▶ スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-08-07
(54)【発明の名称】光センサモジュールを備えた電子デバイス
(51)【国際特許分類】
G06V 40/13 20220101AFI20230731BHJP
【ＦＩ】
G06V40/13
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023504224
(86)(22)【出願日】2020-07-23
(85)【翻訳文提出日】2023-01-20
(86)【国際出願番号】 CN2020103761
(87)【国際公開番号】W WO2022016445
(87)【国際公開日】2022-01-27
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】505005049
【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100130339
【弁理士】
【氏名又は名称】藤井 憲
(74)【代理人】
【識別番号】100135909
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 和歌子
(74)【代理人】
【識別番号】100133042
【弁理士】
【氏名又は名称】佃 誠玄
(74)【代理人】
【識別番号】100171701
【弁理士】
【氏名又は名称】浅村 敬一
(72)【発明者】
【氏名】チェン，ジンフェイ
(72)【発明者】
【氏名】シエ，フイジエ
(72)【発明者】
【氏名】ロン，ファン
(72)【発明者】
【氏名】チャン，ヤン ヤン
(72)【発明者】
【氏名】フー，ツェ
(57)【要約】
電子デバイス（２００）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル（２０４）、カバー層（２１８）、１つ以上の光源（２２４）、及び光センサモジュール（２２６）を含む。ＬＣＤパネル（２０４）は、ユーザの指紋に関連する接触入力を受ける。カバー層（２１８）は、第１の主表面（２２８）と、第１の主表面（２２８）とは反対側の第２の主表面（２３０）とを含み、ＬＣＤパネル（２０４）上に配置される。カバー層（２１８）は、第１の主表面（２２８）に垂直な第１の軸（ＡＡ’）を画定している。光センサモジュール（２２６）は、所定の指紋感知領域（２２２）から光を受光して指紋を検出する。光センサモジュール（２２６）は、第１の主表面（２２８）の平面に沿って所定の指紋感知領域（２２２）と少なくとも部分的に重なっている。光センサモジュール（２２６）は、光センサモジュール（２２６）の表面に垂直な第２の軸（ＢＢ’）を画定している。第２の軸（ＢＢ’）は、カバー層（２１８）の第１の軸（ＡＡ’）に対してある傾斜角で傾斜している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ユーザの指紋に関連する接触入力を受けるための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルと、カバー層であって、平面を画定している第１の主表面と、前記第１の主表面とは反対側の、前記ＬＣＤパネル上に配置された第２の主表面と、を備え、前記第１の主表面が、ユーザによってタッチされるための所定の指紋感知領域を含み、前記カバー層が、前記第１の主表面に垂直な第１の軸を画定している、カバー層と、
前記ＬＣＤパネルを通過して前記所定の指紋感知領域を照明する照明光を生成するように構成された１つ以上の光源と、
前記所定の指紋感知領域から光を受光して指紋を検出するための光センサモジュールであって、前記第１の主表面の前記平面に沿って前記所定の指紋感知領域と少なくとも部分的に重なっており、かつ、前記光センサモジュールの表面に垂直な第２の軸を画定しており、前記第２の軸が、前記カバー層の前記第１の軸に対してある傾斜角で傾斜している、光センサモジュールと、
を備える、電子デバイス。
【請求項2】
前記傾斜角が、約２５度～約３５度である、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項3】
前記傾斜角が、約３０度である、請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項4】
前記１つ以上の光源が、約７００ｎｍ～約１０００ｎｍの光学波長を有する赤外光を放出するように構成される、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項5】
前記１つ以上の光源が、発光ダイオード又はレーザダイオードを含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項6】
前記ＬＣＤパネルと前記光センサモジュールとの間に配置された拡散層を更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項7】
