판(231)은 디스플레이 패널(230)에 전기적으로 연결될 수 있다. 유연 인쇄 회로 기판(231)은 DDI(display driver IC) 또는 TDDI(touch display dirver IC)를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(200)은 디스플레이 패널(230)과 전기적으로 연결된 유연 인쇄 회로 기판(231)에 DDI(232)가 배치되는 COF(chip on film) 구조를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이 모듈(200)은 디스플레이 패널(230)의 일부에 DDI(232)가 배치되는 COP(chip on panel 또는 chip on plastic) 구조를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 유연 인쇄 회로 기판(231)에는 디스플레이 모듈(200)의 구동과 관련된 다양한 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이용 플래시 메모리, ESD 방지용 다이오드, 압력 센서 및/또는 decap과 같은 수동 소자가 유연 인쇄 회로 기판(231)에 배치될 수 있다.
도 3은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이 및 인식 센서의 단면도이다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 인식 센서(400)를 포함할 수 있다. 인식 센서(400)는 이미지 정보를 획득하여, 사용자를 식별하는데 사용되는 센서일 수 있다. 예를 들어, 인식 센서(400)는 사용자의 지문과 관련된 이미지를 획득할 수 있다. 프로세서는, 인식 센서(400)를 통해 획득된 지문 이미지를 전자 장치에 저장된 지문 정보(예: 전자 장치의 메모리에 저장된 지문 정보)와 비교하여 그 결과를 출력할 수 있다. 획득된 지문 이미지와 저장된 지문 이미지가 미리 설정된 수준 이상으로 일치한 경우 그에 기반하여 다양한 동작(예: 전자 장치의 잠금 해제, 특정 어플리케이션 실행, 인증 등)을 수행할 수 있다. 이 밖에도 인식 센서(400)는 사용자를 인식할 수 있는 다양한 생체 정보를 인식할 수 있다. 예를 들어, 인식 센서(400)는 사용자의 정맥, 피부와 같은 생체 정보를 인식할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 인식 센서(400)는 렌즈(410)와 이미지 센서(420)를 포함할 수 있다. 렌즈(410)는 빛이 이미지 센서(420)로 입사할 수 있도록 빛을 집광할 수 있다. 인식 센서(400)는 단일한 렌즈(410) 또는 복수의 렌즈(410)를 포함하는 렌즈(410) 군을 포함할 수 있다. 이하에서 언급되는 렌즈(410)는 단일 렌즈(410) 또는 복수의 렌즈(410)를 포함하는 렌즈군을 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 렌즈(410)는, 이미지 센서(420)의 면적보다 큰 면적으로 입사하는 빛을 이미지 센서(420)로 집광할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(410)의 특성에 따라 이미지 센서(420)의 5배에 해당하는 면적으로 조사된 빛을 이미지 센서(420)로 집광할 수 있다. 이미지 센서(420)는, 빛을 전기적인 신호로 전환할 수 있는 다양한 전자 소자(예: CCD(charge coupled device), CMOS(complementary metal oxide semiconductor), TFT(thin film transistor), Organic PD(photo diode))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 인식 센서(400)는 디스플레이(300)(예: 도 2의 디스플레이(200))의 배면(예: 도 3의 -Z 방향을 향하는 면)에 배치될 수 있다. 여기서 디스플레이(300)의 배면은 디스플레이(300)의 전면(예: 도 3의 +Z 방향을 향하는 면)의 반대 방향을 의미할 수 있다. 디스플레이(300)의 전면은 디스플레이(300)에서 시각적 정보가 표시되는 면일 수 있다. 디스플레이(300)에 포함된 발광 소자에서 발생된 빛이 특정 물체(예: 사용자의 손가락)에 반사될 수 있다. 반사된 빛은 다시 디스플레이(300)를 투과하여 디스플레이(300) 배면에 배치된 인식 센서(400)로 입사할 수 있다. 인식 센서(400)로 입사한 빛은 렌즈(410)에 의해 집광되어 이미지 센서(420)로 입사될 수 있다. 디스플레이(300)를 투과한 빛이 인식 센서(400)로 전달될 수 있도록 인식 센서(400)가 배치된 부분에서 디스플레이(300)에 포함하는 구성 요소 중 일부가 제거될 수 있다. 예를 들어, 빛에 대한 투과도가 낮은 물질로 구성된 구성 요소 또는 빛을 반사시키는 물질로 구성된 구성 요소가 인식 센서(400)와 대응하는 위치에서 일부 제거될 수 있다. 도 3을 참조하면, 인식 센서(400)가 배치된 부분과 대응하는 위치에서 디스플레이(300)의 완충 부재(340) 중 일부가 제거되어 오프닝(341)이 형성될 수 있다. 이 밖에도 인식 센서(400)와 대응하는 위치에서 빛에 대한 투과도가 낮은 물질로 구성된 구성 요소(예: 도 2의 폴리머층(240), 금속 시트층(250), 접착층)가 제거될 수 있다. 인식 센서(400)가 위치한 부분에서 정보를 시각적으로 표시하기 위한 발광 소자를 포함하는 디스플레이 패널(330)(예: 도 2의 디스플레이 패널(230))은 제거되지 않으므로, 디스플레이(300)는 인식 센서(400)가 배치된 부분과 대응하는 위치에서도 시각적인 정보를 표시할 수 있다.
이상에서는, 인식 센서(400)가 디스플레이(300)의 배면에 배치되는 것으로 설명하였으나, 인식 센서(400)는 디스플레이(300)에 포함된 구성 요소로 이해될 수도 있다. 이 경우, 인식 센서(400)는 디스플레이(300)의 적층 구조에 포함된 일 구성 요소일 수 있다.
이하 설명에서는, 도 3의 구성 요소와 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 도 3의 부재 번호를 사용하도록 한다.
도 4a는, 투과 패턴을 통과하지 않는 빛의 진행 모습을 도시한 도면이다. 도 4b는, 디스플레이를 통과하는 빛의 진행 모습을 도시한 도면이다. 도 5a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이에 포함된 차단 영역 및 투과 영역을 도시한 도면이다. 도 5b는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 투과 패턴을 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 인식 센서(400)의 렌즈(410)는 디스플레이(300)의 윈도우층(310) 및 디스플레이 패널(330) 두께를 고려하여 설계될 수 있다. 렌즈(410)는 윈도우층(310)과 디스플레이 패널(330)을 통과한 빛이 인식 센서(400)의 이미지 센서(420)로 집광될 수 있도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(410)의 초점 거리, 배율, 외형(곡률)과 같은 렌즈(410)의 설계 요소들은 윈도우층(310)과 디스플레이 패널(330)의 두께를 고려하여 설계될 수 있다. 도 4a에 도시된 것과 같이, 인식 센서(400)와 마주보는 위치에 배치된 구성 요소들이 물체에 반사된 빛의 경로를 변경시키지 않는 경우(또는 굴절률의 차이로 인하여 표면에서 굴절 현상 만이 주로 나타나는 경우)에는, 구성 요소의 두께를 고려하여 설계된 렌즈(410)에 의하여, 구성 요소를 통과한 빛이 렌즈(410)에 의해 집광되어 이미지 센서(420)로 전달될 수 있다. 따라서, 도 4a에 도시된 것과 같이, 인식이 가능한 품질의 이미지를 획득하는 것이 가능할 수 있다. 여기서 인식이 가능한 품질의 이미지란, 전자 장치에 저장된 기준 이미지와 비교가 가능할 정도의 해상력을 가진 이미지를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 실제 디스플레이(300)를 통과하는 빛은 회절 및 산란될 수 있다. 디스플레이(300)에 포함된 디스플레이 패널(330)에는 빛에 대한 투과도가 상대적으로 높은 물질과 빛에 대한 투과도가 상대적으로 낮은 물질이 포함될 수 있다. 예를 들어, 빛을 발생시키는 발광 소자, 발광 소자와 연결된 회로(예: TFTs(thin film transitors) 및 배선으로 이루어진 회로)는 빛에 대한 투과율이 상대적으로 낮은 물질로 구성될 수 있다. 반면, PDL(pixel define layer), 디스플레이 패널(330)의 기판(예: PET(polyethylene terephthalate), PI(poly imide))와 같은 물질들은 빛에 대한 투과도가 상대적으로 높은 물질일 수 있다. 투과도가 낮은 물질이 배치된 부분을 차단 영역이라하고, 투과도가 낮은 물질이 배치되지 않아 빛을 투과시키는 부분을 투과 영역이라할 때, 차단 영역과 투과 영역에 의해 패턴이 형성될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 디스플레이 패널(330)은 복수의 레이어가 적층된 구조를 포함할 수 있다. 복수의 레이어는 각각 투과율이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 각 레이어는 투과 영역(520)과 차단 영역(510)을 포함하여 빛이 투과되는 패턴이 형성될 수 있다. 도 5b를 참조하면, 디스플레이(300)의 배면에서 디스플레이(300)를 바라볼 때, 적층된 레이어의 패턴들이 중첩되어, 빛을 투과시키는 패턴(600)을 형성할 수 있다. 디스플레이(300)의 배면에 배치된 인식 센서(400)로 입사하는 빛은 적층된 레이어들에 의해 구성되는 패턴(이하, “투과 패턴(600)”이라 함)을 통과하여 인식 센서(400)로 입사할 수 있다.
