KR20180083700A - 생체 센서를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

생체 센서를 포함하는 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180083700A
KR20180083700A KR1020170006299A KR20170006299A KR20180083700A KR 20180083700 A KR20180083700 A KR 20180083700A KR 1020170006299 A KR1020170006299 A KR 1020170006299A KR 20170006299 A KR20170006299 A KR 20170006299A KR 20180083700 A KR20180083700 A KR 20180083700A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
waveguide
display
biosensor
disposed
pixels
Prior art date
Application number
KR1020170006299A
Other languages
English (en)
Inventor
권오혁
김형달
조정민
박정민
변형섭
신흥식
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020170006299A priority Critical patent/KR20180083700A/ko
Priority to US15/856,470 priority patent/US10607057B2/en
Priority to EP18739265.9A priority patent/EP3523712B1/en
Priority to PCT/KR2018/000266 priority patent/WO2018131839A1/en
Publication of KR20180083700A publication Critical patent/KR20180083700A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1626—Constructional details or arrangements for portable computers with a single-body enclosure integrating a flat display, e.g. Personal Digital Assistants [PDAs]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0096—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the lights guides being of the hollow type
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1684—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32—Means for saving power
    • G06F1/3203—Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3206—Monitoring of events, devices or parameters that trigger a change in power modality
    • G06F1/3215—Monitoring of peripheral devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06K9/0002—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는,
상기 전자 장치의 외면의 일부를 형성하는 하우징; 및 상기 하우징에 수용되고, 상기 외면의 다른 일부를 형성하는 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는, 제 1 픽셀 및 제 2 픽셀 사이에 형성된 생체 센서, 및 상기 생체 센서와 상기 다른 일부 사이에 실질적으로 수직한 방향으로 형성된 도파관(waveguide)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 디스플레이의 일부영역 내에 위치한 생체 센서를 이용하여 사용자의 생체 정보(예: 지문 정보)를 감지함에 있어 광원 또는 초음파을 이용함에 따라 우수한 성능을 확보할 수 있다.

Description

생체 센서를 포함하는 전자 장치{electronic device including biometric sensor}
본 발명의 일 실시예에 따라, 생체 센서를 위한 광 및/또는 음파의 경로를 제공하는 도파관이 포함된 전자 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 디스플레이는 이미지나 영상 정보를 출력하는 장치로서, 정보 통신 기능이 탑재된 전자 장치의 대부분에는 디스플레이가 설치될 수 있다. 전기, 전자 기술의 발달에 힘입어 디스플레이의 성능 또한 비약적으로 발전하여 그 화질이 현저히 개선되었고, 터치 패널 등이 통합되어 디스플레이는 출력 장치로서뿐만 아니라, 입력 장치로도 유용하게 활용되고 있다.
디스플레이를 포함하는 전자 장치는, 터치 패널에 대한 입력에 기반하여, 입력의 수평적 요소(예: 위치, 움직임)를 산출하는 것 이외에도, 사용자의 신체 일부로부터 획득한 정보를 이용하여, 사용자를 인식하고 확인할 수 있다. 특히, 사용자 인식을 위하여 지문, 음성, 얼굴, 손 또는 홍채와 같은 개인의 고유한 특징을 이용한 개인 인증 방법이 널리 사용되고 있다. 최근에는 휴대용 장치와 같은 전자 장치를 통해, 전화, 문자 메시지 전송 서비스와 같은 통신 기능뿐 아니라, 금융, 보안 등 개인 정보가 활용되는 다양한 부가 기능이 제공되고 있으며, 상기 전자 장치의 잠금 장치에 대한 필요성이 더욱 중요하게 부각되고 있다. 이러한 잠금 효과를 향상시키기 위하여, 사용자의 생체 정보 인식을 통한 잠금 장치가 장착된 전자 장치가 본격적으로 개발되고 있다.
종래 기술에 따르면, 전자 장치는 다양한 방식의 터치 입력에 기반하여 상기 전자 장치의 일면에 입력된 터치 입력의 수평, 수직적 위치를 산출할 수 있다. 또한, 사용자를 인식할 수 있는 지문 인식 센서가 장착되어 있다.
그러나, 종래의 지문 인식 센서는 디스플레이와 별개의 하드웨어 구조를 가지기 때문에 별도의 공간을 필요로 하고, 모바일 장치가 점점 소형화되고 슬림화 되면서 지문 인식 센서의 위치 및 공간의 제약이 생기게 되었다. 또한, 지문 인식과 같은 생체 정보를 감지하기 위해서, 사용자는 상기 센서와 근접하게 위치하여야 하고, 이로 인해 전자 장치의 외부로 드러나 외관을 해지는 문제가 있었다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 디스플레이의 일부 영역에 지문 센서를 배치하여, 실장 공간의 제약을 해결할 수 있다.
또한, 디스플레이 내에 위치한 지문 센서를 이용하여 사용자의 지문 정보를 감지함에 있어, 디스플레이 내부에 광원 또는 초음파가 이동하는 경로를 제공하는 도파관을 배치하여 성능을 확보할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 상기 전자 장치의 외면의 일부를 형성하는 하우징; 및 상기 하우징에 수용되고, 상기 외면의 다른 일부를 형성하는 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는, 제 1 픽셀 및 제 2 픽셀 사이에 형성된 생체 센서, 및 상기 생체 센서와 상기 다른 일부 사이에 실질적으로 수직한 방향으로 형성된 도파관(waveguide)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 상기 전자 장치의 외면의 적어도 일부를 포함하는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 광 또는 음파가 통과하는 경로를 포함하는 제 1 영역 및 상기 제 1영역과 서로 다른 제 2 영역을 포함하는 디스플레이를 포함하고,
상기 제 1 영역에는 사용자의 지문을 센싱하는 생체 센서 및 상기 생체 센서로부터 송신되거나 상기 생체 센서로부터 수신되는 상기 광 또는 음파의 경로를 형성하는 도파관이 배치되고, 상기 제 2 영역에는 상기 생체 센서와 서로 다른 층에 배치되며, 색상을 구현하는 복수 개의 픽셀이 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이는, 색상을 구현하는 복수 개의 픽셀; 상기 복수 개의 픽셀이 형성된 층 및 하부에 배치되어 상기 복수 개의 픽셀들을 제어하고, 적어도 하나의 개구를 포함하는 복수 개의 TFT 층; 및 상기 TFT 층의 상기 개구 내측으로 형성되며, 상기 디스플레이 내부에 배치된 생체 센서로 제공되는 광 또는 음파의 경로를 형성하는 도파관(wave guide)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 디스플레이 활성화 영역에서 생체 정보를 획득할 수 있도록 생체 센서를 포함함으로써, 사용자의 생체 정보를 디스플레이 외의 특정 위치에서 확인하는 번거로움 제거하고, 전자 장치의 실장 공간의 제약을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 디스플레이 일부 영역 내에 위치한 생체 센서를 이용하여 사용자의 생체 정보(예: 지문 정보)를 감지함에 있어 광원 또는 초음파를 이용함에 따라 우수한 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 생체 센서를 포함하는 전자 장치는, 물리적인 스위치가 추가적으로 포함되지 않아, 실장 공간이 확대되며, 외부로 노출되는 부품이 제거되어 효과적인 방수 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예 중 하나에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른, 전자 장치(200)를 나타내는 사시도이다. 도 2b는 본 발명은 또 다른 실시예 중 하나에 따른, 전자 장치(200')를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치(200,200')를 다른 방향에서 바라본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른, 도 2의 전자 장치의 일부 영역을 B-B'방향으로 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치(400)의 내부 일부를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치(500)의 내부 일부를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 도 2의 전자 장치의 일부 영역을 B-B'방향으로 자른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이에 형성된 복수개의 픽셀 구조(780) 및 도파관(740)을 나타낸 간략도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이에 형성된 복수의 픽셀 구조(780) 형성층 하부의 TFT 층(770) 및 도파관(740)을 나타낸 간략도이다.
도 10a은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, TFT 층의 구조(870) 및 상기 TFT 층에 배치된 개구(870a)의 구조를 간략히 나타낸 분해 적층도이다. 도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 적층된 TFT 층의 구조(870) 및 그 내부에 배치된 도파관(840)의 구조를 나타낸 투영 사시도이다.
