(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-20
(45)【発行日】2023-10-30
(54)【発明の名称】指紋認識モジュール、スクリーンアセンブリ及び電子装置
(51)【国際特許分類】
G06V 40/13 20220101AFI20231023BHJP
A61B 5/1172 20160101ALI20231023BHJP
【ＦＩ】
G06V40/13
A61B5/1172
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2021561762
(86)(22)【出願日】2020-04-15
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-20
(86)【国際出願番号】 CN2020084916
(87)【国際公開番号】W WO2020211779
(87)【国際公開日】2020-10-22
【審査請求日】2021-10-21
(31)【優先権主張番号】201910528102.3
(32)【優先日】2019-06-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】201910305191.5
(32)【優先日】2019-04-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】503433420
【氏名又は名称】華為技術有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】リン，ジアオ
(72)【発明者】
【氏名】ペン，シュイ
(72)【発明者】
【氏名】ワン，シィウジュアン
【審査官】鈴木 肇
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０８０２１８４５（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１５０６１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３３７４１２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０９１４５６８２（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０９１８６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０７１４５８６９（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１９８０８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０８３８４７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０９３５９６２７（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０８８８５６９７（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０８３８８８２７（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９５８２１７７（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００８７６２７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｔ １／００
Ａ６１Ｂ ５／０６－ ５／２２
Ｇ０６Ｖ ４０／００－４０／１９
Ｇ０６Ｖ ４０／３０－４０／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子装置のスクリーンアセンブリの下に配置される指紋認識モジュールであって、当該指紋認識モジュールは、発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、該ＬＥＤの発光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を放射するために用いられる、ＬＥＤと、
前記ＬＥＤの一方側に位置する画像センサであって、該画像センサの感光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を受信するために用いられ、該画像センサによって受信される光信号は、前記ＬＥＤによって指に放射された後で戻される指紋光信号を含み、該指紋光信号は指紋画像を生成するために用いられる、画像センサと、
遮光部材であって、該遮光部材は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤと前記画像センサとの間に部分的に又は全体的に位置し、該遮光部材は前記画像センサから離間され且つ前記ＬＥＤに近い領域に位置する、遮光部材と、
を含み、
前記ＬＥＤの発光中心と前記画像センサのアクティブエリア（ＡＡ）の中心との間の距離Ｌは、Ｌ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβを満たし、
式中、ｈは、前記ＬＥＤの発光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、ｄは、前記スクリーンアセンブリの上面と下面との間の距離を表し、ｔは前記画像センサの感光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、θは予め定義された値であり且つ前記ＬＥＤによって放射された光信号が、前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で前記遮光部材によって遮蔽された後で到達可能な最大出射角を表し、θ’は入射角がθの光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された後で到達する出射角を表し、βは前記画像センサの視野の１/２であり、β’は光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された場合の出射角βに対応する入射角を表す、指紋認識モジュール。
【請求項2】
前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で、前記遮光部材は、その出射角がθよりも大きく且つ前記ＬＥＤによって放射される光信号をブロックするように構成され、θは予め定義された値である、請求項１に記載の指紋認識モジュール。
【請求項3】
前記ＬＥＤの発光中心と前記画像センサのＡＡの中心との間の距離ＬはＬ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβ＋Δを満たし、式中、Δはシステム許容誤差を表す、請求項１又は２に記載の指紋認識モジュール。
【請求項4】
前記遮光部材は光貫通孔を有する機械部品であり、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の指紋認識モジュール。
【請求項5】
前記遮光部材は前記電子装置の中間フレームと一体化され、該中間フレームは、前記スクリーンアセンブリと前記指紋認識モジュールとの間に位置し、該中間フレームは、前記ＬＥＤに対応する領域に光貫通孔を有し、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の指紋認識モジュール。
【請求項6】
前記指紋認識モジュールはホルダ上で保持され、該ホルダを用いることにより前記スクリーンアセンブリの下に固定され、前記ホルダは一次区画及び二次区画を含み、該一次区画は前記画像センサを収容するように構成され、該二次区画は前記ＬＥＤを収容するように構成され、前記遮光部材は前記二次区画と一体化され、前記二次区画は前記ホルダの厚さ方向に貫通する光貫通孔であり、該光貫通孔は前記ＬＥＤの領域に対応し、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の指紋認識モジュール。
【請求項7】
前記遮光部材の、前記ＬＥＤの光信号を取り囲む面は光吸収材料で被覆されているか又は前記遮光部材は光吸収材料でできている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の指紋認識モジュール。
【請求項8】
前記指紋認識モジュールは、複数のＬＥＤと、該複数のＬＥＤに対応する複数の遮光部材と、１つの画像センサとを含み、前記複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤに対応する前記複数の遮光部材とは前記画像センサの周りに均等に分布され、各遮光部材は対応するＬＥＤと前記画像センサとの間に部分的又は全体的に位置する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の指紋認識モジュール。
【請求項9】
前記ＬＥＤは赤外線ＬＥＤである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の指紋認識モジュール。
【請求項10】
前記指紋認識モジュールは少なくとも１つのレンズをさらに含み、該少なくとも１つのレンズは、前記スクリーンアセンブリと前記画像センサとの間に位置し、該少なくとも１つのレンズの撮像中心は、前記画像センサのＡＡの中心と一致し、前記少なくとも１つのレンズは光信号を受信するように構成され、前記少なくとも１つのレンズによって受信された光信号は、収束後に前記画像センサに到達する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の指紋認識モジュール。
【請求項11】
前記ＬＥＤの発光中心と前記少なくとも１つのレンズの撮像中心との間の距離Ｌ’は、Ｌ’≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎα’＋ｔ’×ｔａｎα＋ＣＡ／２を満たし、式中、ｈは、前記ＬＥＤの発光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、ｄは、前記スクリーンアセンブリの上面と下面との間の距離を表し、ｔ’は前記少なくとも１つのレンズの出光孔が位置する面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、θは予め定義された値であり且つ前記ＬＥＤによって放射された光信号が、前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で前記遮光部材によって遮蔽された後で到達可能な最大の出射角を表し、θ’は入射角がθの光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された後で到達する出射角を表し、ＣＡは前記少なくとも１つのレンズの出光孔の直径を表し、αは前記少なくとも１つのレンズの視野の１／２であり、α’は光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された場合の出射角αに対応する入射角を表す、請求項１０に記載の指紋認識モジュール。
【請求項12】
スクリーンアセンブリ及び指紋認識モジュールを含む電子装置であって、該指紋認識モジュールは、発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、該ＬＥＤの発光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を放射するために用いられる、ＬＥＤと、
前記ＬＥＤの一方側に位置する画像センサであって、該画像センサの感光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を受信するために用いられ、該画像センサによって受信される光信号は、前記ＬＥＤによって指に放射された後で戻される指紋光信号を含み、該指紋光信号は指紋画像を生成するために用いられる、画像センサと、
遮光部材であって、該遮光部材は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤと前記画像センサとの間に部分的に又は全体的に位置し、該遮光部材は前記画像センサから離間され且つ前記ＬＥＤに近い領域に位置する、遮光部材と、を含み、
前記ＬＥＤの発光中心と前記画像センサのＡＡの中心との間の距離Ｌは、Ｌ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβを満たし、
式中、ｈは、前記ＬＥＤの発光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、ｄは、前記スクリーンアセンブリの上面と下面との間の距離を表し、ｔは前記画像センサの感光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、θは予め定義された値であり且つ前記ＬＥＤによって放射された光信号が、前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で前記遮光部材によって遮蔽された後で到達可能な最大出射角を表し、θ’は入射角がθの光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された後で到達する出射角を表し、βは前記画像センサの視野の１／２であり、β’は光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された場合の出射角βに対応する入射角を表す、電子装置。
【請求項13】
前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で、前記遮光部材は、その出射角がθよりも大きく且つ前記ＬＥＤによって放射される光信号をブロックするように構成され、θは予め定義された値である、請求項１２に記載の電子装置。
【請求項14】
前記遮光部材は光貫通孔を有する機械部品であり、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む、請求項１２又は１３に記載の電子装置。
【請求項15】
前記電子装置は中間フレームをさらに含み、該中間フレームは、前記スクリーンアセンブリと前記指紋認識モジュールとの間に位置し、該中間フレームは、前記ＬＥＤに対応する領域に光貫通孔を有し、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む、請求項１２又は１３に記載の電子装置。
【請求項16】
前記電子装置はホルダをさらに含み、前記指紋認識モジュールはホルダ上で保持され、該ホルダは前記指紋認識モジュールを前記スクリーンアセンブリの下に固定し、前記ホルダは一次区画及び二次区画を含み、該一次区画は前記画像センサを収容するように構成され、該二次区画は前記ＬＥＤを収容するように構成され、前記遮光部材は前記二次区画と一体化され、前記二次区画は前記ホルダの厚さ方向に貫通する光貫通孔であり、該光貫通孔は前記ＬＥＤの領域に対応し、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む、請求項１２又は１３に記載の電子装置。
【請求項17】
受信した光信号を吸収するために、前記光貫通孔の孔壁及び孔端面に黒化処理が施されている、請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項18】
前記スクリーンアセンブリは基板を含み、該基板は前記スクリーンアセンブリの底層に位置し、該基板の下面は、前記指紋認識モジュールの反対にあり、受信した光信号を吸収するために前記基板の上面及び下面に黒化処理が施されている、請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の電子装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０１９年４月１６日に中国特許庁に出願された「ＬＣＤスクリーン及び端末」と題する中国特許出願第２０１９１０５０５１９１．５号に対する優先権を主張し、２０１９年６月１８日に中国特許庁に出願された「指紋認識モジュール及び電子装置」と題する中国特許出願第２０１９１０５２８１０２．３号に対する優先権を主張し、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本願は指紋認識の分野に関し、より具体的には、指紋認識モジュール、スクリーンアセンブリ及び電子装置に関する。
【背景技術】
【0003】
携帯電話のスクリーン対ボディ比が大きくなり、一体型のリアカバーが設計されることにより、アンダーディスプレイ指紋認識に対する需要が強くなってきている。光学アンダーディスプレイ指紋認識はアンダーディスプレイ指紋認識技術の一つである。光学アンダーディスプレイ指紋認識の動作原理は、端末のスクリーン上に指が置かれると、端末は指に光信号を発し得る。光信号が指の指紋によって反射された後、反射された光はスクリーンの下のセンサ上で指紋画像を形成する。
【0004】
現在、既知の解決策では、光学アンダーディスプレイ指紋認識は、スクリーンの下に比較的強い透過力を有する追加の光源を設けることによって実施されている。具体的には、追加の光源がスクリーンを透過して指に到達した後で、光信号の一部はスクリーンの下のセンサによって受信されるように戻り得る。戻った光信号のこの部分は指紋情報を運び得る。指紋情報を運ぶ光信号を受信した後、センサは指紋認識のための指紋画像を生成し得る。しかしながら、追加の光源は、スクリーンに対して照射された場合に比較的大量の反射光を生成し得る。反射光は指に到達せず、指紋情報を運ばない。反射光がセンサによって受信された場合、指紋情報を運び、センサによって受信される光信号に対して干渉がもたらされる。その結果、指紋画像の精細度が影響を受ける。
【発明の概要】
【0005】
本願は、指紋情報に対する反射光の干渉を低減することにより指紋画像の精細度を改善するために、指紋認識モジュール、スクリーンアセンブリ及び電子装置を提供する。
【0006】
第１の態様によれば、指紋認識モジュールが提供される。指紋認識モジュールは電子装置のスクリーンアセンブリの下に配置され、当該指紋認識モジュールは、発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）、画像センサ及び遮光部材を含む。ＬＥＤの発光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を放射するために用いられる。画像センサは前記ＬＥＤの一方側に位置し、該画像センサの感光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を受信するために用いられる。該画像センサによって受信される光信号は、前記ＬＥＤによって指に放射された後で戻される指紋光信号を含み、該指紋光信号は指紋画像を生成するために用いられる。遮光部材は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤと前記画像センサとの間に部分的に又は全体的に位置する。
【0007】
指紋光信号は指紋情報を保持する光信号であり得る。本願のこの実施形態では、指紋光信号は、ＬＥＤによって指の内部に放射され、指の内部で伝播された後に散乱及び屈折する光信号と、ＬＥＤによって指の表面に放射され、指の表面で反射される光信号とを含む。
【0008】
これに対応して、ＬＥＤによって放射された光信号では、光信号の一部がスクリーンアセンブリの表面を透過すると、光信号は１回以上の反射を介して画像センサに到達する。光信号のこの部分は指に到達せず、指紋情報を保持しない。したがって、指紋光信号への干渉が生じる。本願のこの実施形態では、画像センサに到達し、指紋情報を保持しない光信号を迷光信号と呼ぶ。
【0009】
本願のこの実施形態で提供される指紋認識モジュールは、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）スクリーンに適用され得るか又は有機発光ダイオード（organic light-emitting、ＯＬＥＤ）スクリーンに適用され得ることを理解すべきでる。指紋認識モジュールの適用範囲は本願では限定されない。
【0010】
したがって、遮光部材はＬＥＤに近い領域に配置され、ＬＥＤによって放射される大角出射光がブロックされるため、スクリーンアセンブリの表面上で少なくとも１回の反射を介して画像センサに到達する迷光が低減される。このように、指紋光信号に対する迷光の干渉を低減できる。すなわち、指紋情報に対する迷光の干渉が低減されるため、指紋画像の精細度が改善される。
【0011】
第１の態様を参照して、第１の態様の一部の実施では、前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのアクティブエリア（active area、ＡＡ）の中心を通過する平面上で、前記遮光部材は、その出射角がθよりも大きく且つ前記ＬＥＤによって放射される光信号をブロックするように構成され、θは予め定義された値である。
【0012】
すなわち、遮光部材はＬＥＤの近くに配置されるため、ＬＥＤによって放射される信号光を角度範囲内で制御することができる。