투과 패턴(600)은 디스플레이(300)를 통과하는 빛의 경로를 변경시키는 회절 현상(도 4b의 B 참조)을 일으킬 수 있다. 또한, 디스플레이(300)를 통과하는 빛은 디스플레이(300)에 포함된 다양한 물질들에 의해 산란될 수 있다(도 4b의 A 참조). 디스플레이(300)의 윈도우층(310) 및 디스플레이 패널(330)의 두께만을 고려하여 설계된 렌즈(410)를 사용하여 인식 센서(400)를 구성하는 경우, 투과 패턴(600)에 의한 경로 변경 및 산란 현상이 고려되지 않기 때문에 디스플레이(300)의 투과 과정에서 경로가 변경된 빛에 의해 인식 센서(400)에서 획득되는 이미지의 품질(예: 도 4b의 지문 이미지)이 지정된 품질보다 낮아질 수 있다. 예를 들어, 투과 패턴(600)이 형성된 디스플레이(300)을 투과한 빛에 의해 획득된 지문 이미지(도 4b)는, 투과 패턴(600)을 투과하지 않은 빛에 의해 획득된 지문 이미지(도 4a)에 비해 상대적으로 선명도가 떨어질 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 디스플레이(300)의 배면에 배치된 인식 센서(400)에서 획득되는 이미지가 지정된 품질 이상이되도록 디스플레이(300)의 레이아웃(layout)을 설계하거나, 디스플레이(300)에 포함된 편광층(320)의 편광 방향을 설정하는 다양한 방법을 제시할 수 있다.
이하 설명에서는, 투과 패턴(600)에 대한 설명에서 특별한 언급이 없는 이상, 도 5b의 부재 번호를 동일하게 사용하도록 한다.
먼저, 투과 패턴(600)의 형태에 따른 특성에 대하여 설명하도록 한다. 이하, 설명되는 내용들을 통해 디스플레이(300)의 레이아웃을 설계할 수 있다. 디스플레이(300)의 레이아웃은 예를 들어, 디스플레이 패널(330)에 포함된 다양한 구성 요소의 배치 관계를 의미할 수 있다. 레이아웃이 변경되면, 투과 패턴(600)의 형태도 변경될 수 있다.
도 6은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 인식 센서의 허용 각도를 설명하기 위한 도면이다. 도 7a 내지 도 7c는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 투과 패턴을 투과한 빛의 회절 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
디스플레이(300)를 투과하는 빛이 회절되더라도, 회절된 성분 중 일부는 이미지를 구성하기 위한 신호 성분으로 사용될 수 있다. 디스플레이(300)를 투과하는 빛이 회절되더라도 이미지 센서(420)의 지정된 위치로 입사할 수 있다면, 회절된 빛도 이미지를 구성하는데 사용될 수 있다.
인식 센서(400)에 포함된 렌즈(410)는 성능 지표 중 하나로 개구수(numerical aperture)를 가질 수 있다. 개구수는 렌즈(410)를 통과한 빛과 광축이 이루는 최대 각도와 렌즈(410)와 물체 사이의 굴절률을 통해 정의되므로, 렌즈(410)의 설계에 따라 고정된 값으로 이해될 수 있다. 일 실시예예서, 인식 센서(400)의 렌즈(410)가 고정된 경우, 개구수는 불변일 수 있다. 렌즈(410)의 개구수에 따라 허용 각도(acceptance angle)가 정의될 수 있다. 허용 각도(700)는 다음과 같이 정의될 수 있다.
위 수식에서 f/#는 개구수를 의미한다. 허용 각도(700)는 인식 센서(400)에서 최대 신호 성분을 받을 수 있는 각도를 의미할 수 있다. 물체에 반사되어 디스플레이(300)를 투과한 빛이 허용 각도(700) 이내에서 회절되는 경우라면, 회절된 빛이 렌즈(410)를 통과하여 이미지 센서(420)의 지정된 위치로 입사되므로 이미지를 구성하는 신호 성분이 될 수 있다. 정리하면, 회절된 성분 중 허용 각도(700) 이내에서 회절된 성분은, 이미지를 구성하는 신호 성분이 될 수 있다. 반면, 허용 각도(700)를 초과하여 회절된 성분은 이미지를 구성할 수 없는 신호로써, 노이즈(noise)로 작용할 수 있다.
이하에서는, 디스플레이(300)를 투과하여 회절된 빛의 성분 중, 허용 각도(700) 이내로 회절하는 성분의 비율을 신호 비율(signal ratio)로 정의한다.
신호 비율이 크면, 디스플레이(300)를 투과하여 빛이 회절되더라도 이미지를 구성하는 성분(허용 각도(700) 이내로 회절하는 성분)의 비율이 커지므로, 신호 비율이 낮은 경우에 비해 상대적으로 좋은 이미지 품질을 획득할 수 있다. 따라서, 인식 센서(400)를 통해 획득하는 이미지 품질을 향상시키기 위해서는, 신호 비율을 높일 수 있는 투과 패턴(600)을 설정하는 것이 필요할 수 있다. 투과 패턴(600)은 디스플레이(300)의 레이아웃에 따라 결정되므로, 투과 패턴(600)을 설정하는 것은 곧 디스플레이(300)의 레이아웃의 설계를 변경하는 것을 의미할 수 있다.
투과 패턴(600)에 의한 회절 특성은, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))를 통해 시뮬레이션 될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 퓨리에 변환(fourier transform)을 이용하여 투과 패턴(600)을 투과하는 빛의 회절 특성을 시뮬레이션할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 투과 패턴(600)은, 빛이 상대적으로 잘 투과되는 영역인 투과 영역(620)과 투과 영역(620)에 비해 빛에 대한 투과율이 낮은 차단 영역(610)을 포함할 수 있다. 투과 영역(620)의 형상과 투과 영역(620)이 반복되는 주기를 알면, 퓨리에 변환을 이용하여 회절 특성을 시뮬레이션할 수 있다. 투과 영역(620)의 형상과 주기는 디스플레이(300) 레이아웃 설계에 따라 결정되므로 투과 영역(620)의 형상과 주기는 디스플레이(300)의 레이아웃 설계에 따라 변경될 수 있다. 투과 패턴(600)에 의한 회절 특성을 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.