도 11a은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, TFT 층의 구조(970) 및 상기 TFT 층에 배치된 개구(970a)의 구조를 간략히 나타낸 분해 적층도이다. 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 적층된 TFT 층의 구조(970) 및 그 내부에 배치된 도파관(940)의 구조를 나타낸 투영 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 내부에 형성된 도파관(1040)의 구조를 나타낸 TFT 층 구조(1070)의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 내부에 형성된 복수 개의 도파관(1140)의 구조를 나타낸 TFT 층 구조(1170)의 단면도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1을 참조하여, 다양한 실시예에서의, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(100)가 기재된다. 전자 장치(100)는 버스(110), 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(150), 디스플레이(160), 및 통신 인터페이스(170)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(100)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다. 버스(110)는 구성요소들(110-170)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 전자 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(130)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 예를 들면, 전자 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 메모리(130)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(140)을 저장할 수 있다. 프로그램(140)은, 예를 들면, 커널(141), 미들웨어(143), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(145), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(147) 등을 포함할 수 있다. 커널(141), 미들웨어(143), 또는 API(145)의 적어도 일부는, 운영 시스템으로 지칭될 수 있다. 커널(141)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(141)은 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147)에서 전자 장치(101)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(143)는, 예를 들면, API(145) 또는 어플리케이션 프로그램(147)이 커널(141)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 예를 들면, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147) 중 적어도 하나에 전자 장치(100)의 시스템 리소스(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 부여하고, 상기 하나 이상의 작업 요청들을 처리할 수 있다. API(145)는 어플리케이션(147)이 커널(141) 또는 미들웨어(143)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(150)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 전자 장치(100)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
디스플레이(160)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(160)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(160)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다. 통신 인터페이스(170)는, 예를 들면, 전자 장치(101)와 외부 장치(예: 제 1 외부 전자 장치(102), 제 2 외부 전자 장치(104), 또는 서버(106)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(170)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(162)에 연결되어 외부 장치(예: 제 2 외부 전자 장치(104) 또는 서버(106))와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면, LTE, LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한실시예에 따르면, 무선 통신은 GNSS를 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system일 수 있다. 이하, 본 문서에서는, "GPS"는 "GNSS"와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(162)는 텔레커뮤니케이션 네트워크, 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 텔레폰 네트워크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(100)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106)에서 실행될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(100)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(100)로 전달할 수 있다. 전자 장치(100)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른, 전자 장치(200)를 나타내는 사시도이다. 도 2b는 본 발명은 또 다른 실시예 중 하나에 따른, 전자 장치(200')를 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치(200,200')를 다른 방향에서 바라본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 3에서, 3축 직교좌표계의 'X'는 상기 전자 장치(200,200')의 폭 방향, 'Y'는 상기 전자 장치(200,200')의 길이 방향, 'Z'는 상기 전자 장치(200,200')의 두께 방향을 의미할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예를 설명하기 위해 기재된 "제 1 방향(+Z)"은 투명판(203,203')의 일면으로부터 수직한 방향을 의미할 수 있고, "제 2 방향(-Z)"은 상기 "제 1 방향(+Z)"의 반대 방향을 의미할 수 있다. 도 2b는 도 2a에 준용하므로, 차이점 관련한 부분만 별도로 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전자 장치(200, 예: 도 1의 전자 장치(100))는 하우징(210)과, 디스플레이(220, 예 도 1의 디스플레이(160))를 포함할 수 있다. 상기 하우징(210)은 제 1 방향(+Z)으로 향하는 제 1 면(201)과 상기 제 1 방향(+Z)의 반대인 제 2 방향(-Z)으로 향하는 제 2 면을 포함할 수 있다. 상기 제 1 면(201)은 상기 하우징(201)의 전면일 수 있으며, 상기 제 2 면은 후면 커버(240)(도 3 참조)일 수 있다. 상기 하우징(201)은 전면이 개방될 수 있으며, 디스플레이(220)의 투명 커버(203)가 상기 하우징(210) 전면(201)의 적어도 일부를 형성하도록 장착되어, 상기 하우징(210)의 개방된 전면(210)을 폐쇄할 수 있다. 상기 전자 장치(200)는, 예컨대, 상기 하우징(210)의 전면에서, 상기 투명 커버(203)의 일측 영역에 기계적으로 작동하는 버튼이나 터치 키(11a, 11b, 11c)를 포함하는 키패드가 제공될 수 있다. 상기 터치 키(11a, 11b, 11c)는 사용자의 신체 접촉에 의해 입력 신호를 발생할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 키패드는 기계적인 버튼들만으로, 또는, 상기 터치 키들만으로 구현될 수도 있다. 또 다른 예로, 상기 키패드는, 기계적 버튼 방식과 터치 방식의 혼합 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 상기 키패드은 버튼들은 길게 또는 짧게 누르거나 터치하는 시간에 대응하여 디스플레이에 표현되는 화면을 다양하게 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 하우징(210)은 각종 전자 부품 등을 수용하기 위한 것으로서, 적어도 일부분이 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 하우징(210)은 상기 전자 장치(200)의 외측면을 형성하는 측벽들을 포함할 수 있으며, 상기 전자 장치(200)의 외관으로 드러나는 부분은 도전성을 가진 금속 재질로 제작될 수 있다. 상기 하우징(210)의 내부로는 인쇄 회로기판(미도시) 및/또는 배터리(270)(도 3 참조)가 수용될 수 있다. 예를 들어, 상기 인쇄 회로기판(미도시)에는 프로세서, 통신 모듈, 각종 인터페이스(예: 도 1의 인터페이스(150,170)), 전력 관리 모듈 등이 집적회로 칩 형태로 장착될 수 있다. 또 한 예로, 제어 회로 또한 집적회로 칩으로 구성되어 상기 인쇄 회로기판에 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 회로는 상술한 프로세서 또는 통신 모듈의 일부일 수 있다. 상기 하우징(210) 내부로 배터리(270)를 수용함으로써 전원을 확보할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 상기 전자 장치(200)의 전면 상단 영역에는 제 1 카메라(12a)와, 광원부(12b) 또는 홍채 카메라(12c)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 광원부(12b)는 IR LED일 수 있으며, 상기 홍채 카메라(12c)는 상기 IR LED에서 나오는 적색 근적외선을 광원으로 활용하여 사용자의 눈을 촬영하여 홍채 정보를 인식할 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 전자 장치(200)의 전면 상단 영역에는, 광원부 표시등(12d) 및 조도 센서 또는 근접 센서(12e)가 포함될 수 있다. 또 다른 예에 따른 도 3을 참조하면, 상기 전자 장치(200)의 후면(240)에는 제 2 카메라(13a), 심박수 센서(HRM, heart rate monitor)(13d) 또는 플래시(flash)(13b)가 포함될 수 있으며, 상기 전자 장치(200) 상부에는 마이크(13c)가 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(220)는 하우징(210)의 전면을 통해 노출될 수 있다. 상기 디스플레이(220)는 적어도 부분적으로 무선 전파 또는 자기장을 투과하는 물질로 제작될 수 있으며, 상기 하우징(210)의 전면에 장착될 수 있다. 상기 디스플레이(220)는 강화 유리 재질의 투명 커버(203)의 내측면에 장착되는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 상기 투명 커버(203)와 디스플레이 패널 사이에는 터치 패널이 탑재될 수 있다. 예컨대, 상기 디스플레이(220)는 화면을 출력하는 출력 장치이면서, 터치 스크린 기능이 탑재된 입력 장치로 활용될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(220)는 유전층 및 광학층을 포함할 수 있다. 상기 유전층은 투명 커버(203)와 접촉 배치될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘(silicon), 공기(Air), 폼(Foam), 멤브레인(Membrane), OCA(optical clear adhesive), 스폰지, 고무, 잉크, 폴리머(PC, PET)를 포함할 수 있다. 상기 광학층은 상기 유전층 후면에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 광학층은 상기 디스플레이 패널로부터 출력된 화면을 투과하는 것으로서, 상기 디스플레이 패널에 적어도 하나로 적층될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학층은, 상기 디스플레이 패널로부터 출력되는 화면의 위상차 등을 보정하기 위한 광학 보상 필름 등을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 디스플레이가 터치 스크린 기능을 가지고 있다면, 사용자의 접촉 위치 등을 감지하기 위한 인듐-주석 산화물(Indium-Tin Oxide film; ITO) 필름 또한 상기 광학층에 해당할 수 있다. 일 실시예에 따른, 상기 광학층은, 광학 보상 필름, 예를 들면, 편광 필름을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(200)는 하우징(210)의 후면을 보호하는 후변 커버(240)를 포함할 수 있다. 상기 후면 커버(240)는 상기 디스플레이(220)와 대향하는(opposite) 방향(제 2 방향)을 바라보게 장착되며, 무선 전파 또는 자기장을 투과시킬 수 있는 재질, 예를 들면, 강화 유리나 합성 수지로 제작될 수 있다. 상기 후면 커버(240)는 상기 하우징(210), 디스플레이(220)와 함께 상기 전자 장치(200)의 외관을 이룰 수 있다.
다양한 실시예에 따라 도 2a를 참조하면, 상기 전자 장치(200)는, 디스플레이의 적어도 일부 영역)에 생체 정보(예: 지문 정보)를 인식하기 위한 생체 센싱 영역(예: 지문 센싱 영역(A))이 형성될 수 있다. 상기 지문 센싱 영역(A)은 사용자에 대한 생체 정보 획득을 디스플레이에 대한 사용자 입력을 이용하여 수행할 수 있다.
다른 실시예에 따라 도 2b를 참조하면, 상기 전자 장치(200)는, 디스플레이의 적어도 일부 영역에 생체 정보(예: 지문 정보)를 인식하기 위한 생체 센싱 영역(예: 지문 센싱 영역(A))이 형성될 수 있다. 상기 지문 센싱 영역(A)은 확장된 디스플레이 내에 형성됨으로써, 사용자에 대한 생체 정보 획득을 디스플레이에 대한 사용자 입력을 이용하여 수행할 수 있다.