前記ＬＣＤパネルと前記光センサモジュールとの間に配置されたフレームを更に備える電子デバイスであって、前記フレームが、前記光センサモジュールと位置合わせされた、前記フレームを貫通する第１の開口部を画定しており、前記光センサモジュールによって受光される前記光が、前記第１の開口部を通過するようになっている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項8】
前記フレームが、前記１つ以上の光源と位置合わせされた、前記フレームを貫通する１つ以上の第２の開口部を更に画定しており、前記１つ以上の光源からの前記照明光が、前記１つ以上の第２の開口部を通過するようになっている、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項9】
前記ＬＣＤパネルと前記光センサモジュールとの間に配置されたプリズム層を更に備える電子デバイスであって、前記光センサモジュールによって受光される前記光が、前記プリズム層を通過するようになっている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項10】
前記プリズム層が、平坦面と、構造化表面であって、第１の方向に沿って延びており、かつ、直交する第２の方向に沿って配置されている複数のプリズムを含む、構造化表面と、を更に備え、前記光センサモジュールが、前記平坦面に沿った前記第１の方向に対して実質的に垂直に向けられている、請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項11】
前記プリズム層が、第１のプリズムフィルムであって、第１の平坦面と、第１の構造化表面であって、第１の方向に沿って延びており、かつ、直交する第２の方向に沿って配置されている複数の第１のプリズムを含む、第１の構造化表面と、を含む、第１のプリズムフィルムと、
前記第１のプリズムフィルムに隣接して配置された第２のプリズムフィルムであって、前記第１の平坦面に実質的に平行な第２の平坦面と、第２の構造化表面であって、前記第２の方向に沿って延びており、かつ、前記第１の方向に沿って配置されている複数の第２のプリズムを含む、第２の構造化表面と、を含む、第２のプリズムフィルムと、を更に備え、
前記光センサモジュールが、前記第１の平坦面に沿って測定された平面角だけ前記第１の方向に対して傾斜しており、前記平面角が、約４０度～約５０度である、
請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項12】
前記平面角が、約４５度である、請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項13】
前記光センサモジュールが、フォトダイオードアレイ及び赤外光カメラを含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項14】
前記ＬＣＤパネルと前記光センサモジュールとの間に配置された光ガイドを更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項15】
前記ＬＣＤパネルと前記光センサモジュールとの間に配置された光反射フィルム層を更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、ユーザの指紋を検出するための光センサモジュールを有する電子デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
ラップトップ、タブレット、スマートフォン、及びウェアラブルデバイスなどのポータブルコンピューティングデバイス又はモバイルコンピューティングデバイスを含む電子デバイスは、様々なタイプの個人情報及び秘密情報を記憶したり、それらにアクセスしたりする。電子デバイスは、通常、電子デバイスへの不正アクセスを制限するための様々なセキュリティ機能を含み、それによってこうした情報のセキュリティを維持する。
【0003】
指紋感知は、電子デバイスに安全にアクセスするための生体認証システムの１つである。場合によっては、電子デバイスには、ユーザの指紋をキャプチャし、キャプチャされた指紋が、許可されたユーザの指紋と一致した場合に電子デバイスをロック解除するための別個の指紋センサを備える。いくつかの他の場合には、電子デバイスは、電子デバイスのディスプレイパネル上に置かれた指から指紋情報をキャプチャすることを伴うオンディスプレイ指紋感知を含んでもよい。オンディスプレイ指紋感知は、一般に、ディスプレイパネルの表示面上に置かれた指から反射された光を検出するための光センサを含む。
【発明の概要】
【0004】
概して、本開示は、ユーザの指紋を検出するための光センサモジュールを有する電子デバイスに関する。本開示はまた、より正確で確実な指紋感知能力を有する電子デバイスにも関し得る。
【0005】
