本公开总体涉及一种在其中生物传感器的光源的光实质上全反射到显示器上的透明窗处的电子设备。
背景技术：
典型地，显示设备是用于输出图像或图像信息的设备，并且显示设备可以安装在设置有信息通信功能的大多数电子设备中。由于电气和电子技术的发展，显示设备的性能显著提升，使得显示设备的图像质量显著提高，并且显示设备已经与触摸面板等集成，使得显示设备不仅可以有用地用作输出设备，还可以用作输入设备。
包括显示设备的电子设备可以使用从用户身体的一部分获取的信息来识别和确认用户，除此之外，还可以基于对触摸面板的输入计算该输入的水平元素(例如，位置和移动)。特别是，使用个人独特特征(比如，指纹、语音、脸部、手和虹膜)的个人认证方法广泛用于识别用户。近来，利用个人信息的各种附加功能(比如，金融和安全)不仅通过通信功能(比如，电话和文本消息发送服务)来提供，而且还通过电子设备(比如，便携式设备)来提供，并且对于这种电子设备用的锁定设备的需求变得越来越重要。为了提高锁定效果，正在努力开发配备有通过生物信息识用户的锁定设备的电子设备。
根据现有技术，电子设备可以基于各种类型的触摸输入来计算在电子设备的一个面上输入的触摸输入的水平位置和竖直位置。此外，电子设备安装有能够识别用户的指纹识别传感器。
然而，由于常规的指纹识别传感器具有与显示器分离的硬件结构，因此需要单独的空间。随着移动设备变得越来越小，用于放置指纹识别传感器的位置和空间受到限制。此外，为了感测生物信息(比如，指纹)，用户必须要靠近传感器，从而导致传感器暴露于电子设备外部的问题，因此电子设备的外观劣化。
技术实现要素：
根据本公开的各种示例实施例的电子设备能够通过将指纹传感器设置在有效显示区域中来解决对安装空间的限制。
此外，在使用位于有效显示区域中的指纹传感器来感测用户的指纹信息时光源可以用于确保预定的性能。
根据本公开的示例实施例，一种电子设备可以包括：壳体，包括面向第一方向的第一面以及面向与第一方向相反的第二方向的第二面，并且还包括形成第一面的至少一部分的透明窗；显示设备，设备在壳体的第一面和第二面之间，并且被配置为通过透明窗向外部显示信息；照明单元，包括设置在壳体内且被配置为朝向透明窗发射光的发光电路；反射单元，包括设置在照明单元和透明窗之间的至少一个反射表面，并且被配置为将从照明单元发射的光朝向透明窗反射；以及生物传感器，被设置为面向透明窗的至少一部分，并且被配置为感测在透明窗上反射的光。
根据本公开的示例实施例，一种电子设备可以包括：壳体，包括暴露于外部的透明窗；印刷电路单元，包括设置在壳体内的印刷电路；反射单元，包括设置在透明窗和印刷电路单元之间的反射表面，并且配置为将从电连接到印刷电路单元的包括发光电路在内的照明单元发射的光传输到透明窗；以及指纹传感器，设置在透明窗和印刷电路单元之间，指纹传感器电连接到印刷电路单元的至少一部分，并且被配置为感测透射通过透明窗的光。
根据本公开的各种实施例，电子设备包括在有效显示区域中的被配置为获取生物信息的生物传感器。因此，可以消除和/或减少在显示器以外的特定位置处识别用户生物信息的需要，并且解决了电子设备中安装空间受限的问题。
根据本公开的各种实施例，电子设备在使用位于有效显示区域中的指纹传感器来感测用户的指纹信息时使用光源。因此，可以确保优异的性能。
根据本公开的各种实施例，电子设备能够使用全反射和/或实质上全反射从光源发出的光的反射单元和透明窗来高效地确保被传输到生物传感器的入射光量。
根据本公开的各种实施例，由于包括生物传感器的电子设备并不另外包括除了显示器布置空间之外的单独传感器结构，并且使用位于有效显示区域中的生物传感器，因此可以增加安装空间。此外，由于去除了暴露于外部的部件，因此可以提供高效的防水功能。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征及所带来的优点将更加清楚明白和易于理解，附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且在附图中：
图1是示出了根据本公开各种示例实施例的网络环境中的示例电子设备的图；
图2a是示出了根据本公开各种示例实施例的示例电子设备的透视图；
图2b是示出了根据本公开各种示例实施例的从另一方向观看示例电子设备所得的示例电子设备的透视图；
图3是根据本公开各种示例实施例的沿图2a中的线b-b’截取的示例电子设备的横截面图；
图4是根据本公开各种示例实施例的沿图2a中的线c-c’截取的示例电子设备的横截面图；
图5是根据本公开各种示例实施例中的另一示例实施例的沿图2a中的线c-c’截取的示例电子设备的横截面图；
图6a是根据本公开各种示例实施例的从上方观看在示例电子设备的区域中所提供的光路的透视图；
图6b是示出了根据本公开各种示例实施例的在示例电子设备的区域中所提供的光路的横截面图；
图7a是示出了根据本公开各种示例实施例的示例照明单元和示例反射单元的相互布置关系的横截面图；
图7b是图7a所示的反射单元的一个反射结构的放大图；
图8是示出了根据本公开各种示例实施例的在示例电子设备的透明窗和反射单元之间的电介质层以及在透明窗和指纹传感器之间的电介质层之间的布置关系的横截面图；
图9a和图9b是示出了根据本公开各种示例实施例的在透明窗和指纹传感器之间的第二电介质层的示例布置关系的横截面图；
图10是示出了根据本公开各种实施例的示例电子设备的照明单元和反射单元的示例结构的横截面图，其中反射单元被放大了；以及
图11是示出了根据本公开各种示例实施例的示例电子设备的照明单元和反射单元的示例结构的横截面图，其中反射单元被放大了。
具体实施方式
下文中，将参考附图来描述本公开的各种示例实施例。各种示例实施例和本文所使用的术语并不旨在将本文所公开的技术限制于特定形式，而是应该被理解为包括对相应实施例的各种改型、等同和/或替代。在对附图的描述中，相似的附图标记可以用于表示相似的元件。单数表述可以包括复数表述，除非它们在上下文中明显不同。除非上下文另外清楚地指示，否则本文中所使用的单数形式可以包括复数形式。在本公开各种实施例中使用的表述“第一”或“第二”可以修饰各种组件，无论顺序和/或重要性如何，而并不限制对应组件。当一元件(例如，第一元件)被称为“(功能上或者通信地)连接至”或“耦接至”另一元件(第二元件)时，该元件可以直接连接至该另一元件，或者可以通过又一元件(例如，第三元件)连接至该另一元件。
根据具体情形，在硬件或软件方面，本公开各种实施例中使用的表述“(被)配置为”可以与例如“适合于”、“具有...的能力”、“(被)设计为”、“适于”、“(被)制作为”、或“能够”互换使用。备选地，在一些情况下，表述“(被)配置为...的设备”可以意味着该设备与其它设备或组件一起“能够...”。例如，短语“适于(或被配置为)执行a、b和c的处理器”可以是指例如用于执行对应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)，或可以通过执行存储器设备中所存储的一个或多个软件程序来执行对应操作的通用处理器(例如，中央处理单元(cpu)或应用处理器(ap))。
根据本公开各种实施例的电子设备可以包括例如以下至少一项：智能电话、平板个人计算机(pc)、移动电话、视频电话、电子书阅读器(e-book阅读器)、台式pc、膝上型pc、上网本计算机、工作站、服务器、个人数字助手(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)、mpeg-1音频层-3(mp3)播放器、移动医疗设备、相机和可穿戴设备等，但不限于此。根据各种实施例，可穿戴设备可以包括以下至少一项：配饰类型(例如，手表、戒指、手环、脚环、项链、眼镜、隐形眼镜或头戴式设备(hmd))、衣料或服饰集成类型(例如，电子服饰)、身体安装类型(例如，皮肤贴或纹身)以及生物植入类型(例如，可植入电路)等，但不限于此。在一些实施例中，电子设备可以包括例如以下至少一项：电视、数字视频盘(dvd)播放器、音响、冰箱、空调、吸尘器、烤箱、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、家用自动控制面板、安全控制面板、tv盒(例如，samsunghomesynctm、appletfvtm或googletvtm)、游戏机(例如，xboxtm和playslationtm)、电子词典、电子钥匙、录像机和电子相框等，但不限于此。