이하, 상기 지문 센싱 영역(A)을 통하여 사용자의 지문 정보를 센싱하는 지문 센서와 상기 지문 센서에 광 또는 음파(예를 들면, 초음파)을 전달하는 구조에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른, 도 2의 전자 장치의 일부 영역을 B-B'방향으로 자른 단면도이다. 도 3에 나타난 상기 전자 장치(300)의 하우징(310), 투명 커버(303) 및 디스플레이(320)는 도 2의 하우징(210,210'), 투명 커버(203,203') 및 디스플레이(220,220')의 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 전자 장치(300)는 하우징(310), 투명 커버(303), 디스플레이(320), 생체 센서(350a, 또는 350b) 및 인쇄 회로기판(360)을 포함할 수 있다. 상기 투명 커버(303)는 접착층(304)을 통해 상기 생체 센서(350a, 또는 350b) 또는 디스플레이(320)와 결합될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(320)를 통해 사용자의 생체 정보를 센싱하기 위한 생체 센서를 포함할 수 있다. 상기 생체 센서는 지문 센서(350a, 또는 350b)일 수 있으며, 상기 지문 센서(350a, 또는 350b)는 제 1 지문 센서(350a) 또는 제 2 지문 센서(350b)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(300)는 디스플레이(320)의 전면에 제 1 지문 센서(350a)를 배치할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 지문 센서(350a)는 상기 투명 커버(303) 및 상기 디스플레이(320) 사이에 배치되며, 상기 지문 센싱(A)에서 사용자의 지문을 센싱할 수 있다. 다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(300)는 디스플레이(320) 배면에 제 2 지문 센서(350b)를 배치할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지문 센서(350a, 또는 350b)는 초음파를 사용하여 사용자의 지문을 센싱하는 초음파 지문 센서로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 초음파 지문 센서는 상기 초음파 지문 센서가 배치된 층과 인접하게 초음파 송/수신기를 형성하여 초음파 방식으로 구현될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 초음파 지문 센서는 자체적으로 송/수신 모듈 또는 정전 방식의 송/수신 전극 패턴을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지문 센서(350a, 또는 350b)는 상기 디스플레이(320)의 표면에 센싱 가능한 전극을 형성하고 정전 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 지문 센서(350a, 또는 350b)는 상기 디스플레이(320)로부터 방출되는 광을 광원으로 하여 사용자의 지문을 센싱하기 위한 광학식 지문 센서로 구성될 수 있다. 상기 방출되는 광은 디스플레이(320)의 디스플레이의 R, G, 또는 B 픽셀, 또는 상기 디스플레이(320) 내부에 별도로 구현된 광원(예: IR LED 등)에서 방출되는 빛을 통해 구현할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지문 센서(350a, 또는 350b)는 상기 디스플레이(320)에서 출력되는 광 또는 음파의 투과율을 높이기 위해 투명한 전극으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(300)는 상기 제 2 지문 센서(350b)를 외부 충격으로 인한 손상으로부터 보호하기 위해 충격 완화부재(380)를 더 포함할 수 있다. 상기 충격 완화부재(380)는 상기 제 2 지문 센서(350b) 및 상기 디스플레이(320) 사이에 배치될 수 있다. 또 따른 예로, 상기 충격 완화부재(380)는 상기 제 2 지문 센서(350b)의 양측단에 이격 배치하여 복수 개로 구성될 수 있다. 다만, 상기 충격 완화부재(380)의 배치 및 수는 상기 실시예에 따라 한정된 것은 아니며, 상기 제 2 지문 센서(350b)를 보호할 수 있도록 다양한 배치 및 수로 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 2 지문 센서(350b) 하부에는 인쇄 회로기판(360)이 배치되어 상기 제 2 지문 센서와 전기적으로 연결될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 전자 장치(300)는 별도의 터치 센서(미도시)를 포함하지 않고, 상기 제 1 지문 센서(350a) 또는 제 2 지문 센서(350b)를 제어함으로써 사용자의 터치 입력을 획득할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치(400)의 내부 일부를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 상기 전자 장치(400)는 적어도 하나의 프로세서(예: 제 1 프로세서(410), 또는 제 2 프로세서(420)), 메모리(430), 디스플레이(440), 또는 적어도 하나의 센서(450)를 포함할 수 있다. 도 5에 나타난 상기 전자 장치(400)의 프로세서(410,420), 메모리(430), 디스플레이(440)는 도 1의 프로세서(120), 메모리(130), 디스플레이(160)의 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 1 프로세서(410)는 상기 전자 장치(400)의 전반적인 구동을 제어할 수 있다. 상기 제 2 프로세서(420)(예: 저전력 프로세서, 또는 센서 HUB)는 상기 전자 장치(400)가 sleep 상태인 경우, 상기 제 1 프로세서(410)를 wake up 하지 않고, 상기 적어도 하나의 센서(450)를 통해 획득되는 센서 정보, 또는 사용자로부터 획득되는 입력을 처리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 제 2 프로세서(420)는 상기 생체 센서(451), 상기 터치 센서(452), 또는 상기 디스플레이 패널(440)을 상기 제 1 프로세서(410)와 함께 독립적으로 제어할 수도 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(400)는 메모리(430)를 포함할 수 있다. 상기 메모리(430)는 사용자 어플리케이션 등을 저장하기 위한 일반 영역, 또는 지문 센싱을 위한 정보를 등 보안에 민감한 정보를 저장하기 위한 보안 영역을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(440)는 복수의 픽셀들을 포함하는 디스플레이 패널(442), 및 상기 디스플레이 패널(442)에 포함된 상기 복수의 픽셀들 중 적어도 일부를 제어하여 표시 정보를 제공하도록 설정된 디스플레이 구동 모듈(예: Display Driver IC(DDI(441))를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 센서(450)는 상기 디스플레이 모듈(440)에 대한 사용자의 지문을 감지하기 위한 생체 센서(451)(예: 지문 센서), 또는 상기 디스플레이 모듈(440)에 대한 사용자의 터치를 감지하기 위한 터치 센서(452)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면 상기 생체 센서(451)는 상기 디스플레이 모듈에서 출력되는 빛을 광원으로 사용하는 광학식 지문 센서(예: 이미지 센서) 및/또는 초음파 송/수신기를 형성하여 초음파 방식으로 구현되는 초음파 지문 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 센서(450)는 사용자 입력에 응답하여, 상기 디스플레이 구동 모듈(441)을 통해 상기 디스플레이 패널(442)에 포함된 복수의 픽셀들을 구동할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 센서(450)은, 필요에 따라 상기 디스플레이 패널(442)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 생체 센서(451)은, 사용자의 생체 정보를 획득하기 위해 상기 디스플레이 패널(442)를 제어하여 상기 디스플레이로부터 방출되는 빛을 이용할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 내부에 지문 센서를 실장하는 경우, 디스플레이의 회로의 적어도 일부를 부분적으로 제어하는 방법을 통하여, 지문 획득의 성능을 향상하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이의 후면측에 이미지 센서를 실장하고, 디스플레이로부터 투과되는 지문의 영상을 획득할 때, 정확하고 선명한 영상을 얻기 위하여, 디스플레이 픽셀 구조의 일부 영역을 변경하거나, 변경하는 구조를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치(500)의 내부 일부를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 상기 전자 장치(500)는 적어도 하나의 프로세서(예: 제 1 프로세서(510), 또는 제 2 프로세서(520)), 메모리(530), 디스플레이(540), 적어도 하나의 센서(550) 또는 복수의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 도 6에 나타난 상기 전자 장치(500)의 프로세서(510,520), 메모리(530), 디스플레이(540)는 도 5에 나타난 상기 전자 장치(400)의 프로세서(410,420), 메모리(430), 디스플레이(440)의 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(500)는 복수 개의 컨트롤러(예: 제 1 제어부(512), 제 2 제어부(522), 제 3 제어부(543), 제 4 제어부(553), 또는 제 5 제어부(560) 등)를 포함할 수 있고, 상기 각각의 컨트롤러는 상기 전자 장치(500)에 포함된 모듈(예: 제 1 프로세서(510), 제 2 프로세서(520), DDI(541), 또는 생체 센서(551) 등)에 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 장치(500)는 제 1 제어부(512)를 이용하여 제 1 프로세서(510)을 제어하고, 제 2 제어부(522)를 이용하여 제 2 프로세서(520)을 제어할 수 있다. 상기 전자 장치(500)는 제 3 제어부(543), 제 4 제어부(553)를 이용하여, 상기 제 3 제어부(543), 상기 제 4 제어부(553)이 포함된 모듈을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 하나의 컨트롤러를 이용하여, 상기 전자 장치(500)의 모듈들을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 장치(500)는 메인 컨트롤러(예: 제 5 제어부(560))를 이용하여, 복수 개의 컨트롤러(예: 제 1 제어부(512), 제 2 제어부(522), 제 3 제어부(543), 제 4 제어부(553))를 제어할 수 있다. 또한 전자 장치는, 메인 컨트롤러를 지정할 수 있고, 지정된 메인 컨트롤러에 의해 다른 컨트롤러들을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 장치(500)는 제 5 제어부(560)에서 제 1 제어부(512)로 메인 컨트롤러를 변경/지정할 수 있고, 지정된 메인 컨트롤러를 이용하여, 다른 컨트롤러들을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(500)는 하나의 컨트롤러를 이용하여, 상기 전자 장치(500) 내의 모듈들을 직접적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 장치(500)는 제 1 프로세서(510)에 포함된 제 1 제어부(512)를 이용하여 제 2 프로세서(520), 메모리(530), 디스플레이(540), 및/또는 적어도 하나의 센서(450) 등을 제어할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 디스플레이(540)와 적어도 하나의 센서(550)를 하나의 컨트롤러에서 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 디스플레이(540)를 광원으로 사용하는 광학식 지문센서의 경우, 상기 상기 디스플레이(540)장치와 적어도 하나의 센서(550)를 하나의 컨트롤러를 이용하여 제어할 수 있고, 사용자의 생체 정보를 용이하게 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 도 2의 전자 장치의 일부 영역을 B-B'방향으로 자른 단면도이다. 도 7에 나타난 디스플레이(600)의 복수개의 픽셀(680) 및 생체 센서(630)는, 도 5 의 디스플레이 패널(440)의 픽셀(441) 및 센서(450)의 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 디스플레이(600)는 전면과 후면에 배치된 투명판(610,620), 적어도 하나의 전극(650), 트랜지스터(660), 복수 개의 픽셀(680), TFT 층(670), 도파관(640) 및 적어도 하나의 생체 센서(630)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(600)는 OLED 구조로 이루어지며, 제 1 방향(+Z)을 향하는 제 1 투명판(610) 및 상기 제 1 방향(+Z)과 반대인 제 2 방향(-Z)을 향하는 제 2 투명판(620)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 투명판(610) 및 제 2 투명판(620) 사이에는 적어도 하나의 전극들이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 투명판(610) 및 제 2 투명판(620) 사이에는 디스플레이 전극(651,653)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 1 투명판(610)은, 다양한 유기물 및/또는 무기물로 형성될 수 있다. 제 1 투명판(610)은, 예를 들면, 유기물 및 무기물이 복수 층(예: 5층) 이상 반복 적층된 형태로 형성될 수 있다. 