KR20210018787A - 광학 지문 장치 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 광학 지문 장치는 실제 및 가짜의 지문을 식별할 수 있고, 지문 식별의 보안성을 향상시킬 수 있다. 상기 지문 장치는 전자 기기의 디스플레이 스크린 아래에 설치되어 사용되고, 도광층을 포함하며; 도광층은 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 적어도 2개 방향으로 광학 센싱 어레이로 안내하는데 사용되며, 상기 적어도 2개 방향은 상기 디스플레이 스크린에 대해 경사지고, 상기 디스플레이 스크린 상에서 상기 적어도 2개 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향과 다른 각도를 나타내며; 광학 센싱 어레이는 복수의 센싱 유닛 그룹을 포함하고, 각 센싱 유닛 그룹은 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛을 포함하고, 각 광학 센싱 유닛은 상기 적어도 2 개 방향 중 1개 방향의 광신호를 수신하는데 사용되며, 상기 적어도 2개 방향의 광신호는 상기 손가락의 지문 이미지를 얻기 위해 사용되며, 센싱 유닛 그룹에 의해 수신된 상기 적어도 2개 방향의 광신호의 차이는 상기 손가락이 실제 손가락인지 여부를 결정하는데 사용된다.
Description
본 출원은 광학 지문 기술 분야에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 광학 지문 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
참고적으로, 본 출원은 2019 년 08 월 06 일에 중국 특허청에 제출된 PCT 출원(출원 번호 PCT/CN2019/099487, 발명의 명칭 "지문 검출 장치 및 전자 기기"), 2019 년 10 월 23 일에 중국 특허청에 제출된 PCT 출원(출원번호 PCT/CN2019/112778, 발명의 명칭 "지문 식별 장치 및 전자 기기") 및, 2019 년 08 월 29 일에 중국 특허청에 제출된 PCT 출원(출원번호 PCT/CN2019/103202, 발명의 명칭 "지문 식별 장치, 방법 및 전자 기기")의 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 인용을 통해 본 출원 중에 통합되었다.
언더 스크린 지문 식별 기술은 손가락에 빛의 반사 또는 투과에 의해 형성된 광신호를 수집하여 지문 식별을 구현하는 기술로, 상기 광신호에는 손가락의 지문 정보를 전달한다.
그러나 사용자 지문 사진(예: 인쇄 또는 전자 등)과 같은 위조된 평면 가짜 지문 데이터는 지문 식별 시스템을 속여, 지문 식별 응용의 보안성을 떨어 뜨릴 수 있다. 따라서 지문 식별의 보안성을 높이기 위해 실제 지문과 가짜 지문을 식별하는 방법은 해결이 시급한 문제이다.
본 출원은 광학 지문 식별의 보안성을 향상시킬 수 있는 광학 지문 장치 및 전자 기기를 제공한다.
제1 양태로서, 전자 기기의 디스플레이 스크린 아래에 설치되어 사용되는 광학 지문 장치를 제공한다.
상기 광학 지문 장치는 도광층을 포함하며; 상기 도광층은 상기 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 적어도 2개 방향으로 광학 센싱 어레이로 안내하는데 사용되며, 상기 적어도 2개 방향은 상기 디스플레이 스크린에 대해 경사지고, 상기 디스플레이 스크린 상에서 상기 적어도 2개 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향과 다른 각도를 나타내며;
상기 광학 센싱 어레이는 복수의 센싱 유닛 그룹을 포함하고, 각 센싱 유닛 그룹은 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛을 포함하고, 상기 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛의 각 광학 센싱 유닛은 상기 적어도 2 개 방향 중 1개 방향의 광신호를 수신하는데 사용되며, 상기 적어도 2개 방향의 광신호는 상기 손가락의 지문 이미지를 얻기 위해 사용되며, 상기 센싱 유닛 그룹에 의해 수신된 상기 적어도 2개 방향의 광신호의 차이는 상기 손가락이 실제 손가락인지 여부를 결정하는데 사용된다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 2 개의 방향은 제1 방향 및 제2 방향을 포함하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 제1 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 평행하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 제2 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 수직한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 2 개의 방향은 제1 방향 및 제2 방향을 포함하고, 상기 광학 센싱 어레이 상의 상기 제1 방향 및 제2 방향의 투영은 광학 센싱 유닛의 2 개의 대각선에 각각 평행하다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 2 개 방향은 제1 방향, 제2 방향, 제3 방향 및 제4 방향을 포함하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 제1 방향 및 제4 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 평행하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 제2 방향 및 제3 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 수직하며;
상기 센싱 유닛 그룹은 2x2 어레이의 4 개의 광학 센싱 유닛을 포함하고, 각각 상기 도광층을 통해 인도되는 상기 제1 방향, 제2 방향, 제3 방향 및 제4 방향의 광신호를 수신하는데 사용되며; 상기 센싱 유닛 그룹에서 수신한 제1 방향 및 제4 방향의 광신호와, 상기 센싱 유닛 그룹에서 수신한 제2 방향 및 제3 방향의 광신호의 차이를 이용하여 상기 손가락이 진짜 손가락인지 여부를 결정한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 제1 방향 및 제4 방향의 광신호를 수신하는 상기 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛은 상기 2x2 어레이의 하나의 대각선 상에 있고, 상기 제2 방향 및 제3 방향의 광신호를 수신하는 상기 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛은 상기 2x2 어레이의 다른 하나의 대각선 상에 있다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 센싱 유닛 그룹이 수신하는 상기 제1 방향 및 제4 방향의 광신호는 주로 P 파인 광신호이고, 상기 센싱 유닛 그룹이 수신하는 상기 제2 방향 및 제3 방향의 광신호는 주로 S 파인 광신호이다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 도광층은 마이크로 렌즈 어레이 및 적어도 하나의 차광층을 포함하며;
상기 마이크로 렌즈 어레이는, 복수의 마이크로 렌즈를 포함하고, 상기 적어도 2 개 방향의 광신호를 집속하는데 사용되며;
상기 적어도 하나의 차광층은, 상기 마이크로 렌즈 어레이 아래에 설치되고, 각 차광층은 상기 복수의 마이크로 렌즈에 대응하는 복수 그룹의 개구부를 포함하며, 상기 복수의 마이크로 렌즈는 상기 적어도 하나의 차광층 중 대응하는 복수 그룹의 개구부를 통해 상기 적어도 2 개 방향의 광신호를 상기 광학 센싱 어레이로 안내한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 복수의 마이크로 렌즈의 각 마이크로 렌즈는 상기 복수의 센싱 유닛 그룹 중 하나의 센싱 유닛 그룹에 대응하고, 상기 마이크로 렌즈는 대응하는 센싱 유닛 그룹 위에 설치되며; 상기 각 차광층에서 동일한 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부의 연결 방향은 상기 적어도 2개 방향을 형성하는데 사용되고, 상기 마이크로 렌즈는 상기 적어도 하나의 차광층 중 대응하는 1개 그룹의 개구부를 통해 상기 적어도 2 개의 방향의 광신호를 대응하는 센싱 유닛 그룹의 상기 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛으로 안내한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 복수의 마이크로 렌즈의 각 마이크로 렌즈는 하나의 광학 센싱 유닛에 대응하고, 상기 마이크로 렌즈는 대응하는 센싱 유닛 그룹의 경사진 위쪽에 설치되고; 상기 각 차광층에서 동일한 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부의 연결 방향은 적어도 상기 2개 방향 중 1개 방향을 형성하는데 사용되고, 상기 마이크로 렌즈는 상기 적어도 하나의 차광층 중 대응하는 1개 그룹의 개구부를 통해 상기 1개의 방향의 광신호를 대응하는 광학 센싱 유닛으로 안내한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 하나의 차광층은 복수의 차광층이고, 상기 복수의 차광층의 하부 차광층에는 상기 센싱 유닛 그룹의 각 광학 센싱 유닛에 각각 대응하는 개구부가 설치되고, 상기 복수의 차광층의 상부 차광층에는 상기 센싱 유닛 그룹의 각 광학 센싱 유닛에 각각 대응하는 개구부가 설치되거나 상기 센싱 유닛 그룹에 대응하는 하나의 개구부가 설치되어, 상기 복수의 마이크로 렌즈가 대응하는 개구부를 통해 상기 적어도 2 개 방향의 광신호를 상기 광학 센싱 어레이의 각 광학 센싱 유닛에 각각 집속하게 한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 동일한 광학 센싱 유닛에 대응하는 상기 복수의 차광층의 개구부는 위에서 아래로 직경이 순차적으로 축소된다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 광학 지문 장치는 투명 매체층을 더 포함하고, 상기 렌즈 매체층은 상기 마이크로 렌즈 어레이, 상기 적어도 하나의 차광층 및 상기 광학 센싱 어레이를 연결하는데 사용된다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 도광층은 복수의 도광 채널을 포함하고; 상기 복수의 도광 채널은, 상기 디스플레이 스크린에 대해 경사지게 설치되고, 상기 디스플레이 스크린에 대한 상기 복수의 도광 채널의 경사 방향은 상기 적어도 2개 방향을 형성하는데 사용되며, 상기 복수의 도광 채널은 상기 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 상기 적어도 2개 방향으로 상기 각 센싱 유닛 그룹의 적어도 2개의 광학 센싱 유닛으로 안내한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 복수의 도광 채널의 각 도광 채널은 적어도 하나의 광학 센싱 유닛에 대응하고, 상기 도광 채널은 상기 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 상기 적어도 2개 방향 중 1개 방향으로 대응하는 광학 센싱 유닛으로 안내한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 도광층은 복수의 광섬유를 포함하며; 상기 복수의 광섬유는, 상기 디스플레이 스크린에 대해 경사지게 설치되고, 상기 디스플레이 스크린에 대한 상기 복수의 광섬유의 경사 방향은 상기 적어도 2개 방향을 형성하는데 사용되며, 상기 적어도 2개 방향의 광신호는 상기 복수의 광섬유에서 전반사를 기반으로 대응되는 광학 센싱 유닛으로 전송된다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 복수의 광섬유의 각 광섬유는 적어도 하나의 광학 센서 유닛에 대응하고, 상기 광섬유는 상기 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 상기 적어도 2 개 방향 중 1개 방향으로 대응하는 광학 센싱 유닛으로 안내한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 2개 방향의 광신호의 신호 량, 변조 전달 함수(MTF), 공간 노이즈 및 대비도 중의 적어도 하나의 차이를 이용하여 상기 손가락이 실제 손가락인지 여부를 결정한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 적어도 2 개의 방향은 제1 방향 및 제2 방향을 포함하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 제1 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 평행하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 제2 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 수직하며;
상기 제1 방향의 광신호의 신호 량과 상기 제2 방향의 광신호의 신호 량의 차이가 제1 범위에 속하면, 상기 손가락이 실제 손가락이라고 결정하거나; 또는, 상기 제1 방향의 광신호의 신호 량과 상기 제2 방향의 광신호의 신호 량의 차이가 제1 범위에 속하지 않으면, 상기 손가락이 가짜 손가락이라고 결정한다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 각 센싱 유닛 그룹의 상기 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛은 인접하게 설치된다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 광학 지문 장치는 상기 디스플레이 스크린과 상기 광학 센싱 어레이 사이의 광경로에 설치되고, 타겟 파장 대역의 광신호를 투과하기 위해 비 표적 파장 대역의 광신호를 필터링하는데 사용되는 필터층을 더 포함한다.
제2 양태로서, 전자 기기를 제공하며, 이 전자 기기는 디스플레이 스크린 및 제1 양태 또는 제1 양태 중 임의의 가능한 구현 방식 중의 광학 지문 장치를 포함하며, 상기 광학 지문 장치는 디스플레이 스크린 아래에 설치된다.