在其它实施例中，电子设备可以包括以下至少一项：各种医疗设备(例如，各种便携式医疗测量设备(血糖监测设备、心率监测设备、血压测量设备、体温测量设备等)、磁共振血管造影(mra)、磁共振成像(mri)、计算机断层扫描(ct)机和超声波机)、导航设备、全球定位系统(gps)接收机、事件数据记录仪(edr)、飞行数据记录仪(fdr)、车辆信息娱乐设备、船用电子设备(例如，船用导航设备和陀螺仪罗盘)、航空电子设备、安全设备、车辆头单元、工业或家用机器人、银行的自动柜员机(atm)、商店的销售点(pos)或物联网设备(例如，灯泡、各种传感器、电表或燃气表、洒水器设备、火警、恒温器、街灯、烤面包机、运动器材、热水箱、加热器、锅炉等)等，但不限于此。根据一些实施例，电子设备可以包括以下至少一项：家具或建筑物/结构的一部分、电子板、电子签名接收设备、投影仪以及各种类型的测量仪器(例如，水表、电表、气表、无线电波表等)，但不限于此。在各种实施例中，电子设备可以是柔性的，或可以是一个或更多个上述各种设备的组合。根据本公开示例实施例的电子设备不限于上述设备。在本公开中，术语“用户”可以指示使用电子设备的人或者使用电子设备的设备(例如，人工智能电子设备)。
将参考图1来描述各种示例实施例中的网络环境100中的电子设备101。电子设备101可以包括总线110、处理器(例如，包括处理电路)120、存储器130、输入/输出接口(例如，包括输入/输出电路)150、显示器160和通信接口(例如，包括通信电路)170。在某些实施例中，可以从电子设备101中省略上述组件中的至少一个，或者电子设备101可以附加地包括其它组件。
总线110可以包括将上述组件120至170互连并且在组件120至170之间传送通信信息(例如，控制消息或数据)的电路。
处理器120可以包括各种处理电路，比如但不限于以下项中的一个或多个：专用处理器、中央处理单元(cpu)、应用处理器(ap)和通信处理器(cp)等。处理器120可以执行例如与电子设备101的一个或多个其它组件的控制和/或通信相关的算术运算或数据处理。
存储器130可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。存储器130可以存储例如与电子设备101的一个或更多个其它组件相关的命令或数据。根据一个实施例，存储器130可以存储软件和/或程序140。程序140可以包括例如内核141、中间件143、应用编程接口(api)145和/或应用147。内核141、中间件143和api145中的至少一个可以称作操作系统(os)。内核141可以控制或管理例如用于执行其它程序(例如，中间件143、api145或应用147)中实现的操作或功能的系统资源(例如，总线110、处理器120和存储器130)。此外，内核141可以提供允许中间件143、api145或应用147访问电子设备101的各个组件以便控制或管理系统资源的接口。
中间件143可以担当中介角色，使得例如api145或应用147可以与内核141进行通信以便交换数据。此外，中间件143可以根据优先级处理从应用147接收到的一个或多个任务请求。例如，中间件143可以向应用147中的至少一个指派能够使用电子设备130的系统资源(例如，总线110、处理器120或存储器130)的优先级，并可以处理一个或多个任务请求。api145是例如允许应用147控制从内核141或中间件143提供的功能的接口，并且可以包括例如用于文件控制、窗口控制、图像处理或字符控制的一个或多个接口或功能(例如，命令)。
输入/输出接口150可以包括各种输入/输出电路，并且向电子设备101的其它组件发送从例如用户或任何其它外部设备输入的命令或数据，或者可以将从电子设备101的其它组件接收的命令或数据输出到用户或其它外部设备。
显示器160可以包括例如液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)显示器、有机发光二极管(oled)显示器、微机电系统(mems)或电子纸显示器等，但不限于此。显示器160可以向例如用户显示各种内容(例如，文本、图像、视频、图标或符号)。显示器160可以包括触摸屏，并且可以接收使用例如电子笔或用户的身体部位进行的触摸输入、手势输入、接近输入或悬停输入。
通信接口170可以包括各种通信电路，并且在例如电子设备101和外部电子设备(例如，第一外部电子设备102、第二外部电子设备104或服务器106)之间设置通信。例如，通信接口170可以通过有线或无线通信与网络162相连，以便与外部设备(例如，第二外部电子设备104或服务器106)进行通信。
无线通信可以包括例如使用以下至少一项的蜂窝通信：长期演进(lte)、高级lte(lte-a)、码分多址(cdma)、宽带cdma(wcdma)、通用移动电信系统(umts)、无线宽带(wibro)和全球移动通信系统(gsm)。根据一个实施例，无线通信可以包括例如以下至少一项：无线保真(wifi)、蓝牙、蓝牙低能耗(ble)、zigbee、近场通信(nfc)、磁安全发送、射频(rf)和体域网(ban)。根据一个实施例，无线通信可以包括gnss。根据例如使用区域或带宽，gnss可以包括例如以下至少一项：全球定位系统(gps)、全球导航卫星系统(glonass)、北斗导航卫星系统(下文中，“北斗”)、伽利略、以及欧洲全球卫星导航系统。文中，以下“gps”可以与“gnss”互换使用。有线通信可以使用例如以下至少一项：通用串行总线(usb)、高清多媒体接口(hdmi)、推荐标准232(rs-232)、电力线通信、普通老式电话服务(pots)。网络162可以包括电信网络(例如，计算机网络(例如，lan或wan)、互联网和电话网络中的至少一项)。此外，通信接口170可以与另一电子设备(例如，电子设备102)建立短距离无线通信连接164。
第一外部电子设备102和第二外部电子设备104中的每一个均可以与电子设备101是相同类型或不同类型。根据各种实施例，电子设备101所执行的全部或一些操作可以由另一电子设备或多个其它电子设备(例如，电子设备102和104或服务器106)来执行。根据一个实施例，在电子设备101应当自动或者按请求来执行某个功能或服务的情况下，代替由它自身执行该功能或服务，或者在由它自身执行该功能或服务之外，电子设备101还可以向其它电子设备(例如，电子设备102和104或服务器106)请求与该功能或服务相关联的一些功能或服务。其它电子设备(例如，电子设备102和104或服务器106)可以执行所请求的功能或者附加功能，并且将结果传送至电子设备101。电子设备101可以原样地提供所接收的结果，或者可以附加地处理所接收的结果，以提供所请求的功能或服务。为此，例如，可以使用云计算技术、分布式计算技术、或客户端-服务器计算技术。
图2a是示出了根据本公开各种示例实施例的示例电子设备200的透视图，并且图2b是示出了根据本公开各种示例实施例的示例电子设备200从另一方向观看的透视图。
在图2a和2b中，三轴正交坐标系中的“x轴”可以对应于电子设备200的宽度方向，“y轴”可以对应于电子设备200的长度方向，“z轴”可以对应于电子设备200的厚度方向。
如图2a和图2b所示，电子设备200可以包括壳体210和显示设备220。壳体210可以包括面向第一(+z)方向的第一面201以及面向与第一(+z)方向相反的第二(-z)方向的第二面240。壳体210的第一面201可以是正面，并且第二面240可以是后盖。壳体210可以在正面201中开口，并且可以安装透明盖203以形成壳体210的第一面201的至少一部分，并且可以封闭壳体210的开口的正面201。电子设备200可以设置有包括机械操作按钮或触摸键11a、11b和11c在内的键区，机械操作按钮或触摸键11a、11b和11c设置在例如壳体210的正面201上的透明窗203的一个区域处。通过用户的身体接触，触摸键可以生成输入信号。根据各种实施例，键区可以仅用机械按钮或仅用触摸键来实现。作为另一示例，键区可以被实现为机械按钮类型和触摸类型的组合形式。此外，键区可以与按钮被长时间或短时间触摸或按压的时间长度相对应地提供在显示设备上表示的各种图像。