제 1 투명판(610)은, 예를 들면, 하나의 무기물 층으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 2 투명판(620)은, ABS(acrylonitrile butadiene styrene), 아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌 테레프탈레이트(polypropylene terephthalate, PPT), 아몰포스 폴리에틸렌 테레프탈레이트(amorphous polyethylene terephthalate, APET), 폴리나프탈렌 테레프탈레이트(polyethylene naphthalate terephthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리세롤(polyethylene terephthalate glycol, PETG), 트리아세틸셀룰로스(tri-acetyl-cellulose, TAC), 사이클로올레핀폴리머(cyclic olefin polymer, COP), 사이클로올레핀코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC), 디시클로펜타디엔폴리머(polydicyclopentadiene, DCPD), 시클로펜타디엔폴리머 (cyclopentdienyl anions, CPD), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES), 폴리에테르이미드(poly ether imide, PEI), 변성 에폭시수지 또는 아크릴 수지 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(600)는 제 1 전극(651) 및/또는 제 2 전극(653)을 포함할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 전극은 투명 또는 불투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(651) 및/또는 제 2 전극(653) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질로, 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 전극(651) 및/또는 제 2 전극(653) 중 적어도 하나의 전극은 불투명 전도성 물질로, 은(Ag), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(600)는, 상기 제 1 전극(651) 및/또는 제 2 전극(653)과 전기적으로 연결된 제어 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 제 1 전극(651), 제 2 전극(653)을 이용하여, 상기 디스플레이의 적어도 일부에 시각 정보(visual infoamation)를 표시할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(600)는, 상기 제 1 전극(651) 및/또는 제 2 전극(653)과 전기적으로 연결된 트랜지스터(TFT)(660)를 더 포함할 수 있으며, 상기 트랜지스터(660)는, 게이트 전극(665), 소스 전극(661), 및 드레인 전극(663)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 트랜지스터(TFT)(660)는 저온 폴리 실리콘(LTPS, Low -temperature poly Silicon) TFT 공정을 통하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 투명판(620) 상에 차단층 및 활성층을 증착하고, 게이트 절연막 및 게이트 전극(665)을 통한 패턴을 형성하고, PMOS 이온 주입에 따른 이온 활성화 이후, 중간 절연막 및 소스 전극(661) 및 드레인 전극(663)의 패턴을 형성하는 과정으로 이루어진다. 이후, 보호막을 증착하고, 픽셀 전극의 패턴을 형성할 수 있다. 본 발명에서는 각각의 차단층, 게이트 절연막, 중간 절연막 및 보호막 등의 적층 구조를 이루는 각각의 층을 TFT 층(670)으로 명명하여 설명한다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(600) 내에 증착된 복수 개의 TFT 층들(670)은, Z축을 기준으로 상기 제 2 투명판(620) 및 상기 복수 개의 픽셀(680)이 형성된 층 사이에 배치될 수 있다. 또 한 예로, 상기 디스플레이(600)의 복수 개의 TFT 층들(670)은, 하부에 배치된 생체 센서(630)를 향하도록 형성된 적어도 하나의 개구(670a)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 적어도 하나의 개구(670a)는 X축 또는 Y축 상으로 상기 픽셀 전극(680)이 배치된 제 2 영역(S2) 이외의 제 1 영역(S1)에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이(600) 내부에는 다수의 불투명 배선 및 전극(도 9참조)들이 복잡하게 배치되어 있으며, 상기 개구(670a)는 상기 다수의 불투명 배선 및 전극들이 배치된 제 2 영역(S2) 이외의 제 1 영역(S1)에 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 복수 개의 TFT 층들(670) 각각에 배치된 상기 개구(670a)들은 생체 센서(630)가 배치되는 영역 상부에 형성되어, 상기 생체 센서(630)에서 발생하거나 또는 상기 생체 센서(630)를 향하여 제공되는 광 또는 음파가 진행하는 경로를 구현할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(600)는 상기 제 1 전극(651) 및/또는 제 2 전극(653) 사이에, 복수 개의 픽셀(680)의 배열을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극(651) 및/또는 제 2 전극(653)은, 상기 TFT 층들(670) 상에 위치한 투명 전도성 필름(TCF)일 수 있으며, 실질적으로 투명하고 전기 도전성 막들로서 사용될 수 있는 다른 전도성 재료들과 같은 재료들로부터 형성될 수 있다. 상기 투명 전도성 필름(TCF)의 일 예로, ITO(indium tin oxide) 계층은 상기 복수 개의 픽셀(680)의 배열의 일부로서 포함될 수 있으며, 상기 생체 센서(630)에 대한 투명 전도성 필름 전극으로 제공될 수도 있다. 상기 생체 센서(630)에 대한 투명 전도성 필름의 전극들은, 수신 바이어스 전극으로 활용될 수 있다. 다만, 상기 생체 센서(630)의 위치는 상기 전술된 위치에 한정되지 않으며, 생체 정보를 인식할 수 있는 다양한 위치에 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 생체 센서(630)는 상기 제 2 투명판(620) 하부에 배치(도 4의 생체 센서(350b)와 대응되는 배치)될 수 있으며, 상기 생체 센서(630)은 상기 디스플레이(600) 내부에 인셀 구조로 형성 할 수 있다.(미도시)
다양한 실시예에 따른, 상기 투명 전도성 필름 전극(TCF 전극)은, 생체 센서(630) 및 디스플레이의 픽셀층(681)에 배치된 복수 개의 픽셀(680)에 대한 공통 전극으로 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른, 투명 전도성 필름 전극(TCF 전극)은 복수 개의 픽셀(680)의 배열에 부착될 수 있다. 상기 복수 개의 픽셀(680)의 배열은, 예를 들어, 각각의 디스플레이 픽셀에 대한 레드(red)(680a), 그린(green)(680b) 및 블루(blue)(c) 컬러 필터들에 대응하는 3개의 개별적인 컬러 필터 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 상기 컬러 필터 엘리먼트들은, 유리 또는 플라스틱 계층과 같은 컬러 필터 기판 상에 형성될 수 있다. 상기 컬러 필터 어레이 위에는 편광 필터(미도시)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른, 상기 레드(red)(680a) 엘리먼트들은 제 1 픽셀일 수 있으며, 그린(green)(680b) 엘리먼트들은 제 2 픽셀일 수 있고, 블루(blue)(c) 엘리먼트들은 제 3 픽셀일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(600)는 상기 TFT 층들(670)의 개구(670a)의 내측에 형성된 도파관(640)을 포함할 수 있다. 상기 도파관(640)은 상기 생체 센서(630)에서 발생하거나 또는 상기 생체 센서(630)를 향하여 제공되는 광 또는 음파가 효과적으로 진행하도록 물질이 충진되어 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 도파관(640)은 상기 투명 커버(도 2의 투명 커버(203))와 동일 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도파관(640)은 SiOx, SiNx 중 적어도 하나를 포함하는 무기물로 구성될 수 있으며, 상기 무기물이 상기 개구(670a)에 충진되어 광 또는 음파의 굴절 및 간섭을 최소화할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 도파관(640)은 상기 TFT 층들(670)에 배치된 배선 및 전극들과 서로 중첩되지 않도록 형성되며, 하부에 배치된 상기 생체 센서(630)까지 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이(600)는 내부에 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서는 기재층(도 7의 제 2 투명판(620))의 일면에 상기 제 1 방향(+Z)을 향하여 배치되고, 상부에는 도파관(640)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 센서는 가속 센서, 자이로 센서, 근접 센서, 조도 센서, RGB 신서, 밝기 센서, 홀 센서, 모션 센서, 온도/습도 센서, 지자기 센서, 심장 박동 센서, 지문 인식 센서, 터치 인식 센서, 및/또는 압력 인식 센서 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 생체 센서(630) 중 지문 센서일 수 있으며, 상기 지문 센서의 광학식, 정전 용량식 또는 초음파 방식 중 초음파 지문 센서일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 초음파 지문 센서는 사용자의 지문에 형성된 골 및/또는 융선과의 위치를 검출할 수 있다. 자체적으로 송신기 및 수신기를 포함하며 대략 20kHz 이상의 음파를 이용하여 물체와의 거리를 측정할 수 있다. 일 실시예에 따른, 초음파 지문 센서의 송신기에서 발생한 초음파(ultra sonic)는 상기 도파관(640) 및 투명 커버(203)를 통과하여, 상기 투명 커버(403)의 지문 센싱 영역(A)에 접촉한 사용자의 지문을 향할 수 있다. 상기 초음파는 상기 사용자의 지문의 골 및/또는 융선에 의해 반사되며, 상기 반사된 초음파는 다시 상기 지문 센서의 수신기에 도달할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 커버(203)의 지문 센싱영역(도 2의 지문 센싱 영역(A))에 배치된 사용자의 지문은 골 및/또는 융선 형상의 요철면을 가지게 되어, 상기 초음파가 도달하는 주기가 서로 다르게 형성될 수 있다. 따라서 상기 골 및/또는 융선에 도달하는 초음파의 주기 및 다시 반사되어 되돌아 오는 주기의 차이로 사용자의 지문을 센싱할 수 있다.
이하, 상기 TFT 층(670)의 개구(670a) 및 상기 도파관(640)이 형성되는 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이에 형성된 복수개의 픽셀 구조(780a,780b,780c) 및 도파관(740)을 나타낸 간략도이다. 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이에 형성된 복수의 픽셀 구조(780a,780b,780c) 형성층 하부의 TFT 층(770) 및 도파관(740)을 나타낸 간략도이다.
도 8 및 도 9에 나타난 상기 디스플레이의 복수 개의 픽셀(780a,780b,780c), TFT 층(770), 개구(770a) 및 도파관(740)의 구조는 도 7의 복수 개의 픽셀(680a,680b,680c), TFT 층(670), 개구(680a) 및 도파관(640)의 구조의 일부 또는 전부와 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이는 제 1 투명판 및 제 2 투명판 사이에 복수 개의 픽셀(780a,780b,780c), 복수 개의 TFT 층(도 7의 TFT 층(670)) 및 생체 센서(도 7의 생체 센서(630))를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 디스플레이의 지문 센싱 영역(도 2의 지문 센싱 영역(A))에는 복수 개의 픽셀(780a,780b,780c)과 도파관(740)의 일부가 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 복수 개의 픽셀(780a,780b,780c)은 일정한 간격을 가지며, 반복적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 픽셀(780)은 레드(red)(780a), 그린(green)(780b) 및 블루(blue)(780c) 컬러 필터 엘리먼트들로 구성되며, 각각의 엘리먼트들은 행 과 열을 따라 상기 R,G,B 순서로 반복적으로 배열될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 각각의 픽셀(780a,780b,780c)들은 서로 이격 배치되기 때문에, 상기 지문 센싱 영역(A)에 배치된 픽셀과 픽셀 사이에는 일정한 공간(H)을 포함할 수 있다. 상기 지문 센싱 영역(A)의 일정한 공간(H)에 도파관(740)의 일부가 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 디스플레이의 지문 센싱 영역(A) 하부에는 TFT 층(770)의 구조 및 도파관(740)의 일부가 형성될 수 있다. 도 9는 TFT 층(770)들 중 하나의 층의 일부를 나타낸 것이며, 다른 층들 및 일부 이외의 영역도 동일 또는 유사할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 TFT 층(770)은 기재층(도 7의 제 2 투명판(620)) 상에 저온 폴리 실리콘(LTPS, Low -temperature poly Silicon) TFT 공정에 의하여 형성되며, 상기 공정을 통해 기존 a-Si TFT 공정보다 응답 속도의 향상 및 안정성을 높일 수 있다. 상기 TFT 층(770)에는 다수의 불투명 배선/전극들(ELVDD, ELVSS, EM, Vint)(790)이 형성될 수 있으며, 상기 개구(770a)는 상기 다수의 불투명 배선/전극들(ELVDD, ELVSS, EM, Vint)(790)이 형성되지 않는 영역에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 TFT 층(770)의 개구(770a)는 상기 다수의 불투명 배선 및 전극(790)들과 중첩되지 않은 동시에, 상기 복수 개의 픽셀(780a,780b,780c) 내부에 형성된 회로가 배치된 영역에도 중첩되지 않도록 구현할 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 TFT 층(770)에 상기 다수의 배선 및 전극(790)들을 구현하는 공정에서, 개구(770a)가 필요한 영역 이외의 영역에 배치되도록 상기 다수의 배선 및 전극(790)들을 증착할 수 있다. 또 다른 예로, 우선적으로 상기 TFT 층(770)에 개구(770a)를 형성한 후에, 상기 개구(770a)와 중첩되지 않도록 상기 다수의 배선 및 전극(790)들을 증착할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 TFT 층(770)은 복수 개의 층으로 구성될 수 있으며, 상기 각각의 층마다 동일한 영역에 각각의 개구(770a)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 개구의 조합이 하나의 도파로를 구현하여, 생체 센서에서 발생하거나 전달되는 광이나 음파가 진행하는 경로를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 개구(770a)은 상기 픽셀(780a,780b,780c)이 형성하는 사각형의 구조를 하나의 세트(set)로 하여 그 중심에 배치될 수 있으며, 상기 세트는 행 및 열 상에 반복적으로 배치되는 패턴을 형성할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 개구(770a)는 폐쇄된 곡선 혹은 사각 형상으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 개구(770a)는 사각형의 구조의 중심 이외에도 상기 다수의 배선 및 전극(790)이 배치되지 않은 영역에 다양하게 형성될 수 있다. 또한 상기 개구(770a)의 센서로 광 또는 음파가 효율적으로 지나가는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 개구(770a)는 내측에 무기물이 충진되어 도파관을 형성할 수 있으므로, 종래 구조에서 다수의 배선 및 전극들의 배치 영역을 간단하게 변경하여 실장 공간을 확보하고 생체 센서의 성능을 극대화할 수 있다.