위 수식에서 u(s)는 투과 영역(620)의 크기(s)를 변수로 하여 투과 영역(620)의 형태를 나타내는 함수이고, t(p)는, 투과 영역(620)의 주기(p)를 변수로 한 펄스 트레인(pulse train) 함수이다. u(s)와 t(p)에 퓨리에 변환을 적용하면, U(1/s)와 T(1/p)로 표현될 수 있다. 위 수식을 참조하면, 투과 영역(620)의 크기(s)가 클수록 더 적게 회절되고, 주기(p)가 클수록 더 작은 주기로 샘플링이 이루어져 회절에 따른 회절 패턴이 더 촘촘하게 샘플링될 수 있다. 도 7b는, 도 7a의 투과 패턴을 투과한 빛의 회절 특성을 시뮬레이션하고, 그 결과를 시각적으로 나타낸 도면이다. 도 7b에서 밝게 표시된 영역은 회절에 의해 빛이 입사된 영역을 의미할 수 있다. 도 7c는, 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과를 회절 각도와 빛의 강도(intensity)에 따른 그래프로 나타낸 도면이다. 회절 패턴이 더 촘촘하게 샘플링된다는 것의 의미는, 회절되어 입사된 빛의 간격이 더 작은 것을 의미할 수 있다. 이와 같이, 투과 영역(620)의 형상과 주기를 알면, 투과 영역(620)을 통과하는 빛의 회절 특성을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 확인된 회절 특성을 이용하여 신호 비율을 확인함으로써, 투과 패턴(600)에 의한 신호 비율을 얻을 수 있다. 신호 비율이 높을수록 더 좋은 품질의 이미지를 얻을 수 있으므로 시뮬레이션 결과를 이용하여 투과 패턴(600)을 설계함으로써, 더 좋은 품질의 이미지를 얻을 수 있다.
예를 들어, 신호 비율을 도출하는데 사용되는 허용 각도(700)와, 디스플레이(300)를 통과하는 빛의 파장(λ)을 이용하면, 투과 영역(620)의 최소 크기(critical size)를 도출할 수 있다.
투과 영역(620)의 크기가 작을수록, 회절이 더 많이 이루어지게되어 허용 각도(700) 이내에서 회절되는 성분의 크기가 줄어들어 신호 비율이 작아질 수 있다. 따라서, 투과 영역(620)의 최소 크기는 허용 각도(700)를 통해 결정될 수 있다. 투과 영역(620)의 크기가 최소 크기보다 작은 경우, 신호 비율이 줄어들어 인식 센서(400)에서 획득되는 이미지의 품질이 낮아질 수 있으므로, 투과 영역(620)의 크기가 최소 크기를 넘도록 디스플레이(300) 레이아웃을 설계할 수 있다.
도 8a는, 서로 다른 크기의 투과 영역을 갖는 투과 패턴을 도시한 도면이다. 도 8b는, 투과 영역의 크기가 허용 각도에 의해 계산된 최소 크기일 때의 회절 특성을 시각적으로 나타낸 도면이다. 도 8c는, 투과 영역의 크기에 따른 신호 비율의 변화를 확인할 수 있는 도면이다.
도 8a에 도시된 것과 같이, 투과 패턴(810, 820, 830)은 서로 다른 크기의 투과 영역(811, 812, 813)을 포함할 수 있다. 도 8b를 참조하면, 투과 영역의 크기가 허용 각도(700)에 의해 계산된 최소 크기일 때, 회절된 빛의 양을 시각적으로 확인할 수 있다. 도 8c를 참조하면, 투과 영역의 크기가 최소 크기(critical size)보다 작은 경우에는, 투과 영역이 커질수록 신호 비율의 크기가 선형적으로 증가함을 확인할 수 있다. 또한, 투과 영역의 크기가 최소 크기를 초과하게 되면, 투과 영역의 크기가 더 증가하더라도 신호 비율의 크기의 증가가 크지 않은 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과를 통해, 투과 패턴에서 투과 영역의 크기를 최소 크기까지 증가시키는 것이 효율적인 디스플레이 설계임을 확인할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는, 서로 다른 간격으로 배치된 투과 영역을 갖는 투과 패턴의 회절 특성을 시뮬레이션한 결과를 시각적으로 나타낸 도면이다. 도 9c는, 투과 영역의 간격에 따른 신호 비율의 변화를 확인할 수 있는 도면이다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 것과 같이, 동일한 크기의 투과 영역이 서로 다른 주기(간격)로 배치된 투과 패턴에 대하여 시뮬레이션을 진행하였다. 도 9a의 투과 패턴에서 투과 영역 사이의 간격은 도 9b의 투과 패턴에서 투과 영역 사이의 간격보다 크다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 투과 영역 사이의 간격이 넓을수록 회절에 의한 샘플링이 더 촘촘하게 진행되어 허용 각도(700) 이내로 회절된 빛의 양이 더 큼을 확인할 수 있다. 도 9c를 참조하면, 투과 영역 사이의 간격이 특정 범위(0 내지 2)에서 작을수록 허용 각도(700)보다 크게 샘플링을 발생시켜 신호 비율이 큰 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과를 통해, 투과 패턴에서 투과 영역 사이의 간격을 조절함으로써, 신호 비율의 크기를 조절할 수 있음을 확인할 수 있다. 동일한 크기의 투과 영역이라도 투과 영역 사이의 간격을 작게함으로써, 높은 신호 비율을 얻을 수 있고 좋은 품질의 이미지를 획득할 수 있다.
도 10a는, 서로 다른 크기의 투과 영역이 혼재하는 투과 패턴을 도시한 도면이다. 도 10b는, 도 10a의 투과 패턴에서 더 작은 투과 영역의 크기를 증가시킨 투과 패턴을 도시한 도면이다. 도 10c는, 도 10a의 투과 패턴에서 더 작은 투과 영역의 크기 증가에 따른 신호 비율 변화를 나타낸 도면이다. 도 10d는, 도 10a의 투과 패턴에서 더 큰 투과 영역의 크기를 증가시킨 투과 패턴을 도시한 도면이다. 도 10e는, 도 10a의 투과 패턴에서 더 큰 투과 영역의 크기 증가에 따른 신호 비율 변화를 나타낸 도면이다.
디스플레이의 투과 패턴은 서로 다른 크기의 투과 영역(1010, 1020)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 10a에 도시된 것과 같이, 제1 크기를 갖는 제1 투과 영역(1010)과 제1 크기보다 작은 제2 크기를 갖는 제2 투과 영역(1020)이 투과 패턴에 포함될 수 있다. 도 10c는, 제2 투과 영역(1020)의 크기 증가에 따른 신호 비율을 확인한 것이다. 도 10e은 제1 투과 영역(1010)의 크기 증가에 따른 신호 비율을 확인한 것이다. 두 경우 모두 앞서, 도 8c를 통해 확인한 것과 유사하게, 투과 영역의 크기가 증가할수록 신호 비율이 커지는 경향을 확인할 수 있다. 또한, 투과 영역이 최소 크기가 될 때까지 신호 비율이 상승하는 경향을 확인할 수 있다. 따라서, 서로 다른 크기의 투과 영역(1010, 1020)을 포함하는 투과 패턴에서는, 최소 크기보다 큰 투과 영역의 비율을 증가시키는 것이 신호 비율을 증가시키는데 효과적일 수 있음을 확인할 수 있다.
도 11a는, 서로 다른 투과율을 갖는 투과 영역을 포함하는 투과 패턴을 도시한 도면이다. 도 11b는, 투과 영역의 투과율에 따른 신호 비율 변화를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 투과 패턴(600)은 디스플레이 패널(330)에 포함된 복수의 레이어에 배치된 비투과성 물질에 의해 형성될 수 있다. 복수의 레이어가 서로 적층되어 투과 패턴(600)이 형성되므로, 어떤 레이어의 차단 영역(510)과 다른 레이어의 투과 영역(520)이 중첩될 수 있다. 이 때문에 디스플레이(300)의 투과 패턴(600)에 포함된 투과 영역(620)의 투과율이 서로 달라질 수 있다. 레이어의 투과 영역(520)과 차단 영역(510)의 중첩된 비율에 따라 투과 패턴(600)에 포함된 투과 영역(620)의 투과율이 실질적으로 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 11a의 제1 투과 패턴(1100A)의 제1 투과 영역(1110)과, 제2 투과 패턴(1100B)의 제2 투과 영역(1120)과, 제3 투과 패턴(1100C)의 제3 투과 영역(1130)의 투과율이 서로 다를 수 있다. 제1 투과 영역(1110)의 투과율이 제일 크고, 제3 투과 영역(1130)의 투과율이 제일 낮을 수 있다. 이는, 레이어들의 차단 영역(510)과 투과 영역(520)의 중첩 정도가, 제1 투과 패턴(1100A) 보다 제3 투과 패턴(1100C)에서 크게 나타난 결과일 수 있다.