根据各种实施例，壳体210被配置为容纳各种电子组件等，并且至少一部分壳体210可以由导电材料制成。例如，壳体210可以包括形成电子设备200的外表面的侧壁，且电子设备200的外露部分可以由导电金属制成。印刷电路(未示出)和/或电池270可以容纳在壳体210中。例如，处理器、通信模块、各种接口(例如，图1中的接口150和170)、电力管理模块等可以以集成电路芯片的形式安装在印刷电路单元(未示出)上。作为另一示例，控制电路也可以被配置为集成电路芯片，并且可以被安装在印刷电路单元上。例如，控制电路可以是上述处理器或通信模块的一部分。可以通过将电池270安置在壳体210中来确保电力。
根据本公开的各种实施例，电子设备200的正面的上端区域中可以包括第一相机12a、光源单元12b和/或虹膜相机12c。例如，光源单元12b可以是红外(ir)led，并且虹膜相机12c可以通过使用从作为光源的irled发射的近红外线对用户的眼睛进行成像来识别虹膜信息。在另一示例中，电子设备200可以在其正面的上端区域中包括光源单元指示灯12d和照度传感器或接近传感器12e。在另一示例中，电子设备200可以在其背面上包括第二相机13a、心率监测器(hrm)13d和/或闪光灯13b，并且可以在其顶面上包括麦克风13c。
根据各种实施例，显示设备220可以通过壳体210的正面201暴露。显示设备220可以至少部分地由透射无线电波或磁场的材料制成，并且可以安装在壳体210的正面上。显示设备220可以包括安装在由钢化玻璃材料制成的透明窗203的内面上的显示面板。触摸面板可以安装在透明窗203和显示面板之间。例如，显示设备220可以是用于输出屏幕的输出设备，并且可以用作配备有触摸屏功能的输入设备。
根据各种实施例，电子设备200可以包括保护壳体210的背面的后盖240。后盖240可以被安装为面向与显示设备220相反的方向(第二方向)，并且可以由能够透射无线电磁波或磁场的材料(例如，钢化玻璃或合成树脂)制成。后盖240可以与壳体210和显示设备220一起形成电子设备200的外观。
根据本公开的各种实施例，电子设备200可以具有生物感测区域(例如，指纹感测区域(未示出))，生物感测区域被配置为识别显示器的有效区域a(实现有实际显示像素以便显示信息的区域)的至少一部分中的指纹。由于生物感测区域形成在有效区域a中，使得不再另外需要除了显示器布局空间之外的单独的传感器结构，因此电子设备200的安装空间可以扩大。因此，电子设备200可以包括被实现为沿基本上整个纵向方向延伸的显示器。
在下文中，将更详细地描述被配置为通过有效区域a来感测用户的生物信息的生物传感器以及被配置为向生物传感器传输光的结构。
图3是根据本公开各种示例实施例的沿图2a中的线b-b’截取的电子设备的横截面图。图3所示的电子设备300的壳体310、透明窗303和显示设备320可以是图2的壳体210、透明窗203和显示设备220的部分或全部结构。
参考图3，电子设备300可以包括被配置为通过显示设备320感测用户的生物信息的生物传感器。生物传感器可以是指纹传感器350a或350b，并且指纹传感器350a或350b可以包括第一指纹传感器350a或第二指纹传感器350b。
根据各种实施例，可以通过在显示设备320的表面上形成感测电极而以静电方式来实现指纹传感器350a或350b。作为另一示例，可以通过在与其中设置有指纹传感器350a或350b的层相邻的位置处形成超声发射机/接收机而以超声类型来实现指纹传感器350a或350b。
根据各种实施例，在电子设备300中，第一指纹传感器350a可以置于显示设备320的上部。根据示例实施例，第一指纹传感器350a可以设置在透明窗303和显示设备320之间，并且可以感测有效区域a中的用户的指纹。
根据各种实施例，在电子设备300中，第二指纹传感器350b可以置于显示设备320的下部中。根据示例实施例，第二指纹传感器350b可以被配置为光学指纹传感器，其使用从作为光源的显示设备320发射的光来感测用户的指纹。所发射的光可以通过显示设备320的显示器的r、g或b像素来实现，或者通过从显示设备320内单独实现的光源(例如，irled)发射的光来实现。作为另一示例，电子设备300还可以包括缓震构件380，以保护第二指纹传感器350b免受由外部冲击引起的损害。缓震构件380可以设置在第二指纹传感器350b和显示设备320之间。作为另一示例，可以提供多个缓震构件380，其可以设置在第二指纹传感器350b的两侧端部上以彼此间隔开。然而，缓震构件380的布置和数量不限于上述实施例，缓震构件380可以以各种布置和数量形成，以保护第二指纹传感器350b。
根据各种实施例，印刷电路单元360可以设置在第二指纹传感器350b下方，并且可以电连接到第二指纹传感器。作为另一示例，电子设备300可以通过对第一指纹传感器350a或第二指纹传感器350b进行控制来获取用户的触摸输入，而无需包括单独的触摸传感器(未示出)。
图4是根据本公开各种示例实施例的沿图2a中的线c-c’截取的电子设备的横截面图.图4所示的电子设备400的壳体410、透明窗403和显示设备420可以是图2的壳体210、透明窗203和显示设备220的部分或全部结构。
参考图4，电子设备400可以包括：壳体410；显示设备420，通过形成壳体410的顶表面的透明窗403而暴露；照明单元(例如，包括发光电路)430，设置在壳体410内部并提供光；耦合器(例如，包括光导)440，设置在显示设备420的一面上并且反射从照明单元430提供的光，从而将反射光传输到透明窗403；以及生物传感器。生物传感器可以包括指纹传感器450。
根据各种实施例，在电子设备400中，透明窗403可以位于壳体410的正面上，以保护显示设备420免受外部环境的影响。显示设备420可以连接到指纹传感器450和/或以面板形式结合在显示设备520中的触摸传感器，并且不仅可以用作为输出设备，还可以用作为输入设备。
根据各种实施例，壳体410可以包括支撑照明单元430、指纹传感器450和/或印刷电路单元460的支撑构件580。支撑构件480可以由金属材料制成，并且可以设置在显示设备420和后盖(图2的后盖240)之间。例如，支撑构件480可以介于显示设备420和印刷电路单元460之间。支撑构件480可以防止和/或减少安装在印刷电路单元460上的集成电路芯片与显示设备420接触的发生，并且可以提供电磁屏蔽功能，从而防止和/或减少集成电路芯片之间的电磁干扰。支撑构件480可以补偿电子设备400的刚性。例如，根据电子设备400内部的电子组件的布置，壳体210的一些组件可以形成有多个开口或凹部，这可以降低电子设备400的刚性。支撑构件480可以安装在电子设备400内并紧固到电子设备400上，从而增加电子设备400的刚性。根据各种实施例，印刷电路单元460可以设置在显示设备420和后盖之间，并且可以包括至少一个导电路径。
根据各种实施例，印刷电路单元460可以包括沿一个方向延伸的用于电连接到组件(比如，照明单元430和指纹传感器450)的至少一个印刷电路板等。根据示例实施例，照明单元430可以设置在从印刷电路单元460延伸的第一印刷电路板461上，并且照明单元430可以电连接到第一印刷电路板461。根据一个实施例，指纹传感器450可以设置在从印刷电路单元460延伸的第二印刷电路板462上，并且指纹传感器450可以电连接到第二印刷电路板462。
根据各种实施例，提供光的照明单元430可以设置在第一印刷电路板461和耦合器440之间，并且可以电连接到第一印刷电路板461以发光。第一印刷电路板461可以是柔性印刷电路板。照明单元430可以是例如irled模块，并且可以将光辐射到耦合器440的一面。
根据各种实施例，耦合器440可以设置在透明窗403和照明单元430之间，并且可以将从照明单元430接收到的光提供给透明窗403。入射到耦合器440中的光可以形成包括全内反射或近全内反射的第一路径l1。例如，照明单元430的光入射到的耦合器440中光的第一路径l1可以提供至少一次全反射，并且通过该全反射，从照明单元430提供并被向上或向右上引导的光路可以被改变为更倾斜向上。