일부 가능한 구현 방식에서, 상기 디스플레이 스크린은 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 스크린이고, 상기 광학 지문 장치는 상기 OLED 디스플레이 스크린의 디스플레이 유닛의 일부를 광학 지문 검출을 위한 여기 광원으로 사용한다.
따라서, 본 출원의 광학 지문 장치의 경우,
광학 센싱 어레이에서 각 센싱 유닛 그룹의 적어도 2개 광학 센싱 유닛은 적어도 2개 방향의 경사된 광신호를 수신할 수 있고, 디스플레이 스크린 상의 적어도 2개 방향의 경사된 광신호의 투영은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 다른 각도를 나타낸다. 따라서, 실제 손가락의 경우, 3D 모델이며, 센싱 유닛 그룹에 의해 수집된 적어도 2개 방향의 광신호는 서로 다른 편광 특성을 나타내며, 가짜 손가락의 경우, 2D 모델이고, 대략 난반사이며, 센싱 유닛 그룹에 의해 수집된 적어도 2개 방향의 광신호의 편광 특성은 서로 유사하거나 동일한다. 따라서 센싱 유닛 그룹에 의해 수집된 서로 다른 방향의 광신호의 차이를 기반으로 실제 손가락과 가짜 손가락을 결정할 수 있다.
도 1a 및 도 2a는 본 출원이 적용될 수 있는 전자 기기의 개략도이다.
도 1b 및 도 2b는 각각 A-A '방향을 따라 도 1a 및 2a에 도시된 전자 기기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 광학 지문 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 광학 지문 장치가 적용된 전자 기기의 정면도이다.
도 5는 광학 지문 장치에서 센싱 유닛 그룹의 배열의 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 광학 지문 장치가 상이한 방향의 광신호를 수신하는 개략도이다.
도 7은 광학 지문 장치에서 센싱 유닛 그룹의 다른 배열의 개략도이다.
도 8은 실제 손가락이 디스플레이 스크린을 눌렀을 때 지문 융기부와 지문 골부의 광경로 전송에 대한 개략도이다.
도 9는 가짜 손가락이 디스플레이 스크린을 눌렀을 때 광경로 전송의 개략도이다.
도 10은 본 출원의 실시예에서 마이크로 렌즈와 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛의 일례의 대응 관계를 나타내는 개략도이다.
도 11은 도 10의 마이크로 렌즈 및 차광층의 설계의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 12는 도 10의 마이크로 렌즈의 차광층과 마이크로 렌즈의 설계에 대한 다른 개략도이다.
도 13은 본 출원의 실시예에서 마이크로 렌즈와 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛의 다른 대응 관계의 개략도이다.
도 14는 도 13의 마이크로 렌즈와 차광층 설계의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 15는 도 13의 마이크로 렌즈의 차광층과 마이크로 렌즈의 설계에 대한 다른 개략도이다.
도 16은 본 출원의 실시예에 따른 도광층의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 출원의 실시예에 따른 도광층의 다른 일례를 나타내는 개략도이다.
도 18은 본 출원의 실시예의 광학 기능 필름층의 개략도이다.
도 1b 및 도 2b는 각각 A-A '방향을 따라 도 1a 및 2a에 도시된 전자 기기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 광학 지문 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 광학 지문 장치가 적용된 전자 기기의 정면도이다.
도 5는 광학 지문 장치에서 센싱 유닛 그룹의 배열의 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 광학 지문 장치가 상이한 방향의 광신호를 수신하는 개략도이다.
도 7은 광학 지문 장치에서 센싱 유닛 그룹의 다른 배열의 개략도이다.
도 8은 실제 손가락이 디스플레이 스크린을 눌렀을 때 지문 융기부와 지문 골부의 광경로 전송에 대한 개략도이다.
도 9는 가짜 손가락이 디스플레이 스크린을 눌렀을 때 광경로 전송의 개략도이다.
도 10은 본 출원의 실시예에서 마이크로 렌즈와 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛의 일례의 대응 관계를 나타내는 개략도이다.
도 11은 도 10의 마이크로 렌즈 및 차광층의 설계의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 12는 도 10의 마이크로 렌즈의 차광층과 마이크로 렌즈의 설계에 대한 다른 개략도이다.
도 13은 본 출원의 실시예에서 마이크로 렌즈와 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛의 다른 대응 관계의 개략도이다.
도 14는 도 13의 마이크로 렌즈와 차광층 설계의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 15는 도 13의 마이크로 렌즈의 차광층과 마이크로 렌즈의 설계에 대한 다른 개략도이다.
도 16은 본 출원의 실시예에 따른 도광층의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 출원의 실시예에 따른 도광층의 다른 일례를 나타내는 개략도이다.
도 18은 본 출원의 실시예의 광학 기능 필름층의 개략도이다.
다음은 도면을 참조하여, 본 출원의 기술 방안에 대해 설명을 진행한다.
본 출원의 실시예는 지문 시스템에 적용될 수 있고, 광학, 초음파 또는 기타 지문 검출 시스템 및 광학, 초음파 또는 기타 지문 이미징에 기초한 의료 진단 제품을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 본 출원의 실시예는 단지 설명을 위해 광학 지문 시스템을 사용하지만 본 출원의 실시예에 대해 어떠한 제한도 구성해서는 안되며, 본 출원의 실시예는 또한 광학, 초음파 또는 기타 이미징 기술을 사용하는 다른 시스템 등에도 적용 가능하다는 점을 이해해야 한다.
일반적인 응용 시나리오로서, 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 광학 지문 시스템은 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터 및 기타 디스플레이 스크린을 갖는 모바일 단말기 또는 기타 전자 기기에 적용될 수 있으며; 보다 구체적으로, 상기 전자 기기에서, 광학 지문 모듈은 디스플레이 스크린 아래의 일부 영역 또는 모든 영역에 설치되어 언더 스크린(Under-display 또는 Under-screen) 광학 지문 시스템을 형성할 수 있다. 또는, 상기 광학 지문 모듈은 또한 전자 기기의 디스플레이 스크린 내부에 부분적으로 또는 완전히 통합되어 인 스크린(In-display 또는 In-screen) 광학 지문 시스템을 형성할 수 있다.
언더 스크린 지문 검출 기술은 디스플레이 컴포넌트의 상부 표면으로부터 리턴된 광을 사용하여 지문 센싱 및 다른 센싱 동작을 수행한다. 이 리턴된 광은 그 상부 표면과 접촉하는 물체(예를 들어, 손가락)의 정보를 전달하고, 손가락에 의해 리턴된 광을 수집 및 검출하여 디스플레이 스크린 아래에 있는 특정 광학 센서 모듈의 광학 지문 검출을 구현한다. 광학 센서 모듈의 설계는 리턴된 광을 수집 및 검출하기 위한 광학 요소를 적절히 구성함으로써 원하는 광학 이미징을 달성하는 것일 수 있다.
도 1a 및 2a는 본 출원 실시예의 전자 기기의 개략도를 도시하고 있다. 그 중, 도 1a 및 도 2a는 전자 기기(10)의 개략적인 정면도이고, 도 1b 및 도 2b는 도 1a 및 도 2a에 도시된 전자 기기(10)의 A-A' 부분의 개략적인 단면도이다.
전자 기기(10)는 디스플레이 스크린(120) 및 광학 지문 모듈(130)을 포함한다. 광학 지문 모듈(130)은 디스플레이 스크린(120) 아래의 일부 영역에 설치된다. 광학 지문 모듈(130)은 광학 지문 센서를 포함하고, 광학 지문 센서는 복수의 광학 센싱 유닛(131)(픽셀, 감광 픽셀, 픽셀 유닛 등으로 칭할 수 있음)을 갖는 센싱 어레이(133)를 포함한다. 센싱 어레이(133)가 위치하는 영역 또는 그 센싱 영역은 광학 지문 모듈(130)의 지문 검출 영역(103)이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 지문 검출 영역(103)은 디스플레이 스크린(120)의 디스플레이 영역 내에 위치한다. 대안적 실시예에서, 광학 지문 모듈(130)은 디스플레이 스크린(120)의 측면 또는 전자 기기(10)의 엣지의 비 광투과 영역과 같은 다른 위치에 설치될 수 있다. 또한, 광경로 설계를 통해 디스플레이 스크린(120)의 적어도 일부 디스플레이 영역의 광신호를 광학 지문 모듈(130)로 안내하여, 지문 검출 영역(103)이 실제로 디스플레이 스크린(120)의 디스플레이 영역에 위치하게 한다.
지문 검출 영역(103)의 면적은 광학 지문 모듈(130)의 센싱 어레이의 면적과 다를 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들면, 렌즈 이미징의 광경로 설계, 반사식 폴딩 광경로 설계 또는 집광 또는 반사와 같은 다른 광경로 설계를 통해 광학 지문 모듈(130)의 지문 검출 영역(103)의 면적은 광학 지문 모듈(130)의 센싱 어레이(133)의 면적보다 클 수 있다. 다른 대안적인 구현 방식에서, 예를 들어 광 콜리메이팅에 의해 광경로가 안내되면, 광학 지문 모듈(130)의 지문 검출 영역(103)은 또한 광학 지문 모듈(130)의 센싱 어레이(133)의 면적과 기본적으로 동일하게 설계될 수 있다.
따라서, 사용자가 전자 기기(10)를 잠금 해제하거나 다른 지문을 검증할 필요가 있는 경우, 디스플레이 스크린(120) 상에 위치한 지문 검출 영역(103)에서 손가락을 누르기만 하면 지문 입력을 구현할 수 있다. 지문 검출을 스크린에서 구현할 수 있기 때문에, 전술한 구조를 채택한 전자 기기(10)는 지문 버튼(예를 들면, Home 버튼)을 설치하기 위해 전면에 특별한 예약 공간이 필요하지 않으므로, 풀 스크린 방안을 채택할 수 있다. 즉 디스플레이 스크린(120)의 디스플레이 영역이 기본적으로 전체 전자 기기(10)의 전면으로 연장될 수 있다.
선택적 구현 방식으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 지문 모듈(130)은 광학 검출부(134) 및 광학 컴포넌트(132)를 포함한다. 광학 검출부(134)는 센싱 어레이(133)와, 센싱 어레이(133)와 전기적으로 연결된 판독 회로 및 다른 보조 회로를 포함하며, 이는 반도체 공정을 통해 하나의 다이(Die) 상에 제조되어, 광학 지문 센서를 형성한다(광학 지문 칩, 센서, 센서 칩, 칩 등으로 칭하기도 함). 센싱 어레이(133)는 구체적으로 어레이 형태로 분포된 복수의 광 검출기를 포함하는 광 검출기(Photo detector) 어레이이고, 광 검출기는 전술한 광학 센싱 유닛으로서 사용될 수 있다; 광학 컴포넌트(132)는 광학 검출부(134)의 센싱 어레이(133) 위에 설치될 수 있고, 이는 구체적으로 필터층(Filter), 도광층(導光層) 또는 광경로 안내 구조 및 다른 광학 요소를 포함할 수 있고, 필터층은 손가락의 환경 광을 제거하는데 사용되고, 도광층은 손가락 표면으로부터 반사된 반사광을 센싱 어레이(133)로 안내하여 지문 검출을 수행하는데 주로 사용된다.
구체적인 구현에서, 광학 컴포넌트(132)는 동일한 광학 지문 부품 내에 광학 검출부(134)와 함께 패키징될 수 있다. 예를 들어, 광학 컴포넌트(132)는 광학 검출부(134)와 동일한 광학 지문 칩에 패키징 될 수 있거나, 광학 컴포넌트(132)는 광학 검출부(134)가 위치한 칩 외부에 설치될 수도 있다. 예를 들어, 광학 컴포넌트(132)를 칩 위에 부착하거나, 또는 광학 컴포넌트(132)의 일부 구성 요소를 칩에 통합한다.