本開示の一実施形態では、電子デバイスは、ユーザの指紋に関連する接触入力を受けるための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルを含む。電子デバイスは、平面を画定している第１の主表面と、第１の主表面とは反対側の、ＬＣＤパネル上に配置された第２の主表面と、を含むカバー層を更に含む。第１の主表面は、ユーザによってタッチされるための所定の指紋感知領域を含む。カバー層は、第１の主表面に垂直な第１の軸を画定している。電子デバイスは、ＬＣＤパネルを通過して所定の指紋感知領域を照明する照明光を生成するように構成された１つ以上の光源を更に含む。電子デバイスは、所定の指紋感知領域から光を受光して指紋を検出するための光センサモジュールを更に含む。光センサモジュールは、第１の主表面の平面に沿って所定の指紋感知領域と少なくとも部分的に重なっている。光センサモジュールは、光センサモジュールの表面に垂直な第２の軸を画定している。第２の軸は、カバー層の第１の軸に対してある傾斜角で傾斜している。
【図面の簡単な説明】
【0006】
以下の図と共に以下の詳細な説明を検討することで、本開示はより完全に理解され得る。図は、必ずしも原寸に比例して描かれているとは限らない。図面で使用されている同様の番号は同様の構成要素を示す。しかし、所与の図内における構成要素を示すための番号の使用は、同じ番号で示されている別の図内の構成要素を限定することを意図していないことが理解されよう。
【0007】
【図1】電子デバイスの例示的な実装形態を概略的に示す図である。
【図2】電子デバイスの光センサモジュールの例示的な位置を概略的に示す図である。
【図3】電子デバイスの光センサモジュールの別の例示的な位置を概略的に示す図である。
【図4】単一のプリズムフィルムを有する光センサモジュールの例示的な位置を概略的に示す図である。
【図5】２つのプリズムフィルムを有する光センサモジュールの例示的な位置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下の説明では、説明の一部を構成し、様々な実施形態が実例として示される、添付の図面が参照される。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想定され、実施され得ることを理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されない。
【0009】
オンディスプレイ指紋感知は、通常、ディスプレイパネルの表示面上に置かれた指から反射された光を検出するための光センサを含む。しかしながら、反射光は、ディスプレイパネルの１つ以上の層によって方向転換されることがあり、結果として光センサによる指紋の部分的な又は不正確な検出をもたらす。本開示のいくつかの実施形態によれば、従来のデバイスよりも正確で確実な指紋感知能力を有する電子デバイスが提供される。
【0010】
本開示は、ユーザの指紋を検出するための光センサモジュールを有する電子デバイスに関する。電子デバイスは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルと、ＬＣＤパネル上に配置されたカバー層とを含む。光センサモジュールは、指紋情報をキャプチャするために１つ以上の配置構成に従って配置される。一構成では、光センサモジュールは、カバー層の第１の軸に対してある傾斜角で配置され得る。光センサモジュールは、適切な配置構成において、指紋情報をより正確かつ確実にキャプチャすることが可能であり得る。
【0011】
図１は、電子デバイス１００の例示的な実装形態を示す。電子デバイス１００は、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を画定している。Ｘ軸及びＹ軸は、電子デバイス１００の面内軸であり、一方で、Ｚ軸は、電子デバイス１００の厚さに沿って配置された横軸である。言い換えれば、Ｘ軸及びＹ軸は、電子デバイス１００の平面に沿って配置されており、一方で、Ｚ軸は、電子デバイス１００の平面と垂直である。
【0012】
電子デバイス１００は、テキスト及びグラフィックスなどのコンテンツを表示するように構成されたディスプレイスクリーン１０２を含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイスクリーン１０２は、部分的に又は全体的に、電子デバイス１００を操作するためのタッチ感知ユーザインターフェースを提供するタッチ感知スクリーンであってもよい。したがって、ディスプレイスクリーン１０２は、ユーザからタッチ入力を受けてもよい。ディスプレイスクリーン１０２は、ＬＣＤスクリーン、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイスクリーン、アクティブマトリクス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイスクリーン、又はエレクトロルミネセントディスプレイスクリーンによって実装され得る。
【0013】