根据各种实施例，耦合器440被制造成其中形成耦合器440的各个面以及这些面之间的角度具有不同的长度和斜率的形状，并且可以由提供高透射率的材料制成。例如，耦合器440可以具有大约90％或更大的透射率，并且可以由包括透明硅的材料制成。
根据各种实施例，耦合器440可以包括：第一面441，接收从照明单元430发射的光；第二面442，形成相对于第一面441的倾斜表面；以及第三面443，与第一面441平行并且将光提供到透明窗403。例如，由第一面441、第二面442和第三面443围绕的耦合器440的空间可以形成光的第一路径l1。作为另一示例，第一面441可以被设置为面向照明单元430的顶面，并且可以具有与照明单元430的顶面的长度不同的长度。作为另一示例，耦合器440的第一面441可以被设置为与照明单元430的顶面相距预定间隙g，并且预定间隙可以是气隙，并且可以具有与耦合器440的内部的折射率不同的折射率。
根据各种实施例，第二面442可以是与第一面441成预定角度的倾斜面。例如，由第一面441和第二面442形成的角度可以是锐角。作为另一示例，第二面442可全反射从第一面441透射的光，并且可以将光提供到第三面443。
根据各种实施例，第三面443可以透射从第二面442提供的光，以使光进入透明窗403。第三面443可以被设置为与第一面441平行，并且可以具有与第一面441的长度不同的长度。作为另一示例，第三面443可以被设置为面向透明窗403的底面403b，并且可以使用粘合剂等粘合到透明窗403的底面403b。
根据各种实施例，除了布置在光的第一路径l1上的第一面441、第二面442和第三面443之外，耦合器440还可以包括第四面444和第五面445。第四面444和第五面445可以支撑耦合器440，并且可以将第一面441和第三面443彼此连接。根据示例实施例，耦合器440可以经由第四面444和第五面445来提供一种形式的用于光的第一路径l1的空间，但本公开不限于此。该空间可以根据电子设备400的内部结构而被设置成各种形式，或者也可以被形成为一个面。
根据各种实施例，透明窗403可以将从耦合器440透射的光反射到透明窗403的顶面403a和/或底面403b，使得可以在透明窗403内部形成光的第二路径l2。通过光的第二路径l2的光可以被传输到设置在透明窗403的有效区域(图2的有效区域a)下方的指纹传感器450。
根据各种实施例，沿着透明窗403的顶面403a和底面403b传输的光可以被引导到触摸透明窗403的有效区域a的用户的指纹。光被用户指纹的隆起和/或凹陷反射，并且所反射的光能够到达指纹传感器450。
根据各种实施例，指纹传感器450可以设置在透明窗403下面，并且可以接收被提供到透明窗403的光，以感测用户的指纹信息。指纹传感器450可以设置在第二印刷电路板462的顶面上，并且可以电连接到第二印刷电路板462。
根据各种实施例，指纹传感器450可以聚焦由透明窗403反射的光，并且可以使用具有短焦距的透镜来使光学扫描设备小型化。
根据各种实施例，设置在透明窗403和指纹传感器450之间的显示设备420可以包括电介质层421和光学层422。电介质层421可以被设置为与透明窗403接触，并且可以包括例如硅、空气、泡沫、膜、光学透明粘合剂(oca)、海绵、橡胶、墨水或聚合物(pc或pet)。光学层422可以设置电介质层421下面。
根据各种实施例，光学层422透射从显示面板423输出的图像，并且可以堆叠在显示面板423上而作为至少一层。例如，光学层422可以包括光学补偿膜等，用于校正从显示面板423输出的图像的相位差等。
根据各种实施例，膜层424可以设置在透明窗403和第二印刷电路板462之间以抑制光散射。膜层424可以控制被引向透明窗403的光，以便抑制发射到外部的光的散射(例如，沿电子设备500的向后方向)。然而，膜层424的一个区域可以是开口的，以便将从透明窗403透射的光提供到指纹传感器450。例如，膜层424可以在与指纹传感器450相对应的区域中开口，以提供允许从透明窗403的一个区域反射的光到达指纹传感器450的空间。
根据各种实施例，耦合器440和照明单元430可以位于透明窗403的第一区域s1下方，并且指纹传感器450可以位于透明窗403的第二区域s2下方。第一区域s1和第二区域s2彼此相邻，并且透明窗403可以在第一区域s1和第二区域s2中形成从照明单元430产生的光的第二路径l2。根据一个实施例，可以通过在透明窗403的顶面和底面上的重复的全反射来形成第二路径l2。
图5是根据本公开各种示例实施例中另一示例实施例的沿图2a中的线c-c’截取的示例电子设备的横截面图。图5所示的电子设备500的壳体510、透明窗503和显示设备520可以是图4的壳体410、透明窗403和显示设备420的部分或全部结构。
参考图5，电子设备500可以包括：壳体510；显示设备520，通过形成壳体510的顶表面的透明窗503而暴露；照明单元(例如，包括发光电路)530，设置在壳体510内部并提供光；反射单元(例如，包括光反射器)540，设置在显示设备520的一面上并且反射从照明单元530提供的光，以便将所反射的光传输到透明窗503；以及指纹传感器550。
根据各种实施例，在电子设备500中，透明窗503可以位于壳体510的正面上，以保护显示设备520免受外部环境的影响。显示设备520可以连接到指纹传感器550和/或以面板形式结合在显示设备520中的触摸传感器，并且不仅可以用作为输出设备，还可以用作为输入设备。
根据各种实施例，壳体510可以包括支撑照明单元530、指纹传感器550和/或印刷电路单元560的支撑构件580。支撑构件580可以由金属材料制成，并且可以设置在显示设备520和后盖(图2的后盖240)之间。例如，支撑构件580可以介于显示设备520和印刷电路单元560之间。支撑构件580可以防止和/或减少安装在印刷电路单元560上的集成电路芯片与显示设备520接触的发生，并且可以提供电磁屏蔽功能，从而防止和/或减少集成电路芯片之间的电磁干扰。支撑构件580可以补偿电子设备500的刚性。
根据各种实施例，印刷电路单元560可以包括沿一个方向延伸的用于电连接到组件(比如，照明单元530和指纹传感器550)的至少一个印刷电路板等。根据一个实施例，照明单元530可以设置在从印刷电路单元560延伸的第一印刷电路板561上，并且照明单元530可以电连接到第一印刷电路板561。根据示例实施例，指纹传感器550可以设置在从印刷电路单元560延伸的第二印刷电路板562上，并且指纹传感器550可以电连接到第二印刷电路板562。
根据各种实施例，提供光的照明单元530可以设置在第一印刷电路板561和反射单元540之间，并且可以电连接到第一印刷电路板561以发光。第一印刷电路板561可以是柔性印刷电路板。照明单元530可以是例如irled模块，并且可以将光辐射到反射单元540的一面。
根据各种实施例，反射单元540可以设置在透明窗503和照明单元530之间，并且可以将从照明单元530接收到的光提供给透明窗503。反射单元540可以包括被设置成面向透明窗503的一面的膜541以及被形成为朝向膜541的第二(-z)方向突出的多个反射结构542。膜541可以被设置为面向透明窗503的底面503b，并且可以使用粘合剂等粘合到透明窗503的底面503b。膜541可以包括例如具有预定折射率的聚合物(pc或pet)。
根据各种实施例，入射到反射单元540中的光可以形成包括入射光的全内反射和/或近全内反射的第一路径l1。例如，照明单元530的光入射到的反射单元540中光的第一路径l1可以提供至少一次全反射，并且通过该全反射，从照明单元530提供并被向上或向右上引导的光路可以被改变为更倾斜向上。
根据各种实施例，在形成反射单元540的多个反射结构542中，每个反射结构可以被制造成其中形成反射单元540的各个面以及这些面之间的角度具有不同的长度和斜率的形状，并且可以由提供高透射率的材料制成。例如，膜541和多个反射结构542可以具有大约90％或更大的透射率，并且可以由包括透明硅的材料制成。作为另一示例，多个反射结构542中的每一个可以以具有三角形横截面的棱镜来配置。以下将参考图7a和图7b更详细地描述以上反射结构中的每一个的具体配置。