광학 컴포넌트(132)의 도광층은 다양한 구현 방안이 있다. 예를 들어, 도광층은 구체적으로 반도체 실리콘 웨이퍼로 만들어진 콜리메이터(Collimator)층이고, 이는 복수의 콜리메이팅 유닛 또는 마이크로 홀 어레이를 구비한다. 콜리메이팅 유닛은 구체적으로 소공(小孔)일 수 있으며, 손가락에서 반사된 반사광 중에서, 콜리 메이팅 유닛에 수직으로 입사된 광은 통과하여 그 아래의 광학 센싱 유닛에 수신될 수 있고, 입사각이 너무 큰 광은 콜리메이팅 유닛 내부에서 다중 반사에 의해 감쇠된다. 따라서, 각각의 광학 센싱 유닛은 기본적으로 그 바로 위의 지문 패턴에 의해 반사된 반사광만을 수신할 수 있어, 센싱 어레이(133)는 손가락의 지문 이미지를 검출할 수 있다.
다른 실시예에서, 도광층은 또한 적어도 하나의 렌즈 유닛을 갖는 광학 렌즈(Lens)층일 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 비구면 렌즈로 구성된 렌즈 그룹은 손가락에서 반사된 반사광을 그 아래의 광학 검출부(134)의 센싱 어레이(133)에 집속시켜, 센싱 어레이가 반사된 광에 기초하여 이미징을 수행하게 하여, 손가락의 지문 이미지를 얻는데 사용된다. 선택적으로, 광학 렌즈층은 또한 렌즈 유닛의 광경로에 핀 홀을 형성할 수 있고, 핀홀은 광학 렌즈층과 협력하여 광학 지문 모듈의 시야를 확장하여 광학 지문 모듈(130)의 지문 이미징 효과를 향상시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 도광층은 또한 구체적으로 마이크로 렌즈(Micro-Lens)층을 채택할 수 있다. 마이크로 렌즈층은 복수의 마이크로 렌즈에 의해 형성된 마이크로 렌즈 어레이를 가지며, 이는 반도체 성장 공정 또는 다른 공정을 통해 광학 검출부(134)의 센싱 어레이(133) 위에 형성될 수 있고, 또한 각각의 마이크로 렌즈는 센싱 어레이의(133) 하나의 센싱 유닛에 대응될 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈층과 센싱 유닛 사이에 유전체층 또는 패시베이션층과 같은 다른 광학 필름층이 또한 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 마이크로 렌즈층과 센싱 유닛 사이에 마이크로 홀을 갖는 차광층을 더 포함할 수 있다. 상기 마이크로 홀은 대응되는 마이크로 렌즈와 센싱 유닛 사이에 형성되고, 차광층은 인접된 마이크로 렌즈와 센싱 유닛 사이의 광학 간섭을 차단할 수 있고, 또한 센싱 유닛과 대응되는 광을 마이크로 렌즈를 통해 마이크로 홀 내부로 집속시켜 마이크로 홀을 통해 센싱 유닛으로 전달하여 광학 지문 이미징을 수행한다.
상기 도광층의 몇몇 구현 방안은 단독 또는 조합으로 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 콜리메이터층 또는 광학 렌즈층 아래에 마이크로 렌즈층이 추가로 설치될 수 있다. 물론, 콜리메이터층 또는 광학 렌즈층이 마이크로 렌즈층과 조합하여 사용될 때, 그 구체적인 적층 구조 또는 광경로는 실제 요구에 따라 조정될 필요가 있을 수 있다.
선택적인 실시예로서, 디스플레이 스크린(120)은 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED) 디스플레이 스크린 또는 마이크로 발광 다이오드(Micro-LED) 디스플레이 스크린과 같은 자기 발광 디스플레이 유닛을 갖는 디스플레이 스크린을 사용할 수 있다. OLED 디스플레이 스크린을 예로 들면, 광학 지문 모듈(130)은 지문 검출 영역(103)에 위치한 OLED 디스플레이 스크린(120)의 디스플레이 유닛(즉, OLED 광원)을 광학 지문 검출을 위한 여기 광원으로 사용할 수 있다. 손가락(140)이 지문 검출 영역(103)에 눌려지면, 디스플레이 스크린(120)은 지문 검출 영역(103) 위의 손가락(140)으로 광(111)을 방출한다. 이 광(111)은 손가락(140)의 표면에서 반사되어 반사광을 형성하거나 손가락(140)의 내부를 통해 산란되어 산란광을 형성한다. 관련 특허 출원에서, 설명의 편의를 위해, 상기 반사광 및 산란광을 총괄적으로 반사광이라고 한다. 지문의 융기부(ridge)와 골부(valley)는 광에 대한 반사율이 다르기 때문에, 지문 융기부의 반사광(151)과 지문 골부의 반사광(152)은 서로 다른 광 강도를 갖는다. 반사된 광은 광학 컴포넌트(132)를 통과한 후, 광학 지문 모듈(130)에서 센싱 어레이(133)에 의해 수신되고 상응하는 전기 신호, 즉 지문 검출 신호로 변환된다. 지문 검출 신호에 기초하여, 지문 이미지 데이터를 획득할 수 있고, 또한 지문 정합 검증을 추가로 수행할 수 있어, 전자 기기(10)에서 광학 지문 검출 기능을 구현한다.
다른 구현 방식에서, 광학 지문 모듈(130)은 또한 지문 검출을 위한 광신호를 제공하기 위해 내부 광원 또는 외부 광원을 사용할 수 있다. 이 경우, 광학 지문 모듈(130)은 액정 디스플레이 스크린 또는 다른 수동 발광 디스플레이 스크린과 같은 비 자체 발광 디스플레이 스크린에 적용할 수 있다. 액정 디스플레이 스크린의 언더 스크린 지문 검출을 지원하기 위해 백라이트 모듈과 액정 패널이 있는 액정 디스플레이 스크린을 예로 든다. 전자 기기(10)의 광학 지문 시스템은 광학 지문 검출을 위한 여기 광원을 더 포함할 수 있고, 상기 여기 광원은 구체적으로 적외선 광원 또는 특정 파장의 비 가시광의 광원일 수 있으며, 이는 액정 디스플레이 스크린의 백라이트 모듈 아래 또는 전자 기기(10)의 보호 커버 아래의 엣지 영역에 제공될 수 있고, 광학 지문 모듈(130)은 액정 패널 또는 보호 커버의 엣지 영역 아래에 설치되고 또한 광경로 안내를 통해 지문 검출 광이 광학 지문 모듈(130)에 도달할 수 있고; 또는, 광학 지문 모듈(130)은 또한 백라이트 모듈 아래에 설치될 수 있고, 또한, 백라이트 모듈은 확산 시트, 휘도 향상 시트 및 반사 시트와 같은 필름층에 대해 개구부 또는 다른 광학 설계를 수행하여 지문 검출 광이 액정 패널 및 백라이트 모듈을 통과하여 광학 지문 모듈(130)에 도달하게 한다. 광학 지문 모듈(130)이 내부 광원 또는 외부 광원을 채택하여 지문 검출을 위한 광신호를 제공할 때, 그 검출 원리는 전술한 내용과 일치한다.
구체적인 구현에서, 전자 기기(10)는 투명 보호 커버판을 더 포함하고, 상기 커버판은 유리 커버판 또는 사파이어 커버판일 수 있고, 이는 디스플레이 스크린(120) 위에 위치되고 전자 기기(10)의 전면을 커버한다. 따라서, 본 출원의 실시예에서, 디스플레이 스크린(120)을 소위 손가락으로 누르는 것은 실제로 디스플레이 스크린(120) 위의 커버판을 누르거나 커버판의 보호층의 표면을 덮는 것을 의미한다.
또한, 전자 기기(10)는 광학 지문 모듈(130) 아래에 설치된 회로 기판(150)을 더 포함할 수 있다. 광학 지문 모듈(130)은 접착제를 통해 회로 기판(150)에 접착될 수 있으며, 패드 및 금속 와이어의 용접을 통해 회로 기판(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 광학 지문 모듈(130)은 회로 기판(150)을 통해 다른 주변 회로 또는 전자 기기(10)의 다른 구성 요소와의 전기적 상호 연결 및 신호 전송을 구현할 수 있다. 예를 들어, 광학 지문 모듈(130)은 회로 기판(150)을 통해 전자 기기(10)의 처리 유닛의 제어 신호를 수신할 수 있고, 또한 회로 기판(150)을 통해 지문 검출 장치(130)로부터의 지문 검출 신호를 전자 기기(10)의 처리 유닛 또는 제어 유닛 등으로 출력할 수도 있다.
한편, 일부 구현 방식에서, 광학 지문 모듈(130)은 단지 하나의 광학 지문 센서를 포함할 수 있으며, 이 경우 광학 지문 모듈(130)의 지문 검출 영역(103)의 면적은 작고 위치는 고정된다. 따라서, 사용자가 지문 입력을 수행할 때, 사용자는 지문 검출 영역(103)의 특정 위치로 손가락을 눌러야 하며, 그렇지 않으면 광학 지문 모듈(130)이 지문 이미지를 수집하지 못해 사용자 경험이 나빠질 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 광학 지문 모듈(130)은 복수의 광학 지문 센서를 포함할 수 있고; 복수의 광학 지문 센서는 스플라이싱에 의해 디스플레이 스크린(120) 아래에 나란히 배열될 수 있고, 복수의 광학 지문 센서의 센싱 영역은 광학 지문 모듈(130)의 지문 검출 영역(103)을 공동으로 구성한다. 따라서, 광학 지문 모듈(130)의 지문 검출 영역(103)은 광학 지문 모듈(130)의 지문 수집 영역(103)은 디스플레이 스크린의 하반부의 메인 영역으로 확장될 수 있다. 즉, 손가락을 일반적으로 누르는 영역까지 확장되어 블라인드 프레스 지문 입력 동작을 실현한다. 추가적으로, 광학 지문 센서의 수가 충분한 경우, 지문 검출 영역(130)은 또한 절반 디스플레이 영역 또는 심지어 전체 디스플레이 영역으로 확장될 수 있어, 반 스크린 또는 풀 스크린 지문 검출을 실현할 수 있다.
예를 들어, 도2a 및 도 2b의 전자 기기에서, 전자 기기(10)의 광학 지문 모듈(130)은 복수의 광학 지문 센서를 포함할 수 있고; 복수의 광학 지문 센서는 스플라이싱에 의해 디스플레이 스크린(120) 아래에 나란히 배열될 수 있고, 복수의 광학 지문 센서의 센싱 영역은 광학 지문 모듈(130)의 지문 검출 영역(103)을 공동으로 구성한다.
선택적으로, 광학 지문 모듈(130)의 복수의 광학 지문 센서에 대응하여, 광학 컴포넌트(132)는 복수의 도광층을 포함할 수 있고, 각 도광층은 하나의 광학 지문 센서에 대응하고, 또한 대응되는 광학 지문 센서 위에 부착되어 설치된다. 또는, 복수의 광학 지문 센서는 하나의 전체 도광층을 공유할 수도 있다. 즉, 도광층은 복수의 광학 지문 센서의 센싱 어레이를 덮기에 충분히 큰 면적을 갖는다.
또한, 광학 컴포넌트(132)는 또한 필터(Filter) 또는 기타 광학 필름과 같은 다른 광학 요소를 포함할 수 있으며, 이는 도광층과 광학 지문 센서 사이에 설치될 수 있거나, 디스플레이 스크린(120)과 도광층 사이에 설치될 수 있으며, 주로 광학 지문 검출에 대한 외부 간섭 광의 영향을 분리하기 위해 사용된다. 여기서, 필터는 손가락을 투과하여 디스플레이 스크린(120)을 통해 광학 지문 센서로 들어오는 주변 광을 필터링하는데 사용될 수 있다. 도광층과 유사하게, 광학 필터는 간섭 광을 필터링하기 위해 광학 지문 센서마다 별도로 설치될 수 있거나, 대면적의 광학 필터를 사용하여 복수의 광학 지문 센서를 동시에 덮을 수 있다.