도 11b를 참조하면, 투과 패턴의 투과 영역의 투과율이 낮아질수록(혹은 레이어들의 투과 영역과 차단 영역이 중첩된 영역의 크기가 커질수록) 신호 비율이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 투과 패턴을 설계함에 있어, 레이어들 사이에서 투과 영역과 차단 영역의 중첩이 최대한 적게 이루어지도록 할 필요가 있다.
도 12a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 투과 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 도 12b는, 투과 패턴의 간격에 따른 신호 비율의 변화를 나타낸 도면이다.
디스플레이 패널은 Red에 해당하는 파장의 빛을 발생시키는 제1 발광 소자와 Green에 해당하는 파장의 빛을 발생시키는 제2 발광 소자 및 Blue에 해당하는 파장의 빛을 발생시키는 제3 발광 소자를 포함할 수 있다. 이러한 발광 소자들 사이에는 PDL(pixel define layer)가 배치될 수 있다. PDL은 서로 다른 파장의 빛을 발생시키는 발광 소자를 구분하기 위해 배치되는 부재일 수 있다.
발광 소자는 빛에 대한 투과율이 상대적으로 낮은 물질로 구성되므로 발광 소자가 배치된 부분은 차단 영역(1210, 1220, 1230)이 될 수 있다. 도 12a를 참조하면, 제1 발광 소자가 배치된 부분은 제1 차단 영역(1210)이 되고, 제2 발광 소자가 배치된 부분은 제2 차단 영역(1220)이 되고, 제3 발광 소자가 배치된 부분은 제3 차단 영역(1230)이 될 수 있다.
PDL이 배치된 영역으로는 빛이 상대적으로 더 잘 투과할 수 있으나, PDL이 배치된 영역에 배치된 제어 회로의 구성(예: 배선의 배치)에 의해 투과 패턴(1210-1, 1220-1, 1230-1)이 형성될 수 있다. 서로 다른 파장의 빛을 발생시키는 서로 다른 발광 소자는 서로 다른 배선 배치가 필요할 수 있다. 따라서, 제1 발광 소자와 인접한 PDL의 제1 투과 패턴(1210-1)과, 제2 발광 소자와 인접한 PDL의 제2 투과 패턴(1220-1)과, 제3 발광 소자와 인접한 PDL의 제3 투과 패턴(1230-1)이 서로 다를 수 있다. 여기서 제1 투과 패턴(1210-1), 제2 투과 패턴(1220-1), 및 제3 투과 패턴(1230-1)은 전체 투과 패턴을 구성하는 단위 투과 패턴으로 이해될 수 있다.
제1 투과 패턴(1210-1), 제2 투과 패턴(1220-1) 및 제3 투과 패턴(1230-1) 사이의 간격을 조절함으로써, 서로 다른 신호 비율을 얻을 수 있다. 도 12a 및 12b를 참조하면, 단위 투과 패턴(1210-1, 1220-1, 1230-1) 사이의 간격(1290)의 변화에 따라 신호 비율의 크기도 변하는 것을 확인할 수 있다. 단위 투과 패턴(1210-1, 1220-1, 1230-1) 사이의 간격을 조절하여 향상된 이미지 품질을 획득할 수 있다.
도 12a에서, 단위 투과 패턴(1210-1, 1220-1, 1230-1) 사이의 X 축 간격(1290)을 단위 투과 패턴(1210-1, 1220-1, 1230-1) 사이의 간격으로 표시하였으나, 단위 투과 패턴(1210-1, 1220-1, 1230-1) 사이의 간격은 X 축 간격뿐 아니라 Y 축 간격을 포함할 수 있다.
이상에서는, 인식 센서(400)를 통해 얻어지는 이미지 품질과 비례하는 신호 비율의 개념을 정의하고, 투과 패턴(600)의 다양한 변화에 따른 신호 비율의 변화를 확인하였다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 위에서 설명한 실험 결과를 바탕으로 설정된 투과 패턴(600)을 갖는 디스플레이(300)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치의 디스플레이(300)는 투과 패턴(600)에 포함된 투과 영역(620)의 크기가 허용 각도(700)에 따라 결정되는 최소 크기 이상이 되도록 그 레이아웃이 결정될 수 있다.
이 밖에도 투과 패턴(600)에 따른 시뮬레이션 결과를 활용함으로써, 인식 센서(400)를 통해 향상된 이미지 품질을 획득할 수 있는 투과 패턴(600)을 설정(혹은 디스플레이(300) 레이아웃의 설정)할 수 있다.
다음으로, 디스플레이(300)에 포함된 편광층(320)(예: 도 2의 편광층(220))의 편광 방향을 설정하는 방법에 대해 설명하도록 한다. 이하에서 설명되는 동작은, 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 이하에서 설명되는 시뮬레이션 동작 및 확인 동작은 프로세서에 의해 자동적으로 수행될 수 있다. 경우에 따라서는, 프로세서가 사용자의 명령에 따라 반자동적으로 이하 동작들을 수행할 수도 있다. 여기서 프로세서는 디스플레이(300)를 포함하는 전자 장치가 아닌 다른 전자 장치(예: 워크스테이션, PC)에 포함된 프로세서를 의미할 수 있다.
도 13 내지 도 17을 통해, 디스플레이의 제1 설계 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 13은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이를 투과한 빛이 인식 센서로 입사하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 14a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 투과 패턴에 대해 서로 다른 방향에서 빛이 입사하는 모습을 나타낸 도면이다. 도 14b는, 도 14a에 도시된 투과 패턴으로 A 방향에서 빛이 입사할 때의 투과 패턴과 그 투과 패턴의 회절 특성을 나타낸 도면이다. 도 14c는, 도 14a에 도시된 투과 패턴으로 B 방향에서 빛이 입사할 때의 투과 패턴과 그 투과 패턴의 회절 특성을 나타낸 도면이다. 도 14d는, 도 14a에 도시된 투과 패턴으로 C 방향에서 빛이 입사할 때의 투과 패턴과 그 투과 패턴의 회절 특성을 나타낸 도면이다.
도 15는, 이미지 센서의 서로 다른 위치로 입사되는 빛의 신호 비율을 나타낸 도면이다.
도 13에 도시된 것과 같이, 디스플레이(300) 배면에 배치된 인식 센서(400)는 렌즈(410)에 의해 집광된 빛을 수신할 수 있다. 렌즈(410)의 광학 특성에 따라, 이미지 센서(420)보다 큰 영역(1300)에서 물체에 반사된 빛을 집광할 수 있다. 디스플레이(300)와 인식 센서(400) 사이의 거리, 렌즈(410)의 광학 특성과 같은 요소에 따라 렌즈(410)에 의해 집광되는 최대 영역(1300)이 정의될 수 있다. 이를 통해 렌즈(410)의 최대 입사각(θ)이 결정될 수 있다. 최대 입사각(θ)은 렌즈(410)에 의해 집광될 수 있는 최대 영역(1300)으로 입사되는 빛의 최대 각도일 수 있다. 이 이상의 각도로 입사되는 빛은 렌즈(410)를 통과하더라도 이미지 센서(420)로 입사되지 않을 수 있다.
디스플레이(300)의 배면에 배치된 인식 센서(400)에서 디스플레이(300)를 바라볼 때, 투과 패턴(600)은 렌즈(410)로 입사되는 빛의 방향에 따라 다를 수 있다. 투과 패턴(600)은 도 14a에 도시된 것과 같이, 디스플레이 패널(330)을 구성하는 복수의 레이어의 투과 영역(520)에 따라 결정되므로, 인식 센서(400)가 존재하는 위치에서 디스플레이 패널(330)을 서로 다른 각도로 바라볼 때, 투과 패턴이 서로 다를 수 있다. 디스플레이 패널(330)을 서로 다른 각도로 바라볼 때 투과 패턴(600)이 다른 것은 곧 렌즈(410)로 입사되는 빛의 각도에 따라 빛이 실질적으로 다른 투과 패턴(600)을 통과하는 것을 의미할 수 있다.