根据各种实施例，透明窗503可以将从反射单元540透射的光反射到透明窗503的顶面503a和/或底面503b，使得可以在透明窗503内部形成光的第二路径l2。通过光的第二路径l2的光可以被透射到设置在透明窗503的有效区域(图2的有效区域a)下方的指纹传感器550。
根据各种实施例，沿着透明窗503的顶面503a和底面503b传输的光可以被引导到触摸透明窗503的有效区域a的用户的指纹。光被用户指纹的隆起和/或凹陷反射，并且所反射的光能够到达指纹传感器550。例如，置于透明窗503的有效区域(图2中的有效区域a)中的用户指纹具有呈现凹陷和/或隆起形状的不规则表面，由此被划分成与透明窗503接触的区域以及不与透明窗503接触的区域。此时，沿着第二路径l2传输的光在不与透明窗503接触的用户指纹区域中被反射，而在与透明窗503接触的用户指纹区域中，一部分光可以被用户指纹吸收，并且其余部分的光可以被散射和反射。因此，入射到不与用户指纹接触的透明窗503上的光被全反射并且向指纹传感器550行进。然而，入射到与用户指纹接触的透明窗503上的光被吸收、折射或散射，使得光不能行进到指纹传感器550。
根据各种实施例，指纹传感器550可以设置在透明窗503下面，并且可以接收被提供到透明窗503的光，以感测用户的指纹信息。指纹传感器550可以设置在第二印刷电路板562的顶面上，并且可以电连接到第二印刷电路板562。当从透明窗503的上方观看时，指纹传感器550的实质上整个区域可以与显示设备520重叠。作为另一示例，指纹传感器550的实质上整个区域可以与触摸传感器和/或压力传感器(未示出)重叠。指纹传感器550可以包括至少一个指纹电极和支撑板(未示出)，并且支撑板可以是诸如pet的聚合物膜或者玻璃衬底。
根据各种实施例，指纹传感器550可以聚焦由透明窗503反射的光，并且可以使用具有短焦距的透镜来使光学扫描设备小型化。作为另一示例，指纹传感器503可以包括与要被扫描的图像的大小相对应的阵列透镜，并且阵列透镜可以被形成为矩阵结构。
根据各种实施例，设置在透明窗503和指纹传感器550之间的显示设备520可以包括电介质层521和光学层522。电介质层521可以被设置为与透明窗503接触，并且可以包括例如硅、空气、泡沫、膜、光学透明粘合剂(oca)、海绵、橡胶、墨水或聚合物(pc或pet)。光学层522可以设置电介质层521下面。
根据各种实施例，光学层522透射从显示面板523输出的图像，并且可以堆叠在显示面板523上而作为至少一层。例如，光学层522可以包括光学补偿膜等，用于校正从显示面板523输出的图像的相位差等。作为另一示例，当显示设备520具有触摸屏功能时，用于感测用户的触摸位置的氧化铟锡(ito)膜等也可以对应于光学层522。
根据各种实施例，光学层522可以包括光学补偿膜(例如，偏光膜)。在光学补偿膜中，三乙酰纤维素(tac)膜分别附着到提供偏光功能的聚乙烯醇(pva)膜的相对表面上，并且表面侧tac膜可以由表面涂层保护。
根据各种实施例，膜层524可以设置在透明窗503和第二印刷电路板562之间以抑制光散射。膜层524可以控制被引向透明窗503的光，以便抑制发射到外部的光的散射(例如，沿电子设备500的向后方向)。然而，膜层524的一个区域可以是开口的，以便将从透明窗503透射的光提供到指纹传感器550。例如，膜层524可以在与指纹传感器550相对应的区域中开口，以提供允许从透明窗503的一个区域反射的光到达指纹传感器550的空间。
根据各种实施例，反射单元540和照明单元530可以位于透明窗503的第一区域s1下方，并且指纹传感器550可以位于透明窗503的第二区域s2下方。第一区域s1和第二区域s2彼此相邻，并且透明窗503可以在第一区域s1和第二区域s2中形成从照明单元530产生的光的第二路径l2。根据一个实施例，可以通过在透明窗503的顶面和底面上的重复的光的全反射来形成第二路径l2。
图6a是从上侧观看到的电子设备600的区域中所提供的光路的透视图，图6b是示出了根据本公开各种示例实施例的电子设备600的区域中所提供的光路的横截面图。图6a和图6b中所示的电子设备600的透明窗603、显示设备620、印刷电路单元660和支撑构件680可以对应于图5的透明窗503、显示设备520、印刷电路单元560和支撑构件580。
参考图6a和图6b，电子设备600可以包括由例如但不限于玻璃制成的透明窗603，并且还可以包括设置在透明窗603下面的反射单元640、显示设备620或照明单元630以及印刷电路单元660。根据各种实施例，在透明窗603的一个区域下面可以沿x轴方向设置多个照明单元630，并且这多个照明单元630可以被布置成一行。例如，照明单元630可以由irled形成，并且多个照明单元630可以被布置成一行。多个照明单元630可以被布置为沿着从下侧到上侧的照明方向来照射光，使得多个光束可以向反射单元640入射。然而，照明单元630的数量和/或类型不限于上述实施例，并且照明单元630的各种数量和位置可以被改变以实现高效的光透射和反射。
根据各种实施例，反射单元640可以被设计为具有与布置了多个照明单元630的长度相对应的大小，使得从多个照明单元630发射的光可以入射到反射单元640上。入射到反射单元640上的多个光束的路径可以将在反射单元640的反射结构的倾斜面上全反射的多个光束传送到透明窗603。反射单元640可以最小化和/或减小反射角，使得从照明单元630入射的光可以被反射到透明窗603的特定区域，并且最小化的反射角可以增加光被全反射和/或近全反射到透明窗603的效率。指纹传感器650可以设置在显示器620下方，并且连接到第二印刷电路板662(例如，类似于图5所示的配置，具体地元件550和562)。
图7a是示出了根据本公开各种示例实施例的照明单元730和反射单元740的示例相互布置关系的横截面图。图7b是图7a的反射单元740的一个反射结构的放大图。
图7a和图7b所示的电子设备700的透明窗703、照明单元730和反射单元740可以对应于图5的透明窗503、照明单元530和反射单元540的部分或全部结构。
参考图7a和图7b，反射单元740和照明单元730可以被设置为在透明窗703下方彼此面对。根据各种实施例，反射单元740可以包括面向照明单元730的顶面731的多个反射结构，并且多个反射结构中的每个反射结构742可以包括多个面。
根据各种实施例，多个反射结构中的每一个742可以包括：第一面742a，从照明单元730发射的光入射到第一面742a上；第二面742b，形成相对于第一面742a的倾斜面，并且全反射和/或近全反射从照明单元730发送的光。第二面742b可以是与第一面742a成锐角的倾斜面。此外，可以包括第三面742c，其被布置为面向膜741，并且形成相对于第一面742a和第二面742b的倾斜面。例如，由第一面742a、第二面742b和第三面742c围绕的反射单元740的空间可以形成光的第一路径l1。
根据各种实施例，第一面742a和第二面742b可以设置在照明单元730上方，并且可以形成相对于照明单元730的顶面731的倾斜面。
根据各种实施例，电子设备700可以实现照明单元730和反射单元740之间的各种距离设计以实现高效的光效率。照明单元730和反射单元740可以被设计成彼此间隔开预定距离g1。隔开的预定距离g1可以具有与反射结构742的内部的折射率和/或膜741的内部的折射率不同的折射率。例如，预定间隙可以是气隙，并且反射结构的材料可以包括具有大约90％或更大的透射率或约1.5的折射率的材料。
根据各种实施例，第三面742c可以透射已经通过第一面742a的光或者已经从第二面742b反射的光，以使得光通过膜741入射到透明窗703上。第三面742c可以被设置为面向膜741与膜741平行，并且可以具有与第一面742a和第二面742b的长度不同的长度。作为另一示例，第三面742c被设置为与膜741的底面接触，并且可以使用粘合剂等粘合到膜741的底面。