電子デバイス１００は、ユーザのバイオメトリクスを画像化することによってユーザに安全なアクセスを提供するための光感知能力を有してもよい。一実施形態では、電子デバイス１００は、ユーザの指紋をキャプチャするための赤外線（ＩＲ）カメラを有してもよい。このようなアクセス機構は、電子デバイス１００上にローカルに記憶された情報、又は電子デバイス１００によってアクセス可能な情報を保護する。このような電子デバイス１００の例としては、携帯電話、タブレットコンピュータ、手首装着型デバイス、ゲーミングデバイス、デジタルブロードキャスト端末、メッセージングデバイス、携帯情報端末、他のウェアラブル又はポータブルデバイス、デスクトップコンピュータ、キオスクなどが挙げられる。
【0014】
図１に示すように、電子デバイス１００は、ユーザの指紋をキャプチャするための指紋感知領域１０４をディスプレイスクリーン１０２上に含む。指紋感知領域１０４は、ユーザの指２２０でタッチすることができる。指紋感知領域１０４を除くディスプレイスクリーン１０２の残りの部分は、タッチ感知式であってもなくてもよい。指紋感知領域１０４は、ユーザが指紋感知のために指２２０を置くために、視覚的に識別可能な領域として照明されてもよい。指紋感知領域１０４は、指紋感知領域１０４として使用されないときには、ディスプレイスクリーン１０２の残りの部分と同じように機能してもよい。一実施形態では、指紋感知領域１０４は、所定の形状及びサイズを有してもよい。図１の例示的な実装形態を参照すると、指紋感知領域１０４は、長方形の形状である。一実施形態では、電子デバイス１００は、ディスプレイスクリーン１０２上に複数の指紋感知領域１０４を含む。更に、いくつかの実施形態では、指紋感知領域１０４は、ディスプレイスクリーン１０２全体に及ぶように設計されてもよい。
【0015】
ユーザの指２２０がディスプレイスクリーン１０２の上面にタッチすると、指２２０は、上面で光と相互作用し、反射光又は散乱光に指２２０の空間画像情報を運ばせることができる。次いで、反射光は、ユーザの指紋画像をキャプチャするために電子デバイス１００内に配置された光センサモジュールによって受光される。指紋画像は、ユーザの識別及び認証のために、登録された指紋画像のデータベースと比較されてもよい。
【0016】
図２は、電子デバイス２００の例示的な実装形態の概略図を示す。いくつかの実施形態では、電子デバイス２００は、携帯電話である。電子デバイス２００は、１つ以上の層を有するＬＣＤモジュール２０２を含む。ＬＣＤモジュール２０２は、ユーザの指紋に関連する接触入力を受けるためのＬＣＤパネル２０４を含む。ＬＣＤパネル２０４は、画像、グラフィックス、テキストなどがユーザに見えるように、コントローラ（図示せず）により選択的に作動される液晶の層を含む。ＬＣＤパネル２０４は、電子デバイス２００の操作のためにユーザからの接触入力を受けるように構成されたタッチ感知ディスプレイパネルであってもよい。
【0017】
ＬＣＤパネル２０４は、バックライト光源２０６によって生成された光によって照明される。いくつかの実施形態では、電子デバイス２００は、複数のバックライト光源２０６を含む。バックライト光源２０６のいくつかの例としては、蛍光ランプ、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）、又はそれらの組み合わせが挙げられる。バックライト光源２０６は、（例えば、図２に示すような）エッジライト型バックライト構成で配置されてもよいし、直下型バックライト構成で配置されてもよい。
【0018】
一実施形態では、ＬＣＤモジュール２０２は、バックライト光源２０６によって生成された光を案内するための光ガイド２０８を含む。図２に示すように、光ガイド２０８は、ＬＣＤパネル２０４の下方に配置されている。光ガイド２０８は、透明で中実の比較的薄いプレートであってもよく、その長さ及び幅寸法は、バックライト光源２０６から出力される光の適用範囲に基づいて設計される。光ガイド２０８は、内部全反射を使用して、光ガイド２０８の全長又は全幅にわたってバックライト光源２０６からの光を搬送又は案内する。光ガイド２０８は、アクリレート、シリコーン、又はウレタン材料などの重合性材料から形成されてもよい。
【0019】
一実施形態では、ＬＣＤモジュール２０２は、未使用の光を反射してＬＣＤモジュール２０２の様々な層に戻すために、光ガイド２０８の下に光反射フィルム層２１０を含む。したがって、光反射フィルム層２１０は、バックライト光源２０６によって生成された光を再利用する。これにより、光の利用効率が改善し、輝度が向上し得る。
【0020】