【0013】
本願では、遮光部材の形状は限定されないため、遮光部材はＬＥＤによって放射された光信号を１つの方向でブロックし得るか又はＬＥＤによって放射された光信号を四方でブロックし得る。したがって、光信号が遮蔽部材によってブロックされた後のＬＥＤによって放射される光信号の最大出射角は全ての方向で異なり得る。本願のこの実施形態では、遮光部材の位置及び形状は、ＬＥＤの発光中心及び画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で光信号の最大出射角が最も小さくなるように、例えば上記のθになるように設計され得る。
【0014】
可能な設計では、θの値は、ＬＥＤのビーム角２γの半分近くの値をとる。
【0015】
光の放射強度は出射角に関係する。したがって、最大出射角θの値がγよりも大きい範囲内でとられる場合はより多くの光信号が含まれ得る。すなわち、より多くのエネルギーが含まれ得る。しかしながら、最大出射角θが比較的大きいと、画像センサとＬＥＤとの間の距離が長くなり（以下に示す、中心距離Ｌの計算式から理解され得る）、画像センサによって受け取られるエネルギーが減少する。最大出射角θがγ以下の範囲内にある場合、画像センサによって受け取られるエネルギーの損失は低減され得るが、指に到達するエネルギーが減少し得る。したがって、遮光部材の位置及び形状は、光信号の最大出射角θがＬＥＤの発光中心及びイメージセンサのＡＡの中心を通過する平面上でγ又はγ近くの値になるように設計され得る。このように、指に到達するエネルギーと画像センサに到達するエネルギーとのバランスが得られるため、指紋画像の精細度を大幅に改善できる。
【0016】
第１の態様を参照して、第１の態様の一部の実施では、前記ＬＥＤの発光中心と前記画像センサのＡＡの中心との間の距離Ｌは、Ｌ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβを満たし、式中、ｈは、前記ＬＥＤの発光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、ｄは、前記スクリーンアセンブリの上面と下面との間の距離を表し、ｔは前記画像センサの感光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、θは予め定義された値であり且つ前記ＬＥＤによって放射された光信号が、前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で前記遮光部材によって遮蔽された後で到達可能な最大出射角を表し、θ’は入射角がθの光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された後で到達する出射角を表し、βは前記画像センサの視野の１/２であり、β’は光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された場合の出射角βに対応する入射角を表す。
【0017】
ＬＥＤの発光中心と画像センサのＡＡの中心との間の距離Ｌは中心距離と呼ばれ得る。ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβを用いることにより計算を通じて得られる結果は、中心距離Ｌの臨界値Ｌ０である。中心距離Ｌが臨界値Ｌ０より小さい場合、より多くの迷光が画像センサに入射し、指紋光信号への干渉をもたらすため、鮮明な指紋画像を得ることができない。中心距離Ｌが臨界値Ｌ０よりも大きい場合、画像センサに入射する指紋光信号が少なくなり、画像センサに入射する光信号が減少し、光強度が弱くなるため、鮮明な指紋画像を得ることができなくなる。
【0018】
また、システム許容誤差を考慮する場合、前記ＬＥＤの発光中心と前記画像センサのＡＡの中心との間の距離ＬはＬ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβ＋Δを満たし、式中、Δはシステム許容誤差を表す。
【0019】
システム許容誤差は、例えば経験値であり得るか又はシステム（本願のこの実施形態では、システムは指紋認識モジュールであり得る）の寸法、電子装置内での組み付け位置、アセンブリ部材間の協働関係等に基づいて決定され得る。本願では、システム許容誤差Δの特定の値及び決定方法は限定されない。
【0020】
第１の態様を参照して、第１の態様の一部の実施では、前記遮光部材は光貫通孔を有する機械部品であり、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む。
【0021】
遮光部材は光信号を１つの方向でブロックし得るか又は光信号を四方でブロックし得る。遮光部材が光信号を四方でブロックする場合、遮光部材は光貫通孔を有する機械部品として設計され得る。光貫通孔の孔壁はＬＥＤに面し、ＬＥＤによって放射される光信号が取り囲まれている。したがって、光貫通孔からは、出射角が比較的小さい光信号の一部のみを放射でき、出射角が比較的大きい光信号の一部は遮光部材によってブロックされる。
【0022】
第１の態様を参照して、第１の態様の一部の実施形態では、前記遮光部材の、前記ＬＥＤの光信号を取り囲む面は光吸収材料で被覆されているか又は前記遮光部材は光吸収材料でできている。
【0023】
遮光部材が光信号をブロックするように構成されている場合、光信号は、例えば、光信号を吸収する方法でブロックされ得る。したがって、光信号を吸収する効果を得るために、前記遮光部材の、前記ＬＥＤの光信号を取り囲む面は光吸収材料で被覆され得るか又は前記遮光部材は光吸収材料でできている。
【0024】
第１の態様を参照して、第１の態様の一部の実施では、前記遮光部材は前記電子装置の中間フレームと一体化されている。該中間フレームは、前記スクリーンアセンブリと前記指紋認識モジュールとの間に位置し、該中間フレームは、前記ＬＥＤに対応する領域に光貫通孔を有する。該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む。
【0025】
すなわち、遮光部材の機能は、電子装置の中間フレームによって実施され得る。具体的には、光貫通孔は中間フレームの、ＬＥＤに対応する領域に設けられ得るため、光貫通孔の孔壁はＬＥＤによって放射される光信号を取り囲むことができるため、ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックする効果が得られる。中間フレームの光貫通孔の位置は、上記の中心距離Ｌを参照して設計され得る。中間フレームの光貫通孔の孔の深さは、予め定義された出射角θ及び開口を参照して設計され得る。
【0026】
第１の態様を参照して、第１の態様の一部の実施では、前記指紋認識モジュールはホルダ上で保持され、該ホルダを用いることにより前記スクリーンアセンブリの下に固定される。前記ホルダは一次区画及び二次区画を含む。該一次区画は前記画像センサを収容するように構成されている。該二次区画は前記ＬＥＤを収容するように構成され、前記遮光部材は前記二次区画と一体化され、前記二次区画は前記ホルダの厚さ方向に貫通する光貫通孔である。該光貫通孔は前記ＬＥＤの領域に対応し、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む。
【0027】
具体的には、ホルダは、指紋認識モジュールを保持するように構成され得る。組立プロセスでは、ホルダは電子装置の中間フレームと協働して、ホルダによって保持された指紋認識モジュールをスクリーンアセンブリの下に固定し得る。あるいは、遮光孔の機能はホルダによって実施され得る。ホルダの二次区画は、ホルダの厚さ方向に貫通する光貫通孔として設計されてもよく、光貫通孔の孔壁は、ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックすする効果を得るために、ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲み得る。ホルダの二次区画は、上記の中心距離Ｌを参照して設計され得る。二次区画の壁厚（又は光貫通孔の孔の深さ）は、予め定義された出射角θ及び開口を参照して設計され得る。
【0028】
第２の態様によれば、電子装置が提供される。電子装置はスクリーンアセンブリ及び指紋認識モジュールを含む。指紋認識モジュールはＬＥＤ、画像センサ及び遮光部材を含む。ＬＥＤの発光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を放射するために用いられる。画像センサはＬＥＤの一方側に位置し、該画像センサの感光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を受信するために用いられる。該画像センサによって受信される光信号は、前記ＬＥＤによって指に放射された後で戻される指紋光信号を含み、該指紋光信号は指紋画像を生成するために用いられる。該遮光部材は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤと前記画像センサとの間に部分的に又は全体的に位置する。
【0029】
指紋光信号は指紋情報を保持する光信号であり得る。本願のこの実施形態では、指紋光信号は、ＬＥＤによって指の内部に放射され、指の内部で伝播された後に散乱及び屈折する光信号と、ＬＥＤによって指の表面に放射され、指の表面で反射される光信号とを含む。
【0030】
これに対応して、ＬＥＤによって放射された光信号では、光信号の一部がスクリーンアセンブリの表面を透過すると、光信号は１回以上の反射を介して画像センサに到達する。光信号のこの部分は指に到達せず、指紋情報を保持しない。したがって、指紋光信号への干渉が生じる。本願のこの実施形態では、画像センサに到達し、指紋情報を保持しない光信号を迷光信号と呼ぶ。
【0031】
スクリーンアセンブリはＬＣＤスクリーンであり得るか又はＯＬＥＤスクリーンであり得る。これは、本願では限定されない。
【0032】
したがって、本願のこの実施形態で提供される電子装置によれば、指紋認識モジュールはスクリーンアセンブリの下に配置されて、光学式のアンダーディスプレイ指紋認識を実施する。遮光部材はＬＥＤの近くの領域に配置され、ＬＥＤによって放射される大角出射光がブロックされるため、スクリーンアセンブリの表面上で少なくとも１回の反射を介して画像センサに到達する迷光が低減される。このように、指紋光信号に対する迷光の干渉を低減できる。すなわち、指紋情報に対する迷光の干渉が低減されるため、指紋画像の精細度が改善される。
【0033】
第２の態様を参照して、第２の態様の一部の実施では、前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのアクティブエリアＡＡの中心を通過する平面上で、前記遮光部材は、その出射角がθよりも大きく且つ前記ＬＥＤによって放射される光信号をブロックするように構成され、θは予め定義された値である。
【0034】
すなわち、遮光部材はＬＥＤの近くに配置されるため、ＬＥＤによって放射される信号光を角度範囲内で制御することができる。
【0035】
本願では、遮光部材の形状は限定されないため、遮光部材はＬＥＤによって放射された光信号を１つの方向でブロックし得るか又はＬＥＤによって放射された光信号をブロックし得る。したがって、光信号が遮蔽部材によってブロックされた後のＬＥＤによって放射される光信号の最大出射角は全ての方向で異なり得る。本願のこの実施形態では、遮光部材の位置及び形状は、ＬＥＤの発光中心及び画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で光信号の最大出射角が最も小さくなるように、例えば上記のθになるように設計され得る。
【0036】
可能な設計では、θの値は、ＬＥＤのビーム角２γの半分近くの値をとる。
【0037】
光の放射強度は出射角に関係する。したがって、最大出射角θの値がγよりも大きい範囲内でとられる場合はより多くの光信号が含まれ得る。すなわち、より多くのエネルギーが含まれ得る。しかしながら、最大出射角θが比較的大きいと、画像センサとＬＥＤとの間の距離が長くなり、画像センサによって受け取られるエネルギーが減少する。最大出射角θがγ以下の範囲内にある場合、画像センサによって受け取られるエネルギーの損失は低減され得るが、指に到達するエネルギーが減少し得る。したがって、遮光部材の位置及び形状は、光信号の最大出射角θがＬＥＤの発光中心及びイメージセンサのＡＡの中心を通過する平面上でγ又はγ近くの値になるように設計され得る。このように、指に到達するエネルギーと画像センサに到達するエネルギーとのバランスが得られるため、指紋画像の精細度を大幅に改善できる。
【0038】
第２の態様を参照して、第２の態様の一部の実施形態では、前記ＬＥＤの発光中心と前記画像センサのＡＡの中心との間の距離Ｌは、Ｌ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβを満たし、式中、ｈは、前記ＬＥＤの発光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、ｄは、前記スクリーンアセンブリの上面と下面との間の距離を表し、ｔは前記画像センサの感光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、θは予め定義された値であり且つ前記ＬＥＤによって放射された光信号が、前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で前記遮光部材によって遮蔽された後で到達可能な最大出射角を表し、θ’は入射角がθの光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された後で到達する出射角を表し、βは前記画像センサの視野の１/２であり、β’は光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された場合の出射角βに対応する入射角を表す。
【0039】
ＬＥＤの発光中心と画像センサのＡＡの中心との間の距離Ｌは中心距離と呼ばれ得る。ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβを用いることにより計算を通じて得られる結果は、中心距離Ｌの臨界値Ｌ０である。中心距離Ｌが臨界値Ｌ０より小さい場合、より多くの迷光が画像センサに入射し、指紋光信号への干渉をもたらすため、鮮明な指紋画像を得ることができない。中心距離Ｌが臨界値Ｌ０よりも大きい場合、画像センサに入射する指紋光信号が少なくなり、画像センサに入射する光信号が減少し、光強度が弱くなるため、鮮明な指紋画像を得ることができなくなる。
【0040】
また、システム許容誤差を考慮する場合、前記ＬＥＤの発光中心と前記画像センサのＡＡの中心との間の距離ＬはＬ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβ＋Δを満たし、式中、Δはシステム許容誤差を表す。
【0041】
システム許容誤差は、例えば経験値であり得るか又はシステム（本願のこの実施形態では、システムは指紋認識モジュールであり得る）の寸法、電子装置内での組み付け位置、アセンブリ部材間の協働関係等に基づいて決定され得る。本願では、システム許容誤差Δの特定の値及び決定方法は限定されない。
【0042】
第２の態様を参照して、第２の態様の一部の実施では、前記遮光部材は光貫通孔を有する機械部品であり、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む。
【0043】
遮光部材は光信号を１つの方向でブロックし得るか又は光信号を四方でブロックし得る。遮光部材が光信号を四方でブロックする場合、遮光部材は光貫通孔を有する機械部品として設計され得る。光貫通孔の孔壁はＬＥＤに面し、ＬＥＤによって放射される光信号が取り囲まれている。したがって、光貫通孔からは、出射角が比較的小さい光信号の一部のみを放射でき、出射角が比較的大きい光信号の一部は遮光部材によってブロックされる。
【0044】
第２の態様を参照して、第２の態様の一部の実施形態では、前記電子装置は中間フレームをさらに含み、該中間フレームは、前記スクリーンアセンブリと前記指紋認識モジュールとの間に位置し、前記遮光部材は該中間フレームに一体化され、該中間フレームは、前記ＬＥＤに対応する領域に光貫通孔を有し、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む。
【0045】
すなわち、遮光部材の機能は、電子装置の中間フレームによって実施され得る。具体的には、光貫通孔は中間フレームの、ＬＥＤに対応する領域に設けられ得るため、光貫通孔の孔壁はＬＥＤによって放射される光信号を取り囲むことができるため、ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックする効果が得られる。中間フレームの光貫通孔の位置は、上記の中心距離Ｌを参照して設計され得る。中間フレームの光貫通孔の孔の深さは、予め定義された出射角θ及び開口を参照して設計され得る。
【0046】
第２の態様を参照して、第２の態様の一部の実施形態では、前記電子装置はホルダをさらに含み、前記指紋認識モジュールはホルダ上で保持され、該ホルダは前記指紋認識モジュールを前記スクリーンアセンブリの下に固定する。前記ホルダは一次区画及び二次区画を含む。該一次区画は前記センサを収容する。遮光部材及び二次区画はオールインワン設計を有し、該二次区画は前記ＬＥＤを収容し、前記二次区画は前記ホルダの厚さ方向に貫通する光貫通孔である。該光貫通孔は前記ＬＥＤの領域に対応し、該光貫通孔の孔壁は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む。
【0047】
具体的には、ホルダは、指紋認識モジュールを保持するように構成され得る。組立プロセスでは、ホルダは電子装置の中間フレームと協働して、ホルダによって保持された指紋認識モジュールをスクリーンアセンブリの下に固定し得る。あるいは、遮光孔の機能はホルダによって実施され得る。ホルダの二次区画は、ホルダの厚さ方向に貫通する光貫通孔として設計されてもよく、光貫通孔の孔壁は、ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックすする効果を得るために、ＬＥＤによって放射される光信号を取り囲み得る。ホルダの二次区画は、上記の中心距離Ｌを参照して設計され得る。二次区画の壁厚（又は光貫通孔の孔の深さ）は、予め定義された出射角θ及び開口を参照して設計され得る。
【0048】
第２の態様を参照して、第２の態様の一部の実施形態では、受信した光信号を吸収するために、光貫通孔の孔壁及び孔端面に黒化処理が施されている。
【0049】
光貫通孔の孔壁及び孔端面を黒化処理が施されていることから、孔壁及び孔端面は光信号を吸収する機能を有するため、大角光信号の放つことをブロックする効果が得られる。
【0050】
第２の態様を参照して、第２の態様の一部の実施では、前記スクリーンアセンブリは基板を含み、該基板は前記スクリーンアセンブリの底層に位置し、該基板の下面は、前記指紋認識モジュールの反対にあり、受信した光信号を吸収するために前記基板の上面及び下面に黒化処理が施されている。
【0051】
出射角が比較的小さい光信号の一部は、遮光部材を介してスクリーンアセンブリに入射できるが、スクリーンアセンブリの上面又は下面とスクリーンアセンブリの界面の各層との間で複数回反射され、最終的に画像センサに到達する。反射光のこの部分は指に到達せず、指紋情報を保持していない。したがって、指紋情報への干渉が生じる。反射光のこの部分も上記の迷光の一部である。
【0052】
本願のこの実施形態では、基板の表面で反射される光信号を吸収するために、スクリーンアセンブリの底部の基板の上面及び下面に黒化処理が施されるため、迷光が大幅に低減され、指紋情報に対する迷光の干渉を低減する。このように、指紋画像の精細度がさらに改善される。
【0053】
第１の態様又は第２の態様を参照して、一部の実施では、前記指紋認識モジュールは、複数のＬＥＤと、該複数のＬＥＤに対応する複数の遮光部材と、１つの画像センサとを含む。前記複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤに対応する前記複数の遮光部材とは前記画像センサの周りに均等に分布され、各遮光部材は対応するＬＥＤと前記画像センサとの間に部分的又は全体的に位置する。
【0054】
指紋認識モジュールに含まれるＬＥＤの数、遮光部材の数及び画像センサの数は、本願では限定されない。一実施形態では、指紋認識モジュールは１つの画像センサと、複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤと協働で用いられる遮光部材とを含み得る。複数のＬＥＤ及び遮光部材は画像センサの周りに均等に分布され得るため、画像センサに到達する光信号は比較的均一な光強度を有する。各ＬＥＤと画像センサとの間の中心距離Ｌは、上記の中心距離Ｌを算出する式を参照して設計され得る。
【0055】
画像センサ上での複数のＬＥＤ及び複数の遮光部材の均等な分布は可能な実施にすぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。あるいは、複数のＬＥＤ及び複数の遮光部材は画像センサの周りに非均等に分布され得る。加えて、複数の画像センサが代替的に存在してもよい。これは、本願では限定されない。