인식 센서(400)에 대하여 수직으로 입사하는 빛(B)이 통과하는 투과 패턴(600B)과, 인식 센서(400)의 중심(M)에 대하여 제1 방향(예: 도 13의 +X 방향)에서 최대 입사각으로 입사하는 빛(A)이 통과하는 투과 패턴(600A)과, 인식 센서(400)의 중심(M) 대하여 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향(예: 도 13의 -X 방향)에서 최대 입사각으로 입사하는 빛(C)이 통과하는 투과 패턴(600C)은 서로 다를 수 있다.
서로 다른 방향에서 최대 입사각으로 입사하는 빛은 인식 센서(400)에 포함된 이미지 센서(420)에서 서로 다른 위치로 입사될 수 있다. 예를 들어, 도 13을 참조하면, 인식 센서(400)의 중심(M)에 대하여 제1 방향으로 입사하는 빛(A)은 렌즈(410)에 의해 굴절되어 이미지 센서(420)의 중심(M)에서 제2 방향으로 입사하게 되고, 인식 센서(400)의 중심(M)에 대하여 제2 방향으로 입사하는 빛(C)은 렌즈(410)에 의해 굴절되어 이미지 센서(420)의 중심(M)에서 제1 방향으로 입사할 수 있다. 이하 설명에서는 이미지 센서(420)의 중심(M)에 대한 각도로 이미지 센서(420)에서 빛이 수신되는 위치를 정의하도록 한다. 예를 들어, 제1 방향을 0도 정의하면, 제2 방향은 제1 방향과 반대 방향이므로 180도에 해당될 수 있다.
이미지 센서(420)의 0도 위치로 입사하는 빛(A)이 투과하는 투과 패턴(600A)과 180도 위치로 입사하는 빛(C)이 투과하는 투과 패턴(600C)과 이미지 센서(420)의 중심으로 입사하는 빛(B)이 투과하는 투과 패턴(600B)은 모두 다를 수 있다. 도 7a 내지 도 7c를 통해 설명한 것과 같이, 투과 패턴(600)에 대한 회절 특성의 시뮬레이션이 가능하므로, 이미지 센서(420)의 각 위치에 대응하는 투과 패턴(600A, 600B, 600C)을 각각 시뮬레이션할 수 있다. 다시 설명하면, 투과 패턴(600)을 이미지 센서(420)의 각 영역에 대하여 각각 시뮬레이션할 수 있다.
앞서, 도 7a 내지 도 12b까지의 설명을 통하여, 투과 패턴(600)에 포함된 투과 영역(620)의 크기와 주기에 따라 신호 비율이 다른 것을 확인하였다. 서로 다른 투과 패턴(600)은 신호 비율의 크기가 서로 다른 것을 의미할 수 있다. 이미지 센서(420)의 서로 다른 영역으로 입사하는 빛은 실질적으로 다른 투과 패턴(600A, 600B, 600C)를 통과하므로, 이미지 센서(420)의 서로 다른 영역으로 입사하는 빛은 신호 비율이 서로 다를 수 있다.
도 15에 도시된 것과 같이, 이미지 센서(420)의 각 위치에 대한 신호 비율을 확인할 수 있다. 신호 비율이 가장 높은 이미지 센서(420)의 영역을 확인할 수 있다. 도 15를 참조하면 약 138도 위치에서 신호 비율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다. 138도는 예시에 불과하며, 투과 패턴의 형태와 디스플레이의 구조, 디스플레이를 구성하는 물질과 같은 다양한 요소에 따라 신호 비율이 가장 높은 각도는 달라질 수 있다.
도 16a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 편광층을 통과한 빛이 인식 센서로 입사되는 모습을 도시한 도면이다. 도 16b는, 편광층을 통과한 빛에 의해 획득되는 지문 이미지를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이(300)는 편광층(320)을 포함할 수 있다. 편광층(320)은 디스플레이(300)를 투과하는 빛을 편광시킬 수 있다. 편광층(320)의 편광 방향에 따라, 편광층(320)을 통과하는 빛의 편광 방향이 결정될 수 있다. 편광층(320)을 통과하여 편광된 빛은 렌즈(410)에 입사되어 이미지 센서(420)에 도달할 수 있다.
편광된 빛이 렌즈(410)에 입사될 때, 렌즈(410)의 입사 평면과 편광 방향의 관계에 따라 렌즈(410) 표면에서 빛이 반사되는 정도가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 렌즈(410)의 입사 평면과 편광 방향이 평행한 경우와 렌즈(410)의 입사 평면과 편광 방향이 수직한 경우 렌즈(410) 표면에서 반사되는 정도가 서로 다를 수 있다. 렌즈(410)의 입사 평면과 편광 방향이 평행한 경우(p-polarization)에는 렌즈(410) 표면에서 빛이 반사되는 정도가 상대적으로 적고, 렌즈(410)의 입사 평면과 편광 방향이 수직한 경우(s-polarization)에는 렌즈(410) 표면에서 빛이 반사되는 정도가 상대적으로 클 수 있다. 정리하면, 동일한 방향으로 편광된 빛이라고 하더라도, 렌즈(410)에 입사되는 방향에 따라 렌즈(410) 표면에서 반사되는 정도가 다를 수 있다. 렌즈(410) 표면에서 반사되는 정도가 큰 경우(예: s-polarization)에는 이미지 센서(420)에서 수광되는 빛의 양이 작을 수 있다. 렌즈(410)에 입사되는 방향에 따라 이미지 센서(420)로 입사되는 빛의 위치가 달라질 수 있다.
도 16a를 참조하면, A 빛은 약 45도의 편광 각도를 갖는 편광층(320)에 편광되어 렌즈(410)의 입사 평면과 평행한 편광 방향(p-polarization)으로 렌즈를 투과하여 이미지 센서의 약 45도 위치에 도달할 수 있다. C 빛은 편광층(320)에 편광되어 렌즈(410)의 입사 평면과 수직한 편광 방향(s-polarization)으로 렌즈를 투과하여 이미지 센서의 약 135도 위치에 도달할 수 있다.
도 16b에 도시된 것과 같이, 이미지 센서(420)에서 획득되는 이미지를 확인하면 이미지의 밝기는, 약 45도 위치에서 약 135도 위치에서 보다 밝은 것을 확인할 수 있다. 이는, 이미지 센서(420)에서 편광층(320)의 편광 각도에 해당하는 약 45도 위치로 입사되는 빛의 양이 약 135도 위치로 입사되는 빛의 양보다 큰 것을 의미할 수 있다.
정리하면, 이미지 센서(420)의 위치에 따라, 신호 비율이 서로 다르고(도 15 참조), 수신하는 광량도 서로 다를 수 있다(도 16b 참조). 이미지 센서(420)에서 신호 비율이 높은 위치와, 높은 광량을 수신되는 위치를 일치시킴으로써, 이미지 센서(420)는 신호 비율이 높은 성분을 더 많이 수광하여 높은 이미지 품질을 획득할 수 있다.
신호 비율이 높은 위치는 디스플레이(300)의 레이아웃에 따라 결정되므로, 신호 비율이 높은 위치로 입사되는 빛의 양이 많아지도록 편광층(320)의 편광 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 15와 같은 경우, 이미지 센서(420)의 138도 위치에서 신호 비율이 가장 큰 것을 확인할 수 있다. 이미지 센서(420)의 138도 위치로 입사되는 빛의 광량이 높아지도록 편광층(320)의 편광 방향을 설정하면, 신호 비율이 높은 위치에서 높은 광량의 빛을 수신할 수 있으므로, 높은 이미지 품질을 획득할 수 있다.