一実施形態において、ＬＣＤモジュール２０２は、ＬＣＤパネル２０４への光の実質的に均一な分布のためにＬＣＤパネル２０４と光ガイド２０８との間に配置された拡散層２１２を含む。具体的には、拡散層２１２は、ＬＣＤパネル２０４内の液晶を照明するために、光ガイド２０８から受光した光を空間的に拡散することができる。拡散層２１２は、いずれかの好適な拡散材料から作製された拡散フィルム又はプレートを含んでもよい。いくつかの実施形態では、拡散層２１２は、ガラス、ポリスチレンビーズ、及びＣａＣＯ３粒子を含む、様々な分散相を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の高分子マトリックスを含んでもよい。拡散層２１２の例としては、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能な３Ｍ（商標）Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ（商標）Ｄｉｆｆｕｓｅｒ Ｆｉｌｍ、タイプ３６３５－３０、３６３５－７０、３６３５－１００、３７３５－５０、及び３７３５－６０を挙げることができる。
【0021】
図２を参照すると、ＬＣＤモジュール２０２は、ＬＣＤパネル２０４の下方に配置されたプリズム層２１４を含む。具体的には、プリズム層２１４は、拡散層２１２とＬＣＤパネル２０４との間に配置されている。プリズム層２１４は、平坦面と、複数のプリズムを含む構造化表面とを有し得る。プリズムは、プリズム層２１４の構造化表面上に傾斜した稜線を形成している。拡散層２１２から受光した光の入射角に応じて、光は、プリズム層２１４を通過してＬＣＤパネル２０４に達するか、反射されて拡散層２１２に戻るか、のいずれかであり得る。反射光は、光ガイド２０８を更に通過して、光反射フィルム層２１０に到達し得、そこで再利用される。電子デバイス２００はまた、カラーフィルタ層及び偏光子層などの他の層を含んでもよい。図２を参照すると、ＬＣＤモジュール２０２は、ＬＣＤモジュール２０２の様々な層のためのハウジングとしての役割を果たすフレーム２１６を有する。フレーム２１６は、電子デバイス２００が指紋感知能力を有することを可能にするのに適した構造を有し得る。例えば、フレーム２１６は、複数の開口部を含んでもよい。
【0022】
電子デバイス２００は、カバー層２１８を更に含む。カバー層２１８は、平面を画定している第１の主表面２２８と、第１の主表面２２８とは反対側の第２の主表面２３０とを含む。平面は、Ｘ－Ｙ平面内に画定され得る。更に、カバー層２１８が、ＬＣＤパネル２０４上に配置されている。具体的には、カバー層２１８の第２の主表面２３０が、ＬＣＤパネル２０４上に配置されている。第１の主表面２２８は、ユーザによってタッチされるための所定の指紋感知領域２２２を含む。指紋感知領域２２２は、図１に示す指紋感知領域１０４と同様であってもよい。カバー層２１８は、第１の主表面２２８に垂直な第１の軸ＡＡ’を画定している。図示の実施形態では、第１の軸ＡＡ’は、所定の指紋感知領域２２２の中心Ｃ’を通っている。カバー層２１８は、電子デバイス２００内の様々な構成要素に対する保護を提供することができる。カバー層２１８は、実質的に又は完全に透明であってもよく、ガラス、プラスチック、もしくはそれらの複合材料、又は他のいずれかの好適な材料（例えば、結晶化した酸化アルミニウム）から構成されてもよい。
【0023】
電子デバイス２００は、ＬＣＤパネル２０４を通過して所定の指紋感知領域２２２を照明する照明光を生成するための１つ以上の光源２２４を更に含む。そのような光源２２４の光波長は、光感知要件を満たすように選択することができる。一実施形態では、１つ以上の光源２２４は、約７００ｎｍ～約１０００ｎｍの光学波長を有する赤外光を放射するように構成される。光源２２４は、光ビーム又は光ビームの一部が所望の角度で指紋感知領域２２２上に投射され得るように、好適な位置に設けられ得る。光源２２４からの照明光が、カバー層２１８上の所定の指紋感知領域２２２内に置かれた指２２０と相互作用して、指紋パターン又は情報を運ぶ反射光を生成する。一実施形態では、光源２２４は、発光ダイオード又はレーザダイオードを含む。光源２２４からの照明光は、光感知検出を改善するために変調されてもよい。
【0024】
電子デバイス２００は、ＬＣＤパネル２０４を通過する光を受光して指紋を検出するように構成された光センサモジュール２２６を更に含む。具体的には、光センサモジュール２２６は、所定の指紋感知領域２２２から光を受光して指紋を検出する。更に、光センサモジュール２２６は、光センサモジュール２２６の表面２２７に垂直な第２の軸ＢＢ’を画定している。図示の実施形態では、第２の軸ＢＢ’は、光センサモジュール２２６の表面２２７の中心Ｃを通っている。中心Ｃを画定している光センサモジュール２２６の表面２２７は、光センサモジュール２２６の入力面であってもよい。表面２２７は、所定の指紋感知領域２２２から光を受光することができる。
【0025】
図２を参照すると、拡散層２１２が、ＬＣＤパネル２０４と光センサモジュール２２６との間に配置されている。更に、プリズム層２１４が、ＬＣＤパネル２０４と光センサモジュール２２６との間に配置され、光センサモジュール２２６によって受光される光は、プリズム層２１４を通過するようになっている。
【0026】