【0056】
第１の態様又は第２の態様を参照して、一部の実施では、ＬＥＤは赤外線ＬＥＤである。
【0057】
赤外線ＬＥＤは透過力が比較的強いため、光学式のアンダーディスプレイ指紋認識を実施するために光信号はスクリーンアセンブリを通って指に到達する。しかしながら、赤外線ＬＥＤの使用は可能な実施にすぎず、本願は、光学式のアンダーディスプレイ指紋認識を実施するために、比較的強い透過力を提供できる別の光源を用いる可能性を除外するものではないことを理解すべきである。
【0058】
第１の態様又は第２の態様を参照して、一部の実施では、前記指紋認識モジュールは少なくとも１つのレンズをさらに含み、該少なくとも１つのレンズは、前記スクリーンアセンブリと前記画像センサとの間に位置し、該少なくとも１つのレンズの撮像中心は、前記画像センサのＡＡの中心と一致する。前記少なくとも１つのレンズは光信号を受信するように構成され、前記少なくとも１つのレンズによって受信された光信号は、収束後に前記画像センサに到達する。
【0059】
スクリーンアセンブリと画像センサとの間に少なくとも１つのレンズが追加されるため、レンズに到達する光信号は、レンズによって収束された後で画像センサに到達する。したがって、画像センサによって受信される光信号はより強くなるため、より鮮明な指紋画像を得ることができる。
【0060】
第１の態様又は第２の態様を参照して、前記ＬＥＤの発光中心と前記少なくとも１つのレンズの撮像中心との間の距離Ｌ’は、Ｌ’≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎα’＋ｔ’×ｔａｎα＋ＣＡ／２を満たし、式中、ｈは、前記ＬＥＤの発光面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、ｄは、前記スクリーンアセンブリの上面と下面との間の距離を表し、ｔ’は前記少なくとも１つのレンズの出光孔が位置する面と前記スクリーンアセンブリの下面との間の距離を表し、θは予め定義された値であり且つ前記ＬＥＤによって放射された光信号が、前記ＬＥＤの発光中心及び前記画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で前記遮光部材によって遮蔽された後で到達可能な最大の出射角を表し、θ’は入射角がθの光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された後で到達する出射角を表し、ＣＡは前記少なくとも１つのレンズの出光孔の直径を表し、αは前記少なくとも１つのレンズの視野の１／２であり、α’は光信号が前記スクリーンアセンブリの表面上で屈折された場合の出射角αに対応する入射角を表す。
【0061】
中心距離Ｌに関する上記の限定に基づいて、少なくとも１つのレンズが追加された後に、中心距離Ｌを算出する式にいくつかの修正を加えて、レンズが追加されるシナリオに適合するようにしてもよい。ここで、Ｌ’は、Ｌを算出する式と区別するためにのみ定義され、Ｌ’は、ＬＥＤの発光中心とレンズの撮像中心との間の距離を表す。レンズの撮像中心は画像センサのＡＡの中心と一致するため、Ｌ’はＬＥＤの発光中心と画像センサのＡＡの中心との間の距離も表し得る。
【0062】
さらに、システム許容誤差が考慮される場合、前記ＬＥＤの発光中心と少なくとも１つのレンズの撮像中心との間の距離Ｌ’は、Ｌ’≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎα’＋ｔ’×ｔａｎα＋ＣＡ／２＋Δを満たし、式中、Δはシステム許容誤差を表す。
【0063】
システム許容誤差は、例えば経験値であり得るか又はシステム（本願のこの実施形態では、システムは指紋認識モジュールであり得る）の寸法、電子装置内での組み付け位置、アセンブリ部材間の協働関係等に基づいて決定され得る。本願では、システム許容誤差Δの特定の値及び決定方法は限定されない。
【0064】
第３の態様によれば、スクリーンアセンブリが提供される。当該スクリーンアセンブリは指紋認識モジュールを備える電子装置に適用され、該指紋認識モジュールは発光ダイオードＬＥＤ及び画像センサを含み、当該スクリーンアセンブリの下面は前記ＬＥＤの発光面及び前記画像センサの感光面の反対にある。当該スクリーンアセンブリは基板及び反射膜を含む。該基板及び該反射膜は、前記ＬＥＤの発光面に垂直な方向に積層されて配置され、前記基板は前記反射膜の下に位置する。当該スクリーンアセンブリは１つ以上の光信号処理層を有し、該１つ以上の光信号処理層は前記基板の上面と前記反射膜の下面との間に位置する及び／又は前記基板の下面に位置する。前記１つ以上の光信号処理層は、受信された光信号の反射を低減するために、受信された光信号を処理するように構成されている。
【0065】
第３の態様を参照して、第３の態様の一部の実施では、前記１つ以上の光信号処理層は散乱粒子を含む。
【0066】
散乱粒子は、受信した光信号を散乱させるため、受信された光信号の反射を効果的に低減できる。
【0067】
任意で、前記１つ以上の光信号処理層はインクを含み、該インクは前記散乱粒子を含む。
【0068】
また、噴霧又はめっきプロセスによって、散乱粒子は前記基板の上面、前記基板の下面及び前記反射膜の下面のうちの少なくとも１つに取り付けられ得る。
【0069】
基板の上面、基板の下面及び反射膜の下面のうちの少なくとも１つに取り付けられるとは、上記の１つ以上の光信号処理層は、基板の上面と反射膜の下面との間に位置し得る及び／又は基板の下面に位置することを意味するものと理解すべきである。
【0070】
基板内の、ＬＥＤ及び画像センサに対応する領域に開口処理を行う必要があるため、散乱粒子が基板の上面及び／又は下面に取り付けられた場合、開口処理が行われる領域に界面処理を行うことは多分できないと考えられる。
【0071】
第３の態様を参照して、第３の態様の一部の実施では、前記１つ以上の光信号処理層は、前記基板の上面と前記反射膜の下面との間に位置する。
【0072】
可能な設計では、前記１つ以上の光処理信号層は、直線偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層を含み、該直線偏光子は該１/４波長板よりも前記基板の上面に近い。
【0073】
ＬＥＤからの光信号が直線偏光子及び１／４波長板を通過した後で、界面１を通る光信号の一部は、界面１の上の界面によって反射された後で再度１／４波長板を通過し、光信号の位相が９０度回転される。したがって、反射された光信号のこの部分は直線偏光子に入射しないため、画像センサに入射しない。したがって、直線偏光子及び１／４波長板は、反射膜の上方で反射光を隔離するように構成され得る。
【0074】
任意で、前記直線偏光子及び前記１/４波長板は、前記基板の上面と前記反射膜の下面との間にあり且つ前記ＬＥＤに対応する領域に位置する。
【0075】
直線偏光子及び１／４波長板のコストは比較的高いため、直線偏光子及び１／４波長板は、直線偏光子及び１／４波長板を有効に利用するために一部の領域で用いられ得る。
【0076】
任意で、直線偏光子及び１／４波長板は、基板と反射膜との間に平坦に配置される。
【0077】
任意で、直線偏光子及び１／４波長板は、めっきプロセスにより反射膜の下面に取り付けられる。
【0078】
別の可能な設計では、前記１つ以上の光信号処理層は光均一化膜を含む。
【0079】
光均一化膜はＬＥＤによって放射される光信号を伝達し、散乱特性を有するため、反射膜の下面及び基板の上面による受信された光信号の反射を低減できる。
【0080】
任意で、光均一化膜は基板と反射膜との間に平坦に置かれる。
【0081】
第３の態様を参照して、第３の態様の一部の実施では、前記１つ以上の光信号処理層のうちの少なくとも１つは光吸収材料を含む。
【0082】
光吸収材料は迷光の一部を吸収することにより、反射光を低減する。
【0083】
任意で、光吸収材料を含む少なくとも１つの層は、噴霧又はめっきプロセスにより、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに取り付けられる。
【0084】
基板内の、ＬＥＤ及び画像センサに対応する領域に開口処理を行う必要があるため、光吸収材料が基板の上面及び／又は下面に取り付けられた場合、光吸収材料は、開口処理が行われる領域にのみ配置され得るか又は界面全体に配置され得ることを理解すべきである。これは、本願では限定されない。
【0085】
第３の態様を参照して、第３の態様の一部の実施では、前記１つ以上の光信号処理層は、散乱粒子の少なくとも１つの層、直線偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層、又は散乱粒子の少なくとも１つの層及び光均一化膜の少なくとも１つの層、又は光吸収材料の少なくとも１つの層、散乱粒子の少なくとも１つの層、直線偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層、又は光吸収材料の少なくとも１つの層、散乱粒子の少なくとも１つの層及び光均一化膜の少なくとも１つの層を含む。
【0086】
すなわち、上記の複数の可能な光信号処理層は、矛盾が生じなければ組み合わせて用いられ得る。
【0087】
第４の態様によれば、第３の態様及び第３の態様の可能な実施のうちのいずれか１つのスクリーンアセンブリ及び指紋認識モジュールを含む電子装置が提供される。指紋認識モジュールはＬＥＤ及び画像センサを含む。該ＬＥＤの発光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を放射するために用いられる。該画像センサは前記ＬＥＤの一方側に位置し、該画像センサの感光面は前記スクリーンアセンブリの下面の反対にあり、光信号を受信するために用いられる。該画像センサによって受信される光信号は、前記ＬＥＤによって指に放射された後で戻される指紋光信号を含み、該指紋光信号は指紋画像を生成するために用いられる。
【0088】
第４の態様を参照して、第４の態様の一部の実施では、前記指紋認識モジュールは遮光部材をさらに含み、該遮光部材は、前記ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするために、前記ＬＥＤと前記画像センサとの間に部分的に又は全体的に位置する。
【0089】
電子装置に含まれる指紋認識モジュールは、第１の態様及び第１の態様の可能な実施のうちのいずれか１つの指紋認識モジュールであり得る。
【図面の簡単な説明】
【0090】
【発明を実施するための形態】
【0091】
添付の図面を参照して、本願の技術的解決策を以下で説明する。
【0092】
本願の実施形態の理解を容易にするために、以下の説明が最初に提供される。
【0093】
第一に、理解を容易にするために、複数の添付の図面を参照しながら、本願で提供される指紋認識モジュール及び電子装置を以下で詳細に説明する。しかしながら、これらの添付の図面は理解を容易にするための例にすぎない。図に示すコンポーネント間の相対距離並びに構コンポーネントの形状及び寸法は必ずしも実物のものと同じではないか又は均等に縮尺されたものでない。
【0094】
第二に、本願の実施形態では、寸法の設計は多くの場合に関与しており、これらの設計は全て理想的な状態における考慮に基づくものである。したがって、設計によって得られる寸法を基本寸法と呼ぶことがある。それに対して、機械加工及び組立後に得られる寸法を実測寸法と呼ぶことがある。基本寸法と実測寸法との間には特定の寸法上のずれがある。しかしながら、これらの寸法間のすれが許容誤差の範囲内にある限り、これらの寸法は本願の保護範囲に含まれるものとする。許容誤差は実際のパラメータ値の許容可能な変動である。許容誤差と基本寸法は、実測寸法を変更させることができる２つの閾値、すなわち、制限寸法を定義するために用いられ得る。加えて、許容誤差の特定の値が予め定義され得る。本願では、許容誤差の具体的な値は限定されない。
【0095】
第三に、以下では、複数の添付図面を参照しながら、本願で提供される指紋認識モジュールを詳細に説明する。説明を容易にするために、複数の添付の図面では、スクリーンアセンブリが配置された面を、コンポーネント間の相対位置関係を説明するための基準面として用いられる。スクリーンアセンブリは複数の層を含むが、スクリーンアセンブリの上面及び下面は平行であるか又は略平行である。
【0096】
以下の実施形態では、理解及び説明を容易にするために、スクリーンアセンブリに平行な平面をｘｏｙ平面と表記し、本明細書で記載のスクリーンアセンブリに平行であるということは、ｘｏｙ平面に平行であることを示し得る。スクリーンアセンブリに垂直な方向をｚ方向と表記し、本明細書で記載のスクリーンアセンブリに垂直であるということは、ｚ方向を通過する平面、例えば、ｙｏｚ平面又はｘｏｚ平面を示し得る。
【0097】
加えて、以下の実施形態では、多くの場合、スクリーンアセンブリに垂直な方向の断面を説明する。本願の実施形態では、スクリーンアセンブリに垂直な方向の断面は、スクリーンアセンブリに対して垂直な方向にＬＥＤの発光中心及びレンズモジュール内のレンズの結像中心を通過する断面であり、例えば、以下の複数の添付の図面に示すｙｏｚ平面である。
【0098】
なお、これらの説明及び定義は説明及び理解を容易にするためのものにすぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。本願の添付の図面は、指紋認識モジュールと指紋認識モジュール内の各コンポーネントとの間の相対位置関係及び指紋認識モジュールと電子装置内の別のコンポーネントとの間の相対位置関係をより明確に説明することを意図したものにすぎない。したがって、図面に示す各コンポーネントの配置方向は、使用プロセスにおいて、指紋認識モジュール及び指紋認識モジュールを備える電子装置の配置方向に限定を課すものではない。
【0099】
第四に、本願の実施形態では、理解を容易にするために、複数の添付の図面は、ＬＥＤにより指に光信号が放射され、指内を伝搬した後にスクリーンアセンブリに戻され、最後にセンサによって受信される光路図を示す。これらの光路図は理解を容易にするための例示にすぎず、本願に対する限定をなすものではない。指に入射する光信号の数、光路の方向等は本願では限定されない。
【0100】
同様に、複数の添付の図面は、光信号がスクリーンアセンブリによって反射されセンサに入る光路図をさらに示す。これらの光路図は、理解を容易にするための例示にすぎず、本願に対する限定をなすものではない。スクリーンアセンブリによって反射される光信号の数、光路の方向等は本願では限定されない。
【0101】
第五に、本願の実施形態では、「少なくとも１つ」は１つ以上を表し得る。「複数」は２つ又は２つ以上を意味する。
【0102】
加えて、本願の実施形態の理解を容易にするために、本願における用語を最初に簡単に説明する。
【0103】
１.ビーム角（beam angle）:ビーム角は、光度が、法線での光度の１０％又は５０％に達する位置で２つの側によって形成される内角がビーム角度であるか又は光度が最大光度の１０％又は５０％の光信号間の内角である。以下の説明を容易にするために、ビーム角を２γと表記し、その出射角がγである光信号は、頂点が光源の発光中心である直錐を形成し得る。直錐によって直錐の底面に垂直な任意の界面上で形成される角度はビーム角２γである。
【0104】
例えば、ビーム角が、法線での光度の５０％に達する位置で２つの側によって形成される内角として定義され、光の出射角がビーム角の半分のγに達する場合、出射角に沿って放射される光信号の強度は発光中心の光強度の５０%である。
【0105】
赤外ＬＥＤの発光角は一般に大きく、ビーム角の範囲は３０°～１４０°である。ビーム角が、法線での光度の５０％に達する位置で２つの側によって形成される内角として定義され、３０°のビーム角は、赤外ＬＥＤによって放射される光信号の出射角が１５°の場合に、光信号の光強度は赤外ＬＥＤの発光中心の光強度の５０％であることを意味し、１４０°のビーム角度は、赤外ＬＥＤによって放射される光信号の出射角が７０°の場合、光信号の光強度は赤外ＬＥＤの発光中心の光強度の５０％であることを意味し得る。
【0106】
２.視野（field of view、ＦＯＶ）:視野は画角（angle of view）とも呼ばれ、光学機器のレンズを頂点として用い、検出すべきオブジェクトの画像がレンズを通過できる最大範囲の２つのエッジを用いることにより形成される内角である。視野は、受光素子によって画像を受信するための角度範囲を測定するのに用いられる。
【0107】
本願の実施形態を以下で詳細に説明する。
【0108】
図１は、本願の一実施形態に係る電子装置１００の概略構造図である。電子装置１００は、例えば、携帯電話、タブレットコンピュータ、電子リーダ、ノートブックコンピュータ、車載装置又はウェアラブル装置であり得る。図１では、電子装置の構造を簡潔に説明するために電子装置１００が携帯電話である例を用いる。
【0109】
電子装置１００はハウジング１０及びスクリーンアセンブリ２０を含む。ハウジング１０は電子装置を保護するように構成され得る。ハウジング１０は具体的に中間フレーム及びリアカバーを含み得る。中間フレームは電子装置１００の外側に露出したベゼルと、ベゼルによって囲まれた内部パネルとを含み得る。中間フレームは、中間フレームの良好な機械的強度を確かなものにするために金属材料で通常作られている。スクリーンアセンブリ２０は内部パネルの上に取り付けられ、リアカバーが内部パネルの下に取り付けられる。ベゼルは、リアカバー及びスクリーンアセンブリ２０の周縁を取り囲む。すなわち、スクリーンアセンブリ２０及びリアカバーは中央フレームの両側に別々に取り付けられている。ユーザが電子装置１００を用いる場合、スクリーンアセンブリ２０は通常ユーザに面し、リアカバーはユーザから離れた方に面する。
【0110】
電子装置１００は制御モジュール３０をさらに含む。制御モジュール３０は電子装置１００に収容され、中間フレーム、リアカバー及びスクリーンアセンブリ２０で覆われている。制御モジュール３０は少なくとも１つの通信インターフェイス、バス、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含み得る。少なくとも１つの通信インターフェイス、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリは、バスを介して互いに通信し得る。少なくとも１つの通信インターフェイスはデータを送受信するように構成されている。スクリーンアセンブリ２０は、制御モジュール３０が駆動回路２０５内の駆動ユニットを起動して駆動信号をトリガすることができるように、１つ以上の通信インターフェイスに接続され得る。
【0111】
本願のこの実施形態では、電子装置１００は指紋認識モジュール４０をさらに含む。指紋認識モジュール４０は電子装置１００に収容され、スクリーンアセンブリ２０の下に位置し、中間フレーム、リアカバー及びスクリーンアセンブリ２０で覆われている。指紋認識モジュール４０は、光信号を収集し、受信した光信号に基づいて指紋画像を生成するように構成され得る。一部の可能な設計では、指紋認識モジュール４０はスクリーンアセンブリ２０と一体化され、スクリーンアセンブリ２０の一部である。すなわち、スクリーンアセンブリ２０は指紋認識モジュール４０を含み得る。一部の他の可能な設計では、指紋認識モジュール４０とスクリーンアセンブリ２０とは互いに独立した２つのモジュールであってもよく、スクリーンアセンブリ２０は指紋認識モジュール４０を含まなくてもよい。これは、本願では限定されない。以下の実施形態では、理解及び説明を容易にすることのみを目的として、指紋認識モジュール４０及びスクリーンアセンブリ２０は、２つの独立したモジュールとして定義される。
【0112】
指紋認識モジュール４０は、指紋画像をプロセッサに送信するために１つ以上の通信インターフェイスに接続され得る。少なくとも１つのメモリはプログラムコードを記憶するように構成されている。プログラムコードは指紋認識のためのコードを含む。少なくとも１つのプロセッサは、前述のアプリケーションプログラムコードを実行するように構成され得る。例えば、少なくとも１つのプロセッサは、指紋認識を実施するために指紋認識のためのコードを実行することができる。
【0113】
図２は、本願の一実施形態に係る電子装置に用いられるスクリーンアセンブリ２０の概略構造図である。図２では、図１に示す電子装置１００のスクリーンアセンブリ２０の構造がさらに記載されている。スクリーンアセンブリ２０は、例えば、カバーガラス（cover glass、ＣＧ）２０１、上側偏光子２０２、カラーフィルム基板２０３、液晶（liquid
crystal、ＬＣ）層２０４、駆動回路２０５、下側偏光子２０６、光源を提供するための発光ダイオード（ＬＥＤ）２３０、反射防止膜２０７、光均一化層２０８、導光層２０９、反射膜２１０及び基板２１１を含み得る。前述の層は積み重ねて配置される。前述のアセンブリは、例えば、光学的に透明な接着剤（optically clear adhesive、ＯＣＡ）材料を用いることによって組み立てられ得る。反射膜２１０及び基板２１１は、スクリーンアセンブリ２０を介して電子装置１００内に光が照射されるのを阻止し得る。基板２１１は、例えば、鉄フレームを含み得る。反射防止膜２０７、光均一化層２０８、導光層２０９、反射膜２１０、基板２１１及びＬＥＤ２３０は、スクリーンアセンブリ２０のための均一な平面光源を提供するために１つのバックライトモジュールを構成し得る。