도 17은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 제1 설계 방법의 흐름도이다.
일 실시예에서, 이미지 센서(420)의 각 위치로 입사되는 빛이 통과하는 투과 패턴을 시뮬레이션할 수 있다(S110). 시뮬레이션은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 인식 센서(400)에 포함된 이미지 센서(420)에서 디스플레이(300)를 바라볼 때, 이미지 센서(420)의 서로 다른 위치로 입사되는 빛은 실질적으로 서로 다른 투과 패턴(예: 도 14b 내지 도 14d의 투과 패턴(600A, 600B, 600C)을 통과할 수 있다. 따라서, 이미지 센서(420)의 각 영역에 대하여 투과 패턴을 각각 시뮬레이션할 수 있다.
일 실시예에서, 시뮬레이션 결과를 통해 도 15에 도시된 것과 같이, 이미지 센서(420)의 각 위치에 대한 신호 비율을 출력할 수 있다(S120). 또한, 신호 비율이 가장 큰 이미지 센서(420)의 위치를 확인할 수 있다(S130).
일 실시예에서, 신호 비율이 가장 큰 이미지 센서(420)의 위치로 입사되는 빛의 투과율이 높아지도록 편광층(320)의 편광 방향을 결정할 수 있다(S140).
다양한 실시예에 따르면, 이미지 센서(420)는 제1 영역과 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 제2 영역에 비해 신호 비율이 높은 영역일 수 있다. 디스플레이(300)에 포함된 편광층(320)을 통과한 빛은 이미지 센서(420)의 제1 영역과 제2 영역에 도달할 수 있다. 이 때, 편광층(320)을 통과하여 제1 영역에 도달한 빛의 양은 편광층(320)을 통과하여 제2 영역에 도달한 빛의 양보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 이미지 센서(420)의 제1 영역은 신호 비율이 가장 높은 빛이 입사하는 영역일 수 있다. 또한, 편광층(320)의 편광 방향은 제1 영역으로 입사하는 빛의 양이 최대가 되는 방향으로 설정될 수 있다.
도 18 내지 도 21을 통해, 디스플레이의 제2 설계 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 18은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이를 통과한 빛의 제1 수광량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 19는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이를 통과한 빛의 제2 수광량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 20은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 인식 센서에 포함된 이미지 센서의 각 위치에서 제1 수광량에 대한 제2 수광량의 비율을 나타낸 도면이다. 도 21은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 디스플레이의 제2 설계 방법의 흐름도이다.
디스플레이(300)를 통과한 빛은 투과 패턴(600)에 의해 회절되는 동시에 산란될 수 있다. 디스플레이의 제2 설계 방법은 산란에 의한 특성을 함께 고려한 편광층(320)의 편광 방향 설정 방법에 대한 것일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 18에 도시된 것과 같이, 디스플레이(300)와 검출센서(1810)을 제1 거리(d1)만큼 이격시키고, 디스플레이(300)를 검출 센서(1810)에 대해 제1 각도로 틸트 시킬 수 있다(S210). 제1 거리(d1)는 디스플레이(300)와 검출 센서(1810)의 중심(M)까지의 직선 거리일 수 있다. 제1 거리는 디스플레이(300)를 투과한 빛이 대부분 인식 센서(400)로 입사될 수 있도록 충분히 작게 설정될 수 있다. 제1 각도는, 인식 센서(400)에 포함된 렌즈(410)의 최대 입사각(θ)일 수 있다. 일 실시예에서, 검출 센서(1810)는 수광 소자(예: PD(photo diode))를 포함할 수 있다. 검출 센서(1810)는 디스플레이(300)를 투과하여 입사된 빛의 양을 전기적인 신호로 출력할 수 있다. 검출 센서(1810)를 확인하여, 디스플레이(300)를 투과하여 검출 센서(1810)에 도달한 광량을 확인할 수 있다. 일 실시예에서, 검출 센서(1810)는 인식 센서(400)의 이미지 센서(420)를 포함할 수 있다.
이 상태에서, 디스플레이(300)를 검출 센서(1810)의 중심(M)을 지나는 축으로 회전시키면서, 디스플레이(300)에 빛을 조사할 수 있다(S220). 여기서 사용되는 빛은, 레이저와 같이 방향이 제어된 광원에서 생성된 빛일 수 있다. 디스플레이(300)의 회전 각도에 따라 검출 센서(1810)에서 수광된 빛의 양인 제1 수광량의 변화를 저장할 수 있다(S230). 어떤 실시예에서는, 디스플레이(300)를 도 18의 N축(디스플레이에 수직한 축)을 회전축으로 하여 회전시키면서 디스플레이(300)에 빛을 조사할 수 있다.
다음으로, 도 19에 도시된 것과 같이, 디스플레이(300)와 검출센서(1810)을 제2 거리(d2)만큼 이격시키고, 디스플레이(300)를 검출 센서(1810)에 대해 제1 각도로 틸트 시킬 수 있다(S240). 제2 거리(d2)는 디스플레이(300)와 검출 센서(1810)의 중심(M)까지의 직선 거리일 수 있다. 제2 거리(d2)는 제1 거리(d1)보다 클 수 있다. 제2 거리(d2)는 인식 센서(400)에 포함된 렌즈(410)의 허용 각도(700)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 거리(d2)는 다음과 같은 수식으로 결정될 수 있다.
제2 거리(d2)는 허용 각도(700)에 따라 결정된 거리로써, 이 거리에서 검출 센서(1810)에 수광된 빛은 이미지 구성에 사용될 수 있는 유효 성분에 해당할 수 있다. 또한, 이는 실제 실험을 통해 획득한 값으로써, 회절과 산란 특성을 모두 고려한 것일 수 있다.
이 상태에서, 디스플레이(300)를 검출 센서(1810)의 중심(M)을 지나는 축으로 회전시키면서, 디스플레이에 빛을 조사할 수 있다(S250). 여기서 사용되는 빛은, 레이저와 같이 방향이 제어된 광원에서 생성된 빛일 수 있다. 디스플레이(300)의 회전 각도에 따라 검출 센서(1810)에서 수광된 빛의 양인 제2 수광량의 변화를 저장할 수 있다(S260).
디스플레이(300)의 회전 각도에 따른 제1 수광량과 제2 수광량을 저장하였으므로, 디스플레이(300) 회전 각도에 따른 제1 수광량 대비 제2 수광량의 비율을 출력할 수 있다(S270). 제1 수광량은 디스플레이(300)를 투과한 빛의 전체 광량에 해당하고, 제2 수광량은 디스플레이(300)를 투과한 빛 중 실제 이미지 구성에 사용될 수 있는 유효 성분에 대한 광량에 해당할 수 있다. 따라서, 제1 수광량에 대한 제2 수광량의 비율이 높을수록 높은 품질의 이미지를 획득할 수 있다. 디스플레이의 회전 각도에 따라 이미지 센서로 입사되는 빛의 위치가 달라지므로, 디스플레이의 회전 각도는 곧 이미지 센서로 입사되는 빛의 위치로 이해될 수 있다.
도 20을 참조하면, 디스플레이(300)의 회전 각도에 따라, 제1 수광량과 제2 수광량의 비율이 서로 다른 것을 확인할 수 있다. 디스플레이(300)의 회전 각도에 따라, 이미지 센서(420)의 서로 다른 부분으로 빛이 입사될 수 있다. 제1 수광량에 대한 제2 수광량의 비율이 가장 높은 디스플레이(300)의 회전 각도를 확인하면, 회절 및 산란 특성을 고려할 때, 이미지 센서(420)에서 유효 성분이 가장 많이 입사될 수 있는 위치를 도출할 수 있다. 예를 들어, 도 20의 경우에는 이미지 센서(420)의 약 138도 위치에서 유효 성분이 가장 많이 입사된 것으로 볼 수 있다.