도광층은 또한 광학 렌즈(Lens)를 채택할 수 있으며, 광학 렌즈 위에 차광 물질로 소공(小孔)을 형성하여 광학 렌즈와 협력하여 지문 검출 광을 아래의 광학 지문 센서로 집속하여 지문 이미징을 구현할 수 있다. 유사하게, 각각의 광학 지문 센서는 지문 이미징을 수행하기 위해 광학 렌즈로 구성될 수 있거나, 또는 복수의 광학 지문 센서는 또한 광 집속 및 지문 이미징을 달성하기 위해 동일한 광학 렌즈를 사용할 수도 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 각각의 광학 지문 센서는 2 개의 센싱 어레이(Dual Array) 또는 다중 센싱 어레이(Multi-Array)를 가질 수도 있고, 또한, 동시에 2개 이상의 광학 렌즈가 2개 이상의 센서 어레이와 협력하여 광학 이미징을 수행하도록 구성되어 이미징 거리를 줄이고 이미징 효과를 향상시킨다.
위에 표시된 광학 지문 센서의 수량, 크기 및 배열은 단지 예시일 뿐이며, 실제 필요에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 광학 지문 센서의 개수는 2 개, 3 개, 4 개 또는 5 개 등일 수 있으며, 복수의 지문 센서는 정사각형 또는 원형 등으로 분포될 수 있다.
지문 검출을 수행할 때, 광원은 디스플레이 스크린 위의 손가락을 조사하고, 광학 지문 센서는 손가락의 반사 또는 산란에 의해 리턴된 광신호를 수집하여 손가락의 지문 정보를 획득한다. 그러나, 손가락의 지문 이미지를 복사하여 복사된 지문 이미지를 이용하여 지문 검출을 수행하면, 지문 암호가 쉽게 해독될 수 있어 정보 보안 및 재산 보안에 막대한 손실을 초래할 수 있다.
따라서, 본 출원의 실시예는 손가락의 지문이 3D 지문인지 또는 위조된 2D 지문인지, 즉 그 손가락이 실제 손가락인지 가짜 손가락인지를 검출할 수 있는 지문 검출 방안을 제공하므로, 지문 검출의 보안성을 높이는데 유리하다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 광학 지문 장치의 개략적인 블록도이다. 광학 지문 장치(300)는 언더 스크린 광학 지문 검출을 구현하기 위해 전자 기기의 디스플레이 스크린 아래에 설치되는데 사용된다. 여기서, 광학 지문 장치(300)는 다음을 포함한다:
도광층(310)은 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 적어도 2개 방향으로 광학 센싱 어레이(320)로 안내하는데 사용되며, 적어도 2개 방향은 디스플레이 스크린에 대해 경사지고, 디스플레이 스크린 상에서 적어도 2개 방향의 투영은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 다른 각도를 나타낸다.
광학 센싱 어레이(320)는 복수의 센싱 유닛 그룹(321)을 포함하고, 각 센싱 유닛 그룹(321)은 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛을 포함하고, 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛에서 각각의 광학 센싱 유닛은 적어도 2 개 방향 중 하나의 광신호를 수신하는데 사용된다. 여기서, 적어도 2개 방향의 광신호는 손가락의 지문 이미지를 얻기 위해 사용되며, 센싱 유닛 그룹(321)에 의해 수신된 적어도 2개 방향의 광신호의 차이는 손가락이 실제 손가락인지 여부를 결정하는데 사용된다.
즉, 각 센싱 유닛 그룹에서 적어도 2개의 광학 센싱 유닛에 의해 수신된 광신호는 적어도 2개 방향의 경사된 광신호이고, 디스플레이 스크린 상에서 적어도 2개 방향의 경사된 광신호의 투영은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 다른 각도에 있다. 실제 손가락의 경우, 3D 모델이며, 센싱 유닛 그룹에 의해 수집된 적어도 2개 방향의 광신호는 서로 다른 편광 특성을 나타내며, 가짜 손가락의 경우, 2D 모델이고, 대략 난반사이며, 센싱 유닛 그룹에 의해 수집된 적어도 2개 방향의 광신호의 편광 특성은 서로 유사하거나 동일한다. 따라서 센싱 유닛 그룹에 의해 수집된 서로 다른 방향의 광신호의 차이를 기반으로 실제 손가락과 가짜 손가락을 결정할 수 있다.
일부 실시예에서, 적어도 2 개의 방향은 제1 방향 및 제2 방향을 포함할 수 있다. 디스플레이 스크린 상에서 제1 방향의 투영과 디스플레이 스크린의 편광 방향은 제1 각도를 형성하고, 디스플레이 스크린 상에서 제2 방향의 투영과 디스플레이 스크린의 편광 방향은 제2 각도를 형성하며, 제1 각도와 제2 각도는 다르다.
본 출원의 실시예는 디스플레이 스크린 상에서 적어도 2개 방향의 투영과 디스플레이 스크린의 편광 방향에 의해 형성되는 각도에 대해 특별히 제한하지 않는다.
예를 들어, 제1 각도는 0도 또는 180도이고, 제2 각도는 90 도이다. 즉, 디스플레이 스크린에서 제1 방향의 투영과 디스플레이 스크린의 편광 방향은 평행하므로, 제2 방향과 디스플레이 스크린의 편광 방향은 수직이다.
본 출원의 실시예는 적어도 2 개의 방향의 개수를 특별히 제한하지 않는다.
예를 들어, 적어도 2개 방향의 개수는 2개, 3개, 또는4개 등일 수 있다.
본 출원의 실시예는 센싱 유닛 그룹에 포함되는 광학 센싱 유닛의 개수 및 배열을 특별히 제한하지 않는다.
예를 들어, 센싱 유닛 그룹에 포함된 광학 센싱 유닛의 개수는 적어도 2개 방향의 개수와 동일할 수 있다. 즉, 센싱 유닛 그룹 내의 하나의 광학 센싱 유닛은 1개 방향의 광신호를 수신하는데 사용된다. 도 5에 도시된 바와 같이, "1", "2", "3" 및 "4"는 서로 다른 광학 센싱 유닛, 즉 서로 다른 방향의 광신호를 수신하기 위해 사용되는 감광 영역을 나타낸다. 센싱 유닛 그룹은 2 행 2 열의 ”1", "2", "3" 및 "4"로 표시되는 광학 센싱 유닛을 포함할 수 있다.
다른 예로, 센싱 유닛 그룹에 포함된 광학 센싱 유닛의 개수는 적어도 2개 방향의 개수보다 많을 수 있다. 예를 들어, 센싱 유닛 그룹에 포함된 2개 이상의 광학 센싱 유닛은 1개 방향의 광신호를 수신하는데 사용된다. 도 7에 도시된 바와 같이, "1", "2", "3" 및 "4"는 서로 다른 광학 센싱 유닛, 즉 서로 다른 방향으로 광신호를 수신하는데 사용되는 감광 영역을 나타낸다. 센싱 유닛 그룹은 4 행 4 열의 "1", "2", "3" 및 "4"로 표시되는 광학 센싱 유닛을 포함할 수 있다. 즉, 각 그룹의 센싱 유닛 그룹은 동일 방향의 광신호를 수신하기 위한 4 개의 광학 센싱 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 센싱 유닛 그룹에 포함된 광학 센싱 유닛은 인접하게 설치될 수도 있고, 이산적으로 설치될 수도 있다.
본 출원의 실시예는 적어도 2개 방향과 디스플레이 스크린의 입사면의 법선 방향 사이의 각도의 크기를 제한하지 않는다.
일부 예로서, 적어도 2개 방향과 입사면의 법선 방향 사이의 각도는 30도 또는 30도 미만일 수 있다.
도 4 내지 6은 센싱 유닛 그룹의 전형적인 구현 방식을 보여준다. 그 중, 도 4는 광학 지문 장치가 적용된 전자 기기의 정면도이고, 도 5는 도 4의 광학 지문 장치의 확대도이며, 도 6은 서로 다른 방향의 광신호를 수신하는 광학 지문 장치에서 센싱 유닛 그룹의 사시도이다.
여기서, 센싱 유닛 그룹(321)은 2 행 2 열의 4 개 광학 센싱 유닛을 포함하고(제 1 광학 센싱 유닛은 감광 영역(1)에 대응하고, 제 2 광학 센싱 유닛은 감광 영역(2)에 대응하고, 제 3 광학 센싱 유닛은 감광 영역(3)에 대응하고, 제 4 광학 센싱 유닛은 감광 영역(4)에 대응하는 것으로 표시), 적어도 2 개 방향은 제1 방향(221), 제2 방향(222), 제3 방향(223) 및 제4 방향(224)을 포함하고, 4 개 광학 센싱 유닛은 각각 4 개 방향의 광신호를 수신하는데 사용된다. 구체적으로, 감광 영역(1)은 제1 방향(221)의 광신호를 수신하는데 사용되고, 감광 영역(2)는 제2 방향(222)의 광신호를 수신하는데 사용되고, 감광 영역(3)은 제3 방향(223)의 광신호를 수신하는데 사용되며, 감광 영역(4)는 제4 방향(224)의 광신호를 수신하는데 사용된다.
전형적인 예로서, 디스플레이 스크린 상의 제1 방향 및 제4 방향의 투영은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 평행하고, 디스플레이 스크린 상의 제2 방향 및 제3 방향의 투영은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 수직이다.
즉, 제1 광학 센싱 유닛 및 제4 광학 센싱 유닛은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 평행한 광신호를 수신하고, 제2 광학 센싱 유닛 및 제3 광학 센싱 유닛은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 수직인 광신호를 수신한다.
일부 실시예에서, 제1 광학 센싱 유닛 및 제4 광학 센싱 유닛은 대각선 상에 있고, 제2 광학 센싱 유닛 및 제3 광학 센싱 유닛은 대각선 상에 있다.
일부 실시예에서, "1", "2", "3" 및 "4"로 표시된 감광 영역은 각각 1개의 지문 이미지를 생성하는데 사용될 수 있다. 즉, 총 4개의 지문 이미지가 생성될 수 있다. 이 4개의 지문 이미지를 사용하여 고해상도 지문 이미지로 병합할 수 있으며, 고해상도 지문 이미지를 기반으로 지문 식별을 수행하여 광학 지문 장치의 식별 효과를 높이는데 도움이 된다.
도 8 내지 도 11을 참조하여 본 출원의 실시예에 따른 광학 지문 장치에 의한 지문 식별 인증 원리를 설명한다.
도 8을 참조하면, 실제 손가락이 디스플레이 스크린을 누르면 실제 손가락의 지문 융기부에 피와 조직이 있기 때문에 지문 융기부에 입사되는 광은 지문 융기부에 흡수되고 지문 융기부에서 나오는 광이 적어, 지문 융기부의 광경로 전송은 광이 조밀한 것에서 광이 적어지는 반사 모델이다. 지문 골부와 디스플레이 스크린 사이에는 에어 갭이 있어, 지문 골부로 입사된 광은 유리-공기의 경계면에서 반사되므로, 지문 골부에서 나오는 광이 많아, 지문 골부는 굴절-반사-굴절 모델이다.
본 출원의 실시예는 경사 광을 기반으로 지문 검출을 수행하므로 광신호가 손가락에 반사된 후 손가락에서 리턴된 광신호는 S 파와 P 파를 포함한다. 여기서, P 파는 광신호의 전파 방향과 일치하고, S 파는 광신호의 전파 방향에 수직이다.