crystal、ＬＣ）層２０４、駆動回路２０５、下側偏光子２０６、光源を提供するための発光ダイオード（ＬＥＤ）２３０、反射防止膜２０７、光均一化層２０８、導光層２０９、反射膜２１０及び基板２１１を含み得る。前述の層は積み重ねて配置される。前述のアセンブリは、例えば、光学的に透明な接着剤（optically clear adhesive、ＯＣＡ）材料を用いることによって組み立てられ得る。反射膜２１０及び基板２１１は、スクリーンアセンブリ２０を介して電子装置１００内に光が照射されるのを阻止し得る。基板２１１は、例えば、鉄フレームを含み得る。反射防止膜２０７、光均一化層２０８、導光層２０９、反射膜２１０、基板２１１及びＬＥＤ２３０は、スクリーンアセンブリ２０のための均一な平面光源を提供するために１つのバックライトモジュールを構成し得る。
【0114】
ＬＥＤ２３０は、光信号を提供するための光源として機能する。導光層２０９は、ＬＥＤ２３０から入射する光信号を平面全体に均一に分散させる。光均一化層２０８は光信号をより均一にする。反射防止膜２０７は、反射防止膜２０７によって放出される光信号の透過強度を改善する。
【0115】
液晶層２０４の両側に積み重ねられた上側偏光子２０２及び下側偏光子２０６は、光信号の偏光特性を変化させるように構成されている。液晶層２０４と下側偏光光２０６との間に配置された駆動回路２０５は、液晶層２０４における液晶が透明又は不透明になるように制御する。すなわち、反射防止膜２０７から入射した光が液晶層２０４を通過してスクリーンアセンブリ２０の外側の領域に到達し、人間の目によって受けられるようにするかどうかを制御する。
【0116】
駆動回路２０５上には複数の駆動ユニットが配置され得る。例えば、１つの駆動ユニットは１つ以上の薄膜トランジスタ（thin film transistor、ＴＦＴ）であり得る。駆動ユニットの電源オン状態は、液晶層２０４における液晶の透明状態を制御するために駆動回路２０５を制御することによって制御され得る。具体的には、駆動回路２０５が電源オンになるように駆動ユニットを制御すると、ＬＥＤ２３０からの光信号が導光層２０９、光均一化層２０８、反射防止膜２０７、下側偏光子２０６、液晶層２０４、カラーフィルム基板２０３、上側偏光子２０２及びカバー２０１を通過して、スクリーンアセンブリ２０の外側領域に到達し得る。
【0117】
上記で列挙したＴＦＴは駆動ユニットの可能な形態にすぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。
【0118】
図３は、指紋認識モジュールにより指紋情報を取得することの概略図である。図３に示すように、指紋認識モジュール４０はスクリーンアセンブリの下に配備され得る。指紋認識モジュール４０は指紋情報を取得するために用いられる光信号を提供し、指によって返された光信号を受信して指の指紋情報を取得し得る。スクリーンアセンブリは、例えば、図２に示すスクリーンアセンブリ２０であり得るか又は図２に示すスクリーンアセンブリ２０とは異なり得る。本願ではこれは限定されない。
【0119】
図３に示すように、指紋認識モジュール４０は少なくとも１つのＬＥＤ４０１及び少なくとも１つの画像センサ（以下センサと略す）４０２を含み得る。ＬＥＤ４０１の発光面は、スクリーンアセンブリ２０の下面と反対であり、光信号を発するために用いられる。任意で、ＬＥＤ４０１は赤外線（infrared、ＩＲ）ＬＥＤである。もちろん、ＬＥＤ４０１は比較的強い透過力を有する光信号を提供可能な別の光源であってもよい。本願ではこれは限定されない。センサ４０２はＬＥＤの一方の側に位置し、センサ４０２の感光面もスクリーンアセンブリ２０の下面と反対であり、光信号を受信するために用いられる。
【0120】
なお、ＬＥＤ４０１は、比較的強い透過力を有する光信号を提供するように構成され得るため、光信号はスクリーンアセンブリ２０を透過して指に到達し、スクリーンアセンブリ２０内の前述の反射膜２１０は、ＬＥＤ４０１によって放射される光信号に対して大きな反射効果を有さない。より正確には、反射膜２１０はＬＥＤ４０１のために透過モードである。加えて、スクリーンアセンブリ２０の底層に位置する基板２１１は不透明であるため、光信号はスクリーンアセンブリ２０の上方の方向に伝搬するのがブロックされ得る。光信号がスクリーンアセンブリ２０を透過して指に入射することが予想される場合、光信号がスクリーンアセンブリ２０を透過して上方に伝搬することができるようにＬＥＤ５０１に対応する位置で開口処理を行ってもよい。同様に、指によって戻された光信号がスクリーンアセンブリ２０を透過してセンサ４０２に到達することが予測される場合、光信号がスクリーンアセンブリ２０を透過して下方に伝搬することができるようにセンサ４０２に対応する位置で開口処理を行ってもよい。
【0121】
開口処理は、スクリーンアセンブリ２０の底層の基板２１１に対して行われるため、ＬＥＤ４０１に対応する位置におけるスクリーンアセンブリ２０の下面は基板２１１の下面ではなく、基板２１１が除去された後にスクリーンアセンブリ２０の下面に露出される別の層、例えば、図２に示す反射膜２１０である。したがって、スクリーンアセンブリ２０の基板２１１に対して開口処理を行った後に得られる、スクリーンアセンブリの下面はバックライト面と呼ばれ得る。バックライト面はスクリーンアセンブリ２０の底部に位置するため、バックライト面はバックライト底部とも呼ばれ得る。バックライト底部はＬＥＤ４０１の上面及びセンサ４０２の上面と反対である。バックライト底部は、必ずしも全体がスクリーンアセンブリ２００の基板で構成されるわけではなく、基板の上の別の層で部分的に構成されている。以下で説明するスクリーンアセンブリ２０の下面は前述の説明に基づいて理解され得る。簡略化のために、以下では再度詳細を説明しない。
【0122】
加えて、開口処理については以下で具体的に説明し、ここでは、開口処理の詳細については省略する。
【0123】
以下では、本願のこの実施形態で提供される指紋認識モジュール４０が指紋情報を取得する特定のプロセスを簡潔に説明する。
【0124】
指がスクリーンアセンブリ２０上に置かれると、ＬＥＤ４０１からの光信号がスクリーンアセンブリ２０を介して指に照射される。光信号の一部は、指の皮膚表面を通って伝搬するために指の内部に入り、光信号は散乱、屈折等によって指の内部で伝搬し得る。指の内部で伝搬する光信号のうちの、光信号の一部は、皮膚表面の屈折及び散乱を介してスクリーンアセンブリ２０に戻り、最終的にセンサ４０２に到達する。指の指紋は隆線（又は稜線とも呼ばれる）及び谷（又は谷線とも呼ばれる）を含み、センサ４０２に到達する光信号は輝度差を生成し得る。したがって、指の指紋が抽出され得る。例えば、センサ４０２に到達するより明るい光信号は指の隆線に対応し、センサ４０２に到達するより暗い光信号は指の谷に対応し得る。したがって、センサ４０２によって読み取られた光信号は指によって戻された光信号であり、光信号は、ＬＥＤ４０１によって指の内部に放射され、指の内部で伝搬した後に屈折及び散乱された光信号を主に含み得る。もちろん、光信号は、ＬＥＤ４０１によって指の表面に放射された後で反射される光信号の一部をさらに含み得る。
【0125】
スクリーンアセンブリ２０の上面にあり、指によって戻された光信号（例えば、光信号は、上記屈折光、散乱光及び反射光を含み得る）を受信するために用いられる領域は画像捕取り込み領域と呼ばれ得る。すなわち、指によって戻された光信号は、スクリーンアセンブリ２０の上面上の画像取り込み領域を介してスクリーンアセンブリ２０に入り、センサ４０２に到達し得る。センサ４０２に到達する光信号は指紋情報を得るために用いられ、指紋情報を得るために用いられる光信号は、指紋画像を生成するために電気信号に変換され得る。指紋画像は指紋情報の表現形式である。指紋画像は、指紋認識を実施するために、例えば上記の図１に示す制御モジュール３０内の少なくとも１つのプロセッサに送られ得る。
【0126】
以下の説明を簡単にするために、ＬＥＤによって指の内部に放射され、指の内部を伝播した後に散乱及び屈折される光信号及びＬＥＤによって指の表面に放射され、指の表面で反射される光信号をまとめて指紋光信号と呼ぶ。単純に、指紋光信号は指紋情報を運ぶ光信号である。指紋光信号は、指紋画像を生成するために指紋情報を得るために用いられ得る。指紋光信号がスクリーンアセンブリを介して下方に伝搬されると、指紋光信号は界面で反射され、光信号の一部が失われることが理解されよう。すなわち、指の表面によって戻された全ての光信号が必ずしもセンサに到達するわけではない。しかしながら、センサによる指紋光信号の収集は影響を受けない。
【0127】
図３に示す画像取り込み領域は理解を容易にするためのものにすぎず、画像取り込み領域の寸法に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。指紋情報を収集するプロセスにおいて、指の指紋情報を正確に得るために指の表面が画像取り込み領域と接触し得る。
【0128】
加えて、理解を容易にするために、図３は、画像取り込み領域、センサ４０２及びＬＥＤ４０１の間の相対位置関係と、ＬＥＤ４０１によってスクリーンアセンブリ２０に光信号（例えば、図３の（ａ）の光信号ａ）が放射され、指内で伝搬された後にスクリーンアセンブリ２０に戻され、次いでセンサに放射される光路とを概略的に示す。上述のように、センサ４０２によって受信される光信号は指によって戻される光信号であり、とりわけ、ＬＥＤ４０１によって指の内部に放射され、指の内部を伝搬した後に屈折及び散乱する光信号と、ＬＥＤ４０１によって指の表面に放射された後に反射される光信号とを含み得る。図３の（ａ）に示す光信号ａは指紋光信号の一例である。図に示すように、光信号ａは、指の表面によって屈折した後に指の内部に入る。指の内部で散乱が生じた後に、光信号の一部はスクリーンアセンブリ２０に戻り、スクリーンアセンブリ２０上の画像取り込み領域に入る光信号の大部分がセンサに到達し、指紋画像が生成される。
【0129】
図３の（ａ）は、ＬＥＤによって指の内部に光信号が放射され、伝搬された後に指によって戻される光路の方向を概略的に示しているにすぎないことを理解すべきである。この用途は、光信号の実際の伝搬経路、指の内部に入射する光信号の数等に対する限定をなす。加えて、簡潔にするために、図３の（ａ）では、ＬＥＤによって光信号ａが指の表面に放射されてセンサへと反射される光路の方向を示していない。しかしながら、これは、本願に対する制限をなすものではない。
【0130】
任意で、指紋認識モジュール４０は、少なくとも１つのレンズ４０３をさらに含む。少なくとも１つのレンズ４０３は、例えば、３ピースレンズ（3piece lens、３ｐレンズ）を含み得る。本明細書におけるレンズは、例えば凸レンズであり得る。少なくとも１つのレンズ４０３は、センサ４０２とスクリーンアセンブリ２０との間に配置され得る。少なくとも１つのレンズ４０３の撮像中心は、センサ４０２の感光面上のアクティブエリア（active area、ＡＡ）の中心と一致する。少なくとも１つのレンズ４０３は指紋光信号を受信するように構成されてもよく、光信号は少なくとも１つのレンズ４０３によって収束された後にセンサ４０２に到達する。したがって、少なくとも１つのレンズ４０３はセンサ４０２とスクリーンアセンブリ２０との間に配置されるため、光信号を収束してセンサ４０２に入れることができるため、指紋画像の精細度が改善される。
【0131】
理解を容易にするだけのために、図３は１つの凸レンズを概略的に示していることを理解すべきである。しかしながら、これは、本願に対する限定をなすものではない。本願では、少なくとも１つのレンズ４０３に含まれるレンズの数及び種類は限定されない。加えて、理解を容易にするために、図３は、破線を用いることにより、レンズ４０３の視野と、視野の方向に沿ってスクリーンアセンブリ２０に入射する光信号が到達できる領域とを示す。
【0132】
ＬＥＤ４０１によって光信号が放射され、スクリーンアセンブリ２０を用いることにより外方に伝搬されるプロセスにおいて、光信号は界面を介して放射され得る。例えば、光信号はスクリーンアセンブリ２０のカバーガラス２０１で反射され得る。別の例では、光信号はスクリーンアセンブリ２０内の界面で反射され、例えば、下側偏光子２０６及び反射防止膜２０７との間の界面で反射される。反射光は、比較的大きな入射角により画像取り込み領域に入射し得るか又は界面での複数の反射を介して画像取り込み領域に入射し得ることにより、指紋情報の取得を妨げる。
【0133】
例えば、図３の（ｂ）に示す光信号ｂの場合、光信号ｂがスクリーンアセンブリ２０のカバーガラス２０１の上面で反射されると、光信号ｂの入射角は比較的大きいことから、反射光信号が画像取り込み領域に入射する。反射光信号の光強度は比較的大きく、センサ４０２で強い光漏れが起こり得る。
【0134】
図４は、反射光信号が画像取り込み領域に入射した場合にもたらされる光漏れ現象を示す。図４は、スクリーンアセンブリ２０の上のテストターゲットがＬＥＤ４０１から光信号を受信した後に得られる概略図である。光信号の一部はスクリーンアセンブリ２０上で反射されるが、スクリーンアセンブリ２０を透過してテストターゲットに到達することができないため、光漏れ現象が起こる。図４から、光漏れは、テストターゲット上の画像の部分的な露光過多をもたらし、画像内にあり、指紋情報を認識するために用いられる領域が部分的に失われることが分かる。その結果、指の指紋の各領域に関する情報を得ることを助長せず、指紋情報の収集が影響を受ける。
【0135】
本願のこの実施形態では、説明を容易にするために、スクリーンアセンブリの表面及びスクリーンアセンブリ内の層間の界面によって反射された後にセンサに到達する光信号を迷光と呼ぶ。迷光は、指によって戻されてセンサに到達する光信号に干渉し、指紋情報の取得に影響を及ぼし、指紋画像の精細度に影響を及ぼす。その結果、指紋認識効果が影響を受け得る。本明細書に記載の反射とは１回の反射に限定されず、一部の光信号は複数の反射を介してセンサに到達し得ることを理解すべきである。下記の図１７に示すように、これらの光信号も迷光の一部である。
【0136】
これに鑑み、本出願は迷光からの干渉を低減することにより指紋情報への影響を低減し、指紋画像の精細度を改善する指紋認識モジュールを提供する。
【0137】
添付の図面を参照しながら、本願のこの実施形態で提供される指紋認識モジュールを以下で詳細に説明する。本願で提供される指紋認識モジュールは、上記の図２に示すＬＣＤスクリーンに限定されず、代替的にＯＬＥＤスクリーンに適用され得ることを理解すべきである。すなわち、本願のこの実施形態で説明するスクリーンアセンブリはＬＣＤスクリーンであってもいいし、ＯＬＥＤスクリーンであってもよい。指紋認識モジュールの適用範囲は本願では限定されない。
【0138】
図５は、本願の一実施形態に係る指紋認識モジュールの概略図である。図５は、指紋認識モジュール５０を具体的に示す。指紋認識モジュール５０は、少なくとも１つのＬＥＤ５０１、少なくとも１つのセンサ５０２及び少なくとも１つの遮光部材を含み得る。図は一例にすぎず、１つのＬＥＤ５０１、１つのセンサ５０２及び１つの遮光部材５０４を示していることを理解すべきである。しかしながら、これは、本願に対する限定をなすものではない。ＬＥＤ、センサ及び遮光部材の数は本願では限定されない。
【0139】
具体的には、ＬＥＤ５０１の発光面は、スクリーンアセンブリ２０の下面と反対であり、スクリーンアセンブリ２０の方向に光信号を放射するために用いられる。センサ５０２は、ＬＥＤ５０１の一方側に位置する。センサ５０２の感光面はスクリーンアセンブリ２０の下面と反対であり、光信号を受信するために用いられ得る。センサ５０２によって受信された光信号は、ＬＥＤ５０１によって指に放射された後に指紋画像を生成するために戻った指紋光信号を含み得る。理解を容易にするために、図５は、破線を用いることにより、センサ５０２の視野と、視野の方向に沿ってスクリーンアセンブリ２０に入射する光信号が到達できる領域とを示す。
【0140】
遮光部材５０４はＬＥＤ５０１の近くの領域に配置される。遮光部材５０４は、ＬＥＤ５０１によって放射される光信号の一部をブロックするために、ＬＥＤ５０１とセンサ５０２との間に部分的又は全体的に位置する。図５は、遮光部材５０４がＬＥＤ５０１とセンサ５０２との間に全体的に位置する例を示す。しかしながら、これは、本願に対する限定をなすものではない。例えば、下記の図９及び図１１～図１７の全ては、遮光部材５０４がＬＥＤ５０１とセンサ５０２との間に部分的に位置する概略図である。
【0141】
遮光部材５０４は、ＬＥＤ５０１の近くの領域に配置され、ＬＥＤによって放射される角度が大きい出射光がブロックされるため、スクリーンアセンブリ２０の表面上で少なくとも１回反射されることを介してセンサ５０２に到達する迷光が低減される。このように、指紋光信号に対する迷光からの干渉を低減できる。すなわち、指紋情報に対する迷光からの干渉が低減されるため、指紋画像の精細度を改善できる。
【0142】
前述の設計に基づいて、ＬＥＤ５０１の発光中心及びセンサ５０１のＡＡの中心を通過する平面上では、ＬＥＤ５０１によって放射される光信号の出射角は、上記で予め定義された角度θ以下である。すなわち、ＬＥＤ５０１の発光中心及びセンサ５０１のＡＡの中心を通過する平面上では、遮光部材５０４は、ＬＥＤ５０１によって放射され、その出射角がθよりも大きい光信号をブロックするように構成され得る。すなわち、ＬＥＤ５０１の発光中心及びセンサ５０１のＡＡの中心を通過する平面上では、ＬＥＤ５０１によって放射され、遮光部材５０４によってブロックされる光信号の最大出射角はθである。
【0143】
任意で、予め定義された角度θはＬＥＤ５０１のビーム角２γの半分に近い値を取り得る。すなわち、予め定義された角度θはγであり得るか又はγに近い値であり得る。ＬＥＤランプの放射強度は出射角に関係する。したがって、具体的には、最大出射角θがγよりも大きい範囲内の値をとる場合、より多くの光信号が含まれ得る。すなわち、より多くのエネルギーが含まれ得る。しかしながら、最大出射角θが比較的大きい場合、（下記で示す中心距離Ｌの算出する式から分かり得るように）画像センサとＬＥＤとの距離が長くなり、画像センサによって受け取られるエネルギーが減少する。最大出射角θがγ以下の範囲内にある場合、画像センサによって受け取られるエネルギーの損失は低減され得るが、指に到達するエネルギーは減少し得る。したがって、遮光部材の位置及び形状は、ＬＥＤの発光中心及び画像センサのＡＡの中心を通過する平面上で、光信号の最大出射角θがγ又はγに近い値に設計されるように設計され得る。このように、指に到達するエネルギーと画像センサに到達するエネルギーとのバランスが実現されるため、指紋画像の精細度を大幅に改善できる。
【0144】
光源の放射強度と出射角との間の関係及びビーム角の関連する説明は上記で詳細に説明されていることを理解すべきである。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0145】
加えて、下記で説明するＬＥＤの最大出射角は、ＬＥＤによって放射される光信号が遮光部材によってブロックされた後で到達できる出射角の最大値であり得る。簡潔にするために、以下では、同じ又は同様のケースの説明を省略する。
【0146】
なお、図５に示すＬＥＤ５０１の上面はスクリーンアセンブリ２０の下面と反対である。すなわち、ＬＥＤ５０１の上面は発光面である。センサ５０２の上面はスクリーンアセンブリ２０の下面と反対である。すなわち、センサ５０２の上面は感光面である。以下の実施形態では、ＬＥＤの上面を説明する場合、上面をＬＥＤの発光面と見なされ、センサの上面を説明する場合、上面をセンサの感光面と見なされ得る。
【0147】
任意で、指紋認識モジュール５０は少なくとも１つのレンズをさらに含み、少なくとも１つのレンズは、スクリーンアセンブリ２０とセンサ５０２との間に位置し、少なくとも１つのレンズの撮像中心はセンサ５０２のＡＡの中心と一致する。少なくとも１つのレンズは光信号を受信するように構成されてもよく、光信号は、少なくとも１つのレンズによって収束された後でセンサ５０２に到達する。すなわち、少なくとも１つのレンズは１つのセンサと協働で用いられ得る。
【0148】
可能な設計では、センサ及び少なくとも１つのレンズはレンズモジュールとして定義され得る。すなわち、レンズモジュールはセンサを含む。別の可能な設計では、少なくとも１つのレンズはレンズモジュールとして定義され得る。すなわち、レンズモジュール及びセンサは別々に定義される。本願では、センサ及び少なくとも１つのレンズはレンズモジュールとして定義される。しかしながら、これは定義の違いに過ぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。
【0149】
上述のように、少なくとも１つのレンズは、比較的高精細な指紋画像を得るために光を収束するように構成されている。すなわち、指紋認識モジュールがレンズを含まない場合でも、センサは受信した光信号に基づいて指紋画像を生成し得る。したがって、指紋認識モジュールは少なくとも１つのレンズを含まず、センサのみを含み得る。以下の添付の図面を参照した複数の実施形態は例示にすぎない。指紋認識モジュールがレンズモジュールを含む例を用いて、指紋認識モジュールの複数の概略図を示す。指紋認識モジュールが少なくとも１つのレンズを含まない場合、レンズモジュールは、別段記載が限り、下のセンサで置き換えてもよい。
【0150】