根据各种实施例，反射结构742可以被配置成三角形形状，该三角形形状的横截面具有不同的角度。然而，反射单元740可以经由第一面742a、第二面742b和第三面742c提供一种形式的用于光的第一路径l1的空间，但本公开不限于此。该空间可以根据电子设备700的内部结构而被设置成各种形式，或者也可以被形成为一个面。
根据各种实施例，反射单元740的多个反射结构可以以棱镜来配置。多个反射结构742中的每一个的横截面可以具有三角形形状，并且三角形反射结构742可以被设计为具有各种角度以实现高效的光学效率。
下面的表1示出了根据各个反射结构742的角度的光效率的比较。
表1
参考表1，可以将反射单元740中的膜741的折射率与多个反射结构中每个反射结构742的折射率设置为彼此不同，以便在透明窗703内发生全反射。例如，膜741的折射率可以是大约1.57，并且多个反射结构中每一个反射结构742的折射率可以是大约1.55。
根据各种实施例，相对于被设置为与膜741平行的第三面742c，多个反射结构742中的每一个可以通过第一面742a形成第一角度743a，并且可以通过第二面742b形成与第一角度743a不同的第二角度743b。第一角度743a的控制可以控制从照明单元730发射的光进入以棱镜配置的反射结构742的角度，并且第二角度743b的控制可以控制已经进入以棱镜配置的反射结构742的光从以棱镜配置的反射结构742进入膜741的角度。
参考表1，可以看出，当第一角度743a被设置为65度与75度之间的值并且第二角度743b被设置为15度与25度之间的值时，表现出高光学效率。此外，可以看出，当第一角度743a被设置为约70度并且第二角度743b被设置为约20度时，与基准相比，光学效率提高了大约107％。
根据各种实施例，通过将每个反射结构742的第一角度743a和第二角度743b调整成最佳角度，可以使全反射光进入透明窗703的内部，并且可以确保电子设备的组装性，并实现具有重复反射结构以及用于全反射的小型化反射结构的配置的纤薄结构。
再次参考图7a，第一电介质层771可以设置在透明窗703和反射单元740之间。第一电介质层771可以被设置为与透明窗703的下部接触以覆盖透明窗703的第一区域s1的整个面积，并且可以具有与透明窗703的折射率不同的折射率。例如，第一电介质层771可以包括硅、空气、泡沫、膜、光学透明粘合剂(oca)、海绵、橡胶、墨水和聚合物(pc或pet)作为另一示例，第一电介质层771可以具有比透明窗703的折射率相对更大的折射率。作为另一示例，第一电介质层771可以具有反射单元740的折射率和透明窗703的折射率之间的折射率。第一电介质层771的折射率可以在例如约1.5至1.6的范围内。
根据各种实施例，从照明单元730发射的光可以通过反射单元740中的光的第一路径(图7b中的第一路径l1)进入第一电介质层771，并且其路径根据第一电介质层771的折射率而改变的光可以被透射到透明窗703。
图8是示出了根据本公开各种示例实施例的设置在电子设备800的透明窗803和指纹传感器850之间的第二电介质层872的示例布置关系的横截面图。图8所示的电子设备800的透明窗803和显示设备820可以对应于图5的透明窗503和显示设备520的部分或全部结构。此外，图8中所示的印刷电路单元860和支撑构件880也可以对应于图5所示的印刷电路单元560和支撑构件580的全部或一部分。
参考图8，第二电介质层872可以设置在透明窗803与指纹传感器850之间。第二电介质层872可以被设置为与透明窗803的下部粘合以覆盖透明窗803的第二区域s2的整个面积，并且可以具有与透明窗803的折射率不同的折射率。例如，第二电介质层872可以包括硅、空气、泡沫、膜、光学透明粘合剂(oca)、海绵、橡胶、墨水和聚合物(pc或pet)。作为另一示例，第二电介质层872可以具有比透明窗803的折射率相对更大的折射率。第二电介质层872的折射率可以在例如约1.4至1.5的范围内。
根据各种实施例，第二电介质层872可以被堆叠为至少一层，并且显示设备820的光学层822、显示面板823和膜层824可以顺序地堆叠在第二电介质层872下面。
根据各种实施例，具有在透明窗803中形成的第二路径l2的光可以被透射到指纹传感器850，而光路根据第二电介质层872的折射率而改变。
根据各种实施例，图7a所示的第一电介质层711可以用作透明窗703和反射单元740的粘合剂，并且第二电介质层872可以用作透明窗803和光学层822的粘合剂。作为另一示例，第一电介质层771和第二电介质层872可以具有不同的折射率。可以使用具有各种折射率的材料，使得在第一区域s1中，光可以高效地通过透明窗803的内部，并且在第二区s2中，透明窗803的光可以被指纹传感器850感测到。
下面的表2示出了根据图7a的第一电介质层771的折射率和图8的第二电介质层872的折射率的光效率。
表2
参考表2，可以通过在设置了第一电介质层771(例如，c-oca)的折射率之后改变第二电介质层872(例如，t-oca)的折射率，检查最佳的光学效率。例如，当第一电介质层771的折射率被设置为大约1.512并且第二电介质层872的折射率被设置为大约1.41时，可以看到，与第二电介质层872具有不同数值的折射率的情况相比，入射到指纹传感器上的光量表现为相对较高。
此外，当第二电介质层872的折射率被设置为大约1.41，并且多个反射结构的折射率被设置为大约1.57时，入射到指纹传感器上的光量与基准相比表现为至少109％或更多的值。
根据各种实施例，通过调整被设置为面向反射单元740的第一电介质层771的折射率和被设置为面向指纹传感器850的第二电介质层872的折射率，可以高效地增加通过透明窗703和803的内部而入射到指纹传感器850上的光量。
下面的表3示出了根据图7a的第一电介质层771、图8的第二电介质层872的折射率以及膜741的折射率的光效率。
表3
参考表3，可以通过在将第一电介质层771(例如，c-oca)的折射率和第二电介质层872(例如，t-oca)的折射率保持为表2中的最佳状态的设置值的同时改变膜740的折射率，来检查最佳光学效率。例如，当第一电介质层771的折射率被设置为大约1.512、第二电介质层872的折射率被设置为大约1.41、并且膜740的折射率被设置为大约1.63时，可以看到，与膜具有不同数值的折射率的情况相比，入射到指纹传感器850上的光量表现为相对较高。
根据各种实施例，通过调整反射单元740的膜741的折射率，可以高效地增加通过透明窗703的内部而入射到指纹传感器上的光量。此外，通过采用多个重复反射结构并且使得反射结构小型化，可以确保电子设备的组装性并且实现纤薄的结构。
图9a和图9b是示出了根据本公开各种示例实施例的在透明窗903和指纹传感器950之间的第二电介质层972的示例布置关系的横截面图。图9a和图9b所示的电子设备900的透明窗903、照明单元930、反射单元940、第一电介质层971和第二电介质层972可以对应于图7a的透明窗703或图8的透明窗803、图7a的照明单元730、反射单元740、第一电介质层771和图8的第二电介质层872。
参考图9a和图9b，电子设备900可以包括：第一电介质层971，用于将透明窗903和反射单元940彼此粘合；以及第二电介质层972，用于将透明窗903和显示设备920彼此粘合。
根据各种实施例，第二电介质层972可以形成为多个层972a、972b，这些层可以被布置为分别具有不同的折射率，从而调节从透明窗903透射的光的反射和/或折射。
参考图9a，可以从透明窗903起顺序地布置第二电介质层972、光学层922、显示面板923、膜层924和指纹传感器950。第二电介质层972可以由两层组成，并且膜层924可以在与指纹传感器950相对应的区域中是开口的，以提供使得从透明窗903的区域反射的光能够到达指纹传感器950的空间。
根据各种实施例，第二电介质层972可以具有两个粘合剂层972a和972b，粘合剂层972a和972b被设置为在透明窗903和显示面板923之间彼此面对。例如，第二电介质层972可以包括：第一粘合剂层972a，被设置为与透明窗903接触；以及第二粘合剂层972b，设置在第一粘合剂层972a和光学层922之间以与第一粘合剂层972a和光学层922接触。