이하의 설명을 단순화하기 위해, 감광 영역(1) 및 감광 영역(4)은 감광 영역(14)으로 표시되고, 감광 영역(2) 및 감광 영역(3)은 감광 영역(23)으로 표시된다.
도 6에 도시된 광경로 설계에 기초하여, 지문 융기부 이미징의 경우, 감광 영역(14)에 의해 수신된 광신호의 방향은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 평행하고, 감광 영역(23)에 의해 수신된 광신호의 방향은 디스플레이 스크린의 편광 방향과 수직하다. 따라서, 감광 영역(14)에 의해 수신된 광신호 중 P 파는 통과할 수 있지만 S 파는 차단되고, 감광 영역(23)에서 수신된 광신호 중 S 파는 통과할 수 있지만 P 파는 차단된다.
일반적으로 입사각이 브루스터 각보다 작을 때, 반사광에서 S 파의 에너지는 P 파의 에너지보다 훨씬 크다. 입사광의 에너지를 E라고 가정하면, S 파의 에너지는 0.13E, P 파의 에너지는 0.01E이다. 또한, 입사각이 증가함에 따라, S 파의 에너지는 점차 증가하고, P 파의 에너지는 점차 감소한다. 따라서, 감광 영역(23)의 지문 이미지의 선명도는 감광 영역(14)의 지문 이미지의 선명도보다 상당히 높다.
지문 골부 이미징의 경우, 지문 골부는 굴절-반사-굴절 모델이기 때문에, Fresnel 공식에 따르면 굴절 과정에서 광신호의 편향 각도가 작고 디스플레이 스크린과 접촉하지 않는 영역이 더 많은 광을 반사하고, 지문 골부 표면의 반사는 정반사에 가깝기 때문에 반사광과 입사광의 편광 상태는 변하지 않는다. 따라서 감광 영역(23)과 감광 영역(14)의 경우, 수신된 지문 골부 신호의 차이는 크지 않다. 입사광의 에너지를 E라고 가정하면, 감광 영역(23)이 수신하는 지문 골부 신호의 에너지는 약 0.7E이고, 감광 영역(14)이 수신하는 지문 골부 신호의 에너지는 약 0.7E이다.
이로부터 알 수 있듯이, 수신된 광신호의 방향과 디스플레이 스크린의 편광 방향이 일치하지 않는 감광 영역(23) 및 감광 영역(14)의 경우, 3D 실제 손가락의 지문 융기부 신호는 분명한 차이가 있으며, 지문 골부 신호는 유사하고, 감광 영역(23)에 의해 수집된 광신호에 의해 양자화된 신호 량은 감광 영역(14)에 의해 수집된 광신호에 의해 양자화된 신호 량보다 강하다. 예를 들어, 감광 영역(23)의 신호 량은 감광 영역(23)의 지문 골부 신호의 신호 량에서 감광 영역(23)의 지문 융기부 신호의 신호 량을 뺀 값이고, 감광 영역(14)의 신호 량은 감광 영역(14)의 지문 골부 신호의 신호 량에서 감광 영역(14)의 지문 융기부 신호의 신호 량을 뺀 값이다. 2개 감광 영역의 신호 량 사이의 차이는 감광 영역(23)의 신호 량에서 감광 영역(23)의 신호 량을 뺀 값과 같다. 즉 0.12E와 같다.
도 9를 참조하면, 2D 가짜 지문의 경우, 이는 평면 이미지이므로 지문 골부와 지문 융기부의 구분이 없고, 반사 모델은 대략적인 확산 반사이다. 즉, 수신된 광신호는 디스플레이 스크린의 편광 방향에 영향을 받지 않는다. 감광 영역(23) 및 감광 영역(14)의 경우, 수신된 광신호에 의해 양자화된 지문 신호의 신호 량은 비슷하다.
위의 차이를 바탕으로, 디스플레이 스크린의 편광 방향과 다른 각도에서 광학 센싱 유닛이 수집한 광신호의 차이에 따라 3D 실제 손가락과 2D 가짜 손가락을 구분할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 영역의 신호 량의 차이 또는 비율에 따라 3D 실제 손가락인지 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 감광 영역(23)의 신호 량과 감광 영역(14)의 신호 량 사이의 차이가 제1 범위에 속하면, 손가락이 3D 실제 손가락이라고 결정하고; 또는, 감광 영역(23)의 신호 량과 감광 영역(14)의 신호 량의 차이가 제1 범위에 속하지 않으면, 손가락이 가짜 손가락이라고 결정한다.
일부 구현 방식에서, 제1 범위는 실제 손가락과 가짜 손가락의 대량의 지문 샘플을 기반으로 훈련에 의해 얻은 2개 영역의 신호 량의 차이의 범위이다.
다른 예로서, 감광 영역(23)의 신호 량과 감광 영역(14)의 신호 량의 비율이 제2 범위에 속하면, 손가락이 3D 실제 손가락이라고 결정하고; 또는 감광 영역(23)의 신호 량과 감광 영역(14)의 신호 량의 차이가 제2 범위에 속하지 않으면, 손가락이 가짜 손가락이라고 결정한다.
제2 범위는 실제 손가락과 가짜 손가락의 대량의 지문 샘플을 기반으로 훈련에 의해 얻은 2개 영역의 신호 량의 비율의 범위이다.
다른 선택적 실시예에서, 상이한 방향에서의 광 신호의 다른 차이가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어 변조 전달 함수(Modulation Transfer Function, MTF), 공간 노이즈 또는 대비도 차이는 그 광신호가 나오는 대상이 실제 손가락인지 가짜 손가락인지를 결정한다.
위의 예에 따라, 예를 들어, 감광 영역(23)에서 수신된 광신호의 대비도와 감광 영역(14)에서 수신된 광신호의 대비도의 차이가 제3 범위 내에 있으면, 손가락은 실제 손가락으로 결정되고, 그렇지 않으면 손가락이 가짜라고 결정된다; 또는, 감광 영역(23)에 의해 수신된 광신호의 대비도와 감광 영역(14)에 의해 수신된 광신호의 대비도의 비율이 제4 범위에 있으면, 손가락은 실제 손가락으로 결정되고, 그렇지 않으면 손가락은 가짜 손가락으로 결정된다.
다른 예로서, 감광 영역(23)에 의해 수신된 광신호의 MTF와 감광 영역(14)에 의해 수신된 광신호의 MTF 사이의 차이가 제5 범위에 있으면, 손가락이 실제 손가락이라고 결정되고, 그렇지 않으면 손가락이 가짜 손가락이라고 결정된다; 또는, 감광 영역(23)에 의해 수신된 광신호의 MTF와 감광 영역(14)에 의해 수신된 광신호의 MTF의 비율이 제6 범위에 있으면, 손가락은 실제 손가락으로 결정되고, 그렇지 않으면 손가락은 가짜 손가락으로 결정된다.
유사하게, 제3 범위 및 제4 범위는 또한 실제 손가락 및 가짜 손가락의 대량의 지문 샘플을 훈련하여 얻은 2개 감광 영역의 MTF 또는 대비도의 차이를 기반으로 할 수 있다. 제5 범위 및 제6 범위는 실제 및 가짜 손가락의 많은 수의 지문 샘플을 기반으로 훈련하여 얻은 2개 감광 영역의 MTF 비율 또는 대비도의 비율의 범위를 기반으로 할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 참조하여, 도광층(310)의 구체적인 구현에 대해 설명한다.
본 출원의 일부 실시예에서, 도광층(310)은 다음을 포함할 수 있다:
마이크로 렌즈 어레이는, 복수의 마이크로 렌즈를 포함하고, 적어도 2 개 방향의 광신호를 집속하기 위해 사용된다;
적어도 하나의 차광층은, 마이크로 렌즈 어레이 아래에 설치되고, 각 차광층은 복수의 마이크로 렌즈에 대응하는 복수 그룹의 개구부를 포함하며, 복수의 마이크로 렌즈는 적어도 하나의 차광층 중 대응하는 복수 그룹의 개구부를 통해 적어도 2 개 방향의 광신호를 광학 센싱 어레이로 안내하는데 사용된다.
본 출원의 일부 실시예에서, 적어도 하나의 차광층은 복수의 차광층이고, 복수의 차광층에서 차광층의 소공 어레이 중의 하나의 개구부는 센싱 유닛 그룹 중의 하나의 광학 센싱 유닛에 대응한다. 또는, 복수의 차광층에서 소공 어레이 중의 하나의 개구부는 복수의 광학 센싱 유닛에 대응한다. 예를 들어, 센싱 유닛 그룹 중의 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛에 대응한다.
구현 방식으로서, 복수의 차광층에서 상부 차광층의 소공 어레이 중의 하나의 개구부는 센싱 유닛 그룹 중의 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛에 대응한다. 다른 구현 방식으로서, 복수의 차광층에서 상부 차광층의 소공 어레이 중의 하나의 개구부는 하나의 광학 센싱 유닛에 대응한다.
선택적으로, 동일한 광학 센싱 유닛에 대응하는 복수의 차광층 중의 개구부는 위에서 아래로 직경이 순차적으로 감소된다. 본 출원의 일부 다른 실시예에서, 적어도 하나의 차광층은 하나의 차광층(또는 하부 차광층이라고 함)이고, 하나의 차광층의 소공 어레이 중의 개구부는 센싱 유닛 그룹 중의 하나의 광학 센싱 유닛에 대응한다. 또는, 하나의 차광층의 소공 어레이 중의 하나의 개구부는 복수의 광학 센싱 유닛에 대응한다. 예를 들어, 센싱 유닛 그룹 중의 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛에 대응한다.
구현 방식으로서, 광학 센싱 어레이의 금속 배선층은 마이크로 렌즈 어레이의 후면 초점면 위치에 설치되고, 금속 배선층은 하부 차광층을 형성하기 위해 광학 센싱 어레이의 각 광학 센싱 유닛 위에 개구부를 갖는다.
일부 구현 방식에서, 마이크로 렌즈 어레이의 복수의 마이크로 렌즈의 수량은 광학 센싱 어레이의 광학 센싱 유닛의 수량보다 적다.
구현 방식으로서, 복수의 마이크로 렌즈의 각 마이크로 렌즈는 복수의 센싱 유닛 그룹의 하나의 센싱 유닛 그룹에 대응하고, 마이크로 렌즈는 대응하는 센싱 유닛 그룹 위에 설치되고, 마이크로 렌즈는 적어도 하나의 차광층 중 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부를 통해 적어도 2 개 방향의 광신호를 대응하는 센싱 유닛 그룹의 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛으로 안내하는데 사용된다.
하나의 마이크로 렌즈 아래에 복수의 광학 센싱 유닛을 설치함으로써, 마이크로 렌즈의 수량과 광학 센싱 어레이의 광학 센싱 유닛의 수량이 같지 않을 때, 마이크로 렌즈의 공간적 주기(즉, 인접한 마이크로 렌즈 사이의 거리)와 광학 센싱 유닛의 공간적 주기(즉, 인접한 광학 센싱 유닛 사이의 거리)가 같지 않아, 지문 이미지에 모아레 무늬가 출현하는 것을 방지하고 지문 식별 효과를 향상시킬 수 있다. 특히, 복수의 마이크로 렌즈의 수량이 광학 센싱 어레이의 광학 센싱 유닛의 수량보다 적을 경우, 렌즈 비용을 절감하고 광학 센싱 유닛의 밀도를 높일 수 있어 광학 지문 장치의 크기와 비용을 절감할 수 있다.
이 경우, 적어도 하나의 차광층의 각 차광층에는 각 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부가 설치된다. 예를 들어, 차광층의 각 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부는 하나의 개구부를 포함하며, 마이크로 렌즈에 입사된 광신호를 센싱 유닛 그룹의 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛으로 안내한다. 또는, 차광층의 각 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부는 적어도 2개의 개구부를 포함하고, 센싱 유닛 그룹의 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛에 각각 대응하며, 마이크로 렌즈는 입사된 광신호를 적어도 2 개의 개구부를 통해 센싱 유닛 그룹의 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛으로 안내한다.