本願のこの実施形態で提供される指紋認識モジュールをより明確に説明するために、図６のいくつかの例を参照して指紋認識モジュールを以下でさらに説明する。
【0151】
図６は、本願の一実施形態に係る指紋認識モジュールの別の概略図である。図６は、指紋認識モジュール５０のいくつかの例を具体的に示す。具体的には、指紋認識モジュール５０は、少なくとも１つのＬＥＤ５０１、少なくとも１つのレンズモジュール５０５及び少なくとも１つの遮光部材５０４を含み得る。各レンズモジュール５０５は、１つのセンサ５０２及び少なくとも１つのレンズ５０３を含み得る。少なくとも１つのＬＥＤ５０１、少なくとも１つのレンズモジュール５０５及び少なくとも１つの遮光部材５０４については、図５を参照して上述の関連する説明を参照されたい。理解を容易にするために、図６は、破線を用いることによって、レンズモジュール５０５内のレンズ５０３の視野と、視野の方向に沿ってスクリーンアセンブリ２０に入射する光信号が到達できる領域とを示す。
【0152】
ＬＥＤ５０１は光源を提供するように構成され得る。ＬＥＤ５０１の発光面は、スクリーンアセンブリ２０の下面と反対であり、スクリーンアセンブリ２０に面する方向に光信号を放射するために用いられ得る。任意で、ＬＥＤ５０１は赤外線ＬＥＤである。ＬＥＤ５０１は光信号を放射し、光信号はスクリーンアセンブリ２０を透過して指に到達し得る。レンズモジュール５０５は、ＬＥＤ５０１の一方側に位置する。レンズモジュール５０５内の少なくとも１つのレンズ５０３は指紋光信号を受信するように構成され、光信号は、少なくとも１つのレンズ５０３によって収束された後でセンサ５０２に到達する。したがって、単純に、センサ５０２は指紋光信号を受信するように構成され得る。遮光部材５０４はＬＥＤ５０１の近くに配置され得る。遮光部材５０４の一方の側面はＬＥＤ５０１に面し、他方の側面はレンズモジュール５０５に面する。ＬＥＤ５０１に面する側面は、ＬＥＤ５０１によって放射された光信号の一部を吸収するために用いられ得る。具体的には、遮光部材５０４の、ＬＥＤ５０１に面する側面は、予め定義された角度（すなわち、上記θ）よりも大きな出射角の光信号を吸収するように設計されている。区別及び説明を容易にするために、遮光部材５０４の、ＬＥＤ５０１に面する側面を第１の表面と表記し、予め定義された角度θよりも出射角が大きい光信号を大角出射光と表記する。
【0153】
任意で、遮光部材５０４の第１の表面は光吸収材料で被覆されている。あるいは、任意で、遮光部材５０４は光吸収材料でできている。遮光部材５０４の、ＬＥＤ５０１に面する表面が光吸収機能を有するならば、特定の調製プロセス及び遮光部材５０４の材料は本願では限定されない。
【0154】
本願のこの実施形態では、指紋認識モジュール５０は、１つのＬＥＤ５０１及び１つのレンズモジュール５０５を含む。遮光部材５０４は、出射角が予め定義された角度よりも大きく、レンズモジュール５０５に近い光信号を吸収して、ＬＥＤ５０１からの大角度出射光を低減することにより、スクリーンアセンブリ２０によって反射された後で光信号がレンズモジュール５０５に到達した場合に、大量の光信号が指紋光信号に干渉するのが防止されるように設計され得る。したがって、遮光部材５０４は、ＬＥＤ５０１の大角出射光をある方向（例えば、レンズモジュール５０５に近い方向）でブロックするように設計され得るか又はＬＥＤ５０１の大角出射光の一部をブロックするように設計され得る。あるいは、遮光部材５０４は、ＬＥＤ５０１の大角出射光を全ての方向でブロックするように設計され得るか又はＬＥＤ５０１の全ての大角出射光をブロックするように設計され得る。
【0155】
図６の（ａ）～（ｃ）は遮光部材５０４のいくつかの例を示す。図６に示す遮光部材５０４は、センサ５０２に近い方向でＬＥＤ５０１の大角出射光をブロックするように構成され得る。したがって、遮光部材５０４は、平板、アーク板等の形状であり得る。図６の（ａ）～（ｃ）を参照して、ＬＥＤ５０１と遮光部材５０４との相対位置関係を以下で別々に説明する。
【0156】
理解及び説明を容易にするために、図６の（ａ）及び（ｂ）のパラメータを先ず次のように定義する：遮光部材５０４の下面とＬＥＤ５０１の上面との間の距離はｈ１であり、遮光部材５０４の高さはｈ２であり、ＬＥＤ５０１の発光中心と遮光部材５０４の第１の表面との間の距離はｗ１であり、ＬＥＤ５０１の、レンズモジュールに近い方の側面と遮光部材５０１の第１の表面との間の距離はｗ２である。
【0157】
図６の（ａ）では、遮光部材５０４の第１の表面はＬＥＤ５０１の上面に対して垂直である。遮光部材５０４は、ＬＥＤ５０１の上面の上方の領域に位置する。遮光部材５０４の下面とＬＥＤ５０１の上面との間には間隔、すなわち、上記のｈ１がある。間隔ｈ１は、遮光部材５０４がＬＥＤ５０１の上面に衝突して、ＬＥＤ５０１を損傷するのを防止するために、信頼性に基づいて設計され得る。したがって、間隔ｈ１は、安全回避距離ｈ０以上であり得る。
【0158】
上述のように、ＬＥＤランプの放射強度は出射角に関係する。本願のこの実施形態では、ＬＥＤ５０１によって放射される光信号が到達可能な最大出射角θが、ＬＥＤのビーム角γの半分近くになるように制御することが考えられ得る。例えば、２γ=３０°の場合、最大出射角θは１５°である。
【0159】
予め定義された値θのサイズは人為的に定義され得ることを理解すべきである。本願に記載のθ＝１５°は一例にすぎず、本願に対する限定をなすものではない。ＬＥＤ５０１によって放射される光信号の最大出射角が制御されるため、ＬＥＤ５０１によって放射される光信号のうちのスクリーンアセンブリ２０の下面に到達する光信号は、比較的小さな範囲内に制御され得る。このように、出射角が比較的大きい光信号は、スクリーンアセンブリ２０に放射された後にレンズモジュール５０５へと反射されるのが防止される。
【0160】
最大出射角に対する前述の制御に基づいて、遮光部材５０４の高さｈ２がさらに設計され得る。図６の（ａ）では、ｗ１／ｔａｎθ＝ｈ２＋ｈ１である。したがって、遮光部材の高さはｈ２＝ｗ１／ｔａｎθ－ｈ１を満たすと判定され得る。
【0161】
図６の（ｂ）では、遮光部材５０４の第１の表面はＬＥＤ５０１の上面に対して垂直である。遮光部材５０４は、ＬＥＤ５０１の一方の側に位置し、遮光部材５０４の第１の表面とＬＥＤ５０１の側面との間に間隔が確保されている。間隔の最小値は上記のｗ２であり、ＬＥＤ５０１の形状は本願では限定されないため、本明細書ではｗ２を最小距離と呼ぶ。例えば、ＬＥＤ５０１の形状は円筒状、立方体、直方体又は他の不規則な形状であり得る。ＬＥＤ５０１の、センサ５０２に近い側面が平面である場合、例えばＬＥＤ５０１の形状が立方体又は直方体である場合、側面と第１の平面との間の距離は固定、すなわちｗ２である。ＬＥＤ５０１の、センサ５０２に近い側面が平面でない場合、例えばＬＥＤ５０１の形状が円筒状である場合、第１の表面と、センサ５０２に近いＬＥＤ５０１の側面上の様々な位置での点との間の距離は異なり得る。この場合、ｗ２は、ＬＥＤ５０１の、センサ５０２に近い側面と遮光部材５０１の第１の表面との間の最小距離と定義され得る。
【0162】
最小距離ｗ２は、遮光部材５０４がＬＥＤ５０１の側面に衝突して、ＬＥＤ５０１を損傷するのを防止するために、信頼性に基づいて設計され得る。したがって、間隔ｗ２は、安全回避距離ｈ０以上であり得る。
【0163】
最大出射角に対する前述の制御に基づいて、遮光部材５０４の高さｈ２がさらに設計され得る。図６の（ｂ）では、ｗ１／ｔａｎθ＝ｈ２－ｈ１である。したがって、遮光部材の高さはｈ２＝ｗ１／ｔａｎθ＋ｈ１を満たすと判定され得る。
【0164】
図６に示す（ａ）及び（ｂ）は、ＬＥＤ５０１と遮光部材５０４との間の相対位置関係の２つの可能な設計にすぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。
【0165】
例えば、遮光部材５０４の第１の表面は必ずしもＬＥＤ５０１の上面に対して垂直である必要はない。図６の（ｃ）に示すように、スクリーンアセンブリに垂直な方向における遮光部材５０４の断面（例えば、ｙｏｚ平面上）の形状で台形であり得る。すなわち、遮光部材５０４の第１の表面とＬＥＤ５０１の上面との間に９０°未満の傾斜角がある。遮光部材５０４の第１の表面がＬＥＤ ５０１の上面に対して垂直でない場合でも、遮光部材５０４とＬＥＤ５０１との間の安全回避距離を考慮する必要がある。図６の（ｃ）に示す遮光部材５０４の第１の表面は、ＬＥＤ５０１の、レンズモジュール５０５に近い側縁部に衝突し得るため、側縁部と第１の表面との間の最小距離は、安全回避距離以上になるように設計され得る。
【0166】
遮光部材５０４の第１の表面とＬＥＤ５０１の上面との間には９０°未満の傾斜角があるため、第１の表面上の異なる位置とＬＥＤ５０１の発光中心との間の距離は異なる。遮光部材５０４の第１の表面と上面との間の交差線は、ＬＥＤ
５０１の上面又はＬＥＤ５０１の上面の延長面に投影され、発光中心と投影面との間の距離は、例えばｗ３と表記され得る。この場合、ｗ３／ｔａｎθ＝ｈ２－ｈ１である。したがって、ｈ２＝ｗ３／ｔａｎ＋ｈ１であると判定され得る。
５０１の上面又はＬＥＤ５０１の上面の延長面に投影され、発光中心と投影面との間の距離は、例えばｗ３と表記され得る。この場合、ｗ３／ｔａｎθ＝ｈ２－ｈ１である。したがって、ｈ２＝ｗ３／ｔａｎ＋ｈ１であると判定され得る。
【0167】
遮光部材５０４の第１の表面と図６の（ｃ）に示すＬＥＤ５０１との間の相対位置関係は一例に過ぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。例えば、遮光部材５０４の上面は、代替的にＬＥＤ５０１の上面の上に位置し得る。この場合、ｗ３／ｔａｎθ＝ｈ２＋ｈ１となる。したがって、ｈ２＝ｗ３／ｔａｎ－ｈ１であると判定され得る。この場合、ｈ２は安全回避距離ｈ０以上である必要がある。
【0168】
なお、上記で示すｗ１とｈ２との関係及びｗ３とｈ２との関係から、ｗ１又はｗ３の値が大きいことは、ｈ１の値が大きく、遮光部材の容積が大きいことを示すことが分かるであろう。しかしながら、遮光部材の体積は電子装置内の使用可能な空間によって制限される。したがって、遮光部材とＬＥＤとの相対位置関係は使用可能な空間に基づいて設計され得る。
【0169】
図６の（ａ）～（ｃ）は、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向における遮光部材５０４の断面の例のみを示すものであることをさらに理解すべきである。遮光部材５０４の形状は本願では限定されない。
【0170】
図７は遮光部材５０４の断面図及び上面図を示す。
【0171】
図７の（ａ）は、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向における遮光部材５０４の断面図を示す。具体的には、図には、ｙｏｚ平面上の遮光部材５０４の断面図を示す。図に示すように、ｙｏｚ平面上の遮光部材５０４の断面形状は、矩形、正方形、段付き、台形等であり得る。簡潔にするために、ここでは例を１つずつ列挙しない。しかしながら、ｙｏｚ平面上の遮光部材５０４の断面形状にかかわらず、ＬＥＤ５０１の最大出射角は、遮光部材５０４の上面と第１の表面との間の交点の位置に基づいて決定され得ることが分かるであろう。
【0172】
図７の（ｂ）は、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向に下方に見た遮光部材５０４の上面図を示す。図示のように、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向に下方に見た場合、遮光部材５０４は、正方形、長方形、円弧形等であり得る。簡潔にするために、ここでは例を１つずつ列挙しない。
【0173】
ＬＥＤの最大出射角に対する前述の制御に基づいて、センサ５０２とＬＥＤ５０１との間の相対位置関係がさらに設計され得る。上述のように、センサ５０２は、スクリーンアセンブリ２０からの反射光を受け取ることを予期していないため、センサ５０２は、ＬＥＤ５０１から可能な限り遠くに配置され得る。しかしながら、センサ５０２とＬＥＤ５０１との間の距離が過度に長いと、受信された指紋光信号の強度が比較的弱くなる。したがって、センサ５０２とＬＥＤ５０１との間の距離は、指紋光学信号の強度と迷光の量とのバランスが実現されるように決定され得ることが期待される。
【0174】
図８は、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との相対位置関係をさらに示す。簡潔にするために、レンズモジュール５０５は図８に全体として示され、少なくとも１つのレンズ５０３及びセンサ５０２は別個に示されない。図８は具体的にレンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離Ｌ’と各パラメータとの関係を示す。中心距離Ｌ’は具体的にＬＥＤ５０１の発光中心とレンズモジュール５０５内のレンズの撮像レンズの中心との間の距離であり得る。Ｌは理解を容易にするためだけに定義されていることを理解すべきである。同じ概念に基づいて、当業者は、Ｌ’の定義に対して同等の置換又は数学的変換を行い得る。これらの置換又は数学的変換は本願の保護範囲に含まれるものとする。
【0175】
区別及び説明を容易にするために、ＬＥＤ５０１の上面とスクリーンアセンブリ２０の下面との間の距離はｈであると仮定する。レンズモジュール５０５内のレンズの撮像レンズの表面上の出光孔の直径（又はクリアアパーチャと呼ばれる）はＣＡである。レンズモジュール５０５内のレンズの撮像レンズのＦＯＶは２αである。レンズの表面上の出光孔が位置する表面とスクリーンアセンブリ２０の下面との間の距離はｔ’である。スクリーンアセンブリ２０の上面と下面との間の距離はｄである。ＬＥＤ５０１によって放射された光信号がスクリーンアセンブリ２０の下面に到達する最大入射角はＬＥＤ５０１の最大出射角に関連する。この実施形態では、ＬＥＤ５０１の最大出射角はθであり、ＬＥＤ５０１によって放射された光信号がスクリーンアセンブリ２０の下面に到達する最大入射角はθである。光信号はスクリーンアセンブリ２０に入った後に屈折するため、光信号がスクリーンアセンブリ２０の上面に到達する入射角は変化し、例えばθ’と表記される。加えて、レンズモジュール５０５内のレンズの撮像レンズのＦＯＶは２αであるため、スクリーンアセンブリ２０の下面から放射された光信号がレンズモジュール５０５に到達する最大入射角はαである。異なる媒体における光信号の屈折現象のために、光信号がスクリーンアセンブリ２０の上面から下面に入射する入射角はαとは異なり、例えばα’と表記される。すなわち、α’は光信号がスクリーンアセンブリの表面上で屈折した場合の出射角αに対応する入射角を表す。なお、レンズモジュール５０５が複数のレンズを含む場合、レンズモジュール５０５内のレンズの撮像レンズの表面上の出光孔は、例えばスクリーンアセンブリ２０に最も近いレンズの撮像レンズの表面上の出光孔であり得る。スクリーンアセンブリ２０がレンズモジュール５０５の上に位置する場合、スクリーンアセンブリ２０に最も近いレンズは、レンズモジュール５０５に含まれる複数のレンズのうちの最も上にあるレンズであり得る。スクリーンアセンブリ２０に最も近いレンズの撮像レンズの表面上の出光孔は、レンズモジュール５０５内のレンズの撮像レンズの表面上の出光孔であるとの定義は、可能な実施にすぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。
【0176】
レンズモジュール５０５がスクリーンアセンブリ２０から光信号を受信し得る臨界点は、ＬＥＤ５０１によって放射された光信号が入射角θでスクリーンアセンブリ２０に入射し、入射角θでレンズモジュール５０５に入射するというものである。すなわち、ＬＥＤ５０１によって放射された光信号がθ未満の入射角でスクリーンアセンブリ２０に入射するか又はα未満の出射角でスクリーンアセンブリ２０から放射される場合、レンズモジュール５０５は光信号を受信することができない。
【0177】
すなわち、Ｌ’≧ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎα’＋ｔ’×ｔａｎα＋ＣＡ／２である。
【0178】
前述の式の右側のパラメータが決定された後の計算によって得られる値は、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離の臨界値であることが理解され、例えば、Ｌ０’と表記される。
【0179】
さらに、システム許容誤差を考慮した場合、ＬＥＤの発光中心とイメージセンサのＡＡの中心との間の距離ＬはＬ’≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎα’＋ｔ’×ｔａｎα＋ＣＡ／２＋Δを満たし、Δはシステム許容誤差を表す。
【0180】
システム許容誤差Δは、例えば経験値であってもいいし、システムの寸法（システムは、本願のこの実施形態における指紋認識モジュールであり得る)、電子装置内のアセンブリ位置、アセンブリ部材間の協調関係等に基づいて決定してもよい。本願では、システム許容誤差Δの特定の値及び決定方法は限定されない。
【0181】
上述したように、レンズモジュール５０５が受信することを予期する光信号は指によって返される光信号、例えば、ＬＥＤ５０１によって指の内部に放射され、指の内部で伝搬した後に屈折及び散乱する光信号及びＬＥＤ５０１によって指の表面に放射され、指の表面で反射される光信号である。レンズモジュール５０５は、スクリーンアセンブリ２０の上面及び下面並びにスクリーンアセンブリ２０の内部の断面から放射される光信号を受信することを予期していない。これらの光信号は上記の迷光であり、指紋情報の収集に対して干渉をもたらす。
【0182】
理解を容易にするために、図８の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照して、中心距離Ｌ’が臨界値Ｌ０'と等しい場合、小さい場合及び大きい場合の指紋情報に対する異なる影響を以下で詳細に説明する。図８では、区別及び説明を容易にするために、指紋情報を得ることができる光信号ａを細線を用いて示し、指紋情報を得ることができない光信号ｂを太線を用いて示す。光信号ａ及び光信号ｂは一例にすぎず、光信号の量、伝搬経路及び強度に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。加えて、理解を容易にするために、図８は、破線を用いることによって、レンズモジュール５０５内のレンズの視野と、視野の方向に沿ってスクリーンアセンブリ２０に入射する光信号が到達可能な領域を示す。
【0183】
加えて、比較を容易にするために、図中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では同じＬＥＤ５０１、同じ遮光部材５０４、同じレンズモジュール５０５及び同じスクリーンアセンブリ２０が用いられる。他のコンポーネントの相対位置は、レンズモジュール５０５が移動する以外は変化しない。比較を容易にするために、図中のＬＥＤ５０１の発光中心を基準として用い、破線を用いて基準を示す。
【0184】
図８の（ａ）は、ＬＥＤ５０１の発光中心とレンズモジュール５０５の撮像中心との間の中心距離Ｌ’が臨界値Ｌ０’に等しい場合を示す。図に示すように、レンズモジュール５０５の一方側に近い光信号が遮光部材５０４を用いることによりブロックされた場合、図に示す光信号ｃは、遮光部材５０４から放射可能な最大出射角を有する光信号であり、光信号の出射角はθである。中心距離Ｌ’が臨界値Ｌ０’である場合、光信号ｃは、スクリーンアセンブリ２０によって反射された後にレンズモジュール５０５における最大入射角αに厳密に沿ってレンズモジュール５０５に入射する。
【0185】
レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離が臨界値Ｌ０’より小さい場合、レンズモジュール５０５によって受け取られる迷光の量は増加する。レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離Ｌ’が臨界値Ｌ０’よりも小さい場合、例えば、図８の（ｂ）の破線で示すようにレンズモジュール５０５がＬＥＤ５０１に近づく方向に移動した場合、レンズモジュール５０５のレンズ面が左の方に移動するため、対応する画像取り込み領域も左の方に移動する。本来、画像取り込み領域に入射しない反射光が画像取り込み領域に入射するため、本来、レンズ面に入射しない反射光がレンズ面に入射する。図示の光信号ｃに加えて、出射角がθ未満のより多くの光信号がスクリーンアセンブリ２０によって反射された後にレンズモジュール５０５に到達し得る。すなわち、ＬＥＤ５０１によってスクリーンアセンブリ２０に放射された後で反射された光信号（すなわち、上記の迷光）の一部は、レンズモジュール５０５に入射することができる。レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離が臨界値Ｌ０’以上である場合、これらの光信号は撮像レンズの外に位置し、レンズモジュール５０５によって受信されない。しかしながら、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離が減少すると、これらの光信号は撮像レンズの範囲に入り、レンズモジュール５０５によって受信される。したがって、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離Ｌ’が臨界値Ｌ０’よりも小さい場合、レンズモジュール５０５が受け取る迷光の量は増加する。