根据各种实施例，第一粘合剂层972a和第二粘合剂层972b可以由具有不同折射率的粘合剂的组合形成。第一粘合剂层972a和第二粘合层972b可以具有比透明窗903的折射率小的折射率。作为另一示例，第一粘合剂层972a可以具有比第二粘合剂层972b的折射率小的折射率。例如，第一粘合剂层972a可以具有在大约1.4至1.45的范围内的折射率，并且第二粘合剂层972b可以具有在大约1.47至1.5的范围内的折射率。
参考图9b，可以从透明窗903起顺序地布置涂层973、第二电介质层972、光学层922、显示面板923、膜层924和指纹传感器950。膜层924可以在与指纹传感器950相对应的区域中是开口的，以提供使得从透明窗的区域反射的光能够到达指纹传感器950的空间。
根据各种实施例，涂层973和第二电介质层972可以被设置为在透明窗903和显示面板923之间彼此面对。例如，第二电介质层972可以包括被设置成与透明窗903接触的涂层973以及设置在涂层973和光学层922之间以与涂层973和光学层922接触的第二电介质层972。
根据各种实施例，涂层973和第二电介质层972可以由具有不同折射率的粘合剂的组合形成。涂层973和第二电介质层972可以具有比透明窗903的折射率小的折射率。作为另一示例，涂层973可以具有比第二电介质层972的折射率小的折射率。例如，涂层973可以具有在大约1.4至1.45的范围内的折射率，并且第二电介质层972可以具有在大约1.47至1.5的范围内的折射率。
根据各种实施例，根据透明窗903、涂层973和第二电介质层972的折射率的大小关系，从透明窗903提供的光可以被全反射。
图10是示出了根据本公开各种示例实施例的电子设备1000的照明单元1030和反射单元1040的示例结构的横截面图，其中反射单元1040被放大了。图10所示的电子设备1000的透明窗1003、照明单元1030和反射单元1040可以对应于图5的透明窗503、照明单元530和反射单元540的部分或全部结构。
参考图10，电子设备1000可以包括：壳体1010；透明窗1003，形成壳体1010的顶面；照明单元1030，设置在壳体1010内并提供光；反射单元1040，反射从照明单元1030提供的光以将所反射的光传输到透明窗1003；以及指纹传感器(图5的指纹传感器550)。
根据各种实施例，在电子设备1000中，透明窗1003可以位于壳体1010的正面，以保护显示设备免受外部环境的影响。根据各种实施例，壳体1010可以包括支撑照明单元1030和/或第一印刷电路板1061的支撑构件1080。
根据各种实施例，提供光的照明单元1030可以设置在第一印刷电路板1061和反射单元1040之间，并且可以电连接到第一印刷电路板1061以发光。第一印刷电路板1061可以是柔性印刷电路板。照明单元1030可以是例如irled模块，并且可以将光辐射到反射单元1040的一面。
根据各种实施例，电介质层1071可以设置在透明窗1003和反射单元1040之间。电介质层1071可以被设置为与透明窗1003的下部接触以覆盖透明窗1003的第一区域s1的整个面积，并且可以具有与透明窗1003的折射率不同的折射率。
根据各种实施例，反射单元1040可以设置在透明窗1003和照明单元1030之间，并且可以将从照明单元1030接收到的光提供给透明窗1003。反射单元1040可以包括被设置成面向透明窗1003的一面的膜1041以及被形成为朝向膜1041的第一(+z)方向突出的多个反射结构1042。例如，多个反射结构中的每一个可以被布置为被插入到电介质层1071中，并且受保护以免受外部环境的影响。
根据各种实施例，膜1041可以被设置为面向第一电介质层1071的底面，并且可以使用粘合剂等粘合到透第一电介质层1071的底面。膜1041可以包括例如具有预定折射率的聚合物(pc或pet)。
根据各种实施例，在形成反射单元1040的多个反射结构中，每个反射结构被制造成其中形成反射单元1040的各个面以及这些面之间的角度具有不同的长度和斜率的形状，并且可以由提供高透射率的材料制成。作为又一示例，每个反射结构可以包括具有三角形横截面的棱镜。
根据各种实施例，多个反射结构1042中的每一个可以包括：第一面1042a，从照明单元1030发射的光在通过膜1041之后入射到第一面1042a上；第二面1042b，形成相对于第一面1042a的倾斜面，并且全反射从照明单元1030发送的光。第二面1042b可以是与第一面1042a成锐角的倾斜面。此外，可以包括第三面1042c，其被布置为面向膜1041并且形成相对于第一面1042a和第二面1042b的倾斜面。例如，由第一面1042a、第二面1042b和第三面1042c围绕的反射单元1040的空间可以形成光路。
根据各种实施例，第三面1042c可以透射已经从第二面1042b反射的光，以使光通过电介质层1071入射到透明窗1003上。第三面1042c可以被设置为具有相对于膜1041的预定角度，并且可以具有与第一面1042a的长度和第二面1042b的长度不同的长度。
根据各种实施例，各个反射结构可以被配置成三角形形状，该三角形形状的横截面具有不同的角度。尽管反射单元1040经由第一面1042a、第二面1042b和第三面1042c提供了一种形式的提供一个光路的空间，但本公开不限于此。该空间可以根据电子设备1000的内部结构而被设置成各种形式，或者也可以被形成为一个面。
根据各种实施例，三角形反射结构1040可以被设计成各种角度以实现高效的光学效率。例如，多个反射结构1042中的每一个可以被设置为：相对于被设置为平行于膜1041的第一面1042a，以第二面1042b形成第一角度1043a，并且相对于第一面1042a，以第三面1042c形成与第一角度1043a不同的第二角度1043b。第一角度1043a的控制可以控制从照明单元1030发射的光进入以棱镜配置的反射结构1042的角度，并且第二角度1043b的控制可以控制已经进入以棱镜配置的反射结构1042的光从以棱镜配置的反射结构1042进入电介质层1071或透明窗1003的角度。
可以看出，当第一角度1043a被设置为35度与45度之间的值并且第二角度1043b被设置为45度与65度之间的值时，表现出高光学效率。例如，可以看出，当第一角度1043a被设置为大约40度并且第二角度1043b被设置为大约60度时，表现出改善的光学效率。
根据各种实施例，通过将每一个反射结构1042的第一角度1043a和第二角度1043b调整成最佳角度，可以使全反射光进入透明窗1003的内部，并且可以确保电子设备的组装性，并且实现具有重复反射结构以及小型化反射结构的配置的纤薄结构。此外，根据被插入到电介质层内部的多个反射结构1042的配置，可以防止由于外部冲击造成的损害。
由于参考图5进行的描述也适用于图10的其它具体配置，因此将省略对图10的其它具体配置的描述。
图11是示出了根据本公开各种示例实施例的电子设备1100的照明单元1130和反射单元1140的示例结构的横截面图，其中反射单元1140被放大了。图11所示的电子设备1100的透明窗1103、照明单元1130、反射单元1140和支撑构件1180可以对应于图5的透明窗503、照明单元530、反射单元540和支撑构件580的部分或全部结构。
参考图11，电子设备1100可以包括：壳体1110；透明窗1103，形成壳体1110的顶面；照明单元1130，设置在壳体1110内部并提供光；反射单元1140，反射从照明单元1130提供的光，以便将所反射的光传输到透明窗1103；以及指纹传感器(图5的指纹传感器550)。
根据各种实施例，在电子设备1100中，透明窗1103可以位于壳体1110的正面，以保护显示设备免受外部环境的影响。根据各种实施例，提供光的照明单元1130可以设置在第一印刷电路板1161和反射单元1140之间，并且可以电连接到第一印刷电路板1161以发光。第一印刷电路板1161可以是柔性印刷电路板。照明单元1130可以是例如irled模块，并且可以将光辐射到反射单元1140的一面。
根据各种实施例，反射单元1140可以设置在透明窗1103和照明单元1130之间，并且可以将从照明单元1130接收到的光提供给透明窗1103。反射单元1140可以包括被设置成面向透明窗1103的一面的膜1141以及被形成为沿第二(-z)方向突出的多个反射结构1142。多个反射结构1142可以被形成为分别形成不同倾斜面的反射结构组。