여기서, 적어도 하나의 차광층에서 광학 센싱 유닛에 대응하는 개구부의 연결 방향은 적어도 2개 방향 중 하나이다. 즉, 적어도 하나의 차광층에서 광 센싱 유닛에 대응하는 개구부의 위치를 설치함으로써, 광 센싱 유닛이 수신할 수 있는 광신호의 방향을 형성할 수 있다.
도 5에 도시된 센싱 유닛 그룹을 예로 들면, 센싱 유닛 그룹은 4 개의 2x2 광학 센싱 유닛(3211)을 포함할 수 있고, 도 10에 도시된 바와 같이 대응하는 마이크로 렌즈(311)는 4 개의 2x2 광학 센싱 유닛 위에 설치될 수 있다.
도 11 및 12는 적어도 하나의 차광층이 2 개의 차광층을 포함할 때, 2 개의 차광층의 개구부의 설치 방식을 도시한다.
여기서, 적어도 하나의 차광층은 하부 차광층(330) 및 상부 차광층(340)을 포함한다.
하나의 구현에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 하부 차광층(330)에는 4 개의 광학 센싱 유닛의 각 광학 센싱 유닛(3211)에 대응하는 개구부(331)가 설치되고, 상부 차광층(340)에는 4 개의 광학 센싱 유닛의 각 광학 센싱 유닛(3211)에 대응하는 개구부(341)가 설치된다. 여기서, 동일한 광학 센싱 유닛에 대응하는 하부 차광층(330)과 상부 차광층(340)의 개구부의 연결 방향은 광학 센싱 유닛이 수신하는 광신호의 방향을 제어하기 위해 사용된다.
즉, 동일한 마이크로 렌즈에 대응하는 각 차광층의 개구부의 연결선의 경사각은 광학 센싱 유닛에 도달하는 광신호의 경사각을 결정한다. 동일한 마이크로 렌즈에 대응하는 각 차광층의 개구부는 위에서 아래로 순차적으로 이동하여, 해당 방향의 광신호가 해당 광학 센싱 유닛에 전달되게 한다. 일부 실시예에서, 하부 차광층(330)은 광학 센싱 어레이에 통합되어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다른 구현에서, 도 12에 도시된 바와 같이, 하부 차광층(330)에는 4 개의 광학 센싱 유닛의 각 광학 센싱 유닛(3211)에 대응하는 개구부(331)가 설치되고, 상부 차광층(340)에는 4 개의 광학 센싱 유닛에 대응하는 개구부(331)가 설치된다. 즉, 4 개의 광학 센싱 유닛에 대응하는 개구부를 하나의 대공(大孔)으로 결합할 수 있어 가공의 난이도를 줄이고 집속되는 광신호의 량을 증가시켜 광학 지문 장치의 지문 식별 효과를 향상시킬 수 있다. 여기서, 하부 차광층(330)의 개구부(331)와 상부 차광층(340)의 각 광학 센싱 유닛에 대응하는 개구부(341)의 연결 방향은 각 광학 센싱 유닛이 수신하는 광신호의 방향을 제어하는데 사용된다.
구체적인 광경로 설계에서, 적어도 하나의 차광층에서 하나의 마이크로 렌즈 아래에 설치된 4 개의 광학 센싱 유닛(3211)에 대응하는 개구부는 하나의 마이크로 렌즈가 2x2 광학 센싱 유닛 어레이의 대각선 방향으로 적어도 2개 방향 상의 경사된 광신호를 수신하게 할 수 있다. 하나의 마이크로 렌즈는 적어도 2개 방향의 경사된 광신호를 대각선 방향을 따라 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛에 각각 집속하여 각 광학 센싱 유닛이 수신할 수 있는 신호 량을 증가시켜, 지문 식별 효과를 향상시킨다.
다른 구현 방식에서, 마이크로 렌즈 어레이의 복수의 마이크로 렌즈의 수량은 광학 센싱 어레이의 광학 센싱 유닛의 수량과 동일하다.
예를 들어, 복수의 마이크로 렌즈의 각 마이크로 렌즈는 하나의 광학 센싱 유닛에 대응하고, 마이크로 렌즈는 대응하는 광학 센싱 유닛의 경사된 위쪽 또는 경사된 아래쪽에 설치되며, 마이크로 렌즈는 적어도 하나의 차광층의 광학 센싱 유닛에 대응하는 개구부를 통해 적어도 2개 방향 중 하나의 경사된 광신호를 광학 센싱 유닛으로 안내하기 위해 사용된다.
도 5에 도시된 센싱 유닛 그룹을 예로 들면, 센싱 유닛 그룹은 4 개의 2x2 광학 센싱 유닛(3211)을 포함할 수 있고, 도 13에 도시된 바와 같이 4 개의 2x2 광학 센싱 유닛의 경사진 위쪽에 각각 마이크로 렌즈(311)가 설치된다.
광 전송 과정에서, 2x2 마이크로 렌즈 어레이는 적어도 2개 방향의 경사된 광신호를 수신하고, 2x2 마이크로 렌즈 어레이의 각 마이크로 렌즈는 수신된 경사된 광신호를 시계 방향으로 인접한 마이크로 렌즈 아래의 광학 센싱 유닛으로 집속한다. 또는, 2x2 마이크로 렌즈 직사각형 어레이의 각 마이크로 렌즈는 수신된 경사된 광신호를 시계 반대 방향으로 인접한 마이크로 렌즈 아래의 광학 센싱 유닛으로 집속한다.
도 13을 참조하여 설명된 바와 같이, 4 개의 마이크로 렌즈(311)는 다음의 경로를 따라 적어도 2 개의 방향으로 경사된 광신호를 4 개의 광학 센싱 유닛(3211)으로 각각 집속할 수 있다: 우측 상단 모서리의 마이크로 렌즈(311)는 수신된 경사된 광신호를 좌측 상단 모서리의 광학 센서 유닛(3211)으로 집속하고; 좌측 상단 모서리의 마이크로 렌즈(311)는 수신된 경사된 광신호를 좌측 하단 모서리의 광학 센싱 유닛(3211)으로 집속하고, 좌측 하단 모서리의 마이크로 렌즈(311)는 수신된 경사된 광신호를 우측 하단 모서리의 광학 센싱 유닛(3211)으로 집속하고, 우측 하단 모서리의 마이크로 렌즈(311)는 수신된 경사된 광신호를 우측 상단 모서리의 광학 센싱 유닛(3211)으로 집속한다.
또한, 광학 지문 장치는 수신된 적어도 2개 방향의 광신호에 기초하여 적어도 2개의 지문 이미지를 생성하여, 고해상도의 지문 이미지를 획득하여, 지문 식별 효과를 향상시킬 수 있다.
도 14 및 15는 적어도 하나의 차광층이 2 개의 차광층을 포함할 때, 2 개의 차광층의 개구부가 어떻게 설치되는지 보여준다.
여기서, 적어도 하나의 차광층은 하부 차광층(330) 및 상부 차광층(340)을 포함한다.
하나의 구현에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 하부 차광층(330)에는 4 개의 광학 센싱 유닛의 각 광학 센싱 유닛(3211)에 대응하는 개구부(331)가 설치되고, 상부 차광층(340)에는 4 개의 광학 센싱 유닛의 각 광학 센싱 유닛(3211)에 대응하는 개구부(341)가 설치된다. 여기서, 동일한 광학 센싱 유닛에 대응하는 하부 차광층(330)과 상부 차광층(340)의 개구부의 연결 방향은 광학 센싱 유닛이 수신하는 광신호의 방향을 제어하기 위해 사용된다.
다른 구현에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 상부 차광층(340)에는 4 개의 광학 센싱 유닛에 대응하는 하나의 개구부(341)가 설치된다. 즉 상부 차광층(340) 내의 하나의 센싱 유닛 그룹은 하나의 개구부에 대응하고, 하부 차광층(330)에는 4 개의 광학 센싱 유닛의 각 광학 센싱 유닛(3211)에 대응하는 개구부(331)가 설치된다. 여기서, 하부 차광층(330)의 개구부(331)와 상부 차광층(340)의 각 광학 센싱 유닛에 대응하는 개구부(341)의 연결 방향은 각 광학 센싱 유닛이 수신하는 광신호의 방향을 제어하는데 사용된다.
도 11 - 도12 및 도 14 - 도15의 차광층의 개구부 방식은 도 5에 도시된 센싱 유닛 그룹을 예로 들어 설명될 뿐이며, 그 구현 방법은 본 출원 각종 실시예에 적용될 수 있다. 본 출원은 이에 대해 제한하지 않는다. 예를 들어, 적어도 하나의 차광층은 2 개 이상의 차광층일 수 있다. 또는, 적어도 하나의 차광층은 하나의 차광층일 수 있으며, 예를 들어, 적어도 하나의 차광층은 일정한 두께를 갖는 경사 공(孔) 콜리메이터 일 수 있다.
또한, 도 14 내지 도 15는 마이크로 렌즈가 각 광학 센싱 유닛 위에 설치된 예시일 뿐이며, 본 출원을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다른 구현 방식에서, 하나의 마이크로 렌즈는 다배열 마이크로 렌즈이고, 복수의 광학 센싱 유닛은 다배열 마이크로 렌즈에 대응하는 다배열 광학 센싱 유닛이고, 여기서 다배열 광학 센싱 유닛에서 광학 센싱 유닛의 각 배열은 대응하는 배열의 마이크로 렌즈 아래에 엇갈리게 설치된다. 선택적으로, 다배열 마이크로 렌즈는 다열(多列) 또는 다행(多行)의 마이크로 렌즈일 수 있다. 다배열 광학 센싱 유닛은 다열 또는 다행의 광학 센싱 유닛일 수 있다.
다음은 구체적인 광경로 전송을 설명하기 위해 하나의 센싱 유닛 그룹에 대응하는 하나의 마이크로 렌즈를 예로 들어 설명한다.
도 16을 참조하면, 센싱 유닛 그룹은 광학 센싱 유닛(321) 및 광학 센싱 유닛(322)과 같은 복수의 광학 센싱 유닛을 포함할 수 있거나, 또는 도 5에 도시된 4 개의 광학 센싱 유닛일 수도 있다.
마이크로 렌즈 어레이(31)는 복수의 마이크로 렌즈(311)를 포함한다;
적어도 하나의 차광층은 하부 차광층(330) 및 상부 차광층(340)을 포함하고, 하부 차광층(330) 및 상부 차광층(340)은 복수의 마이크로 렌즈의 각 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부가 설치된다.
예를 들어, 하부 차광층(330)에는 마이크로 렌즈(311)에 대응하는 제1개구부(331) 및 제2 개구부(332)가 설치된다. 상부 차광층(340)에는 마이크로 렌즈(311)에 대응하는 제3 개구부(341)가 설치된다. 상부 차광층의 개구부의 개수는 하나일 수 있거나, 또는 센싱 유닛 그룹의 각 광학 센싱 유닛은 하나의 개구부에 대응할 수 있음을 이해해야 한다.
마이크로 렌즈(311) 아래에 설치된 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛은 마이크로 렌즈에 의해 집속되어 하부 차광층과 상부 차광층의 개구부를 통해 전송된 경사된 광신호를 수신하기 위해 사용된다.
구체적으로, 광학 센싱 유닛(321)는 마이크로 렌즈(311)에 의해 집속되어 제3 개구부(341) 및 제1개구부(331)를 통해 전송된 경사된 광신호를 수신할 수 있고, 광학 센싱 유닛(322)는 마이크로 렌즈(311)에 의해 집속되어 제3 개구부(341) 및 제2 개구부(332)를 통해 전송된 경사된 광신호를 수신할 수 있다.