도 10a은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, TFT 층의 구조(870) 및 상기 TFT 층에 배치된 개구(870a)의 구조를 간략히 나타낸 분해 적층도이다. 도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 적층된 TFT 층의 구조(870) 및 그 내부에 배치된 도파관(840)의 구조를 나타낸 투영 사시도이다.
도 10a 및 도 10b에 나타난 상기 디스플레이는 복수 개의 TFT 층 구조(870), 개구(871a,871b,871c) 및 생체 센서(830)의 구조는 도 7의 복수 개의 TFT 층들(670), 개구(670a) 및 생체 센서(630)의 구조의 일부 또는 전부와 동일할 수 있다.
도 10a 및 도 10b을 참조하면, 상기 TFT 층 구조(870)는 기재층(예를 들어, 제 2 투명판(820)) 상에 저온 폴리 실리콘(LTPS, Low -temperature poly Silicon) TFT 공정에 의하여 형성될 수 있다. 전술한 대로, 상기 TFT 층은 복수 개의 층으로 적층 구조를 형성할 수 있으며, 도 10은 그 중 일부 층을 간략히 도시하였다. 상기 TFT 층 구조(870)은 제 1 TFT 층(871), 제 2 TFT 층(872) 및 제 3 TFT 층(873)을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 TFT 층(871)은 제 1 개구(871a)를, 상기 제 2 TFT 층(872)은 제 2 개구(872a)를, 제 3 TFT 층(873)은 제 3 개구(873a)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 1 TFT 층(871)은 복수 개의 픽셀(도 7의 픽셀(680))의 하부에 배치되며, 상기 제 3 TFT 층(873)은 제 2 투명판(820) 상부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 투명판(820)을 기준으로 제 1 방향(+Z)을 향하여, 제 3 TFT 층(873), 제 2 TFT 층(872), 제 1 TFT 층(871)이 순차적으로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 1 TFT 층(871)은 전술한 차단층, 게이트 절연막, 중간 절연막 및 보호막 중 하나일 수 있으며, 상기 제 1 개구(871a)는 상기 차단층, 게이트 절연막, 중간 절연막 및 보호막 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 또 다른 예로, 제 2 TFT 층(872)은 상기 차단층, 게이트 절연막, 중간 절연막 및 보호막 중 하나일 수 있으며, 상기 제 2 개구(872a)는 상기 차단층, 게이트 절연막, 중간 절연막 및 보호막 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 또 다른 예로, 제 3 TFT 층(873)은 상기 차단층, 게이트 절연막, 중간 절연막 및 보호막 중 하나일 수 있으며, 상기 제 3 개구(873a)는 상기 차단층, 게이트 절연막, 중간 절연막 및 보호막 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 개구들(871a,872a,873a)은 동일한 구조로 일정한 정렬을 형성하여 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 개구(871a), 제 2 개구(872a) 및 제 3 개구(873a)의 중심은 서로 동일 선상에 배치될 수 있으며, 상기 제 1 개구(871a), 제 2 개구(872a) 및 제 3 개구(873a)의 직경은 서로 동일할 수 있다. 상기 제 1 개구(871), 제 2 개구(872a) 및 제 3 개구(873a)는 각각의 TFT 층이 서로 적층된 경우에, 원통 구조의 형상을 가질 수 있으며, 상기 원통 구조의 상단은 복수 개의 픽셀(680) 사이 공간을 향하고, 상기 원통 구조의 하단은 상기 생체 센서(830)와 대면할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 개구에 무기 물질이 충진되어 도파관(840)을 형성하면, 상기 생체 센서(830)에 송/수신이 가능한 광 또는 음파가 이동하는 통로를 제공할 수 있다. 상기 제 2 투명판(820) 전면에 생체 센서(830)가 배치될 수 있으며, 예를 들어, 초음파 지문 센서의 경우, 초음파가 상기 도파관(840)을 통하여 송신 또는 수신할 수 있다.
도 11a은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, TFT 층의 구조(970) 및 상기 TFT 층에 배치된 개구(970a)의 구조를 간략히 나타낸 분해 적층도이다. 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 적층된 TFT 층의 구조(970) 및 그 내부에 배치된 도파관(940)의 구조를 나타낸 투영 사시도이다.
도 11a 및 도 11b에 나타난 상기 디스플레이는 복수 개의 TFT 층 구조(970), 개구(971a,971b,971c) 및 생체 센서(930)의 구조는 도 7의 복수 개의 TFT 층들(670), 개구(670a) 및 생체 센서(630)의 구조의 일부 또는 전부와 동일할 수 있다.
도 11a 및 도 11을 참조하면, 상기 TFT 층 구조(970)는 기재층(예를 들어, 제 2 투명판(920)) 상에 저온 폴리 실리콘(LTPS, Low -temperature poly Silicon) TFT 공정에 의하여 형성될 수 있다. 전술한 대로, 상기 TFT 층은 복수 개의 층으로 적층 구조를 형성할 수 있으며, 도 11은 그 중 일부 층을 간략히 도시하였다. 상기 TFT 층 구조(970)은 제 1 TFT 층(971), 제 2 TFT 층(972) 및 제 3 TFT 층(973)을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 TFT 층(971)은 제 1 개구(971a)를, 상기 제 2 TFT 층(972)은 제 2 개구(972a)를, 제 3 TFT 층(973)은 제 3 개구(973a)를 포함할 수 있다. 이하, 도 10과 차이점만 설명하기로 한다.
다양한 실시예에 따른, 상기 개구들(971a,972a,973a)은 서로 다른 구조로 일정한 정렬을 형성하여 배치될 수 있다. 상기 개구들(971a,972a,973a)은 서로 다른 크기를 가지며, 폐쇄된 곡선을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 개구(971a), 제 2 개구(972a) 및 제 3 개구(973a)의 중심은 서로 동일 선상에 배치될 수 있으며, 상기 제 1 개구(971a), 제 2 개구(972a) 및 제 3 개구(973a)의 직경은 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 개구들(971a,972a,973a)의 직경은 일단에서 타단으로 갈수록 순차적으로 증가하도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 개구(971a)의 직경보다 상기 제 2 개구(972a)의 직경이 작을 수 있으며, 상기 제 2 개구(972a)의 직경보다 상기 제 3 개구(973a)의 직경이 작도록 설계할 수 있다. 또 한 예로, 상기 제 1 개구(971a)의 직경보다 상기 제 2 개구(972a)의 직경이 크도록 구성할 수 있으며, 상기 제 2 개구(972a)의 직경보다 상기 제 3 개구(973a)의 직경이 크도록 설계할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 1 개구(971a), 제 2 개구(972a) 및 제 3 개구(973a)는 각각의 TFT 층이 서로 적층된 경우에, 하단이 좁은 원뿔 형상 또는 상단이 좁은 원뿔 형상 구조를 가질 수 있다. 상기 원뿔 구조의 상단은 복수 개의 픽셀(680) 사이 공간을 향하고, 상기 원뿔 구조의 하단은 생체 센서(830)와 대면할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 하단이 좁은 원뿔 형상의 구조의 경우에, 상기 제 3 개구(973a)는 가장 작은 직경을 가질 수 있다. 상기 제 3 개구(973a)의 직경은 하부에 배치된 생체 센서(930)에 충분한 광이나 음파를 전달할 수 있는 크기로 적절하게 구성할 수 있다. 또 다른 예에 따른, 상기 하단이 좁은 원뿔 형상의 구조의 경우에, 상기 제 1 개구(971a)는 가장 작은 직경을 가질 수 있다. 상기 제 1 개구(971a)의 직경은 외부에서 광이나 음파가 통과할 수 있는 적절한 크기로 구성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 개구에 무기 물질이 충진되어 도파관(940)을 형성하면, 상기 생체 센서(930)에 송/수신이 가능한 광 또는 음파가 이동하는 통로를 제공할 수 있다. 상기 제 2 투명판(920) 전면에 생체 센서(930)가 배치될 수 있으며, 예를 들어, 초음파 센서의 경우, 초음파를 상기 도파관(940)을 통하여 송신 또는 수신할 수 있다.
본 발명에 따른, 개구의 구조 및 도파관의 구조는 원통형 또는 원뿔 형상을 일 예로 제시하고 있으나, 상기 개구의 구조 및 도파관의 구조는 이에 한정된 것은 아니며, 계단식으로 증가하는 형상 및 굴곡을 가지면서 경사진 형상 등 광 또는 음파를 효율적으로 전달할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있음은 당연하다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 내부에 형성된 도파관(1040)의 구조를 나타낸 TFT 층 구조(1070)의 단면도이다.