指２２０がカバー層２１８の第１の主表面２２８にある指紋感知領域２２２にタッチすると、光源２２４からの光の一部が指２２０によって反射され、反射光が指紋情報を運ぶ。一実施形態では、光センサモジュール２２６は、フォトダイオードアレイを含む。フォトダイオードアレイは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサアレイ、又は光に反応する適切な光センサアレイであってもよい。いくつかの実施形態では、光センサモジュール２２６は、赤外光をキャプチャするように構成された赤外光カメラを含む。
【0027】
光センサモジュール２２６は、指２２０から反射された光を最適に受光するために、１つ以上の配置構成で配置されてもよい。反射光は、光センサモジュール２２６に到達する前に、電子デバイス２００の１つ以上の層によって方向転換されてもよい。例えば、プリズム層２１４が、反射光を方向転換してもよい。したがって、光センサモジュール２２６は、反射光を適切にキャプチャするように配置され得る。
【0028】
図２に示すように、光センサモジュール２２６は、第１の主表面２２８の平面に沿って所定の指紋感知領域２２２と少なくとも部分的に重なっている。言い換えれば、光センサモジュール２２６は、Ｘ－Ｙ平面に沿って所定の指紋感知領域２２２と少なくとも部分的に重なっている。図２は、光センサモジュール２２６の、第１の主表面２２８の平面上への投射ＰＲを示す。言い換えれば、投射ＰＲは、光センサモジュール２２６のＸ－Ｙ平面内の投射である。投射ＰＲは、Ｘ軸に沿って長さＬ１を有する。所定の指紋感知領域２２２は、Ｘ軸に沿って長さＬ２を有する。説明のために、所定の指紋感知領域２２２の投射２２２’が、Ｘ軸に沿って長さＬ２を有するものとして示されている。投射２２２’は、第１の主表面２２８の平面、すなわちＸ－Ｙ平面に沿っている。投射２２２’は、所定の指紋感知領域２２２と同一の寸法を有するが、これは、両者がＸ－Ｙ平面に位置するためである。オーバーラップＯＬが、光センサモジュール２２６の投射ＰＲと所定の指紋感知領域２２２の投射２２２’との間に示されている。オーバーラップＯＬは、光センサモジュール２２６と第１の主表面２２８の平面に沿った所定の指紋感知領域２２２との間の重なりに対応する。いくつかの実施形態では、オーバーラップＯＬは、光センサモジュール２２６の投射ＰＲの長さＬ１の少なくとも１０％である。いくつかの他の実施形態では、オーバーラップＯＬは、投射ＰＲの長さＬ１の少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、又は少なくとも９５％である。図示の実施形態では、オーバーラップＯＬは、投射ＰＲの長さＬ１に実質的に等しく、すなわち、光センサモジュール２２６と第１の主表面２２８の平面に沿った所定の指紋感知領域２２２との間には１００％の重なりがある。しかしながら、オーバーラップＯＬは、所望のアプリケーション属性に従って変化してもよい。
【0029】
更に、第２の軸ＢＢ’は、カバー層２１８の第１の軸ＡＡ’に対して傾斜角θで傾斜している。いくつかの実施形態では、傾斜角は、約２５度～約３５度である。いくつかの実施形態では、傾斜角は、約３０度である。
【0030】
フレーム２１６が、ＬＣＤパネル２０４と光センサモジュール２２６との間に配置されている。フレーム２１６は、光センサモジュール２２６と位置合わせされた、フレームを貫通する第１の開口部２３２を画定しており、光センサモジュール２２６によって受光される光が、第１の開口部２３２を通過するようになっている。更に、図２の図示の実施形態では、フレーム２１６は、１つ以上の光源２２４と位置合わせされた、フレームを貫通する１つ以上の第２の開口部２３４を画定しており、１つ以上の光源２２４からの照明光が、１つ以上の第２の開口部２３４を通過するようになっている。
【0031】
この構成では、光センサモジュール２２６は、より多くの指紋情報をキャプチャすることができ、その結果、光センサモジュール２２６の信頼性及び性能が改善する。光センサモジュール２２６は、より多くの指紋情報を有するより良好な画像をキャプチャすることができる。光センサモジュール２２６は、より高速でより正確な指紋感知など、向上した光感知能力を提供することができ、それによって電子デバイス２００の全体的なユーザエクスペリエンスを改善する。
【0032】
図２に示すように、光反射フィルム層２１０は、ＬＣＤパネル２０４と光センサモジュール２２６との間に配置されている。更に、光ガイド２０８が、ＬＣＤパネル２０４と光センサモジュール２２６との間に配置されている。光反射フィルム層２１０の存在は、光の大部分が光センサモジュール２２６に到達することを妨げることがあり、したがって、光学指紋感知に悪影響を及ぼし得る。光反射フィルム層２１０は、光センサモジュール２２６の位置において所望の光透過を可能にしながら、ほとんどの位置においては光ガイド２０８の下で所望の光反射を維持するように変更されてもよい。例えば、光反射フィルム層２１０は、第１の波長範囲の光を反射し、第２の波長範囲の光を透過してもよい。バックライト光源２０６によって放射される光が、第１の波長範囲内にあってもよく、１つ以上の光源２２４によって放射される光が、第２の波長範囲内にあってもよい。
【0033】