도 16a 및 도 16b를 통해 설명한 것과 같이, 편광층(320)의 편광 방향에 따라 이미지 센서(420)의 각 위치로 도달하는 빛의 양이 서로 다를 수 있다. 앞에서, 회절 및 산란 특성을 고려하여 이미지 센서(420)에서 유효 성분이 가장 많이 입사될 수 있는 이미지 센서(420)의 위치를 도출하였다. 이 위치에 도달하는 광량이 가장 크게 되도록 편광층(320)의 편광 방향을 설정할 수 있다(S280).
이상에서는, 디스플레이의 제1 설계 방법과 디스플레이의 제2 설계 방법을 서로 독립적인 방법으로 설명하였으나, 디스플레이의 제1 설계 방법과 제2 설계 방법을 함께 수행하여 디스플레이를 설계하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 제1 설계 방법으로 도출된 편광층(320)의 편광 방향을 우선 결정하고, 제2 설계 방법을 수행하여 편광층(320)의 편광 방향을 수정할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 편광층(예: 도 3의 편광층(320))을 포함하는 디스플레이(예: 도 3의 디스플레이(300)) 및 이미지 센서(예: 도 3의 이미지 센서(420)) 및 상기 이미지 센서로 빛을 집광하는 렌즈(예: 도 3의 렌즈(410))를 포함하고 상기 디스플레이 아래에 배치되는 인식 센서(예: 도 3의 인식 센서(400))를 포함할 수 있고, 상기 이미지 센서의 제1 영역은 상기 제1 영역과 다른 상기 이미지 센서의 제2 영역에 비하여, 상기 디스플레이를 투과하며 회절된 빛의 총 성분과 상기 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle) 이내에서 회절되는 성분의 비율에 해당하는 신호 비율(signal ratio)이 높은 영역일 수 있고, 상기 편광층은, 상기 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서의 제1 영역으로 입사하는 빛의 양이 상기 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서의 제2 영역으로 입사하는 빛의 양보다 큰 편광 방향을 가질 수 있다.
또한, 상기 디스플레이는, 복수의 발광 소자를 포함하는 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널 아래에 배치되는 완충 부재(예: 도 3의 완충 부재(340))를 포함할 수 있고, 상기 인식 센서는, 상기 디스플레이 패널을 투과한 빛을 수신하도록 상기 완충 부재에 형성된 오프닝(opening)(예: 도 3의 오프닝(341))과 적어도 일부가 마주보게 배치될 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서의 제1 영역으로 입사하는 빛은, 상기 렌즈의 입사 평면에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 편광(p-polarization)된 빛이고, 상기 이미지 센서의 제2 영역으로 입사하는 빛은, 상기 렌즈의 입사 평면에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 편광(s-polarization)된 빛일 수 있다.
또한, 상기 제1 영역으로 입사하는 빛과 상기 제2 영역으로 입사하는 빛은, 상기 편광층에 동일한 입사각으로 입사한 빛인 전자 장치.
또한, 상기 제1 영역은, 상기 신호 비율이 가장 높은 영역이고, 상기 편광층의 편광 방향은, 상기 제1 영역으로 입사하는 빛의 양이 최대가 되는 각도로 설정될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 편광층(예: 도 3의 편광층(320))을 포함하는 디스플레이(예: 도 3의 디스플레이(300)) 및 이미지 센서(예: 도 3의 이미지 센서(420)) 및 상기 이미지 센서로 빛을 집광하는 렌즈(예: 도 3의 렌즈(410))를 포함하고 상기 디스플레이 아래에 배치되는 인식 센서(예: 도 3의 인식 센서(400))를 포함할 수 있고, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 제1 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사함으로써, 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제1 수광량의 변화를 확인하고, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 상기 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 상기 제1 거리보다 긴 제2 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사하여 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제2 수광량의 변화를 확인하고, 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축에 대한 상기 디스플레이의 회전 각도에 따른 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율을 확인하고, 상기 비율에 기반하여 상기 편광층의 편광 방향을 변경하거나 결정할 수 있다.
또한, 상기 임의의 각도는, 상기 디스플레이에서 상기 인식 센서로 인식되는 빛의 성분 중 상기 디스플레이에 대하여 가장 큰 각도로 입사되는 빛의 입사각일 수 있다.
또한, 상기 제2 거리는, 상기 인식 센서에 포함된 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle)에 따라 결정될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른, 인식 센서(예: 도 3의 인식 센서(400))를 포함하는 디스플레이(예: 도 3의 디스플레이(300))의 설계 방법은, 상기 인식 센서에 포함된 이미지 센서(예: 도 3의 이미지 센서(420))에서 상기 디스플레이를 바라볼 때, 투과율이 상대적으로 높은 부분과 투과율이 상대적으로 낮은 부분에 의해 형성되는 패턴을 상기 이미지 센서의 복수의 영역에 대하여 각각 시뮬레이션 하는 동작, 상기 패턴을 투과하여 회절된 빛의 총 성분과 상기 패턴을 투과하여 인식 센서에 포함된 렌즈(예: 도 3의 렌즈(410))의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle) 이내에서 회절되는 성분의 비율에 해당하는 신호 비율(signal ratio)이 최대일 때의 패턴이 시뮬레이션된 이미지 센서의 영역을 확인하는 동작 및 상기 신호 비율이 최대인 영역으로 입사되는 빛의 투과율이 커지도록 상기 디스플레이에 포함된 편광층(예: 도 3의 편광층(320))의 편광 방향을 설정하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 편광층의 편광 방향을 설정하는 동작은, 상기 신호 비율이 최대인 영역으로 입사되는 빛이 상기 렌즈의 입사 평면에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 편광(p-polarization)된 빛이 되도록 상기 편광 방향을 설정하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 틸트시킨 상태에서 상기 디스플레이를 일 방향으로 회전시키며 상기 디스플레이를 향해 빛을 조사하여 상기 인식 센서에서 수광한 빛의 양에 기반하여 상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 동작을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 동작은, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 제1 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사함으로써, 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제1 수광량의 변화를 확인하는 동작, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 상기 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 상기 제1 거리보다 긴 제2 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사하여 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제2 수광량의 변화를 확인하는 동작, 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축에 대한 상기 디스플레이의 회전 각도에 따른 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율을 확인하는 동작, 상기 비율에 기반하여 상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 임의의 각도는, 상기 디스플레이에서 상기 인식 센서로 인식되는 빛의 성분 중 상기 디스플레이에 대하여 가장 큰 각도로 입사되는 빛의 입사각일 수 있다.
또한, 상기 제2 거리는, 상기 허용 각도(acceptance angle)에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 동작은, 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율이 가장 커지는 상기 디스플레이의 회전 각도에 기반하여 상기 편광 방향을 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른, 인식 센서(예: 도 3의 인식 센서(400))를 포함하는 디스플레이(예: 도 3의 디스플레이(300))의 설계 방법은, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 제1 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사함으로써, 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제1 수광량의 변화를 확인하는 동작, 상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 상기 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 상기 제1 거리보다 긴 제2 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사하여 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제2 수광량의 변화를 확인하는 동작, 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축에 대한 상기 디스플레이의 회전 각도에 따른 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율을 확인하는 동작 및 상기 비율에 기반하여 상기 디스플레이에 포함된 편광층의 편광 방향을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 임의의 각도는, 상기 디스플레이에서 상기 인식 센서로 인식되는 빛의 성분 중 상기 디스플레이에 대하여 가장 큰 각도로 입사되는 빛의 입사각일 수 있다.
또한, 상기 제2 거리는, 상기 허용 각도(acceptance angle)에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 편광층의 편광 방향을 결정하는 동작은, 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율이 가장 커지는 상기 디스플레이의 회전 각도에 기반하여 상기 편광 방향을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 복수의 레이어를 포함하는 디스플레이(예: 도 3의 디스플레이(300)) 및 렌즈(예: 도 3의 렌즈(410)) 및 상기 렌즈에 의해 집광된 빛을 수신하는 이미지 센서(예: 도 3의 이미지 센서(420))를 포함하고 상기 디스플레이 아래에 배치되는 인식 센서(예: 도 3의 인식 센서(400))를 포함할 수 있고, 상기 디스플레이는, 투과 영역 및 상기 투과 영역보다 빛에 대한 투과율이 상대적으로 낮은 차단 영역을 포함할 수 있고, 상기 투과 영역과 상기 차단 영역에 의해 형성된 패턴으로 빛이 입사하여 회절되는 성분과 상기 인식 센서에 포함된 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도 이내에서 회절되는 성분의 비가 미리 설정된 값을 넘도록 상기 투과 영역의 크기가 결정될 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, 일실시예에 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.