【0186】
レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の距離が臨界値Ｌ０’よりも大きい場合、レンズモジュール５０５によって受け取られる迷光の量は減少し得る。レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離Ｌ‘が臨界値Ｌ０’よりも大きい場合、例えば、図８の（ｃ）の破線で示すように、レンズモジュール５０５がＬＥＤ５０１から離れる方向に移動した場合、レンズモジュール５０５のレンズ面が右の方に移動するため、対応する撮像捕捉領域も右の方に移動する。この場合、出射角がθの光信号（例えば、図中の光信号ｃ）は画像取り込み領域に入ることができないため、レンズモジュール５０５によって光信号が受信される確率は低い。したがって、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離Ｌ‘が臨界値Ｌ０’よりも大きい場合には、レンズモジュール５０５によって受け取られる迷光の量は減少し得る。しかしながら、図示の光信号ｃに加えて、出射角がθよりも小さいより多くの光信号は指によって返された後に画像取り込み領域に入ることができない可能性があるため、光信号が投影モジュール５０５によって受信される確率は低い。したがって、レンズモジュール５０５によって受信される指紋光信号も減少し、光強度が弱まる。したがって、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との距離が過度に長いと、センサによって収集される指紋光信号が減少し、指紋画像の精細度が影響を受け得る。
【0187】
上記に鑑み、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離Ｌ’は臨界値Ｌ０’以上になるように設計され得る。
【0188】
以下で特定の実施形態を提供する：
ｈ＝１ｍｍ、２θ＝３０°、θ’＝９．９３°、ＣＡ＝２．４５ｍｍ、ｔ’＝０．８ｍｍ、ｄ＝１．９５６ｍｍ、２α＝１２３°、α’=３５.８６°及びΔ＝１ｍｍ。
ｈ＝１ｍｍ、２θ＝３０°、θ’＝９．９３°、ＣＡ＝２．４５ｍｍ、ｔ’＝０．８ｍｍ、ｄ＝１．９５６ｍｍ、２α＝１２３°、α’=３５.８６°及びΔ＝１ｍｍ。
【0189】
パラメータを上記式代入すると、
Ｌ’≧１×ｔａｎ１５°＋１．９５６×ｔａｎ９．９３°＋１．９５６×ｔａｎ３５．８６°＋０．８×ｔａｎ６１.５°＋２.４５／２+１が得られ得る。
Ｌ’≧１×ｔａｎ１５°＋１．９５６×ｔａｎ９．９３°＋１．９５６×ｔａｎ３５．８６°＋０．８×ｔａｎ６１.５°＋２.４５／２+１が得られ得る。
【0190】
上記計算からＬ’≧５．７２ｍｍであることが分かり得る。すなわち、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の中心距離Ｌ’の臨界値Ｌ０’は５.７２ｍｍである。すなわち、レンズモジュール５０５とＬＥＤ５０１との間の最小中心距離Ｌ’は５.７２ｍｍであり得る。
【0191】
上記で列挙した各パラメータの値は理解を容易にするための例にすぎず、本願に対する限定をなすものではないと理解すべきである。本願では、各パラメータの特定の値は限定されない。
【0192】
前述の設計に基づいて、遮光部材５０４は大角出射光の一部を吸収するため、スクリーンアセンブリ２０によってレンズモジュール５０５へと反射される迷光を減らすことができる。したがって、指紋情報への干渉を低減できるため、比較的高精細な指紋画像を得ることができる。とりわけ、光強度が比較的強い迷光を減らすことができ、光漏れを回避でき、露光面積を減らすことができるため、比較的大きな有効面積を有する指紋画像を得ることができる。したがって、全体として、完全で明瞭な指紋画像を得ることにより、指紋認識効率が改善されるため有利である。
【0193】
なお、上記の中心距離Ｌ’の決定は、指紋認識モジュールが少なくとも１つのレンズを含むと仮定した場合に設計される。上述のように、指紋認識モジュールは必ずしも少なくとも１つのレンズを含まない。この場合、中心距離Ｌは、ＬＥＤの撮像中心とセンサのＡＡの中心との間の距離として定義され得る。加えて、中心距離ＬはＬ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ＋ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβを満たし、ｔはセンサの感光面とスクリーンアセンブリ２０の下面との間の距離を表し、βはセンサのＦＯＶであり、β’は光信号がセンサに到達する入射角がβの場合にスクリーンアセンブリの下面上での光信号の入射角を表し、スクリンアセンブリの下面により光信号が放射される。
【0194】
システム許容誤差を考慮した場合、ＬＥＤの発光中心とセンサのＡＡの中心との間の距離Ｌは、Ｌ≧ｈ×ｔａｎθ＋ｄ×ｔａｎθ’＋ｄ×ｔａｎβ’＋ｔ×ｔａｎβ＋Δを満たし、Δはシステム許容誤差を表す。
【0195】
もちろん、少なくとも１つのレンズは、別のコンポーネント又はコンポーネントの組み合わせで置き換えられ得る。この場合、上述の中心距離の定義はそれに応じて変更されてもよく、中心距離Ｌ’の計算式におけるα、α’、ｔ及びＣＡの値及び定義もそれに応じて変更され得る。
【0196】
上述のように、遮光部材５０４は代替的にＬＥＤ５０１の大角出射光を全方向でブロックするように設計され得る。図９は、本願の一実施形態に係る指紋認識モジュールの別の概略図である。図９に示す遮光部材５０４は、ＬＥＤ５０１の大角出射光を全ての方向でブロックし得る。理解を容易にするために、図９は、破線を用いることによって、レンズモジュール５０５内のレンズの視野と、視野の方向に沿ってスクリーンアセンブリ２０に入射する光信号が到達可能な領域と、ＬＥＤ５０１によって放射される光信号によって到達可能な最大出射角と、最大出射角の方向に沿ってスクリーンアセンブリ２０に入射する光信号が到達可能な領域とを示す。
【0197】
具体的には、遮光部材５０４は光貫通孔（又は出光孔と呼ばれる）を有する機械部品であり得る。光貫通孔の孔壁はＬＥＤ５０１によって放射された光信号を取り囲んで、ＬＥＤ５０１によって放射された出射光の一部をブロックする。例えば、遮光部材５０４は円筒状でもよく、遮光部材５０４の内面は円筒、斜円筒、楕円円筒、逆漏斗、立方体、直方体、六角形、台形、段付き円筒、段付き斜円筒、段付き楕円筒、段付逆漏斗、段付き立方体、段付き直方体、段付き六角形又は段付き台形を形成し得る。簡潔にするために、ここでは例を１つずつ列挙しない。本明細書の遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁は、ＬＥＤ５０１の大角出射光を全ての方向でブロックするために用いられてもよく、上記の第１の表面と同じ機能を有することが理解されよう。すなわち、孔壁は上記の第１の表面として理解され得る。
【0198】
任意で、遮光部材５０４の光貫通孔のオリフィスは円、楕円、正方形又は長方形である。光貫通孔のオリフィスの形状は、遮光部材５０４の上面と孔の内壁との交差線を用いて得られる形状であり得るか又は遮光部材５０４の内面をスクリーンアセンブリ２０の下面に突き出すことにより得られる突起の形状であり得る。
【0199】
任意で、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向における遮光部材５０４の断面の形状（すなわち、ｙｏｚ平面上）は正方形、長方形、台形、段付き正方形、段付き長方形又は段付き台形である。
【0200】
遮光部材５０４の出光孔のオリフィスの形状と、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向における断面の形状とを組み合わせてもよい。したがって、遮光部材５０４の光貫通孔の内壁は様々な異なる形状を形成し得る。
【0201】
なお、遮光部材５０４の光貫通孔のオリフィスが円であり、スクリーンアセンブリ２０に対して垂直な方向の断面がＬＥＤ５０１の発光中心に対して対称である場合、ＬＥＤ５０１によって放射される光信号の最大出射角は全ての方向で同じに、例えばθになるように制御され得る。この設計は、図１８に示すように、アレイが複数のレンズモジュール、複数のＬＥＤ及び複数の遮光部材を含む場合にとりわけ適用可能である。この設計は、図１２の（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤ及び複数の遮光部材がレンズモジュール内で均一に分布する場合にも適用され得る。
【0202】
遮光部材５０４の出光孔が楕円形、正方形又は長方形である場合、ＬＥＤ５０１によって放射される光信号の最大出射角は全ての方向でわずかに異なる。例えば、楕円の場合、長軸方向の最大出射角は短軸方向の最大出射角よりも大きい。正方形又は長方形の場合、対角面の最大出射角は対向する２つの面間の最大出射角よりも大きい。この設計は、図１２の（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）に示すような、１つのレンズモジュールの周囲に２つ以上のＬＥＤが分布する場合にとりわけ適用可能である。異なる最大出射角が異なる方向で用いられるため、より多くの光信号をスクリーンアセンブリ２０に入射させることができることから、光強度を改善でき、より多くの指紋情報を得ることができるため、より鮮明でより正確な指紋画像が得られる。
【0203】
したがって、遮光部材５０４の光貫通孔の形状は、異なる最大出射角及びＬＥＤ５０１とレンズモジュール５０５との間の相対位置関係に基づいて適切に設計され得る。
【0204】
スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向の遮光部材５０４の内面の断面形状が段付きの場合、より多くの光信号をスクリーンアセンブリ２０に入射させることができる。上述したものと同じ理由に基づいて、より多くの指紋光信号を得ることができ、より鮮明でより正確な指紋画像を得ることができる。
【0205】
図９の（ａ）～（ｄ）は、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向における、遮光部材５０４の光透過孔の孔壁の断面のいくつかの異なる形状を示す。図９は、ｙｏｚ平面上の遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁の断面のいくつかの異なる形状を具体的に示す。
【0206】
図９の（ａ）に示すように、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向における（例えば、ｙｏｚ平面）遮光部材５０４の光透過孔の孔壁の断面は長方形であり、スクリーンアセンブリ２０に平行な方向（例えば、ｘｏｙ平面）における遮光部材５０４の光透過孔の孔壁の断面は円形、楕円形、正方形、長方形等であり得る。したがって、図９の（ａ）に示す遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁は円筒、楕円円筒、立方体、直方体等を形成し得る。
【0207】
図９の（ｂ）に示すように、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向（例えば、ｙｏｚ平面）における遮光部材５０４の遮光部材の光貫通孔の孔壁の断面は平行四辺形であり、スクリーンアセンブリ２０に平行な方向（例えば、ｘｏｙ平面）における遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁の断面は、円形、楕円形、正方形、長方形等であり得る。したがって、図９の（ｂ）に示す遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁は斜円筒、斜楕円円筒、立方体、六角形等を形成し得る。
【0208】
図９の（ｃ）に示すように、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向（例えば、ｙｏｚ平面）の遮光部材５０４の光透過孔の孔壁の断面は段付きであり、スクリーンアセンブリ２０に平行な方向（例えば、ｘｏｙ平面）の遮光部材５０４の光透過孔の孔壁の断面は円形、楕円形、正方形、長方形等であり得る。したがって、図９の（ｃ）に示す遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁は段付き円筒、段付き楕円円筒、段付き立方体、段付き直方体等を形成し得る。
【0209】
図９の（ｄ）に示すように、スクリーンアセンブリ２０に垂直な方向（例えば、ｙｏｚ面）の遮光部材５０４の光透過孔の孔壁の断面は段付きであり、スクリーンアセンブリ２０に平行な方向（例えば、ｘｏｙ面）の遮光部材５０４の光透過孔の孔壁の断面は円形、正方形等であり得る。したがって、図９の（ｄ）に示す遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁は台形、逆漏斗等を形成し得る。
【0210】
図９を参照すると、遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁によって形成され得るいくつかの異なる形状が上述されていることを理解すべきである。しかしながら、これは、本願に対する限定をなすものではない。
【0211】
【0212】
加えて、遮光部材５０４の外面は、円筒、段付き円筒、立方体、直方体等を形成し得る。これは、本願では限定されない。加えて、遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁によって形成される形状は、外面によって形成される形状とは無関係である。例えば、遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁が円筒を形成し、遮光部材５０４の外面が円筒を形成し得る。この場合、遮光部材５０４は中空円筒であり得る。別の例では、遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁は円筒を形成し得る。別の例では、遮光部材５０４の光貫通孔の孔壁は斜円筒を形成し、遮光部材５０４の外面は円筒を形成し得る。簡潔にするために、ここでは例を１つずつ列挙しない。
【0213】
図１０は、本願の一実施形態に係る、指紋認識モジュールで遮光部材が用いられる場合及び指紋認識モジュールで遮光部材が用いられない場合に得られる効果比較図である。上述の図４と同様に、図１０は、スクリーンアセンブリ２０の上のテストターゲットがＬＥＤ５０１からの光信号を受信した後に得られる概略図である。図１０の（ａ）は、指紋認識モジュールａで遮光部材が用いられない場合の概略図であり、（ｂ）は、指紋認識モジュールで図９に示す遮光部材が用いられた後で得られる概略図である。比較を通じて、指紋認識モジュールで遮光部材が用いられない場合は、光強度分布が均一でなく、多くの箇所で光漏れ現象が起こることが分かるであろう。しかしながら、指紋認識モジュールで遮光部材が用いられる場合、光強度分布は比較的均一であり、光漏れ現象は基本的に解消される。
【0214】
加えて、指紋認識モジュール５０の通常の使用と協働するために、スクリーンアセンブリ２０に対していくつかの改善を行う必要があり得る。
【0215】
例えば、指紋認識モジュール５０はスクリーンアセンブリ２０の下方に位置し、ＬＥＤ４０１によって放射される光信号は、指に入射するためにスクリーンアセンブリ２０を透過する必要があるため、スクリーンアセンブリ２０の基板２１１はスクリーンアセンブリ２０の上方の方向への光信号の伝搬をブロックし得る。光信号が指に入射するためにスクリーンアセンブリ２０を透過することが予想される場合、光信号がスクリーンアセンブリ２０の上方の方向に伝搬することができるように、ＬＥＤ５０１に対応する位置で基板２１１に対して開口処理を行う必要がある。具体的には、開口処理は、基板２１１上の、遮光部材５０４に対応する位置で行われ得る。開口の寸法は、ＬＥＤ５０１の最大出射角及びＬＥＤ５０１の上面と基板２１１の上面との間の距離に基づいて決定され得る。
【0216】
図９の（ａ）を例にとって、ＬＥＤ５０１によって放射される光信号の最大出射角がθであり、ＬＥＤ５０１の上面と基板２１１の上面との間の距離がｓ１の場合、開口は、その中心がＬＥＤ５０１の発光中心であり、半径がｓ１×ｔａｎθの円であり得るか又はその中心がＬＥＤ５０１の発光中心であり、辺の長さが２×ｓ１×ｔａｎθの正方形であり得る。開口の形状は、遮光部材５０４の光貫通孔の形状と同じであってもよい。簡潔にするために、ここでは例を１つずつ列挙しない。
【0217】
同様に、指を介して伝搬された後にスクリーンアセンブリ２０に到達する指紋光信号の強度は大幅に低下しており、指紋光信号はスクリーンアセンブリ２０の基板２１１を透過できない。指紋光信号がレンズモジュール５０５に到達することが予想される場合、指紋光信号が指紋情報を得るために指紋認識モジュール５０に入るように、基板２１１に開口処理を行う必要がある。具体的には、開口処理は、画像取り込み領域に入る指紋光信号がスクリーンアセンブリ２０を透過してレンズモジュール５０５に到達することができるように、基板２１１の、画像取り込み領域に対応する位置で行われ得る。開口の寸法は、例えば、レンズモジュール５０５の上面と基板２１１の上面との間の距離及びレンズモジュール５０５内の撮像レンズのＦＯＶに基づいて決定され得る。レンズモジュール５０５内の撮像レンズのＦＯＶが２αであり、レンズモジュール５０５の上面と基板２１１の上面との間の距離がｓ２の場合、開口は、例えば、その中心がレンズモジュール５０５の撮像中心であり、その半径がＣＡ/２＋ｓ１/ｔａｎαの円であり得る。ＣＡ及びαの定義は、図７を参照して上記で詳細に説明されている。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0218】
開口処理は、開窓、貫通、孔開け等とも呼ばれ得る。すなわち、光信号がスクリーンアセンブリ２０を通って外側に放射されることを確実にするか又は光信号がスクリーンアセンブリ２０を通ってレンズモジュールに到達することを確実にするために、光信号をブロックする基板２１１上の材料の一部が除去される。開口処理により、光信号がスクリーンアセンブリ２０を通過して指に到達し得るため、開口処理によって得られる開口も、光貫通孔とも呼ばれ得る。
【0219】
なお、本明細書では、基板２１１上にある、遮光部材５０４に対応する位置は、具体的には、指紋認識モジュール５０とスクリーンアセンブリ２０とが電子装置内で別々に組み付けられている場合は、基板２１１上にあり、遮光部材５０４に対応する位置である。本明細書では、基板２１１上にあり、センサ５０２に対応する位置は、具体的には、指紋認識モジュール５０とスクリーンアセンブリ２０とが電子装置内で別々に組み付けられている場合は、基板２１１上にあり、センサ５０２に対応する位置である。簡略化のため、以下では、同一又は同様の場合の説明を省略する。
【0220】
本願のこの実施形態の理解を容易にするために、指紋認識モジュールが、１つのＬＥＤ、１つのレンズモジュール及び１つの遮光部材を含む場合を、図５～図９を参照して上に示す。しかしながら、これは、本願に対する限定をなすものではない。ＬＥＤの数、センサの数、レンズモジュールの数及び遮光部材の数は本願では限定されない。しかしながら、遮光部材はＬＥＤと協働で用いられ得ることが分かるであろう。したがって、遮光部材の数はＬＥＤの数に対応し得る。レンズモジュールとセンサと協働で用いられる。したがって、レンズモジュールの数はセンサの数に対応する。
【0221】
図１１は、本願の一実施形態に係る指紋認識モジュールのさらに別の概略図である。図１１は、指紋認識モジュール６０を具体的に示す。指紋認識モジュール６０は、複数のＬＥＤ６０１、１つのレンズモジュール６０５及び複数の遮光部材６０４を含む。簡潔にするために、レンズモジュール６０５は全体として図１１に示され、少なくとも１つのレンズ及びセンサは別個には示されない。しかしながら、これは、本願に対する限定をなすものではない。理解を容易にするために、図１１は、破線を用いることにより、レンズモジュール６０５内のレンズの視野と、視野の方向に沿ってスクリーンアセンブリ２０に入射した光信号が到達可能な領域と、ＬＥＤ６０１によって放射された光信号によって到達可能な最大出射角と、最大出射角の方向に沿ってスクリーンアセンブリ２０に入射した光信号が到達可能な領域とを示す。
【0222】
ＬＥＤ６０１は、図５～図９に示すＬＥＤ５０１に対応し得る。レンズモジュール６０５は、図５～図９に示すレンズモジュール５０５に対応し得る。ＬＥＤ６０１及びレンズモジュール６０５の関連する説明については、図５～図９を参照して上述の関連する説明を参照されたい。遮光部材６０４は、図９に示す遮光部材５０４に対応し得る。遮光部材６０４の関連する説明については、図９を参照して上述の関連する説明を参照されたい。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0223】
図１１に示すように、指紋認識モジュール６０は２つのＬＥＤ６０１、２つの遮光部材６０４及び１つのレンズモジュール６０５を含む。各遮光部材６０４及び１つのＬＥＤ６０１は協働で用いられ、１つの光源アセンブリを構成し得る。光源アセンブリは、指紋情報を得るための光信号を提供するために、レンズモジュール６０５の近くに配置され得る。例えば、光源アセンブリとレンズモジュールとの間の相対位置関係は上述した、ＬＥＤ６０１の中心とレンズモジュール６０５の撮像レンズの中心との間の距離Ｌ’は上述の臨界値Ｌ０’以上であるというものであり得る。