図３は、電子デバイス２００の光センサモジュール２２６の別の例示的な位置を示す。図２と共通の構成要素は、同様の参照番号で示す。光センサモジュール２２６は、所定の指紋感知領域２２２からの光をキャプチャして指紋を検出するように構成されている。電子デバイス２００は、プリズム層２１４を含む。図示の実施形態では、プリズム層２１４は、単一のプリズムフィルムを含む。いくつかの他の実施形態では、プリズム層２１４は、複数のプリズムフィルムを含む。図３に示すように、プリズム層２１４は、平坦面２１４Ａと、構造化表面２１４Ｂとを含む。構造化表面２１４Ｂは、第１の方向に沿って延びており、かつ、直交する第２の方向に沿って配置されている複数のプリズム２１５を含む。第１の方向はＹ軸に沿って画定されており、第２の方向はＸ軸に沿って画定されている。
【0034】
【0035】
図３を参照すると、光線３０２、３０６が、指紋感知領域２２２の１つの点から受光されている。光線３０２、３０６は、プリズム層２１４により屈折する。光線３０２、３０６は、最終的に光センサモジュール２２６によってキャプチャされる。同様に、光線３０４、３０８が、指紋感知領域２２２の別の点から受光される。光線３０４、３０８は、光センサモジュール２２６によってキャプチャされる前にプリズム層２１４によって方向転換される。光線３０６、３０４が重なり合う領域内に、指紋の指紋情報が実質的に少ない画像が形成され得る。従来、実質的に少ない指紋情報を有する画像が、光センサモジュールによってキャプチャされることがある。光センサモジュール２２６が実質的に少ない指紋情報を有する画像をキャプチャすることを回避するために、光センサモジュール２２６の第２の軸ＢＢ’は、カバー層２１８の第１の主表面２２８の第１の軸ＡＡ’に対して傾斜角θで傾斜している。いくつかの実施形態では、傾斜角θは、約２５度～約３５度である。したがって、光センサモジュール２２６を傾斜角θで傾斜させることによって、光センサモジュール２２６は、より多くの指紋情報を有するより良好な画像をキャプチャすることができる。これにより、光センサモジュール２２６の信頼性及び性能が改善し得る。
【0036】
光線３０６、３０８をキャプチャするために必要な傾斜角θは、光線３０２、３０４をキャプチャするために必要な傾斜角θと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0037】
更に、オーバーラップＯＬ’もまた、光センサモジュール２２６と第１の主表面２２８の平面に沿った所定の指紋感知領域２２２との間に設けられる。オーバーラップＯＬ’は、光センサモジュール２２６の、第１の主表面２２８の平面（すなわち、Ｘ－Ｙ平面）上への投射ＰＲと、所定の指紋感知領域２２２のＸ－Ｙ平面上への投射２２２’との間に示されている。図３の図示の実施形態では、オーバーラップＯＬ’は、投射ＰＲの長さＬ１の５０％未満である。しかしながら、オーバーラップＯＬ’は、光センサモジュール２２６によってキャプチャされる画像を改善するように様々に変更されてもよい。
【0038】
図４は、プリズム層２１４に対する光センサモジュール２２６の例示的な位置を示す、電子デバイス２００の部分概略図を示す。光センサモジュール２２６は、説明のためにプリズム層２１４の上方に示されている。図４の図示の実施形態では、プリズム層２１４は、単一のプリズムフィルムを含む。更に、第１の軸ＡＡ’及び第２の軸ＢＢ’が示されている。図２を参照して説明した様々な他の層は、説明を明確にするために図４には示されていない。
【0039】
図４を参照すると、プリズム層２１４は、単一のプリズムフィルムを含む。上述したように、プリズム層２１４は、平坦面２１４Ａ及び構造化表面２１４Ｂを含む。平坦面２１４Ａは、実質的にＸ－Ｙ平面に沿って配置されている。構造化表面２１４Ｂは、第１の方向（すなわち、Ｙ軸）に沿って延びており、かつ、第２の方向（すなわち、Ｘ軸）に沿って配置されている複数のプリズム２１５を含む。光センサモジュール２２６は、平坦面２１４Ａに沿って第１の方向に対して実質的に垂直に向けられている。言い換えれば、光センサモジュール２２６は、Ｙ軸に対して実質的に垂直に配置されている（例えば、光センサモジュール２２６は、光センサモジュール２２６の第２の軸ＢＢ’のＸ－Ｙ平面上への投射がＹ軸に対して実質的に垂直になるように配置することができる）。更に、光センサモジュール２２６の第２の軸ＢＢ’は、カバー層２１８の第１の主表面２２８の第１の軸ＡＡ’に対して傾斜角θで傾斜している（図２に示す）。傾斜角θは、実質的にＸ－Ｚ平面に沿って測定される。いくつかの実施形態では、傾斜角θは、約２５度～約３５度である。図示の実施形態では、傾斜角θは、約３０度である。
【0040】
上述したように、この構成は、光センサモジュール２２６がより多くの指紋情報を有するより良好な画像をキャプチャし得ることを可能にし得る。
【0041】