여기서, 제1개구부(331)와 제3 개구부(341)의 중심의 연결선이 제1 방향을 형성하고, 제2 개구부(332)와 제3 개구부(341)의 중심의 연결선이 제2 방향을 형성한다.
본 출원의 일부 실시예에서, 도광층은 투명 매체층(350)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 투명 매체층(350)은 마이크로 렌즈 어레이(31)와 적어도 하나 이상의 차광층 사이; 하나 이상의 차광층 사이; 및 하나 이상의 차단층과 광학 센싱 어레이(320) 사이 중의 적어도 하나의 위치에 설치될 수 있다.
예를 들어, 투명 매체층(350)은 마이크로 렌즈 어레이(310)와 적어도 하나의 차광층(즉, 하부 차광층(330)) 사이에 위치하는 제1 매체층(351)과, 하부 차광층(330)과 광학 센싱 어레이(320) 사이의 제2 매체층(352)을 포함할 수 있다.
투명 매체층(350)의 재료는 유리와 같이 광에 투명한 임의의 투명 재료이며, 이는 또한 공기 또는 진공에 의해 전이될 수 있다. 본 출원은 이에 대해 특별히 제한되지 않는다.
마이크로 렌즈(311)의 저면의 크기 L2, 마이크로 렌즈의 반경 R, 하부 차광층(330)과 광학 센싱 어레이(320) 사이의 거리 H2, 상부 차광층(340)과 하부 차광층(330) 사이의 거리(H1), 동일한 센싱 유닛 그룹에서 인접한 2개의 광학 센싱 유닛이 대응하는 개구부 사이의 거리(L1) 및 서로 다른 센싱 유닛 그룹이 대응하는 개구부 사이의 거리(L3)를 설정하여, 광학 센싱 유닛에 들어가는 광신호의 각도 및 광학 센싱 유닛의 크기를 설계한다.
또한, 단일 마이크로 렌즈를 통해 적어도 2개 방향의 경사된 광신호에 대해 비 정면 광학 이미징(즉, 경사된 광학 이미징)을 수행하여, 마이크로 렌즈와 광학 센싱 유닛 어레이 사이의 광경로 설계층의 두께를 줄일 수 있으며, 또한, 광학 지문 장치의 두께를 효과적으로 줄일 수 있다.
본 출원의 일부 다른 실시예에서, 도광층(310)은 복수의 도광 채널 포함할 수 있다:
복수의 도광 채널 중 각 도광 채널은 1개 방향의 광신호를 전송하는데 사용되며, 도광 채널은 디스플레이 스크린에 대해 경사지게 설치된다.
복수의 도광 채널의 각 도광 채널은 하나의 광학 센싱 유닛에 대응하거나, 또는 각 도광 채널은 복수의 광학 센싱 유닛에 대응하고, 도광 채널의 경사 방향은 대응하는 광학 센싱 유닛에 의해 수신된 광신호의 방향이다.
즉, 도광 채널은 디스플레이 스크린에 대해 일정한 경사각을 갖는 경사 채널로서, 전송 방향이 도광 채널의 경사 방향과 동일한 광신호는 도광 채널을 통해 광학 센싱 유닛으로 전송될 수 있게 하고, 다른 방향의 광신호는 차단한다.
일부 실시예에서, 도광 채널은 공기 통공 또는 투광성 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도광층은 각도가 다른 경사 공을 갖는 콜리메이터일 수 있다.
본 출원의 또 다른 실시예에서, 도광층(310)은 복수의 광섬유를 포함한다:
복수의 광섬유의 각 광섬유는 적어도 하나의 광학 센싱 유닛에 대응하고, 복수의 광섬유에 입력된 광신호는 복수의 광섬유에서 전반사에 기초하여 전송되어 대응되는 광학 센싱 유닛에 도달한다.
구체적으로, 광섬유에서 광신호의 전송은 전반사 원리를 기반으로 한다. 광섬유의 코어와 클래딩 사이의 굴절률 차이로 인해 전반사 각도를 충족하는 광신호가 코어와 클래딩 사이의 경계면에서 완전히 반사되어, 조건에 부합되는 광신호가 코어 내부에 잠겨 앞으로 전파된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 광신호는 광섬유의 일단으로 들어가고, 광섬유에서 적어도 한 번의 전반사를 거친 후 광섬유 채널의 다른 일단으로 빠져나간다.
다른 대안적인 실시예에서, 도광층(310)은 적어도 2 개의 방향의 광신호를 투과하고 다른 방향의 광신호를 차단하기 위한 광학 기능성 필름층(314)을 포함한다.
광학 기능 필름층(314)은 예를 들어 격자 필름 또는 프리즘 필름일 수 있다.
예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 광학 기능 필름층(314)은 각 방향의 광신호 중 고정된 방향의 광신호를 선택하여 광학 기능 필름층(314)에서 방출되도록 허용하여 고정된 방향의 광신호가 광학 센싱 어레이에 도달하게 할 수 있게 한다. 다른 방향의 광신호는 감쇠 또는 반사되어 광학 기능 필름층(314)에서 방출될 수 없다.
본 출원의 실시예에서, 마이크로 렌즈는 화각을 증가시키고 감광 픽셀로 전달되는 광신호의 량을 증가시키는데 사용되는 집속 기능을 갖는 다양한 렌즈일 수 있음을 이해해야 한다. 마이크로 렌즈의 재료는 수지와 같은 유기 재료 일 수 있다.
또한, 본 출원의 실시예에서, 광학 센싱 유닛은 광신호를 전기 신호로 변환하기 위한 광전 센서일 수 있음을 이해해야 한다. 선택적으로, 광학 센싱 유닛은 단방향 전도 특성을 갖는 PN 접합으로 구성된 반도체 기기인 상보형 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS) 기기일 수 있다. 선택적으로, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선에 대한 광학 센싱 유닛의 광학 감도는 사전 결정된 제1 임계 값보다 크고 양자 효율은 사전 결정된 제2 임계 값보다 크다. 예를 들어, 사전 결정된 제1 임계 값은 0.5v/lux-sec 일 수 있고, 사전 결정된 제2 임계 값은 40 % 일 수 있다. 즉, 감광성 픽셀은 청색광(파장 460±30nm), 녹색광(파장 540±30nm), 적색광 또는 적외선(파장 ≥610nm)에 대해 광감도가 높고 양자 효율이 높으므로 대응하는 광을 감지한다.
본 출원의 실시예는 마이크로 렌즈 및 광학 센싱 유닛의 구체적인 형상을 제한하지 않는다는 점에 유의해야한다. 예를 들어, 광학 센싱 어레이의 각 광학 센싱 유닛은 사각형 또는 육각형과 같은 다각형 또는 원과 같은 다른 모양일 수 있으므로, 광학 센싱 어레이의 광학 센싱 유닛이 더 높은 대칭성, 더 높은 샘플링 효율성, 인접 픽셀 간의 동일한 거리, 더 나은 각도 해상도, 더 적은 앨리어싱 효과(aliasing effects)를 갖게 한다. 또한, 전술한 광학 센싱 유닛에 대한 파라미터는 지문 식별에 필요한 광에 대응할 수 있다. 예를 들어, 지문 기기가 요구하는 광이 단지 하나의 파장 대역의 광인 경우, 전술한 광학 센싱 유닛의 파라미터는 이 파장 대역의 광을 충족하기 만하면 된다.
본 출원의 실시예는 또한 디스플레이 스크린 및 광학 지문 장치를 포함할 수 있는 전자 기기를 제공한다. 그 중, 광학 지문 장치는 언더 스크린 지문 검출을 실현하기 위해 디스플레이 스크린 아래에 설치된다.
광학 지문 장치는 전술한 실시예의 광학 지문 장치(300)일 수 있음을 이해해야 한다. 구체적인 설명은 전술한 실시예를 참조하고, 여기에서 자세한 내용은 반복하지 않는다.
디스플레이 스크린의 경우, OLED 디스플레이 스크린 또는 다른 디스플레이 스크린과 같은 디스플레이 스크린(120)에서의 관련 구현에 대해서도 도 1a 내지 도 2b를 참조할 수 있다. 간결성을 위해, 여기서 다시 설명되지 않는다.
구체적인 실시예에서, 디스플레이 스크린은 OLED 디스플레이 스크린이고, 광학 지문 장치는 광학 지문 검출을 위한 여기 광원으로서 OLED 디스플레이 스크린의 디스플레이 유닛의 일부를 사용한다.
본 출원의 실시예에서 구체적인 예는 본 분야의 기술자가 본 출원의 실시예를 더 잘 이해하도록 돕기 위한 것일 뿐, 본 출원의 실시예의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원의 실시예 및 첨부된 청구범위에 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 목적일 뿐이며, 본 출원의 실시예를 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 출원의 실시예 및 청구범위에 사용된 단수 형태 "하나의", "전술한" 및 "상기의"는 문맥이 다른 의미를 명확하게 나타내지 않는 한 복수 형태를 포함하는 것으로 의도된다.
본 분야의 기술자는 여기에 공개된 실시예와 관련하여 설명된 각 예시의 유닛이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합에 의해 구현될 수 있다는 것을 식별할 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 상기 설명에서 각각의 예시의 구성 및 단계는 일반적으로 기능 측면에서 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어에서 실행되는지 여부는 기술 방안의 구체적인 응용 프로그램 및 설계 제약 조건에 따라 결정된다. 전문 기술자는 서로 다른 방법을 사용하여 각 특정 응용에 대해 설명된 기능을 구현할 수 있지만, 이러한 구현은 본 출원의 범위를 넘어서는 것으로 인정되어서는 안된다.
본 출원에 제공된 여러 실시예에서, 개시된 시스템 및 장치는 다른 방법으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 전술한 장치 실시예는 개략적인 것일 뿐, 예를 들어, 유닛의 분할은 논리적 기능의 분할일 뿐이며, 실제 구현에서는 다른 분할, 예를 들어, 복수의 유닛 또는 조립체가 결합되거나 다른 시스템에 통합되거나 일부 기능이 무시되거나 구현되지 않을 수 있다. 또한, 표시되거나 논의된 상호 간의 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결은 일부 인터페이스, 장치 또는 유닛 간의 간접 결합 또는 통신 연결일 수 있으며, 전기적, 기계적 또는 다른 형태의 연결일 수도 있다.
개별 구성 요소로 기술된 유닛은 물리적으로 분리될 수도 있고 분리되지 않을 수도 있고, 유닛으로서 표시된 구성 요소들은 물리적 유닛일 수도 있고 아닐 수도 있다. 즉, 한 곳에 위치하거나 여러 네트워크 요소에 배포할 수도 있다. 유닛의 일부 또는 전부는 본 출원의 방안의 목적을 달성하기 위한 실제 요구에 따라 선택될 수 있다.
또한, 본 출원의 실시예에서 기능 유닛은 하나의 처리 유닛에 통합될 수 있거나, 또는 각각의 유닛이 물리적으로 단독으로 존재할 수 있거나, 또는 둘 이상의 유닛이 하나의 유닛에 통합될 수 있다. 상기 통합 유닛은 하드웨어 기능 유닛의 형태로 구현될 수도 있고, 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현될 수도 있다.