【0224】
２つのＬＥＤ６０１及び２つの遮光部材６０４は２つの光源アセンブリを構成し得るため、２つの光源アセンブリは、図１１に示すようにレンズモジュール６０５の両側に対称的に分布され得るか又はレンズモジュール６０５の片側に分布され、各光源アセンブリとレンズモジュール６０５との間の距離は、ＬＥＤ６０１の中心とレンズモジュール６０５の撮像レンズの中心との間の距離Ｌ’は上述の臨界値Ｌ０’以上という条件を満たし得る。上述のように、ＬＥＤ６０１とレンズモジュール６０５との間の中心距離はＬ’である。この場合、２つの光源アセンブリ内のＬＥＤ６０１の発光中心は、その中心がセンサ６０２の撮像レンズの中心であり、その半径がＬ’である円周上の任意の位置に分布され得る。
【0225】
理解を容易にするために、図１１は、２つの光源アセンブリがレンズモジュールの両側に対称的に配置されている場合を示す。実際には、光源アセンブリの数は、本願では限定されない。例えば、４個、８個又は１２個の光源アセンブリが存在し得る。複数の光源アセンブリは、その中心がレンズモジュールの撮像レンズの中心であり、その半径がＬである円周上で均等に又は不均一に分布され得る。
【0226】
図１２は、複数の光源アセンブリとレンズモジュールとの相対位置関係のいくつかの例を示す。図１２は、上面から見た場合の、複数の光源アセンブリ及びレンズモジュールとの相対位置関係を示す。図１２は、複数の光源アセンブリ及び１つのセンサを概略的に示す。図１２に示す光源アセンブリは、例えば、図１１を参照して上述した光源アセンブリであり得る。各光源アセンブリは１つの遮光部材６０４及び１つのＬＥＤ６０１を含む。図中の円は光源アセンブリを示す。遮光部材は中空円筒であり、遮光部材の下のＬＥＤを遮光する。したがって、図中ではＬＥＤを別個で示していない。図中の正方形はレンズモジュールを示す。例えば、レンズモジュールは、図１１を参照して上述したレンズモジュール６０５であり得る。図示の形状は、遮光部材、レンズモジュール等の形状に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。具体的には、図１２の（ａ）は、２つの光源アセンブリがレンズモジュールの両側に分布された例を示す。図１２の（ｂ）は、レンズモジュールの片側に２つの光源アセンブリが分布された例を示す。図１２の（ｃ）は、４つの光源アセンブリがレンズモジュールの周囲に均一に分布する例を示す。図１２の（ｄ）は、４つの光源アセンブリがレンズモジュールの両側で２つのグループで分配され、１つのグループが２つのアセンブリを含む例を示す。簡潔にするために、添付の図面を用いて例を一つずつ列挙しない。
【0227】
レンズモジュールの数は本願では限定されないことをさらに理解すべきである。指紋認識モジュールが複数のレンズモジュール及び複数の光源アセンブリを含む場合を、図１８を参照して以下で詳細に説明する。ここでは、この実施形態の詳細な説明は省略する。
【0228】
もちろん、複数の光源アセンブリとレンズモジュールとの間の中心距離は異なっていてもよいが、中心距離が臨界値Ｌ０’以上であるという上記の条件を満たさなければならない。
【0229】
図１３～図１６は、本願の一実施形態に係る指紋認識モジュールの概略組立図である。図１１に示す指紋認識モジュール６０を例に取って、図１３～図１６は、電子装置における指紋認識モジュールの組み付けのいくつかの可能な実施を示す。しかしながら、これは、本願に対する限定をなすものではない。同じ又は同様の方法に基づいて、図５～図９に示す指紋認識モジュール５０が電子装置内で組み付けられ得る。
【0230】
一実施形態では、指紋認識モジュール内のレンズモジュールは、スクリーンアセンブリの中間フレーム又は下面に独立して固定され得る。指紋認識モジュールにおけるＬＥＤ及び遮光部材（すなわち、上記の光源アセンブリ）は、スクリーンアセンブリの中間フレーム又は下面に独立して固定され得る。
【0231】
図１３は、指紋認識モジュール内のレンズモジュールが独立して中間フレームに固定され、ＬＥＤ及び遮光部材も独立して中間フレームに固定された例を示す。
【0232】
具体的には、レンズモジュールは、例えば、表面実装技術（surface mounting technology、ＳＭＴ）を用いることにより支持部材１に取り付けられ得る。支持部材１は、接着剤又はネジを用いることにより中間フレームに固定され得る。レンズモジュールが指紋光信号を確実に受信できるようにするために、中間フレームに開口処理を行う必要がある。中間フレームの開口位置はレンズモジュールの位置、すなわち、スクリーンアセンブリの上述の基板の開口位置に対応するか又は画像取り込み領域に対応し得る。区別及び説明を容易にするために、レンズモジュールに対応する開口を開口１と表記する。加えて、開口１の数はレンズモジュールの数と同じであり得る。各開口１は１つのレンズモジュールに対応し得る。開口１の寸法は、レンズモジュールの撮像レンズのＦＯＶ、出光孔の直径ＣＡ及びレンズモジュールの上面と中間フレームの下面との間の距離に関連し得る。例えば、レンズモジュールの上面と中間フレームの上面との距離がｍ２である場合、開口１は、その中心がレンズモジュールの撮像レンズの中心であり、その半径がＣＡ/２＋Ｍ２×ｔａｎαの円であり得る。
【0233】
図１３に示す開口１は円形の孔であり得る。支持部材１は、例えば、接着剤を用いることにより孔の端面に積層され得る。すなわち、支持部材１の上面は、中間フレームの下面の開口１の近くの領域に積層されている。ここで列挙する開口１の形状は一例にすぎないことを理解すべきである。あるいは、開口１は、例えば、段付き孔、正方形の孔又は不規則な形状の貫通孔であってもよい。開口１の特定の形状は本願では限定されない。上述の支持部材１の固定方法及び固定位置は一例にすぎず、本願に対する限定をなすものではないとさらに理解すべきである。
【0234】
指紋認識モジュールにおけるＬＥＤ及び遮光部材（すなわち、上記の光源アセンブリ）も、例えばＳＭＴを用いることにより支持部材２上に取り付けられ得る。支持部材２は、例えば、可撓性プレートと補強プレートとの組み合わせであり得る。支持部材２は、光源アセンブリを保持するように構成され得る。支持部材２は、接着剤又はネジを用いることにより中間フレーム又はスクリーンアセンブリに固定され得る。図示していないが、支持部材２は、例えば、接着剤又はネジを用いることにより、スクリーンアセンブリに垂直な方向（例えば、ｚ方向）に中間フレーム又はスクリーンアセンブリに固定され得る。遮光部材の形状は、例えば、図９又は図１１に示されるものであり得るか又は別の形状であり得る。これは、本願では限定されない。
【0235】
なお、図１３のＬＥＤの上方に示す逆円錐は、ＬＥＤによって形成される遮光部材内での最大出射角の説明図である。図１３のレンズモジュールの上方に示す逆円錐台は、レンズモジュールの撮像レンズのＦＯＶの説明図である。円錐及び円錐台は、それぞれＬＥＤの最大出射角及びレンズモジュールの撮像レンズのＦＯＶの概略図であり、本願に対する限定をなすものではなく、前述の角度範囲内で光信号の形状に対する限定をなすものではないと理解すべきである。加えて、以下の図１５及び図１６に示していないが、図１３における最大出射角及びＦＯＶの図及び説明は依然適用可能である。
【0236】
図１４は、本願の一実施形態に係る遮光部材の別の概略図である。図１４に示すように、遮光部材の外面は外方に延びるフランジを有する。フランジは、図１４に示すように、遮光部材の外面の部分領域で外方に延び得るか又は遮光部材の外縁の全周囲を取り囲み得る。これは、本願では限定されない。フランジは、光源アセンブリを固定するように構成され得る。例えば、遮光部材を中間フレームに又はスクリーンアセンブリの下面に積層するためにフランジの上面が接着剤で被覆され得る。別の例として、フランジ及び中間フレームは、ネジを用いることにより接続され得る。
【0237】
ＬＥＤ及び遮光部材を回避するために、中間フレームに開口処理を行う必要がある。中間フレームの開口位置は遮光部材の位置に対応し得る。開口の寸法は、遮光部材の外面の寸法よりもわずかに大きくてよい。区別及び説明を容易にするために、遮光部材に対応する開口を開口２と表記する。加えて、開口２の数は遮光部材の数と同じであり得る。各開口２は１つの遮光部材に対応し得る。
【0238】
図１４に示す開口２は段付き貫通孔である。遮光部材６０４の外面でフランジが延在する場合、フランジの上面は開口２の段付き面と反対側であってもよく、光源アセンブリは接着剤積層、ネジ接続等を通じて固定される。
【0239】
本明細書で列挙した開口２の形状は一例にすぎず、開口２は、例えば、円形の孔又は正方形の孔であり得ることを理解すべきである。しかしながら、これは、理解を容易にするための例にすぎず、本願に対する限定をなすものではない。図１３及び図１４に示す遮光部材の形状並びに遮光部材と中間フレームとの間の接続の方法及び位置は一例にすぎず、本願に対する限定をなすものではないことをさらに理解すべきである。図示されてないが、遮光部材と中間フレーム又はスクリーンアセンブリの接続方法は、前述の説明に限定されない。例えば、遮光部材の外面にフランジが配置されていなくてもよい。遮光部材は、例えば、中空円筒であってもよく、開口２は、例えば円形貫通孔であり得る。遮光部材は、開口２の円形貫通孔に挿入されてもよく、開口２の内面は、接着剤を用いることにより遮光部材の外面に積層固定される。
【0240】
開口２が円形の貫通孔であるか又は階付きの孔であるかにかかわらず、中間フレームの上面上の開口２の寸法は、ＬＥＤによって放射される光信号の最大出射角及びＬＥＤの上面と中間フレームの上面との間の距離に基づいて決定され得る。加えて、開口２は上述の基板２１１の開口と同様である。開口２の形状は、遮光部材５０４の出光孔の形状と同じであり得る。ＬＥＤの上面と中間フレームの上面との間の距離がｍ１の場合、開口２は、例えば、その中心がＬＥＤの発光中心であり、その半径がｍ１／ｔａｎθの円であり得るか又は開口２は、例えば、その中心がＬＥＤの発光中心であり、辺の長さが２×ｍ１／ｔａｎθである円であり得る。簡潔にするために、ここでは例を１つずつ列挙しない。θの定義は上記で詳細に説明されている。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0241】
さらに、本明細書における「固定」は、例えば、接着剤積層又はネジ固定等の既存の方法で実施され得ることをさらに理解すべきである。簡潔にするために、本明細書では、特定の固定方法を詳細に説明していない。
【0242】
別の実施形態では、遮光部材は電子装置の中間フレームに一体化されている。中間フレームは、スクリーンアセンブリと指紋認識モジュールとの間に位置し、中間フレームは、ＬＥＤに対応する領域に光貫通孔を有する。光貫通孔の孔壁は、ＬＥＤによって放射された光信号を取り囲み、ＬＥＤによって放射された光信号の一部をブロックする。
【0243】
具体的には、指紋認識モジュール内の遮光部材は中間フレームに一体化され得るか又は指紋認識モジュール内の遮光部材及び中間フレームはオールインワン設計を有し得る。中間フレームに開口処理及び黒化処理を行う方法で、遮光部材によって光信号をブロックできる。加えて、指紋認識モジュール内のレンズモジュールは独立して中間フレーム又はスクリーンアセンブリに固定され、ＬＥＤは独立して中間フレームに固定され得る。
【0244】
図１５は、遮光部材が中間フレームに一体化された例を示す。図１５に示すように、支持部材１を用いることによりレンズモジュールを中間フレームに接続する特定の方法は、図１３を参照して示した上記の方法と同じであってもよい。指紋認識モジュールと協働するために、中間フレーム上の、センサに対応する領域に開口処理が行われ得る。開口領域及び寸法
の詳細については、上記開口１の関連する説明を参照されたい。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
の詳細については、上記開口１の関連する説明を参照されたい。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0245】
図１５では、ＬＥＤに対応する領域に対しても開口処理を行う必要がある。上述したように、遮光部材に対応する領域は開口２と表記され得る。この実施形態では、開口２は、中間フレーム上にあり、ＬＥＤによって放射された光信号の一部をブロックするのに用いられる光貫通孔である。したがって、開口２の内面は、遮光部材の光貫通孔の孔壁である。開口２が、開口２の表面に入射する光信号を吸収することにより、遮光部材を用いて光信号をブロックすることができるように、開口２の内面、上端面及び下端面に対して黒化処理が行われる。開口２の内面は、円形、正方形、長方形等を形成し得る。これは、本願では限定されない。例えば、開口２の内面により形成される形状については、図９又は図１１に示す遮光部材の光貫通孔の孔壁によって形成される形状を参照されたい。
【0246】
図１５に示す開口２は段付きの円形孔である。段付きの円形孔の段付き面は、ＬＥＤの上面の反対にあり得る。段付きの円形孔の内面（又は孔壁）は、異なるサイズの２つの円筒を形成し得る。より小さい円筒を形成する内面を用いてＬＥＤからの大角出射光をブロックし、遮蔽部材を用いることによって光信号がブロックされ得る。より大きい円筒を形成する内面は、ＬＥＤの側面を取り囲み得る。ＬＥＤは、例えばＳＭＴを用いることにより支持部材２に取り付けられ得る。支持部材２の上面は、接着剤積層又はネジ接続によって中間フレームの下面に固定され得る。開口２のサイズは、遮光部材の高さ及びＬＥＤにより放射される光信号の最大出射角に基づいて決定され得る。開口２のサイズについては、図６を参照して、ｗ１又はｗ３の上記の関連する説明を参照されたい。例えば、遮光部材の光貫通孔が円形である場合、開口２の寸法は、例えば、その半径がｗ１又はｗ３の円であり得る。
【0247】
この実施形態における中間フレームの開口１、支持部材１及び支持部材２の関連する説明については、図１３を参照する上述の説明を参照されたい。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0248】
さらに別の実施形態では、指紋認識モジュールはホルダ上で保持され、ホルダを用いることによりスクリーンアセンブリの下に固定されている。ホルダは一次区画及び二次区画を含む。一次区画は画像センサを収容するように構成されている。二次区画は、ＬＥＤを収容するように構成され、遮光部材は二次区画と一体化され、二次区画は、ホルダの厚さ方向を貫通する光貫通孔である。光貫通孔はＬＥＤを収容するように構成されてもよく、光貫通孔の孔壁は、ＬＥＤによって放射される光信号の一部をブロックするためにＬＥＤによって放射される光信号を取り囲む。
【0249】
具体的には、指紋認識モジュールは同じホルダを共有してもよく、ホルダは指紋認識モジュールを保持及び固定するとともに、遮光部材を用いることにより光信号をブロックする機能を同時に実現し得る。
【0250】
図１６は、指紋認識モジュールがホルダを共有する例を示す。図１６に示すように、ＬＥＤ、遮光部材及びレンズモジュールの寸法と、ＬＥＤ、遮光部材及びレンズモジュール間の相対位置関係とに基づいて、機械加工により一体型ホルダが得られ得る。ホルダは一体的に形成されてもいいし、機械加工によって得られてもよい。これは、本願では限定されない。ホルダ上の、レンズモジュールに対応する位置が一次区画である。一次区画はホルダの厚さ方向を貫通する貫通孔であり得るか又はホルダの厚さ方向に貫通しない止まり孔であってもよい。一次区画はレンズモジュールを収容するように構成され得る。ホルダ上の、ＬＥＤ及び遮光部材に対応する位置は二次区画である。二次区画はホルダの厚さ方向を貫通する貫通孔であってもよく、ＬＥＤを収容するように構成されている。遮光部材は二次区画と一体化されてもよく、二次区画の表面に入射する光信号を吸収し、ＬＥＤによって放射された光信号を四方からブロックすることにより遮光部材の機能を実施するために、二次区画の内面（又は孔壁）、上端面及び下端面に黒化処理が行われ得る。光信号は、指に到達するために二次区画を透過し得るため、ホルダの二次区画は光貫通孔と呼ばれ得る。
【0251】
中間フレームはホルダと協調して設計され得る。例えば、一次区画に対応する位置で開口処理を行ってもよく、開口処理によって得られる開口は上記の開口１である。二次区画に対応する位置で開口処理を行ってもよく、開口処理によって得られる開口は上記の開口部２である。図１６に示すホルダは、二次区画を用いることにより中間フレームに接続されている。具体的には、中間フレームの開口２は段付き孔であってもよく、段付き孔の段付き面は、ホルダを中間フレームの下面に固定するために、接着剤積層、ネジ接続等を介してホルダの上面に接続され得る。
【0252】
加えて、ＬＥＤ及びレンズモジュールは支持部材上で、例えば上述の支持部材１及び支持部材２上で保持され得るか又は図１６に示す一体型の支持部材であり得る。支持部材の上面はホルダの下面と反対である。支持部材は、接着剤積層、ネジ接続等を介してホルダの下面に固定され得る。
【0253】
図１６に示すホルダの形状は一例にすぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。レンズモジュールを収容するように構成され得る一次区画及びＬＥＤを収容するように構成され得る二次区画がホルダ内に配置される限り、一次区画及び二次区画は本願の保護範囲内に含まれるものとする。加えて、遮光部材は二次区画に一体化されてもよい。遮光部材は独立して配置され、二次区画に収容され得る。これは、本願では限定されない。ホルダの固定方法及び固定位置は本願では限定されないことをさらに理解すべきである。
【0254】
前述の実施形態で提供される指紋認識モジュールに基づいて、遮光部材はＬＥＤの端に配置され、大角出射光を吸収するため、スクリーンアセンブリの表面及び内部区画によって反射された後でレンズモジュールに到達する光信号を低減できる。したがって、指紋情報への干渉を低減できるため、比較的高精細の指紋画像を得ることができる。加えて、電子装置内への指紋認識モジュールの適用のために複数の可能な実施を提供するために、様々な異なる組み立て方法が提供される。
【0255】
しかしながら、前述の説明は一例にすぎないと理解すべきであり、本願のこの実施形態で提供される指紋認識モジュールを電子装置に適用するためのいくつかの可能な概略的な組立図が示される。これは、指紋認識モジュールの使用シナリオ及び組立方法に対する限定をなすものではない。指紋画像の精細度を改善するために、指紋情報への迷光の干渉を低減するために、遮光部材を用いることにより大角出射光をブロックする方法は、本願の保護範囲に含まれるものとする。
【0256】
他方、遮光部材によってブロックされない光信号がスクリーンアセンブリに入射した後、光信号は反射もされ得る。加えて、一部の光信号は、複数の反射を介してセンサに到達模し得る。これらの光信号の光強度は比較的弱いが、光信号は依然として指紋情報に干渉し、指紋画像の精細度に影響を与える。したがって、複数の反射を介してセンサに到達する反射光も迷光の一部である。
【0257】
図１７は、複数の反射を介して光信号がレンズモジュールに到達する概略図である。理解を容易にするために、図１７は、破線を用いることにより、レンズモジュール５０５内のレンズの視野と、視野の方向に沿ってスクリーンアセンブリに入射する光信号が到達できる領域とを示す。
【0258】
比較を容易にするために、図１７の（ａ）は、指紋光信号がレンズモジュールに到着する概略図であり、図１７の（ｂ）は、指紋光信号が複数の反射を介してレンズモジュールに到着する概略図である。図１７の（ａ）の説明については、図３の（ａ）の上記の関連する説明を参照されたい。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。図１７の（ｂ）では、出射角が比較的小さい一部の光信号（例えば、図示の光信号ｄ）は遮光部材によってブロックされず、スクリーンアセンブリに依然として入射するが、スクリーンアセンブリの上面で反射された後にスクリーンアセンブリの下面に到達する。具体的には、光信号は、スクリーンアセンブリ内のカバーガラスの上面で反射され、スクリーンアセンブリ内の基板の上面に到達した後に反射されて戻される。光信号は、上面及び下面上での１回以上の反射を介して画像取り込み領域にも入射し、最終的にレンズモジュールに入射するため、指紋情報に干渉をもたらし得る。
【0259】
指紋情報に対する迷光の影響をさらに低減するために、スクリーンアセンブリの基板の上面及び下面に黒化処理を行って２回反射される光信号を吸収することにより、光信号が複数回の反射を通じてレンズモジュールに到達するのが防止される。
【0260】
【0261】
加えて、遮光部材の上面とスクリーンアセンブリの下面との間の隙間（例えば、図１３～図１６を参照して上記で示す遮光部材の上面とスクリーンアセンブリの下面との間の間隙)は、迷光をさらに低減するために、遮光フォームで充填することにより遮蔽され得る。
【0262】