일실시예에 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.
Claims (15)
- 전자 장치에 있어서,편광층을 포함하는 디스플레이; 및이미지 센서 및 상기 이미지 센서로 빛을 집광하는 렌즈를 포함하고 상기 디스플레이 아래에 배치되는 인식 센서;를 포함하고,상기 이미지 센서의 제1 영역은 상기 제1 영역과 다른 상기 이미지 센서의 제2 영역에 비하여,상기 디스플레이를 투과하며 회절된 빛의 총 성분과 상기 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle) 이내에서 회절되는 성분의 비율에 해당하는 신호 비율(signal ratio)이 높은 영역이고,상기 편광층은,상기 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서의 제1 영역으로 입사하는 빛의 양이 상기 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서의 제2 영역으로 입사하는 빛의 양보다 큰 편광 방향을 갖는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,상기 디스플레이는,복수의 발광 소자를 포함하는 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널 아래에 배치되는 완충 부재를 포함하고,상기 인식 센서는,상기 디스플레이 패널을 투과한 빛을 수신하도록 상기 완충 부재에 형성된 오프닝(opening)과 적어도 일부가 마주보게 배치되는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,상기 이미지 센서의 제1 영역으로 입사하는 빛은,상기 렌즈의 입사 평면에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 편광(p-polarization)된 빛이고,상기 이미지 센서의 제2 영역으로 입사하는 빛은,상기 렌즈의 입사 평면에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 편광(s-polarization)된 빛인 전자 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 영역으로 입사하는 빛과 상기 제2 영역으로 입사하는 빛은,상기 편광층에 동일한 입사각으로 입사한 빛인 전자 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 영역은,상기 신호 비율이 가장 높은 영역이고,상기 편광층의 편광 방향은,상기 제1 영역으로 입사하는 빛의 양이 최대가 되는 각도로 설정되는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 제1 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사함으로써, 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제1 수광량의 변화를 확인하고,상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 상기 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 상기 제1 거리보다 긴 제2 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사하여 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제2 수광량의 변화를 확인하고,상기 인식 센서의 중심을 지나는 축에 대한 상기 디스플레이의 회전 각도에 따른 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율을 확인하고,상기 비율에 기반하여 상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 전자 장치.
- 제6항에 있어서,상기 임의의 각도는,상기 디스플레이에서 상기 인식 센서로 인식되는 빛의 성분 중 상기 디스플레이에 대하여 가장 큰 각도로 입사되는 빛의 입사각인 전자 장치.
- 제6항에 있어서,상기 제2 거리는,상기 인식 센서에 포함된 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle)에 따라 결정되는 전자 장치.
- 인식 센서를 포함하는 디스플레이의 설계 방법에 있어서,상기 인식 센서에 포함된 이미지 센서에서 상기 디스플레이를 바라볼 때, 투과율이 상대적으로 높은 부분과 투과율이 상대적으로 낮은 부분에 의해 형성되는 패턴을 상기 이미지 센서의 복수의 영역에 대하여 각각 시뮬레이션 하는 동작;상기 패턴을 투과하여 회절된 빛의 총 성분과 상기 패턴을 투과하여 인식 센서에 포함된 렌즈의 개구수(numerical aperture)에 따라 결정되는 허용 각도(acceptance angle) 이내에서 회절되는 성분의 비율에 해당하는 신호 비율(signal ratio)이 최대일 때의 패턴이 시뮬레이션된 이미지 센서의 영역을 확인하는 동작; 및상기 신호 비율이 최대인 영역으로 입사되는 빛의 투과율이 커지도록 상기 디스플레이에 포함된 편광층의 편광 방향을 설정하는 동작;을 포함하는 디스플레이 설계 방법.
- 제9항에 있어서,상기 편광층의 편광 방향을 설정하는 동작은,상기 신호 비율이 최대인 영역으로 입사되는 빛이 상기 렌즈의 입사 평면에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 편광(p-polarization)된 빛이 되도록 상기 편광 방향을 설정하는 동작을 포함하는 디스플레이 설계 방법.
- 제9항에 있어서,상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 틸트시킨 상태에서 상기 디스플레이를 일 방향으로 회전시키며 상기 디스플레이를 향해 빛을 조사하여 상기 인식 센서에서 수광한 빛의 양에 기반하여 상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 동작;을 더 포함하는 디스플레이의 설계 방법.
- 제11항에 있어서,상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 동작은,상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 제1 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사함으로써, 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제1 수광량의 변화를 확인하는 동작,상기 인식 센서에 대하여 상기 디스플레이를 상기 임의의 각도로 틸트시키고, 상기 인식 센서의 중심에서 상기 디스플레이까지의 직선 거리가 상기 제1 거리보다 긴 제2 거리인 상태에서 상기 디스플레이를 상기 인식 센서의 중심을 지나는 축으로 회전시키며 상기 인식 센서에 대해 수직한 빛을 상기 디스플레이에 조사하여 상기 디스플레이를 투과하여 상기 인식 센서에서 수광된 빛의 양인 제2 수광량의 변화를 확인하는 동작,상기 인식 센서의 중심을 지나는 축에 대한 상기 디스플레이의 회전 각도에 따른 상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율을 확인하는 동작,상기 비율에 기반하여 상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 동작을 포함하는 디스플레이의 설계 방법.
- 제12항에 있어서,상기 임의의 각도는,상기 디스플레이에서 상기 인식 센서로 인식되는 빛의 성분 중 상기 디스플레이에 대하여 가장 큰 각도로 입사되는 빛의 입사각인 디스플레이의 설계 방법.
- 제12항에 있어서,상기 제2 거리는,상기 허용 각도(acceptance angle)에 따라 결정되는 디스플레이의 설계 방법.
- 제12항에 있어서,상기 편광층의 편광 방향을 변경하는 동작은,상기 제1 수광량과 상기 제2 수광량의 비율이 가장 커지는 상기 디스플레이의 회전 각도에 기반하여 상기 편광 방향을 변경하는 동작을 포함하는 디스플레이의 설계 방법.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170103159A (ko) * | 2016-03-03 | 2017-09-13 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이를 제어하는 전자 장치 및 이의 동작 방법 |
KR20190013089A (ko) * | 2017-07-31 | 2019-02-11 | 삼성전자주식회사 | 지문 인식을 위한 디스플레이 및 전자 장치 |
KR20190017685A (ko) * | 2017-08-11 | 2019-02-20 | 이쏘그 | 디스플레이 및 검출 시스템 |
KR20190112624A (ko) * | 2018-03-26 | 2019-10-07 | 삼성전자주식회사 | 광학식 지문 센서에 센싱 광을 제공하는 디스플레이 패널 및 이를 구비하는 지문 센싱 시스템 |
KR20210091544A (ko) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치 |
-
2022
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170103159A (ko) * | 2016-03-03 | 2017-09-13 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이를 제어하는 전자 장치 및 이의 동작 방법 |
KR20190013089A (ko) * | 2017-07-31 | 2019-02-11 | 삼성전자주식회사 | 지문 인식을 위한 디스플레이 및 전자 장치 |
KR20190017685A (ko) * | 2017-08-11 | 2019-02-20 | 이쏘그 | 디스플레이 및 검출 시스템 |
KR20190112624A (ko) * | 2018-03-26 | 2019-10-07 | 삼성전자주식회사 | 광학식 지문 센서에 센싱 광을 제공하는 디스플레이 패널 및 이를 구비하는 지문 센싱 시스템 |
KR20210091544A (ko) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 지문 센서를 포함하는 터치 디스플레이 장치 |
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