상기 통합 유닛이 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되고 독립 제품으로서 판매 또는 사용되는 경우, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이러한 이해에 기초하여, 본 출원의 기술 방안은 본질적으로 또는 기존 기술에 대한 기여의 일부 또는 기술 방안의 전부 또는 일부가 소프트웨어 제품의 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 소프트웨어 제품은 저장 매체에 저장되며, 컴퓨터 장치(개인용 컴퓨터, 서버 또는 네트워크 장치 등일 수 있음)가 본 출원의 실시예에서 설명된 방법의 단계 전부 또는 일부를 수행할 수 있게 하는 몇 가지 명령을 포함한다. 상기 저장 매체는 U 디스크, 모바일 하드 디스크, 판독 전용 메모리(ROM, Read-Only Memory), 랜덤 액세스 메모리(RAM, Random Access Memory), 자기 디스크 또는 광 디스크 등 프로그램 코드를 저장할 수 있는 각종 매체를 포함한다.
전술한 내용은 본 출원의 구체적인 구현 방법일 뿐이며, 본 출원의 보호 범위는 이것으로 제한되지 않는다. 본 분야의 기술자는 본 출원에 개시된 기술적 범위 내에서 다양한 등가의 수정 또는 교체를 쉽게 생각할 수 있고, 이러한 수정 또는 교체는 모두 본 출원의 보호 범위 내에서 다루어야 한다. 그러므로, 본 출원의 보호 범위는 청구항의 보호 범위에 종속되어야 한다.
전술한 내용은 본 출원의 구체적인 구현 방법일 뿐이며, 본 출원의 보호 범위는 이것으로 제한되지 않는다. 본 분야의 기술자는 본 출원에 개시된 기술적 범위 내에서 다양한 등가의 수정 또는 교체를 쉽게 생각할 수 있고, 이러한 수정 또는 교체는 모두 본 출원의 보호 범위 내에서 다루어야 한다. 그러므로, 본 출원의 보호 범위는 청구항의 보호 범위에 종속되어야 한다.
10: 전자 기기, 103: 지문 검출 영역, 111: 광, 120: 디스플레이 스크린, 130: 광학 지문 모듈, 131: 광학 센싱 유닛, 132: 광학 컴포넌트, 133: 센싱 어레이, 134: 광학 검출부, 140: 손가락, 151, 152: 반사광, 221~214: 제1 방향 ~ 제4 방향렌즈, 300: 광학 지문 장치, 310: 도광층, 31: 마이크로 렌즈 어레이, 311: 마이크로 렌즈, 314: 광학 기능성 필름층, 320: 광학 센싱 어레이, 321, 322: 광학 센싱 유닛, 330: 하부 차광층, 331: 제1개구부, 332: 제2 개구부, 340: 상부 차광층, 341: 제3 개구부, 350: 투명 매체층, 351: 제1 매체층, 352: 제2 매체층.
Claims (22)
- 전자 기기의 디스플레이 스크린 아래에 설치되어 사용되는 광학 지문 장치에 있어서, 상기 광학 지문 장치는 도광층을 포함하며;
상기 도광층은 상기 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 적어도 2개 방향으로 광학 센싱 어레이로 안내하는데 사용되며, 상기 적어도 2개 방향은 상기 디스플레이 스크린에 대해 경사지고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 적어도 2개 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향과 다른 각도를 나타내며;
상기 광학 센싱 어레이는 복수의 센싱 유닛 그룹을 포함하고, 각 센싱 유닛 그룹은 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛을 포함하고, 상기 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛의 각 광학 센싱 유닛은 상기 적어도 2 개 방향 중 1개 방향의 광신호를 수신하는데 사용되며, 상기 적어도 2개 방향의 광신호는 상기 손가락의 지문 이미지를 얻기 위해 사용되며, 상기 센싱 유닛 그룹에 의해 수신된 상기 적어도 2개 방향의 광신호의 차이는 상기 손가락이 실제 손가락인지 여부를 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 2 개의 방향은 제1 방향 및 제2 방향을 포함하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 제1 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 평행하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 제2 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 수직한 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 적어도 2 개의 방향은 제1 방향 및 제2 방향을 포함하고, 상기 광학 센싱 어레이 상의 상기 제1 방향 및 제2 방향의 투영은 광학 센싱 유닛의 2 개의 대각선에 각각 평행한 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 2 개 방향은 제1 방향, 제2 방향, 제3 방향 및 제4 방향을 포함하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 제1 방향 및 제4 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 평행하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 상기 제2 방향 및 제3 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 수직하며;
상기 센싱 유닛 그룹은 2x2 어레이의 4 개의 광학 센싱 유닛을 포함하고, 각각 상기 도광층을 통해 인도되는 상기 제1 방향, 제2 방향, 제3 방향 및 제4 방향의 광신호를 수신하는데 사용되며; 상기 센싱 유닛 그룹에서 수신한 제1 방향 및 제4 방향의 광신호와, 상기 센싱 유닛 그룹에서 수신한 제2 방향 및 제3 방향의 광신호의 차이를 이용하여 상기 손가락이 진짜 손가락인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 제1 방향 및 제4 방향의 광신호를 수신하는 상기 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛은 상기 2x2 어레이의 하나의 대각선 상에 있고, 상기 제2 방향 및 제3 방향의 광신호를 수신하는 상기 센싱 유닛 그룹의 광학 센싱 유닛은 상기 2x2 어레이의 다른 하나의 대각선 상에 있는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 센싱 유닛 그룹이 수신하는 상기 제1 방향 및 제4 방향의 광신호는 주로 P 파인 광신호이고, 상기 센싱 유닛 그룹이 수신하는 상기 제2 방향 및 제3 방향의 광신호는 주로 S 파인 광신호인 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도광층은 마이크로 렌즈 어레이 및 적어도 하나의 차광층을 포함하며;
상기 마이크로 렌즈 어레이는 복수의 마이크로 렌즈를 포함하고, 상기 적어도 2 개 방향의 광신호를 집속하는데 사용되며;
상기 적어도 하나의 차광층은 상기 마이크로 렌즈 어레이 아래에 설치되고, 각 차광층은 상기 복수의 마이크로 렌즈에 대응하는 복수 그룹의 개구부를 포함하며, 상기 복수의 마이크로 렌즈는 상기 적어도 하나의 차광층 중 대응하는 복수 그룹의 개구부를 통해 상기 적어도 2 개 방향의 광신호를 상기 광학 센싱 어레이로 안내하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 복수의 마이크로 렌즈의 각 마이크로 렌즈는 상기 복수의 센싱 유닛 그룹 중 하나의 센싱 유닛 그룹에 대응하고, 상기 마이크로 렌즈는 대응하는 센싱 유닛 그룹 위에 설치되며; 상기 각 차광층에서 동일한 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부의 연결 방향은 상기 적어도 2개 방향을 형성하는데 사용되고, 상기 마이크로 렌즈는 상기 적어도 하나의 차광층 중 대응하는 1개 그룹의 개구부를 통해 상기 적어도 2 개의 방향의 광신호를 대응하는 센싱 유닛 그룹의 상기 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛으로 안내하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 복수의 마이크로 렌즈의 각 마이크로 렌즈는 하나의 광학 센싱 유닛에 대응하고, 상기 마이크로 렌즈는 대응하는 센싱 유닛 그룹의 경사진 위쪽에 설치되고; 상기 각 차광층에서 동일한 마이크로 렌즈에 대응하는 1개 그룹의 개구부의 연결 방향은 적어도 상기 2개 방향 중 1개 방향을 형성하는데 사용되고, 상기 마이크로 렌즈는 상기 적어도 하나의 차광층 중 대응하는 1개 그룹의 개구부를 통해 상기 1개의 방향의 광신호를 대응하는 광학 센싱 유닛으로 안내하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 적어도 하나의 차광층은 복수의 차광층이고, 상기 복수의 차광층의 하부 차광층에는 상기 센싱 유닛 그룹의 각 광학 센싱 유닛에 각각 대응하는 개구부가 설치되고, 상기 복수의 차광층의 상부 차광층에는 상기 센싱 유닛 그룹의 각 광학 센싱 유닛에 각각 대응하는 개구부가 설치되거나 상기 센싱 유닛 그룹에 대응하는 하나의 개구부가 설치되어, 상기 복수의 마이크로 렌즈가 대응하는 개구부를 통해 상기 적어도 2 개 방향의 광신호를 상기 광학 센싱 어레이의 각 광학 센싱 유닛에 각각 집속하게 하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 10에 있어서,
동일한 광학 센싱 유닛에 대응하는 상기 복수의 차광층의 개구부는 위에서 아래로 직경이 순차적으로 축소되는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 지문 장치는 투명 매체층을 더 포함하고, 상기 렌즈 매체층은 상기 마이크로 렌즈 어레이, 상기 적어도 하나의 차광층 및 상기 광학 센싱 어레이를 연결하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도광층은 복수의 도광 채널을 포함하고; 상기 복수의 도광 채널은, 상기 디스플레이 스크린에 대해 경사지게 설치되고, 상기 디스플레이 스크린에 대한 상기 복수의 도광 채널의 경사 방향은 상기 적어도 2개 방향을 형성하는데 사용되며, 상기 복수의 도광 채널은 상기 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 상기 적어도 2개 방향으로 상기 각 센싱 유닛 그룹의 적어도 2개의 광학 센싱 유닛으로 안내하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 13에 있어서,
상기 복수의 도광 채널의 각 도광 채널은 적어도 하나의 광학 센싱 유닛에 대응하고, 상기 도광 채널은 상기 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 상기 적어도 2개 방향 중 1개 방향으로 대응하는 광학 센싱 유닛으로 안내하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도광층은 복수의 광섬유를 포함하며; 상기 복수의 광섬유는, 상기 디스플레이 스크린에 대해 경사지게 설치되고, 상기 디스플레이 스크린에 대한 상기 복수의 광섬유의 경사 방향은 상기 적어도 2개 방향을 형성하는데 사용되며, 상기 적어도 2개 방향의 광신호는 상기 복수의 광섬유에서 전반사를 기반으로 대응되는 광학 센싱 유닛으로 전송되는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 15에 있어서,
상기 복수의 광섬유의 각 광섬유는 적어도 하나의 광학 센서 유닛에 대응하고, 상기 광섬유는 상기 디스플레이 스크린 위의 손가락에서 리턴된 광신호를 상기 적어도 2 개 방향 중 1개 방향으로 대응하는 광학 센싱 유닛으로 안내하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 2개 방향의 광신호의 신호 량, 변조 전달 함수(MTF), 공간 노이즈 및 대비도 중의 적어도 하나의 차이를 이용하여 상기 손가락이 실제 손가락인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 17에 있어서,
상기 적어도 2 개의 방향은 제1 방향 및 제2 방향을 포함하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 제1 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 평행하고, 상기 디스플레이 스크린 상의 제2 방향의 투영은 상기 디스플레이 스크린의 편광 방향에 수직하며;
상기 제1 방향의 광신호의 신호 량과 상기 제2 방향의 광신호의 신호 량의 차이가 제1 범위에 속하면, 상기 손가락이 실제 손가락이라고 결정하거나; 또는
상기 제1 방향의 광신호의 신호 량과 상기 제2 방향의 광신호의 신호 량의 차이가 제1 범위에 속하지 않으면, 상기 손가락이 가짜 손가락이라고 결정하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 센싱 유닛 그룹의 상기 적어도 2 개의 광학 센싱 유닛은 인접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 지문 장치는 상기 디스플레이 스크린과 상기 광학 센싱 어레이 사이의 광경로에 설치되고, 타겟 파장 대역의 광신호를 투과하기 위해 비 표적 파장 대역의 광신호를 필터링하는데 사용되는 필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 지문 장치. - 디스플레이 스크린;
청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항의 광학 지문 장치;를 포함하며,
상기 광학 지문 장치는 디스플레이 스크린 아래에 설치되어 언더 스크린 광학 지문 검출을 구현하는 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 청구항 21에 있어서,
상기 디스플레이 스크린은 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 스크린이고, 상기 광학 지문 장치는 상기 OLED 디스플레이 스크린의 디스플레이 유닛의 일부를 광학 지문 검출을 위한 여기 광원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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