したがって、本願のこの実施形態では、指紋認識モジュール内の遮光部材が光強度の比較的強い迷光の大部分を吸収し、スクリーンアセンブリの基板に対して黒化処理を行って光強度の比較的弱い迷光の一部を吸収する。このように、指紋情報に対する迷光からの干渉が大幅に低減されることから、比較的高精細な指紋画像を得ることができるため、指紋認識効率が改善される。
【0263】
本願で提供される複数の実施形態は、複数の添付の図面を参照して詳細に説明される。しかしながら、実施形態及び添付の図面は、本願の理解を容易にするための例にすぎず、本願に対する限定をなすものではいと理解すべきである。大角光信号の反射光がレンズモジュールに入射して、指紋信号に干渉するのを防止するために、遮光部材を用いることによりＬＥＤの大角光信号をブロックする任意の方法は、本願の保護範囲に含まれる。
【0264】
例えば、指紋認識モジュールは複数のレンズモジュールを含み得る。各レンズモジュールは少なくとも１つのレンズ及び１つのセンサを含み得る。複数のレンズモジュールは、例えば「ＡＢＡＢＡ」の形態で、複数のＬＥＤ及び複数の遮光部材と交互に配置され得る。図１８は、本願の一実施形態に係る、指紋認識モジュールにおける複数のＬＥＤ、複数の遮光部材及び複数のレンズモジュールの配置の概略図である。図１８に示す複数のＬＥＤ、複数の遮光部材及び複数のレンズモジュールはアレイを形成し得る。アレイの各行には、遮光部材及びＬＥＤを含む光源モジュールと、レンズモジュールとが「ＡＢＡＢＡ」の形態で配置され得る。アレイの各列には、遮光部材及びＬＥＤを含む光源モジュールと、レンズモジュールとが「ＡＢＡＢＡ」の形態で配置され得る。図中の中空ブロックは１つのレンズモジュールを表し、陰影ブロックは１つの光源アセンブリ（すなわち、１つの遮光部材及び１つのＬＥＤ）を表し得る。
【0265】
複数のＬＥＤ、複数の遮光部材及び複数のレンズモジュールが交互に配置された場合、ＬＥＤによって全方向に放射される光信号は１つ以上の隣接するレンズモジュールで反射され得ることが分かるであろう。したがって、この場合、遮光部材は、全ての方向で大角出射光をブロックできる形状に設計され得る。例えば、図９、図１１及び図１３～図１６のうちのいずれか１つに示される遮光部材が用いられ得る。
【0266】
したがって、光信号の強度を改善するために、複数のＬＥＤを用いることより光源が提供される。加えて、複数のレンズモジュールを用いることにより指紋光信号が収集されるため、レンズモジュールは、指の指紋の各領域において十分な光強度の指紋光信号を収集できる。このように、完全且つ高精細な指紋画像を得ることができるため、指紋認識効率を改善できる。
【0267】
図１８は、理解を容易にするための例示にすぎず、本願に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。レンズモジュールの形状は必ずしも正方形ではなく、遮光部材及びＬＥＤの形状も必ずしも正方形ではない。アレイに含まれる行の数及び列の数は、必ずしも図に示されているようなものではない。
【0268】
なお、複数のレンズモジュールが存在する場合、各レンズモジュールは、受信した指紋光信号に基づいて指紋情報を生成し、指紋情報に基づいて指紋画像を生成し得る。複数のレンズモジュールによって生成された指紋画像は１つの完全な指紋画像に合成され得る。複数のレンズモジュールによって指紋画像を合成するための特定の方法については、先行技術を参照されたい。簡潔にするために、ここでは、特定の方法の詳細な説明を省略する。
【0269】
本願では、本願で提供される指紋認識モジュールの構造及び指紋を認識するために指紋認識モジュールが構成される特定のプロセスを、複数の実施形態及び添付の図面を参照して詳細に説明していること理解すべきである。これらの実施形態及び添付の図面は、当業者が本願の技術的解決策をよりよく理解するのを助けることを意図したものにすぎず、本願の技術的解決策を限定することを意図していない。前述の説明及び関連する添付の図面に提示のガイダンスの恩恵を受けて、当業者は、本願の多くの改良及び他の実施形態を理解するであろう。したがって、本願は、開示の特定の実施形態に限定されない。
【0270】
本願は電子装置をさらに提供する。電子装置はスクリーンアセンブリと、複数の実施形態、例えば、図５～図９及び図１１～図１８を参照して上記で示す指紋認識モジュールの実施形態のいずれか１つに示す指紋認識モジュールとを含み得る。
【0271】
光漏れを低減し、より良好な指紋認識効果を得るために、本願はスクリーンアセンブリをさらに提供する。図１９は、本願の一実施形態に係るスクリーンアセンブリの概略図である。図１９に示すように、スクリーンアセンブリ８０は、基板８０１及び反射膜８０２を少なくとも含み得る。基板８０１及び反射膜８０２は、光源から徐々に離れる順序で積み重ねて配置されている。光源は、例えば上記のＬＥＤ、例えば赤外ＬＥＤ又は透過力が比較的強い光信号の別の光源であり得る。これは、本願では限定されない。
【0272】
加えて、スクリーンアセンブリ８０は、導光層８０３、光均一化層（拡散シートとも呼ばれる）８０４、反射防止膜８０５及びカバーガラス８０６をさらに含み得る。前述の層は、光源から徐々に離れる順序で積み重ねられて配置され得る。詳細については、図１９を参照されたい。スクリーンアセンブリの構造は図２を参照して上記で詳細に説明されている。したがって、簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0273】
上述したように、ＬＥＤによって放射された光信号が確実にスクリーンアセンブリ８０を透過して指に到達するように、スクリーンアセンブリ８０の基板８０１上の、ＬＥＤに対応する位置で開口処理が行われ得る。指によって戻され、指紋情報を運ぶ光信号がスクリーンアセンブリ８０を透過して画像センサに到達するのを確実にするために、スクリーンアセンブリ８０の基板８０１上の、画像センサに対応する位置で開口処理が行われ得る。したがって、スクリーンアセンブリ８０の基板８０１は、少なくとも１つのＬＥＤに対応する少なくとも１つの開口と、少なくとも１つの画像センサに対応する少なくとも１つの開口とを有する。理解を容易にするだけのために、例えば開口１と表記される（図中では開口１として示す）基板８０１のＬＥＤに対応する開口と、例えば開口２と表記する（図中では開口２として示す）画像センサに対応する開口とを図中に示す。開口処理が行われるスクリーンアセンブリ８０の下面において、ＬＥＤの発光面に対応する領域はスクリーンアセンブリにおける反射膜８０２の下面であり、画像センサの感光面に対応する領域は、スクリーンアセンブリにおける反射膜８０２の下面であることが理解されよう。
【0274】
なお、上述したように、上記の画像センサは少なくとも１つのレンズと組み合わせて用いられ得る。したがって、上記の画像センサはレンズモジュールに置き換えられ得る。画像センサに対応する位置はレンズモジュールに対応する位置又は画像取り込み領域に対応する位置として定義され得る。画像センサとレンズモジュールとの関係については、上記で詳細に説明してある。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。加えて、開口の寸法及び位置については、複数の添付の図面を参照して上記で詳細に説明してある。したがって、簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0275】
本願のこの実施形態では、光漏れを低減するために、スクリーンアセンブリ８０内の複数の界面に処理を行って、センサによって受信された指紋光信号に対する迷光の干渉が低減され得る。理解を容易にするために、図１９は複数の界面を示す。図示のように、複数の界面は界面１、界面２及び界面３を具体的に含み得る。界面１は反射膜８０２の下面であり、界面３は基板８０１の下面であり、界面２は基板８０１の上面である。界面３は界面１の反対にあることが分かるであろう。界面１～界面３は区別を簡単にするために命名されているにすぎず、積層順序に対する限定をなすものではないことを理解すべきである。図は、複数の層が間隙を用いることによって区別されている例にすぎず、製品の実際の形態を表すものではないことをさらに理解すべきである。
【0276】
図の左側に示すように、スクリーンアセンブリ８０の側面から可視光が入射し得るため、反射膜８０２の下面及び下面の下の界面に界面処理が行われ、反射膜８０２の上面及び上面の上の界面には界面処理が行われない。可視光は、スクリーンアセンブリ８０の側面から反射膜８０２に入射し、カバーガラスの方向に伝搬されるように反射膜８０２によって反射され、スクリーンのための光源を提供する。反射膜８０２の上面と、上面の上の界面とに界面処理が行われた場合、ＬＥＤによって放射される光信号が処理される間に、可視光も処理され得る（例えば、光信号が吸収されるか又は反射光が低減され、これは下記で具体的に説明する）。このように、カバーガラスに到達する可視光の強度が減少するため、スクリーンの通常の表示に影響を及ぼす。
【0277】
１つ以上の光信号処理層が界面１と界面２との間に及び／又は界面３上に加えられるように界面１、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つは処理されている。１つ以上の光信号処理層はＬＥＤからの光信号を、例えば散乱及び吸収等の様々な方法で処理するため、レンズモジュールに到達する、指紋情報を保持しない反射光が低減される。
【0278】
光信号処理層のいくつかの可能な形態を以下に示す。
【0279】
可能な設計では、１つ以上の光信号処理層は散乱粒子を含む。散乱粒子は、界面１によって受信された光信号の反射を低減するために用いられ得るが、反射膜８０２を介した光信号の上方への伝搬は影響を受けない。したがって、散乱粒子の１つの層が、界面１、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに取り付けられるため、受信された光信号の反射を効果的に低減できる。
【0280】
例えば、光信号を伝達できるインクが界面１、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに噴霧され得る。
【0281】
１つの例では、界面１にインクが噴霧されている。ＬＥＤは赤外線ＬＥＤであり、赤外線ＬＥＤによって放射される赤外線光信号は、インクを介してガラスカバーの方向に伝搬され得る。しかしながら、インクは散乱粒子を含むため、赤外光信号に対する反射効果を低減でき、界面１での反射光を低減できる。
【0282】
任意で、散乱粒子は界面１の部分的領域又は全ての領域に取り付けられ得る。部分的領域は、ＬＥＤ及び／又はレンズモジュールと反対の界面１の領域、すなわち、図１９に示す開口１及び／又は開口２に対応する位置であり得る。
【0283】
なお、散乱粒子の１つの層が界面１に取り付けられているため、界面１に最初に入射した光信号の一部は散乱を介して別の方向に伝搬されるため、スクリーンの上の指紋に到達できない。一般に、指紋に到達する光信号は減少する。したがって、収集された指紋光信号は減少し、撮像効果はある程度影響を受ける。なお、基板内のＬＥＤ及び画像センサに対応する領域に開口処理を行う必要があるため、界面２及び／又は界面３に散乱粒子が取り付けられている場合、開口処理が行われる領域（図１９の開口１及び開口２）には、おそらく界面処理を行うことができない。
【0284】
別の可能な設計では、直線偏光子の１つの層及び１／４波長板（quarter-wave plate）の１つの層を界面１と界面２との間に加えて、界面１によって受信される光信号の反射を低減する。すなわち、光信号処理層は直線偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層を含む。
【0285】
直線偏光子は１/４波長板の下に位置する。すなわち、直線偏光子は１/４波長板よりもＬＥＤに近い。したがって、ＬＥＤからの赤外線信号は先ず直線偏光子に到達し、次いで１／４波長板に到達する。反射膜８０２の上の界面から反射された光信号は先ず１／４波長板に到達し、次いで直線偏光子に到達し得る。
【0286】
方法２で得られた界面１と界面２との間に直線偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層が加えられる。ＬＥＤからの光信号が直線偏光子及び１／４波長板を透過した後で、界面１を通る光信号の一部は、界面１の上の界面によって反射された後で再度１／４波長板を通過し、光信号の位相が９０度回転される。したがって、反射された光信号のこの部分は直線偏光子に入射しないため、画像センサに入射しない。したがって、直線偏光子及び１／４波長板は、反射膜の上で反射光をアイソレートするように構成され得る。直線偏光子及び１／４波長板は、例えば、めっき処理を用いることにより、界面１と界面２との間に加えられ得るか又は直線偏光子及び１／４波長板は、界面１と界面２との間で平坦に配置され得る。本願では、特定の実施は限定されていない。
【0287】
なお、直線偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層は、反射光を減らすために界面１に加えられ、反射光は光の位相を変えることによってのみアイソレートされる。しかしながら、透過光は影響を受けない。したがって、指紋光信号への衝撃は非常に小さく、撮像効果は基本的に影響を受けない。
【0288】
直線偏光子及び１／４波長板を加えることによってもたらされるコストは比較的高いため、直線偏光子及び１／４波長板は界面１の部分領域に加えることが考えられる。他の位置では、低コストの別の界面処理方法が考慮され得る。界面１の部分領域は、具体的には、ＬＥＤ及び／又はレンズモジュールと反対の界面１の領域、すなわち、図１９に示す開口１及び／又は開口２に対応する位置であり得る。
【0289】
もちろん、直線偏光子及び１／４波長板は、界面１の全ての領域に交互に加えられ得る。これは、本願では限定されない。
【0290】
散乱粒子を界面１、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに取り付ける前述の方法は、代替的に、界面１と界面２との間に線形偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層を加える前述の方法と組み合わされ得ることを理解すべきである。これは、本願では限定されない。
【0291】
前述の方法が組み合わされた場合、光信号処理層は散乱粒子の少なくとも１つの層、線形偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層を含み得る。界面１の下に散乱粒子、線形偏光子及び１／４波長板を積層する順番は本願では限定されない。
【0292】
例えば、散乱粒子は、線形偏光子及び１／４波長板の上に位置し得る。すなわち、ＬＥＤからの光信号は、１／４波長板、線形偏光子及び散乱粒子に順次到達する。この場合、散乱粒子は、噴霧又はめっき等の方法を用いることにより界面１の下面に取り付けられ得る。
【0293】
あるいは、散乱粒子は線形偏光子及び１／４波長板の下に位置してもよく、ＬＥＤにより近い。この場合、散乱粒子は、噴霧又はめっき等の前述の方法を用いることによって界面２の上面に取り付けられ得る。
【0294】
あるいは、散乱粒子の複数の層、例えば、散乱粒子の２つの層があってもよい。散乱粒子の１つの層が界面１の下部に取り付けられ、散乱粒子の他方の層を界面２の上部に取り付けられる。散乱粒子の２つの層の間には有線偏光子及び１／４波長板が配置される。この場合、界面１及び界面２に界面処理を別々に行われるのに等しい。
【0295】
さらに別の可能な設計では、光均一化膜が界面１と界面２との間に追加で配置される。すなわち、光信号処理層は光均一化膜である。光均一化膜は、ＬＥＤによって放射された光信号を伝達し且つ散乱特性を有するため、界面１及び界面２による受信光信号への反射を低減できる。
【0296】
光均一化膜は、界面１と界面２との間に平坦に置かれ得る。例えば、光均一化膜は、界面１と界面２との間にあり、ＬＥＤ及び／又はレンズモジュールに対応する位置に、すなわち、図中の開口１及び／又は開口２に対応する位置にのみ配置され得るか又は界面１又は界面２の界面全体に配置され得る。これは、本願では限定されない。散乱粒子を界面１、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに取り付ける前述の方法は、代替的に、界面１と界面２との間に光均一化膜を加える前述の方法と組み合わされ得ることを理解すべきである。即ち、上記の直線偏光子及び１／４波長板は、光均一化膜に置き換えられる。簡潔にするために、ここでは詳細について説明しない。
【0297】
さらに別の可能な設計では、光吸収材料の１つの層が、界面２及び界面３の少なくとも１つに取り付けられる。すなわち、少なくとも１つの光信号処理層は光吸収材料を含む。光吸収材料は迷光の一部を吸収することにより、反射光を減らす。
【0298】
なお、上述したように、基板８０１に開口処理が行われ、基板８０１は、図１９に示す少なくとも１つの開口１及び少なくとも１つの開口２を有する。したがって、光吸収材料が界面２及び／又は界面３に取り付けられる場合、開口１及び開口２の領域は回避され得る。
【0299】
理解を容易にするために、図２０は、光信号が界面２及び界面３上で別々に反射される概略図である。図２０に示すように、ＬＥＤから光信号が放射された後で、入射角が比較的小さい光信号の一部が、開口を介して界面１に到達する。界面１に到達する光信号は界面２で反射され、その後に図中の信号１によって示されるように、界面１と界面２との間の１つ以上の反射を介してセンサの表面に到達し得る。入射角が比較的大きい光信号の別の部分は界面３に直接放射され、図中の信号２によって示されるように、界面３によって反射された後でセンサに到達し得る。界面１と界面２との間の１回以上の反射を通してセンサに到達する光信号及び界面３の反射を通してセンサに到達する光信号のいずれも指紋情報を保持していないことが理解されよう。これらの光信号は、センサによって受信される指紋光信号に対する干渉をもたらすため、迷光に属する。したがって、光吸収材料は、反射光を低減することにより、１回以上の反射を通してセンサに到達する迷光を低減するために、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに光吸収材料が取り付けられ得る。
【0300】
光吸収材料を界面２及び／又は界面３に取り付けるための方法は、例えば、噴霧又はめっき等のプロセスを用いることによって実施され得る。可能な実施では、光吸収材料は界面２及び／又は界面３上に噴霧又は電気めっきされ得る。例えば、ＬＥＤは赤外線ＬＥＤであり、界面２及び/又は界面３に噴霧又は電気めっきされる光吸収材料は赤外光吸収材料であり得る。赤外光吸収材料は、受信した赤外光信号を吸収するために用いられ得る。
【0301】
矛盾が生じないとの前提で、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに光吸収性材料を取り付ける方法は、界面１、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに散乱粒子を取り付ける方法及び界面２と界面３との間に線形偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層を加える方法と組み合わせられ得るか又は界面１、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに散乱粒子を取り付ける方法及び界面２と界面３との間の光均一化膜の１つの層を加える方法と組み合わせられ得るか又は界面１、界面２及び界面３のうちの少なくとも１つに散乱粒子を取り付ける方法、界面２と界面３との間に線形偏光子の１つの層及び１／４波長板の１つの層を加える方法及び界面２と界面３との間に光均一化膜の１つの層を加える方法と組み合わされ得る。この場合、光信号処理層は複数の異なる処理層を含み得る。処理層の機能については、上記で詳細に説明されている。簡潔にするために、ここでは詳細について再度説明しない。
【0302】
同一の概念に基づいて、当業者は上述の様々な異なる光信号処理層に対して組み合わせ又は同等の置換を行ってもよく、これらの組み合わせ又は同等の置換は本願の保護範囲に含まれることを理解すべきである。
【0303】
上述の解決策に基づいて、光信号処理層はスクリーンアセンブリに追加で配置されるため、ＬＥＤからの光信号への界面による反射が光信号を処理することにより低減できるため、迷指紋光信号に対する迷光からの干渉が回避される。このように、比較的鮮明な指紋画像を得ることができるため、指紋認識効率が改善される。
【0304】
上記で提供したスクリーンアセンブリ８０は、上記で提供した指紋認識モジュールと組み合わせて用いられ得るか又は別の光学式アンダーディスプレイ指紋認識システムに適用され得ることを理解すべきである。これは、本願では限定されない。
【0305】
前述の説明は本願の具体的な実施にすぎず、本願の保護範囲を限定することを意図するものではない。本願に開示の技術的範囲内で、当業者が容易に理解することができる変更又は置換は、本願の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7a)】
【図7b)】
【図8】
【図9】
【図10a)】
【図10b)】
【図11】
【図12a)】
【図12b)】
【図12c)】
【図12d)】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】