도 12에 나타난 상기 디스플레이의 TFT 층의 구조(1070), 도파관(1040) 및 생체 센서(1030)의 구조는, 도 7의 복수 개의 TFT 층(670), 도파관(640) 및 생체 센서(630)의 구조의 일부 또는 전부와 동일할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 디스플레이는 기재층(예를 들어, 제 2 투명판(1020))을 기준으로 제 1 방향(+Z)을 향하여 복수 개로 적층된 TFT 층들(1071,1072,1073,1074), 동일 평면 상에 배치된 복수 개의 픽셀(1080a,1080b,1080c)이 순차적으로 배치될 수 있다. 상기 복수 개의 TFT 층들(1071,1072,1073,1074)은 각각 개구를 포함하여, 상기 개구들은 원뿔 형상 구조를 형성할 수 있으며, 상기 제 2 투명판(1020) 전면에는 생체 센서(1030)가 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 생체 센서는 초음파 지문 센서(1030)일 수 있으며, 상기 초음파 지문 센서(1030)에서 송신하고 수신하는 초음파의 영향이 디스플레이 내 픽셀들(1080a,1080b,1080c)에게 최소화하기 위하여, 상기 픽셀들(1080a,1080b,1080c) 주변에 적어도 하나의 격벽(shielding wall)(1041)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 격벽(1041)은 픽셀과 픽셀 사이에 상기 제 1 방향(+Z)을 향하여 돌출 형성할 수 있다. 예를 들면, 블루 픽셀(blue pixel)(1080c)과 레드 픽셀(green pixel)(1080a) 사이에 도파관(1040)이 배치된 경우, 상기 블루 픽셀(1080c)의 일측과 상기 레드 픽셀(1080a)의 일측에 서로 대면하도록 격벽(1041)이 배치될 수 있다. 상기 격벽(1041)은 상기 블루 픽셀(1080c)의 일측에 제 1 격벽(1041a) 및 상기 레드 픽셀(1080a)의 일측에 제 2 격벽(1041b)을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 격벽(1041)은 상기 도파관(1040)의 형상이 원통형 또는 직육면체 구조로 구현되는 경우에 따라 폐쇄형의 라인을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 격벽(1041)의 하단은 최상층의 TFT 층(1071) 전면에 배치되며, 상기 격벽(1041)의 상단은 디스플레이 전극(도 7의 제 2 전극(653))에 대면 배치될 수 있다. 상기 격벽(1041)은 제 1 방향(+Z)을 향하여 돌출 형성되며, 높이는 상기 픽셀(1080)보다 높도록 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 격벽(1041)은 상기 도파관(1040) 상단에 배치되며, 도파관(1040)이 복수 개로 배치되는 경우, 각각의 도파관(1040) 상단에 배치될 수 있다. 상기 격벽(1041)은 하나의 층으로 형성될 수 있다. 상기 격벽(1041)이 원형으로 구성된 경우, 격벽(1041)의 내경은 생체 센서(1030) 보다 크도록 설계되어, 도파관(1040)으로 향하는 광이나 음파의 경로를 방해하지 않도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 격벽(1041)의 구조로 인하여, 각각의 픽셀(레드, 그린, 블루 픽셀(1080a,1080b,1080c))에 미치는 초음파 등의 간섭을 최소화하고, 상기 생체 센서(1030)로 향하는 초음파 등의 집진성을 극대화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 내부에 형성된 복수 개의 도파관(1140)의 구조를 나타낸 TFT 층 구조(1170)의 단면도이다.
도 13에 나타난 상기 디스플레이의 TFT 층의 구조(1170), 도파관(1140) 및 생체 센서(1130)의 구조는, 도 7의 복수 개의 TFT 층(670), 도파관(640) 및 생체 센서(630)의 구조의 일부 또는 전부와 동일할 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 디스플레이는 기재층(예를 들어, 제 2 투명판(1120))을 기준으로 제 1 방향(+Z)을 향하여 복수 개로 적층된 TFT 층들(1171,1172,1173,1174), 동일 평면 상에 배치된 복수 개의 픽셀(1180a,1180b,1180c)이 순차적으로 배치될 수 있다. 상기 복수 개의 TFT 층들(1171,1172,1173,1174)은 각각 개구를 포함하며, 상기 개구들은 무기 물질이 충진된 도파관(1140a,1140b)을 형성할 수 있다. 상기 도파관들(1140a,1140b)은 원뿔 형상 구조를 형성할 수 있으며, 상기 제 2 투명판(1120) 전면에는 생체 센서(1130)가 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 생체 센서는 초음파 지문 센서(1130)일 수 있으며, 상기 초음파 지문 센서(1130)는 동일 평면 상에 교대로 배열된 제 1 지문 전극 및/또는 제 2 지문 전극은 지문 센서 송신 전극(Tx)(1131) 또는 지문 센서 송신 전극(Rx)(1132)일 수 있다. 예를 들어, 지문 센서 송신 전극(Tx)(1131)들은 기설정된 간격으로 떨어져서 평행하게 배열될 수 있다. 지문 센서 수신 전극(Rx)(1132)들은 기설정된 간격으로 떨어져서 평행하게 배열될 수 있다. 상기 지문 센서 송신 전극(1131) 및 지문 센서 수신 전극(1132)은 서로 다른 방향을 향하도록 배치되며, 서로 교차하며 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지문 센서 송신 전극(Tx)(1131)들은 초음파를 발생하고, 상기 발생된 초음파를 디스플레이의 투명 커버(도 2의 투명 커버(203))를 향하도록 발산할 수 있다. 상기 발산된 초음파는 사용자의 지문에 반사되며 상기 지문 센서 수신 전극(Rx)(1132)들로 되돌아 올 수 있다. 예를 들어, 상기 지문 센서 송신 전극(Tx)(1131)들은 제 1 도파관(1140a)에 형성된 제 1 경로(L1)을 따라 초음파를 송신할 수 있으며, 상기 지문 센서 수신 전극(Rx)(1132)들은 제 2 도파관(1140b)에 형성된 제 2 경로(L2)를 따라 지문에 반사된 초음파를 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 초음파 센서 IC(도 6의 제 4 제어부(553))는 초음파 센서(1130)와 전기적으로 연결되며, 상기 초음파 센서(1130)의 초음파의 주기 변화를 감지하고, 상기 변화에 기반하여 사용자의 지문을 센싱할 수 있다. 상기 산출된 변화량은 프로세서(도 1의 프로세서(120))에 제공(혹은 보고(report))될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 신체 일부(예: 손가락의 지문의 골 또는 융선)이 디스플레이의 투명 커버(도 2의 투명 커버(203)의 활성화 영역(A))에 접촉하면, 상기 초음파 센서(1130)에 포함된 송신단(Tx) 및/또는 수신단(Rx) 사이의 초음파 주기가 변화할 수 있다. 예를 들어, 초음파 주기 변화는 초음파 센서 IC에 의해 감지될 수 있고, 상기 초음파 센서 IC는 터치가 이루어진 지문의 정보를 상기 프로세서(120)로 전달할 수 있다. 상기 프로세서(120)는 상기 초음파 변화에 관한 데이터를 사용자 입력에 관한 이벤트로서 획득할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 도파관(1140a,1140b)은 복수 개로 구성할 수 있다. 상기 도파관(1140a,1140b)은 상기 지문 센서 송신 전극(Tx)(1131)에 대응하는 위치에 제 1 도파관(1140a) 및 상기 지문 센서 수신 전극(Rx)(1132)에 대응하는 위치에 제 2 도파관(1140b)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 도파관(1140a) 및 제 2 도파관(1140b)은 송신 또는 수신에 적합한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 도파관(1140a)은 상기 지문 센서 송신 전극(Tx)(1131)에서 발산되는 초음파의 직진성을 확보하기 위한 형태일 수 있다. 상기 제 1 도파관(1140a)은 상기 제 1 방향(+Z)을 향하여 순차적으로 크기(예를 들면, 직경)이 증가하는 원뿔형 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도파로의 출력부(1181)의 크기가 가장 큰 형태로 구성될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 도파관(1140b)은 상기 지문 센서 수신 전극(Rx)(1132)에서 수신되는 초음파의 집진성을 확보하기 위한 형태일 수 있다. 상기 제 2 도파관(1140b)은 상기 제 2 방향(-Z)을 향하여 순차적으로 크기(예를 들면, 직경)이 증가하는 원뿔형 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도파로의 입력부(1182)의 크기가 가장 큰 형태로 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 1 도파관(1140a)의 도파로의 출력부(1181) 및 상기 제 2 도파관(1140b)의 도파로의 입력부(1182)는 하나의 픽셀을 구성하는 레드, 그린, 블루 픽셀(1180a,1180b,1180c)의 적어도 일측에 배치될 수 있다. 다만, 상기 도파관들(1140a,1140b)의 구조는 이에 한정된 것은 아니며, 픽셀의 크기 및 간격에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있고, 상기 도파관들의 크기, 위치 및 개수도 사용자의 지문을 정확하게 센싱할 수 있도록 다양하게 변경이 가능하다.