図５は、プリズム層２１４に対する光センサモジュール２２６の例示的な位置を示す、電子デバイス２００の部分概略図を示す。光センサモジュール２２６は、説明のためにプリズム層２１４の上方に示されている。更に、第１の軸ＡＡ’及び第２の軸ＢＢ’が示されている。図２を参照して説明した様々な他の層は、説明を明確にするために図５には示されていない。
【0042】
図５の図示の実施形態では、プリズム層２１４は、２つのプリズムフィルムを含む。具体的には、プリズム層２１４は、第１のプリズムフィルム５１０及び第２のプリズムフィルム５２０を含む。いくつかの実施形態では、第１のプリズムフィルム５１０及び第２のプリズムフィルム５２０は、交差構成であってもよく、これは、ＬＣＤパネル２０４（図２に示す）の輝度を更に増加させ、それによって電子デバイス２００のユーザエクスペリエンスを改善することができる。第１のプリズムフィルム５１０及び第２のプリズムフィルム５２０の交差構成は、上述したものとは異なる構成の光センサモジュール２２６を必要とし得る。いくつかの他の実施形態では、プリズム層２１４は、３つ以上のプリズムフィルムを含んでもよく、これは、異なる構成の光センサモジュール２２６を必要とし得る。
【0043】
上述したように、第１のプリズムフィルム５１０及び第２のプリズムフィルム５２０は交差構成にあり、すなわち、第２のプリズムフィルム５２０は、第１のプリズムフィルム５１０に対してＺ軸を中心に９０度回転されていてもよい。第１のプリズムフィルム５１０は、第１の平坦面５１０Ａと、第１の構造化表面５１０Ｂとを含む。第１の平坦面５１０Ａは、実質的にＸ－Ｙ平面に沿って位置している。第１の構造化表面５１０Ｂは、第１の方向（すなわち、Ｙ軸）に沿って延びており、かつ、第２の方向（すなわち、Ｘ軸）に沿って配置されている複数の第１のプリズム５１２を含む。
【0044】
第２のプリズムフィルム５２０は、第１のプリズムフィルム５１０に隣接して配置されている。第２のプリズムフィルム５２０は、第１の平坦面５１０Ａに実質的に平行な第２の平坦面５２０Ａと、第２の構造化表面５２０Ｂとを含む。第２の構造化表面５２０Ｂは、第２の方向に沿って延びており、かつ、第１の方向に沿って配置されている複数の第２のプリズム５２２を含む。
【0045】
上述したように、光センサモジュール２２６は、傾斜角θで傾斜している。具体的には、光センサモジュール２２６の第２の軸ＢＢ’は、カバー層２１８の第１の主表面２２８の第１の軸ＡＡ’に対して傾斜角θで傾斜している（図２に示す）。いくつかの実施形態では、傾斜角θは、約２５度～約３５度である。図示の実施形態では、傾斜角θは、約３０度である。更に、光センサモジュール２２６は、第１の平坦面５１０Ａに沿って測定された平面角αだけ第１の方向に対して傾斜している。言い換えれば、光センサモジュール２２６は、Ｘ－Ｙ平面に沿って測定された平面角αだけＹ軸に対して傾斜している（例えば、平面角αは、Ｙ軸と、光センサモジュール２２６の第２の軸ＢＢ’のＸ－Ｙ平面上への投射との間の角度として説明され得る）。平面角αは、約４０度～約５０度である。図示の実施形態では、平面角αは、約４５度である。
【0046】
図５に示される構成では、光センサモジュール２２６は、第１のプリズムフィルム５１０及び第２のプリズムフィルム５２０を有するプリズム層２１４と共に使用されると、より多くの指紋情報をキャプチャすることができ、その結果、光センサモジュール２２６の信頼性及び性能が改善する。光センサモジュール２２６は、より高速でより正確な指紋感知など、向上した光感知能力を提供することができ、それによって電子デバイス２００の全体的なユーザエクスペリエンスを改善する。
【0047】
光センサモジュールの構成は、様々な実施形態において上述したように、電子デバイス、特に、スマートフォン、タブレット、及び様々なオンディスプレイタッチセンシング操作及び機能を提供するためのＬＣＤディスプレイスクリーンを有する他の電子デバイスに、改善された指紋感知を提供し、そのような電子デバイスにおけるユーザエクスペリエンスを向上させるように実装されることができる。
【0048】
別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴サイズ、量及び物理的特性を表す全ての数は、用語「約」によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、特に反対の指示がない限り、上記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。
【0049】
特定の実施形態が本明細書において図示及び説明されているが、図示及び記載されている特定の実施形態は、本開示の範囲を逸脱することなく、様々な代替的実施態様及び／又は等価の実施態様によって置き換えられ得ることが、当業者には理解されよう。本出願は、本明細書で論じられた特定の実施形態のいずれの適応例又は変形例も包含することが意図されている。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されることが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】