根据各种实施例，膜1141可以被设置为面向透明窗1103的底面1103b，并且可以使用粘合剂等粘合到透明窗1103的底面1103b。膜1141可以包括例如具有预定折射率的聚合物(pc或pet)。
根据各种实施例，在形成反射单元1140的多个反射结构中，每个反射结构被制造成其中形成反射单元1140的各个面以及这些面之间的角度具有不同的长度和斜率的形状，并且可以由提供高透射率的材料制成。例如，反射结构可以具有大约90％或更大的透射率，并且可以由包括透明硅的材料制成。作为又一示例，每个反射结构可以包括具有三角形横截面的棱镜。
根据各种实施例，多个反射结构1142可以被布置为具有从面向照明单元1130的区域起始朝向指纹传感器方向(沿+y轴方向)而顺序可变的角度。例如，被设置为面向照明单元1130一端的第一组1142a的至少一个反射结构可以被形成为使得相对于膜1141倾斜的面具有第一角度1143a。在第一组1142a的至少一个反射结构之外，可以顺序地设置第二组1142b的至少一个反射结构、第三组1142c的至少一个反射结构以及第四组1142d的至少一个反射结构。由各组反射结构形成的相对于膜1141的倾斜面可以被形成为具有顺序减小的第一角度1143a、第二角度1143b、第三角度1143c和第四角度1143d。
根据各种实施例，形成反射结构的组可以被形成为四个或更多个图案，每个组的反射结构可以由一个或多个反射结构组成，并且每个组中的多个反射结构也可以具有顺序可变的角度以便高效地提供光量。
根据各种实施例，对顺序可变角度的控制可以控制从照明单元1130发射的光进入各自均以棱镜配置的反射结构的角度。例如，第一组1142a的至少一个反射结构的第一角度1143a可以被设置为大约87度，设置在第一组1142a外侧的第二组1142b的至少一个反射结构的第二角度1143b可以被设置为大约75度，第三组1142c的至少一个反射结构的第三角度1143c可以被设置为大约70度，并且第四组1142d的至少一个反射结构的第四角度1143d可以被设置到大约65度。
下面的表4是示出了如下两项之间的比较的表：当采用具有固定角度的反射结构时，入射到指纹传感器上的光量；以及当采用具有可变角度的反射结构时，入射到指纹传感器上的光量。
表4
参考表4，可以看出，与其中布置了具有固定角度的反射单元的结构相比，其中布置了具有可变角度的反射单元1140的结构具有相对高的光学效率。例如，与其中布置了具有固定角度的反射单元的基准相比，在其中设置了具有可变角度的反射单元1140的结构中，入射到指纹传感器上的光量提高了大约16％。
根据各种实施例，随着反射单元1140中的多个反射结构被调整为顺序地改变角度，通过透明窗1103的内部而入射到指纹传感器上的光量可以高效地增加，并且利用多个重复反射结构和全反射结构的小型化，可以确保电子设备的组装性并实现纤薄结构。
由于参考图5进行的描述也适用于图10的其它具体配置，因此将省略对图10的其它具体配置的描述。
根据本公开的示例实施例，一种电子设备可以包括：壳体，包括面向第一方向的第一面以及面向与第一方向相反的第二方向的第二面，并且还包括形成第一面的至少一部分的透明窗；显示设备，设备在壳体的第一面和第二面之间，并且被配置为通过透明窗向外部显示信息；照明单元，包括设置在壳体内且被配置为朝向透明窗发射光的发光电路；反射单元，包括设置在照明单元和透明窗之间的至少一个光反射面，并且被配置为将从照明单元发射的光朝向透明窗反射；以及生物传感器，被设置为面向透明窗的至少一部分，并且被配置为感测在透明窗上反射的光。
根据本公开的示例实施例，反射单元可以包括耦合器，耦合器包括配置为将来自照明单元的光朝向透明窗反射的光反射面。根据本公开的其他示例实施例，反射单元可以包括多个反射结构，分别包括配置为将来自照明单元的光朝向透明窗反射的相应光反射面。
根据本公开的示例实施例，反射单元可以包括被设置为面向透明窗的一面的膜以及设置在膜上且朝向膜的第二方向突出的多个反射结构。
根据本公开的示例实施例，反射单元可以设置在透明窗的第一区域下方，并且生物传感器可以设置在透明窗的第二区域下方，其中透明窗的第二区域与透明窗的第一区域不同。
根据本公开的示例实施例，当从透明窗上方的位置观看时，生物传感器的实质上整个区域可以与显示设备重叠。
根据本公开的示例实施例，反射单元可以包括多个反射结构并被配置为提供第一路径，该第一路径引导从照明单元发射的光在多个反射结构的每一个中被全反射或大部分反射并且被引导朝向透明窗，并且透明窗可以被配置为提供第二路径，该第二路径引导从反射单元提供的光在透明窗内被多次反射并且被引导朝向生物传感器。
根据本公开的示例实施例，生物传感器可以包括指纹传感器，并且通过透明窗内的第二路径的光可以被触摸透明窗的第二区域的用户的指纹反射而到达指纹传感器，并且指纹传感器可以被配置为感测该用户的生物信息。
根据本公开的示例实施例，反射单元的多个反射结构中的每一个可以包括：第一面，从照明单元发射的光入射到第一面上；第二面，形成相对于第一面的倾斜面，并且全反射或大部分反射透射通过第一面的光。
根据本公开的示例实施例，每个反射结构的横截面包括三角形形状，并且相对于被设置为与膜平行的第三面，每个反射结构可以由第一面形成第一角度，并且可以由第二面形成与第一角度不同的第二角度。
根据本公开的示例实施例，第一角度可以在65度至75度的范围内，并且第二角度可以在15度至25度的范围内。
根据本公开的示例实施例，第二面可以具有比第一面的长度更长的长度。
根据本公开的示例实施例，电子设备还可以包括第一电介质层，第一电介质层设置在透明窗和反射单元之间，并且具有在反射单元的折射率和透明窗的折射率之间的折射率。
根据本公开的示例实施例，反射单元可以包括：被设置为面向透明窗的一面的膜、以及设置在膜上且朝向膜的第一方向突出并且被插入到第一电介质层中的多个反射结构。
根据本公开的示例实施例，反射单元可以包括构成多组的多个反射结构，每个组包括至少一个反射结构，并且该多个组可以从透明窗下侧的一个区域起始顺序地布置。
根据本公开的示例实施例，设置在多个组中的每个反射结构的横截面包括三角形形状，并且在多个组中，由第一组内的反射结构相对于透明窗形成的角度可以不同于由与第一组不同的组内的反射结构相对于透明窗形成的角度。
根据本公开的示例实施例，可以顺序地减小由多个顺序布置的组内的反射结构的相应第一表面相对于透明窗形成的角度。
根据本公开的示例实施例，一种电子设备可以包括：壳体，包括暴露于外部的透明窗；印刷电路单元，包括设置在壳体内的印刷电路板；反射单元，包括设置在透明窗和印刷电路单元之间的光反射表面，并且被配置为将从电连接到印刷电路单元的照明单元发射的光传输到透明窗；以及指纹传感器，设置在透明窗和印刷电路单元之间，指纹传感器电连接到印刷电路单元的至少一部分，并且被配置为感测透射通过透明窗的光。
根据本公开的示例实施例，反射单元可以包括被设置为面向透明窗的一面的膜以及被形成为朝向膜的第二方向突出的多个反射结构。多个反射结构中的每一个可以被配置为三角形形状，该三角形形状形成相对于反射单元的一面而设置的不同的相对角。
根据本公开的示例实施例，透明窗可以利用上表面或下表面来全反射或大部分反射从反射单元透射的光，以在透明窗内形成光路。
根据本公开的示例实施例，电子设备还可以包括：第一电介质层，设置在透明窗和反射单元之间，并且具有在反射单元的折射率和透明窗的折射率之间的折射率；以及第二电介质层，设置在透明窗和指纹传感器之间，并且具有与第一电介质层的折射率不同的折射率。
根据本公开的示例实施例，第二电介质层可以包括多个不同的层，这多个不同的层可以具有关于光的不同的折射率或不同的透射率。
根据本公开的示例实施例，膜层可以设置在透明窗和印刷电路单元之间，并且被配置为抑制光散射，并且膜层可以在与指纹传感器相对应的区域中是开口的，以提供使得在透明窗的一个区域中反射的光能够到达指纹传感器的空间。
尽管已经参考本公开的各种示例实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的前提下，可以进行形式和细节的各种改变。