다양한 실시예에 따른, 상기 초음파 지문 센서(1130)에서 송신하고 수신하는 초음파의 영향을 디스플레이 픽셀(1180a,1180b,1180c)에 최소화하기 위하여, 상기 픽셀들(1180a,1180b,1180c) 주변에 격벽(shielding wall)(1141)을 형성할 수 있다. 상기 격벽(1141)은 제 1 도파관(1140a) 및 제 2 도파관(1140b)을 포함한 하나의 도파관 세트(set)의 주변에 형성할 수 있다. 상기 격벽(1141)은 픽셀과 픽셀 사이에 상기 제 1 방향(+Z)을 향하여 돌출 형성할 수 있다. 본 발명은, 상기 격벽(1141)의 구조로 인하여, 각각의 픽셀(레드, 그린, 블루 픽셀(1180a,1180b,1180c))에 미치는 초음파 등의 간섭을 최소화하고, 상기 생체 센서로 향하는 초음파 등의 집진성을 극대화할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는,
상기 전자 장치의 외면의 일부를 형성하는 하우징; 및 상기 하우징에 수용되고, 상기 외면의 다른 일부를 형성하는 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는, 제 1 픽셀 및 제 2 픽셀 사이에 형성된 생체 센서; 및, 상기 생체 센서와 상기 다른 일부 사이에 실질적으로 수직한 방향으로 형성된 도파관(wave guide);을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징의 상기 외면의 일부는 제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하고, 상기 하우징의 상기 제 1면 및 상기 제 2 면 사이에 배치된 상기 디스플레이는, 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀층; 상기 픽셀층 하부 또는 동일 평면에 배치되며 적어도 하나의 개구를 포함하는 TFT(thin film transistor) 층; 및 상기 TFT 층 하부에 배치되고, 상기 복수의 픽셀들 중 적어도 일부 픽셀들 사이 영역에 대면하여 형성되며, 광 또는 음파를 수신하기 위한 생체 센서; 및 상기 생체 센서와 상기 픽셀 층 사이에 상기 광 또는 음파의 경로가 형성되는 도파관(wave guide)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 다른 일부에 형성된 투명 커버와 상기 투명 커버와 대면 배치되는 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 투명 커버의 위에서 볼 때, 상기 도파관 또는 상기 생체 센서의 실질적으로 전체 면적이, 상기 디스플레이와 중첩할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 광 또는 음파가 통과하는 상기 개구가 형성된 제 1 영역; 및 상기 제 1 영역 주변에 형성되며, 상기 픽셀층 및 상기 TFT 층에 배치된 전극/배선이 지나가는 공간을 제공하는 제 2 영역을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 도파관 및 상기 투명 커버는 동일한 무기물을 포함하여 구성되어, 상기 도파관 및 상기 투명 커버를 통과하는 상기 광 또는 음파의 굴절 및 간섭을 제한할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 도파관 및 상기 생체 센서는 상기 제 1 영역에 배치되고, 상기 도파관의 상기 제 2 방향을 향하는 일면과 상기 생체 센서의 상기 제 1 방향을 향하는 일면은 서로 대면할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 TFT 층은 상기 생체 센서가 배치된 기재층 및 상기 복수 개의 픽셀이 형성된 층 사이에 적층 배치되고, 상기 적층된 각각의TFT 층에 배치된 적어도 하나의 개구들의 중심은 동일 선상에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 TFT 층에 각각 배치된 개구들은 서로 다른 크기를 가지도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 도파관은, 상기 도파관의 일단에 형성된 직경이 타단으로 갈수록 순차적을 증가하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 도파관은, 상기 복수의 개구 내부로 SiOx, SiNx 포함하는 무기 물질이 충진되어 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 생체 센서는 초음파(ultra sonic) 지문 센서일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 픽셀은 각각 이격 배치되며, 상기 복수의 픽셀 사이에 상기 제 1 방향으로 돌출 형성하는 격벽(shielding wall)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 격벽은 상기 도파관으로 제공되는 광 또는 음파가 진행하는 경로 주위에 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 격벽의 상기 제 1 방향을 향하는 길이는 상기 복수의 픽셀의 상기 제 1 방향을 향하는 길이보다 길도록 형성되고, 상기 격벽은 상기 개구들 주변을 감싸도록 폐곡선의 형상으로 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 도파관은, 상기 생체 센서로부터 발생한 초음파가 상기 투명 커버를 향하도록 제 1 경로를 형성하는 제 1 도파관; 및 상기 발생된 초음파가 사용자의 신체 일부에 반사되어 상기 생체 센서를 향하도록 제 2 경로를 형성하는 제 2 도파관을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 도파관의 내경은, 상기 제 1 방향을 향하여 순차적으로 넓은 면적을 형성하며, 상기 제 2 도파관의 내경은 상기 제 1 방향을 향하여 순차적으로 좁은 면적을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 생체 센서는, 상기 투명 커버의 지문 센싱 영역에 접촉하는 상기 사용자의 지문을 감지하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 픽셀은 각각 이격 배치되며, 상기 복수의 픽셀 사이에 상기 제 1 방향으로 돌출 형성하는 격벽(shielding wall)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는,
상기 전자 장치의 외면의 적어도 일부를 포함하는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되며, 광 또는 음파가 통과하는 경로를 포함하는 제 1 영역 및 상기 제 1영역과 서로 다른 제 2 영역을 포함하는 디스플레이를 포함하고,
상기 제 1 영역에는 사용자의 지문을 센싱하는 생체 센서 및 상기 생체 센서로부터 송신되거나 상기 생체센서로부터 수신되는 상기 광 또는 음파의 경로를 형성하는 도파관이 배치되고, 상기 제 2 영역에는 상기 생체 센서와 서로 다른 층에 배치되며, 색상을 구현하는 복수 개의 픽셀이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 내부에 배치된 복수의 불투명 배선 및 전극들은 상기 제 2 영역에 배치되며, 상기 도파관 및 상기 생체 센서와 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
다양한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 하부에 배치되는 인쇄 회로기판을 포함하고, 상기 생체 센서는 상기 인쇄 회로기판의 적어도 일부와 전기적으로 연결되어 상기 투명 커버를 통해 제공된 사용자의 지문을 감지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이는, 색상을 구현하는 복수 개의 픽셀; 상기 복수 개의 픽셀이 형성된 층 및 하부에 배치되어 상기 복수 개의 픽셀들을 제어하고, 적어도 하나의 개구를 포함하는 복수 개의 TFT 층; 및 상기 TFT 층의 상기 개구 내측으로 형성되며, 상기 디스플레이 내부에 배치된 생체 센서로 제공되는 광 또는 음파의 경로를 형성하는 도파관(wave guide)을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예의 전자 장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
하우징: 210
디스플레이: 220,600
픽셀: 680
TFT 층: 670
도파관: 640
센서: 630
개구: 670a
제 1 경로: L1
제 2 경로: L2

Claims (21)

  1. 전자 장치에 있어서,
    상기 전자 장치의 외면의 일부를 형성하는 하우징; 및
    상기 하우징에 수용되고, 상기 외면의 다른 일부를 형성하는 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는,
    제 1 픽셀 및 제 2 픽셀 사이에 형성된 생체 센서; 및 상기 생체 센서와 상기 다른 일부 사이에 실질적으로 수직한 방향으로 형성된 도파관(waveguide);을 포함하는 전자 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 외면의 일부는 제 1 방향을 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하고,
    상기 하우징의 상기 제 1면 및 상기 제 2 면 사이에 배치된 상기 디스플레이는,
    복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀층;
    상기 픽셀층 하부 또는 동일 평면에 배치되며 적어도 하나의 개구를 포함하는 TFT(thin film transistor) 층; 및
    상기 TFT층 하부에 배치되고, 상기 복수의 픽셀들 중 적어도 일부 픽셀들 사이 영역에 대면하여 형성되며 광 또는 음파를 수신하기 위한 생체 센서; 및
    상기 생체 센서와 상기 픽셀층 사이에 상기 광 또는 음파의 경로가 형성되는 상기 도파관(wave guide)을 포함하는 전자 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 하우징의 다른 일부에 형성된 투명 커버와 상기 투명 커버와 대면 배치되는 디스플레이 패널을 포함하고,
    상기 투명 커버의 위에서 볼 때, 상기 도파관 또는 상기 생체 센서의 실질적으로 전체 면적이, 상기 디스플레이와 중첩하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 디스플레이는,
    상기 광 또는 음파가 통과하는 상기 개구가 형성된 제 1 영역; 및
    상기 제 1 영역 주변에 형성되며, 상기 픽셀층 및 상기 TFT 층에 배치된 전극/배선이 지나가는 공간을 제공하는 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도파관 및 상기 투명 커버는 동일한 무기물을 포함하여 구성되어, 상기 도파관 및 상기 투명 커버를 통과하는 상기 광 또는 음파의 굴절 및 간섭을 제한하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 도파관 및 상기 생체 센서는 상기 제 1 영역에 배치되고,
    상기 도파관의 상기 제 2 방향을 향하는 일면과 상기 생체 센서의 상기 제 1 방향을 향하는 일면은 서로 대면하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 복수 개의 TFT 층은 상기 생체 센서가 배치된 기재층 및 상기 복수 개의 픽셀이 형성된 층 사이에 적층 배치되고,
    상기 적층된 각각의TFT 층에 배치된 적어도 하나의 개구들의 중심은 동일 선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복수 개의 TFT 층에 각각 배치된 개구들은 서로 다른 크기를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 도파관은,
    상기 도파관의 일단에 형성된 직경이 타단으로 갈수록 순차적을 증가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 도파관은, 상기 복수의 개구 내부로 SiOx, SiNx 포함하는 무기 물질이 충진되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 복수 개의 픽셀은 각각 이격 배치되며, 상기 복수의 픽셀 사이에 상기 제 1 방향으로 돌출 형성하는 격벽(shielding wall)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 도파관으로 제공되는 광 또는 음파가 진행하는 경로 주위에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 격벽의 상기 제 1 방향을 향하는 길이는 상기 복수의 픽셀의 상기 제 1 방향을 향하는 길이보다 길도록 형성되고, 상기 격벽은, 상기 개구들 주변을 감싸도록 폐곡선의 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 도파관은
    상기 생체 센서로부터 발생한 초음파가 상기 투명 커버를 향하도록 제 1 경로를 형성하는 제 1 도파관; 및
    상기 발생된 초음파가 사용자의 신체 일부에 반사되어 상기 생체 센서를 향하도록 제 2 경로를 형성하는 제 2 도파관을 포함하는 전자 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 도파관은 상기 제 1 방향으로 순차적으로 넓은 면적을 형성하며, 상기 제 2 도파관은 상기 제 1 방향으로 순차적으로 좁은 면적을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 생체 센서는, 상기 투명 커버의 지문 센싱 영역에 접촉하는 상기 사용자의 지문을 감지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 복수 개의 픽셀은 각각 이격 배치되며, 상기 복수의 픽셀 사이에 상기 제 1 방향으로 돌출 형성하는 격벽(shielding wall)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  18. 전자 장치에 있어서,
    상기 전자 장치의 외면의 적어도 일부를 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 광 또는 음파가 통과하는 경로를 포함하는 제 1 영역 및 상기 제 1영역과 서로 다른 제 2 영역을 포함하는 디스플레이를 포함하고,
    상기 제 1 영역에는 사용자의 지문을 센싱하는 생체 센서 및 상기 생체 센서로부터 송신되거나 상기 생체 센서로부터 수신되는 상기 광 또는 음파의 경로를 형성하는 도파관이 배치되고,
    상기 제 2 영역에는 상기 생체 센서와 서로 다른 층에 배치되며, 색상을 구현하는 복수 개의 픽셀이 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 디스플레이 내부에 배치된 복수의 불투명 배선 및 전극들은 상기 제 2 영역에 배치되며, 상기 도파관 및 상기 생체 센서와 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 디스플레이 하부에 배치되는 인쇄 회로기판을 포함하고,
    상기 생체 센서는 상기 인쇄 회로기판의 적어도 일부와 전기적으로 연결되어 상기 투명 커버를 통해 제공된 사용자의 지문을 감지하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  21. 전자 장치에 포함된 디스플레이에 있어서,
    색상을 구현하는 복수 개의 픽셀;
    상기 복수 개의 픽셀이 형성된 층 및 하부에 배치되어 상기 복수 개의 픽셀들을 제어하고, 적어도 하나의 개구를 포함하는 복수 개의 TFT(thin film transistor) 층;및
    상기 TFT 층의 상기 개구 내측으로 형성되며, 상기 디스플레이 내부에 배치된 생체 센서로 제공되는 광 또는 음파의 경로를 형성하는 도파관(wave guide)을 포함하는 디스플레이.
KR1020170006299A 2017-01-13 2017-01-13 생체 센서를 포함하는 전자 장치 KR20180083700A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170006299A KR20180083700A (ko) 2017-01-13 2017-01-13 생체 센서를 포함하는 전자 장치
US15/856,470 US10607057B2 (en) 2017-01-13 2017-12-28 Electronic device including biometric sensor
EP18739265.9A EP3523712B1 (en) 2017-01-13 2018-01-05 Electronic device including biometric sensor
PCT/KR2018/000266 WO2018131839A1 (en) 2017-01-13 2018-01-05 Electronic device including biometric sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170006299A KR20180083700A (ko) 2017-01-13 2017-01-13 생체 센서를 포함하는 전자 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180083700A true KR20180083700A (ko) 2018-07-23

Family

ID=62840512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170006299A KR20180083700A (ko) 2017-01-13 2017-01-13 생체 센서를 포함하는 전자 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10607057B2 (ko)
EP (1) EP3523712B1 (ko)
KR (1) KR20180083700A (ko)
WO (1) WO2018131839A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200038388A (ko) * 2018-10-02 2020-04-13 삼성디스플레이 주식회사 지문 센서 및 이를 구비한 표시 장치
KR20200101231A (ko) * 2019-02-19 2020-08-27 삼성전자주식회사 배경 정보 획득 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
US11004914B2 (en) 2019-09-02 2021-05-11 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus
US11108025B2 (en) 2019-10-31 2021-08-31 Samsung Display Co., Ltd. Display device
US11893822B2 (en) 2019-01-31 2024-02-06 Vivo Mobile Communication Co., Ltd. Terminal device

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD775597S1 (en) * 2014-10-01 2017-01-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device
KR102167928B1 (ko) * 2017-03-14 2020-10-20 엘지전자 주식회사 이동 단말기
US10474860B2 (en) * 2017-09-29 2019-11-12 Apple Inc. Electronic device including a display driven based upon first and second alternatingly read memories and related methods
KR102495667B1 (ko) 2018-08-23 2023-02-03 삼성전자주식회사 디스플레이의 아래에 배치된 센서를 포함하는 전자 장치
CN109190583B (zh) * 2018-09-18 2020-11-03 维沃移动通信有限公司 一种终端设备
US11476312B2 (en) * 2018-11-23 2022-10-18 Chengdu Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Display substrate comprising fingerprint recognition sensors, method for manufacturing the same, and display device
CN113486864B (zh) 2018-12-13 2023-09-12 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹识别装置、方法和电子设备
KR102548486B1 (ko) * 2019-02-13 2023-06-28 삼성전자주식회사 디스플레이 및 이를 포함하는 전자 장치
KR20200101227A (ko) 2019-02-19 2020-08-27 삼성전자주식회사 센서와 상이한 형상의 개구를 구비하는 디스플레이를 포함하는 전자 장치
KR20200129570A (ko) 2019-05-09 2020-11-18 삼성전자주식회사 센서를 포함하는 디스플레이 모듈 및 디스플레이 모듈을 포함하는 전자 장치
WO2021041037A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Corning Incorporated Display protector assemblies having vias
USD965544S1 (en) 2019-09-26 2022-10-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device
USD954671S1 (en) 2019-09-26 2022-06-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device
USD958768S1 (en) * 2019-09-26 2022-07-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device
USD954670S1 (en) * 2019-09-26 2022-06-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device
KR20210037092A (ko) * 2019-09-27 2021-04-06 삼성전자주식회사 디스플레이 하부에 배치되는 센서를 포함하는 전자 장치
KR20210054091A (ko) * 2019-11-04 2021-05-13 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
USD955354S1 (en) * 2020-06-08 2022-06-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device
USD958104S1 (en) * 2020-06-08 2022-07-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device
CN112214128B (zh) * 2020-10-09 2022-03-08 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 触控面板
US11176391B1 (en) * 2021-01-04 2021-11-16 Qualcomm Incorporated Temperature measurement via ultrasonic sensor

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5726443A (en) 1996-01-18 1998-03-10 Chapman Glenn H Vision system and proximity detector
US20040252867A1 (en) 2000-01-05 2004-12-16 Je-Hsiung Lan Biometric sensor
KR100731131B1 (ko) 2005-12-29 2007-06-22 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
US20100271273A1 (en) * 2007-12-20 2010-10-28 Anders Stjernman movable part with an integrated waveguide for an electronics device
US8212263B2 (en) * 2009-04-03 2012-07-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Backlight including semiconductior light emitting devices
GB201022137D0 (en) * 2010-12-31 2011-02-02 Barco Nv Display device and means to improve luminance uniformity
US8947627B2 (en) 2011-10-14 2015-02-03 Apple Inc. Electronic devices having displays with openings
KR101359379B1 (ko) 2012-03-28 2014-02-07 광주과학기술원 Ｃｍｏｓ 이미지 센서의 픽셀 분석을 이용한 고감도 바이오센서
JP5971089B2 (ja) * 2012-11-14 2016-08-17 富士通株式会社 生体情報補正装置、生体情報補正方法及び生体情報補正用コンピュータプログラム
US9606606B2 (en) 2013-06-03 2017-03-28 Qualcomm Incorporated Multifunctional pixel and display
US9323393B2 (en) 2013-06-03 2016-04-26 Qualcomm Incorporated Display with peripherally configured ultrasonic biometric sensor
WO2014207949A1 (ja) * 2013-06-27 2014-12-31 株式会社フジクラ 偏波変換素子
EP3055693B1 (en) * 2013-10-11 2022-12-14 HID Global Corporation Miniaturized optical biometric sensing
US9817108B2 (en) * 2014-01-13 2017-11-14 Qualcomm Incorporated Ultrasonic imaging with acoustic resonant cavity
DE102014200562B4 (de) * 2014-01-15 2015-10-29 Siemens Aktiengesellschaft MRI-Sequenz mit einer Anzahl von schichtselektiven Inversionspulsen zur Präparation der Magnetisierung sowie einer hierzu disjunkten Anzahl von Sättigungspulsen
KR101967033B1 (ko) * 2014-04-10 2019-04-08 아이비코리아 유한회사 터치-가동 디바이스용 생체인식 센서
KR102334263B1 (ko) 2014-11-18 2021-12-03 삼성전자주식회사 지문 센서를 구동하는 방법 및 전자 장치
KR102516797B1 (ko) 2015-02-05 2023-04-03 삼성전자주식회사 전극 배치 방법과 이를 지원하는 전자 장치
CN107430681B (zh) 2015-03-25 2021-02-09 苹果公司 包括光学图像传感器上方的针孔阵列掩膜的电子设备及相关方法
US10152906B2 (en) * 2015-04-26 2018-12-11 Mems Start, Llc Near-eye display system and method
WO2016205832A1 (en) 2015-06-18 2016-12-22 Shenzhen Huiding Technology Co., Ltd. Multifunction fingerprint sensor having optical sensing capability
US10437974B2 (en) * 2015-06-18 2019-10-08 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Optical sensing performance of under-screen optical sensor module for on-screen fingerprint sensing
US10042324B2 (en) * 2015-06-30 2018-08-07 Synaptics Incorporated Optical fingerprint imaging using holography
US10268884B2 (en) * 2016-01-29 2019-04-23 Synaptics Incorporated Optical fingerprint sensor under a display
CN105572959B (zh) * 2016-03-01 2019-03-15 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶显示面板及显示装置
WO2017197337A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Synaptics Incorporated Systems and methods for injecting light into cover glass
US10245064B2 (en) * 2016-07-12 2019-04-02 Ethicon Llc Ultrasonic surgical instrument with piezoelectric central lumen transducer

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200038388A (ko) * 2018-10-02 2020-04-13 삼성디스플레이 주식회사 지문 센서 및 이를 구비한 표시 장치
US11741739B2 (en) 2018-10-02 2023-08-29 Samsung Display Co., Ltd. Fingerprint sensor and display device including the same
US11893822B2 (en) 2019-01-31 2024-02-06 Vivo Mobile Communication Co., Ltd. Terminal device
KR20200101231A (ko) * 2019-02-19 2020-08-27 삼성전자주식회사 배경 정보 획득 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
US11004914B2 (en) 2019-09-02 2021-05-11 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus
US11108025B2 (en) 2019-10-31 2021-08-31 Samsung Display Co., Ltd. Display device
US11616216B2 (en) 2019-10-31 2023-03-28 Samsung Display Co., Ltd. Display device

Also Published As

Publication number Publication date
EP3523712B1 (en) 2020-09-30
US20180204040A1 (en) 2018-07-19
US10607057B2 (en) 2020-03-31
EP3523712A4 (en) 2019-10-30
EP3523712A1 (en) 2019-08-14
WO2018131839A1 (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180083700A (ko) 생체 센서를 포함하는 전자 장치
US11221696B2 (en) Electronic device with display
US11263417B2 (en) Electronic apparatus having fingerprint recognition function
US20200258957A1 (en) Electronic device including display and camera
EP3306438B1 (en) Electronic device including biometric sensor
KR102446877B1 (ko) 디스플레이를 포함하는 전자 장치
KR102410542B1 (ko) 함몰 영역이 형성된 레이어에 실장된 모듈을 포함하는 전자 장치
KR102419624B1 (ko) 전자 장치의 센서 배치 구조
CN112527053B (zh) 电子装置及其模块的布置结构
US10261616B2 (en) Pressure sensor with waterproof structure and electronic device including the same
EP3458945B1 (en) Electronic device including display equipped with force sensor
US20190278412A1 (en) Electronic device comprising pressure sensor
KR102588526B1 (ko) 입력 장치 및 이를 포함하는 전자 장치
KR20180016132A (ko) 지문 센서를 포함하는 전자 장치
CN108459664B (zh) 包括生物传感器的电子设备
KR102580291B1 (ko) 디스플레이를 포함하는 전자 장치
US20220312607A1 (en) Electronic Devices With Molded Polymer Structures
KR20200016027A (ko) 디스플레이의 후면에 배치된 센서 및 탄성 부재 사이의 높이 차를 보상하는 구조를 포함하는 전자 장치
KR20190000522A (ko) 복수의 전극을 연결하는 도전성 배선 및 노이즈 신호를 차폐하기 위한 도전 영역을 포함하는 도전층이 형성된 터치 패널 및 그것을 포함하는 전자 장치
KR102676211B1 (ko) 생체 센서를 포함하는 전자 장치
WO2022204210A1 (en) Electronic devices with molded polymer structures

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal