(57)【要約】  スルーディスプレイ撮像のためのシステム及び方法。ディスプレイは、不透明なバッキング材を貫いて画定された撮像開口部を含む。光学撮像アレイは、開口部と位置合わせされる。開口部の上方において、ディスプレイは光透過率を上昇させるように配置かつ／又は構成されている。例えば、撮像開口部の上方の又は隣接するディスプレイの領域は、ディスプレイの他の領域よりも小さいピクセル密度で形成されてよく、それによって、ピクセル間距離（例えば、ピッチ）を拡げ、光がディスプレイを通過して光学撮像アレイに到達することができる領域を拡げることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ表示領域を画定するディスプレイであって、
第１のピクセル密度を有する第１のピクセル領域と、
第２のピクセル密度を有する第２のピクセル領域と、
を含む、ディスプレイと、
前記ディスプレイの下方にあり、前記第２のピクセル領域の下方に開口部を画定する、不透明なバッキング材と、
前記開口部の下方の光学撮像アレイであって、前記第２のピクセル領域の２つ以上のピクセルの間で前記ディスプレイを透過する、前記第２のピクセル領域の上方に設けられたタッチ入力部から反射された光を受光するように構成される、光学撮像アレイと、を備える、電子デバイス。
【請求項２】
前記アクティブ表示領域の上方に配置され、前記タッチ入力を受容するように構成された透明基板を更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記第２のピクセル密度は、少なくとも２の係数で前記第１のピクセル密度よりも小さい、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記第１のピクセル密度は第１のサブピクセル分布パターンに関連付けられ、前記第２のピクセル密度は第２のサブピクセル分布パターンに関連付けられている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記第１のピクセル領域及び前記第２のピクセル領域のピクセルが、有機発光ダイオードから形成される、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記不透明なバッキング材によって画定された前記開口部と前記光学撮像アレイとの間に配置されたレンズを備え、前記レンズは、前記受光された反射光を前記光学撮像アレイ上に集束させるように構成されている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記光学撮像アレイは、相補的金属酸化物半導体撮像センサを含む、請求項６に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記開口部は、前記不透明なバッキング材に画定された開口部のアレイの部材である第１の開口部である、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記開口部のアレイの各開口部は、前記受光された反射光の別個の部分を前記光学撮像アレイのそれぞれの別個の部分上にフィルタリングするように動作可能なピンホールレンズである、請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記光学撮像アレイの上方に配置された狭視野フィルタを更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
前記光学撮像アレイの上方に配置された赤外線カットフィルタを更に備える、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
前記赤外線カットフィルタが、前記狭視野フィルタの上方に配置されている、請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
前記狭視野フィルタが、前記開口部内で前記ディスプレイに光学的に透明な接着剤で接着される、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
筐体と、
前記筐体の外面を画定する透明基板と、
前記筐体内かつ前記透明基板の下方にあり、高光透過率領域と低光透過率領域とを有するアクティブ表示領域を画定するディスプレイと、
前記ディスプレイに結合され、前記高光透過率領域の下方に開口部を画定するバッキング材と、
前記開口部内の前記高透過率領域に光学的に結合された光学撮像アレイであって、前記透明基板及び前記ディスプレイの前記高光透過率領域を透過した光を受光するように構成されている、光学撮像アレイと、を備える、電子デバイス。
【請求項１５】
前記透明基板は第１の透明基板であり、
前記ディスプレイは、
第２の透明基板と、
前記第２の透明基板上に配置された有機発光ダイオードのアレイとを含み、前記有機発光ダイオードのアレイは、
前記低光透過率領域を少なくとも部分的に画定するように、第１のピクセル密度で配置されたピクセルの第１の領域と、
前記高光透過率領域を少なくとも部分的に画定するように、前記第１のピクセル密度よりも小さい第２のピクセル密度で配置されたピクセルの第２の領域と、
を画定する、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１６】
前記透明基板は第１の透明基板であり、
前記ディスプレイは
第２の透明基板と、
薄膜トランジスタ層であって、
前記低光透過率領域を少なくとも部分的に画定するように、第１の密度で配置された回路トレースの第１の領域と、
前記高光透過率領域を少なくとも部分的に画定するように、第２の密度で配置された回路トレースの第２の領域と、
を画定する、薄膜トランジスタ層と、
を含む、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１７】
前記透明基板と、前記静電容量式タッチ感知層と、前記ディスプレイの前記高光透過率領域とを介して受光される前記透過光は、前記ディスプレイのピクセルのサブセットによって発光され、前記高光透過率領域の上方の前記透明基板にタッチしている物体から反射される、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１８】
前記発光された光は、青色光又は緑色光のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の電子デバイス。
【請求項１９】
前記ピクセルのサブセットは、前記透明基板と前記ディスプレイの上方との間に配置されたタッチセンサ及び／又は力入力センサから受信された出力に少なくとも部分的に応じて選択される、請求項１７に記載の電子デバイス。
【請求項２０】
電子デバイス用ディスプレイであって、
透明基板と、
前記透明基板上に配置され、サブピクセルグループのアレイを画定する有機発光ダイオードのアレイであって、各サブピクセルグループは、
赤色サブピクセルと、
青色サブピクセルと、
緑色サブピクセルとを含む、有機発光ダイオードのアレイと、
光学センサのアレイであって、それぞれの光学センサが、選択された青色サブピクセル又は選択された緑色サブピクセルに隣接して配置され、
光コリメート化フィルタと、
前記コリメート化フィルタの下方のフォトトランジスタとを含む、光学センサのアレイと、
前記透明基板上に、かつ前記有機発光ダイオードのアレイ及び前記光学センサのアレイを覆って配置されたカプセル化層と、
を備える、電子デバイス用ディスプレイ。
【請求項２１】
前記光学センサのアレイは、前記ディスプレイに向かい、前記透明基板に対して垂直に方向付けられた光をキャプチャするように構成されている、請求項２０に記載の電子デバイス用ディスプレイ。
【請求項２２】
前記光学センサのアレイは、前記ディスプレイに向かい、前記透明基板に対してある角度に方向付けられた光をキャプチャするように構成されている、請求項２０に記載の電子デバイス用ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
特許協力条約に基づく本出願は、この参照によりその全部が本明細書内に組み込まれる、２０１８年４月１０日付けで出願され、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｆｏｒ  Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｉｍａｇｉｎｇ」と題された米国非仮特許出願第１５／９４９，６８１号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
本明細書に記載された実施形態は、電子デバイス用ディスプレイに関し、具体的には、撮像開口部を不透明な層を貫いて画定するディスプレイスタック構成、及び、スルーディスプレイ撮像を容易にするためにピクセル間光透過率の上昇を促進することに関する。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイス用ディスプレイ（「ディスプレイ」）は、典型的には、保護カバーに取り付けられるか、又は他の方法で保護カバーの下方に配置される機能的かつ構造的な層のスタック（「ディスプレイスタック」）から形成される。多くの従来の実装では、保護カバーが電子デバイスの筐体の外面を画定し、電子デバイスにはディスプレイが組み込まれている。従来のディスプレイスタックは、コントラストを向上させるため、意図的に不透明であるように設計されている。
【０００４】
電子デバイスはまた、カメラ又は周囲光センサなどの撮像センサを含むことができる。典型的には、撮像センサは、ディスプレイスタックに隣接して保護カバーの下方に配置される。したがって、ディスプレイスタック及び撮像センサの両方を組み込んだ従来の電子デバイスは、撮像センサを収容する空間を確保するために、ディスプレイスタックの周縁部を越えて延びる大面積の保護カバーを典型的に必要とする。この従来の構成は、ディスプレイを囲むベゼル領域の見かけ上のサイズを不必要に増大させる一方で、電子デバイスの筐体のサイズ及び容積も不必要に増大させる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書に記載された実施形態は、概して、ディスプレイを形成するディスプレイスタックを含む電子デバイスを参照する。ディスプレイは、アクティブ表示領域を画定し、次には、アクティブ表示領域が少なくとも２つの別個のピクセル領域、すなわち第１のピクセル領域及び第２のピクセル領域を画定する。多くの実施形態では、第１のピクセル領域は第１のピクセル密度を有し、第２のピクセル領域は第２のピクセル密度を有する。第２のピクセル領域は、第１のピクセル領域内に完全に嵌め込まれ得るが、これは必要ではない場合がある。第２のピクセル密度は、典型的には第１のピクセル密度よりも小さいが、これは必要ではない場合がある。一実施例では、第２のピクセル密度は、第１のピクセル密度よりも２の係数で小さい。
【０００６】
ディスプレイスタックはまた、典型的には不透明であるバッキング材を含む。不透明なバッキング材は、ディスプレイの下方に配置され、第２のピクセル領域の下方に開口部を画定する。場合によっては、開口部は光学的に透明な接着剤などの光学的に透明な材料で充填されてもよい。いくつかの実施例では、光学的に透明な材料は、ディスプレイスタックの１つ以上の層にほぼ等しい屈折率を有する。
【０００７】
ディスプレイはまた、開口部の下方に配置された光学撮像アレイも含む。光学撮像アレイは、第２のピクセル領域の１つ以上のピクセル間サブ領域を透過した光を受光するように構成されている。ピクセル間領域は、典型的には、少なくとも２つのピクセル（例えば、２つ以上のピクセル）の間に画定される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、光学撮像アレイは、ディスプレイから発光され、その後、第２のピクセル領域の上方に設けられたタッチ入力部から反射された光を受光するように構成されている。光学撮像アレイの各撮像センサから受信したデータは、タッチ入力を提供するオブジェクト（単数又は複数）の表面特徴に対応する画像又は画像のシーケンスに集約することができる。例示的な実施形態では、画像（複数可）を使用してディスプレイにタッチしているユーザの指紋画像を取得することができる。別の例示的な実施形態では、画像（複数可）を使用してディスプレイへのタッチ又は力入力を検出することができる。更に別の例示的実施形態では、画像（複数可）を使用して、ユーザの心拍数又は呼吸数などの経時的に変化する１つ以上の生体的特徴を検出することができる。画像（複数可）又はその部分を、任意の好適な撮像又はデータ集約目的のために使用することができる。
【０００９】
本明細書に記載された他の実施形態は、概して、ディスプレイを形成するディスプレイスタックを含む別の電子デバイスを参照する。この実施形態では、ディスプレイは、アクティブ表示領域を画定し、次には、アクティブ表示領域が少なくとも２つの別個のピクセル領域、すなわち第１のピクセル領域及び第２のピクセル領域を画定する。これらの実施形態では、第１のピクセル領域及び第２のピクセル領域は、異なる光透過率を有し、典型的には、第２のピクセル領域は、第１のピクセル領域よりも高い光透過率を有する。他の実施形態と同様に、光学撮像アレイは、第２のピクセル領域の後ろに配置することができる。
【００１０】
以下に、添付の図面に例示された代表的な実施形態について参照する。以下の説明は、本開示を１つの包含された実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。これとは対照的に、本明細書により提供される本開示は、記載された実施形態の趣旨及び範囲内に含まれ、添付の特許請求の範囲により定義されるような、代替例、修正例及び均等物を網羅することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】スルーディスプレイ撮像に好適なディスプレイスタックを組み込むことができる電子デバイスを示す。
【図１Ｂ】図１Ａの電子デバイスの簡略化されたブロック図である。
【図２Ａ】ディスプレイスタックの不透明なバッキング材を貫いて画定された撮像開口部に対して下方にかつ位置合わせされて配置された光学撮像アレイを示す、図１Ａの線Ａ−Ａで切断されたディスプレイスタックの例示的な断面図を示す。
【図２Ｂ】ディスプレイスタックの不透明なバッキング材を貫いて画定された撮像開口部に対して下方にかつ位置合わせされて配置された光学撮像アレイ及びレンズ構造体を示す、図１Ａのディスプレイスタックの別の例示的な断面図を示す。
【図２Ｃ】ディスプレイスタックの不透明なバッキング材を貫いて画定されたピンホール開口部の下方に配置された光学撮像アレイを示す、図１Ａのディスプレイスタックの別の例示的な断面図を示す。
【図２Ｄ】ディスプレイスタックの不透明なバッキング材を貫いて画定された撮像開口部の下方に配置された光学撮像アレイが角度を以って照らされることを示す、図１Ａのディスプレイスタックの別の例示的な断面図を示す。
【図２Ｅ】自己照明光学撮像アレイとして動作することができる有機発光ダイオードアレイを示す、図１Ａのディスプレイスタックの別の例示的な断面図を示す。
【図２Ｆ】ディスプレイスタックの発光層内にカプセル化された光学撮像アレイを示す、図１Ａのディスプレイスタックの別の例示的な断面図を示す。
【図２Ｇ】円Ｂ−Ｂに囲まれた、図２Ｆのディスプレイスタックの例示的な断面の拡大詳細図を示す。
【図３】ピクセル密度を減少させた領域の下方に配置された光学撮像アレイを示す、本明細書に記載されたようなディスプレイスタックの例示的な断面図を示す。
【図４Ａ】ピクセル間透過率の局所的な上昇をもたらす、ピクセル密度を減少させた領域を画定するディスプレイスタックのピクセルの例示的な構成を示す。
【図４Ｂ】ピクセル間透過率の局所的な上昇をもたらすディスプレイスタックのピクセルの別の例示的な構成を示す。
【図４Ｃ】ピクセル間透過率の局所的な上昇をもたらすディスプレイスタックのピクセルの別の例示的な構成を示す。
【図５Ａ】ピクセル間透過率の局所的な上昇をもたらす、ピクセル密度を減少させた領域を画定するディスプレイスタックのサブピクセルの例示的な構成を示す。
【図５Ｂ】ピクセル間透過率の局所的な上昇をもたらす、ピクセル密度を減少させた領域を画定するディスプレイスタックのサブピクセルの別の例示的な構成を示す。
【図５Ｃ】ピクセル間透過率の局所的な上昇をもたらす、ピクセル密度を減少させた領域を画定するディスプレイスタックのサブピクセルの別の例示的な構成を示す。
【図５Ｄ】ピクセル間透過率が上昇した領域を画定する、ディスプレイスタックのサブピクセル駆動線の例示的な構成を示す。
【図６Ａ】ピクセル間透過率を局所的に上昇させたディスプレイスタックを組み込んだ電子デバイスを示す。
【図６Ｂ】ピクセル間透過率を局所的に上昇させたディスプレイスタックを組み込んだ別の電子デバイスを示す。
【図６Ｃ】ピクセル間透過率を局所的に上昇させたディスプレイスタックを組み込んだ別の電子デバイスを示す。
【図６Ｄ】円Ｃ−Ｃに囲まれた、図６Ｃの電子デバイスの拡大詳細図を示す。
【図７】本明細書に記載されたような、ディスプレイにタッチしているオブジェクトの画像をキャプチャする方法の例示的な動作を示す簡略フローチャートである。
【図８】本明細書に記載されたような、ディスプレイにタッチしているオブジェクトの画像をキャプチャする方法の例示的な動作を示す簡略フローチャートである。
【００１２】
異なる図面における同じ又は類似する参照番号の使用は、類似、関連、又は同一の要素を示している。
【００１３】
添付の図でのクロスハッチング又はシェーディングの使用は、概して、隣り合う要素間の境界を明らかにし、図の視認性も促進するためにも提供される。したがって、クロスハッチング又はシェーディングの存在も不在も、添付の図に示される任意の要素に関する特定の材料、材料特性、要素の割合、要素の寸法、同様に図示されている要素の共通点、又は任意の他の特質、属性、若しくは特性についてのいかなる選好又は要件も伝達又は指示するものではない。
【００１４】
追加的に、種々の特徴及び要素（並びにそれらの集合及び群）の（相対的であれ絶対的であれ）割合及び寸法、並びにそれらの間に提示される境界、分離点及び位置関係は、単に本明細書に述べられる種々の実施形態の理解を容易にするために添付の図に提供されるものであり、したがって必ずしも一定の縮尺で提示又は図示されていない場合があり、図示される実施形態についての任意の選好又は要件を、それを参照して述べられる実施形態を除外して示す意図はないことを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書に記載された実施形態は、ディスプレイと、ディスプレイの後ろに配置された撮像センサとを含む電子デバイスを参照する。ディスプレイは、「ディスプレイスタック」と総称される、多数の構造層及び機能層から構成される。撮像センサは、任意の好適な撮像センサとすることができ、単一素子撮像センサ（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、感光素子など）及び複数素子撮像センサ（例えば、相補的金属酸化物半導体アレイ、フォトダイオードアレイなど）をいずれも含むことができる。参照の便利のために、撮像センサは、構成又は実装方法にかかわらず、本明細書では「光学撮像アレイ」と称される。
【００１６】
多くの実施形態では、光学撮像アレイは、ディスプレイの後ろに配置され、ディスプレイから発光された光と概ね反対の方向にディスプレイを透過した光を受光するように方向付けられる。光学撮像アレイは、任意の好適な撮像、感知、又はデータ集約目的のために、電子デバイスによって使用することができ、周囲光感知、近接感知、深さ感知、構造化光の受光、光通信、近接感知、生体撮像（例えば、指紋撮像、虹彩撮像、顔認識など）、及び同様のものを含むがこれらに限定されない。
【００１７】
本明細書に記載されたようなディスプレイは、ディスプレイの様々に異なる領域の後ろに分布し、かつ／又は、様々に異なる目的のために、又は様々に異なる方法で構成された、複数の別個の光学撮像アレイと関連付けることができる。しかし、説明を簡単とするため、以下の多くの実施形態では、単一の光学撮像アレイが電子デバイスのディスプレイのアクティブ表示領域の後ろに配置される構成を参照する。本明細書に記載された実施形態は、別個の光学撮像アレイを、電子デバイスのディスプレイ面又は非ディスプレイ面に対する様々な場所に組み込むように変更又は調整されてもよい。
【００１８】
多くの実施形態では、光学撮像アレイは、ディスプレイスタックの１つ以上の不透明又は実質的に不透明な層を貫いて画定された撮像開口部と位置合わせされ、かつ光学的に結合されている。不透明又は実質的に不透明な層として、バッキング層と、支持層と、反射層と、バックライトなどが挙げられるが、これらに限定されない。この構成の結果、ディスプレイに向かう光は、撮像開口部を通過することができ、光学撮像アレイによって受光及び定量化することができる。
【００１９】
本明細書に記載されたいくつかの実施形態は、撮像開口部を通る光の透過率を上昇させる（例えば、吸収、反射、屈折、回折、及び／又は拡散を低減する）ためのシステム、アーキテクチャ、構成、技術、並びに方法を参照する。他の場合においては、撮像開口部は、ディスプレイスタックの１つ以上の薄くされた部分に対して、又は他の方法で関連付けて配置され得る。これらの構成は、光学撮像アレイによって受光される光の量を増加させ、したがって、光学撮像アレイによって生成された画像若しくはデータの品質、解像度、及び／又は信号対雑音比を向上させる。
【００２０】
ディスプレイスタックを通る透過率を上昇させるように構成された実施形態は、限定することなく、撮像開口部の上方のディスプレイスタックのピクセル密度を局所的に減少させること、ピクセル又はサブピクセル分布パターン若しくは構成を撮像開口部の上で局所的に変更すること、撮像開口部の上方の電子トレース分布（例えば、薄膜トランジスタ層）又は経路を局所的に変更すること、撮像開口部を通過する光をフィルタリングすること（例えば、コリメート化フィルタ、赤外線カットフィルタ、狭視野フィルタ、偏光フィルタなど）、撮像開口部を通過する光を屈折又は反射させること（例えば、マイクロレンズ又はマクロレンズ、ビーム成形、ビーム指向）、などの動作、技法、及び構成、又はこれらの組み合わせを含む。
【００２１】
本明細書に記載されたこれら及び他の構成の結果として、ディスプレイスタックによって画定された撮像開口部の下方に配置された光学撮像アレイは、電子デバイスのディスプレイを通して高品質かつ高解像度の画像データをキャプチャすることができる。それと同時に、その電子デバイスのディスプレイは１つ以上の画像を生成している。この技術は、一般に、本明細書では、「スルーディスプレイ撮像」と呼ばれる。これらの実施形態では、電子デバイスのディスプレイは、従来のディスプレイとしてユーザに見える。光学撮像アレイを示す、視覚的、触覚的、又は他のしるしが電子デバイスのユーザによって容易に認められることはない。
【００２２】
上述したように、電子デバイスには、任意の適切な、撮像、感知、データ集約、又は光キャプチャ目的のスルーディスプレイ撮像を実装することができる。その目的には、周囲光検出、周囲色温度検出、写真又は画像キャプチャ、生体撮像（例えば、指紋撮像、虹彩撮像、顔認識など）、光によるデバイス間又はネットワーク通信、構造化光反射又は送信の受信、深さ推定又はマッピング、近接感知、タッチ感知などが挙げられるが、これに限定されない。
【００２３】
説明を簡単にするために、以下に述べる多くの実施形態では、電子デバイスがスルーディスプレイ撮像を実装して、ユーザが電子デバイスのディスプレイの指定された領域（撮像開口部の上方の「撮像領域」）にタッチして指紋の１つ以上の画像をキャプチャする構成を参照しているが、これは全ての実施形態で必須ということではない。スルーディスプレイ撮像は、本明細書で説明される任意の他の目的（単数又は複数）のために、本明細書で説明される任意の実施形態又は実装によって実施することができる。ディスプレイには、（サイズ、形状、若しくは撮像目的が同じ又は異なる）複数の撮像領域を画定することができ、あるいは、代わりに単一の撮像領域を画定することができる。他の場合では、ディスプレイ全体がスルーディスプレイ撮像可能であってもよい。
【００２４】
これら及び他の実施形態について、図１Ａ〜図８を参照して以下で説明する。しかしながら、当業者であれば、これらの図に関して本明細書により与えられた詳細な記述は説明目的のものに過ぎず、限定するものとして解釈されるべきではないことを容易に理解するであろう。
【００２５】
図１Ａは、ディスプレイを画定するディスプレイスタックを取り囲む筐体１０２を含む電子デバイス１００を示す。ディスプレイスタックは、順序を特定することなく、タッチ入力層、力入力層、アノード層、カソード層、有機層、カプセル化層、反射層、補剛層、注入層、輸送層、偏光子層、反射防止層、液晶層、バックライト層、１つ以上の接着層、圧縮性層、インク層、マスク層などの層又は要素を含むことができる。
【００２６】
説明を簡単にするために、以下の実施形態においては、有機発光ダイオードのディスプレイスタックであって、他の層の内、反射性バッキング層と、薄膜トランジスタ層と、カプセル化層と、発光層と、を含むディスプレイスタックを参照する。しかしながら、これは単に例示的な一実施例に過ぎず、他のディスプレイには、他のディスプレイ技術（複数）又はそれらの組み合わせの技術が実装され得ることが理解される。
【００２７】
ディスプレイスタックはまた、典型的には、ユーザと、電子デバイス１００のディスプレイのアクティブ表示領域１０４との物理的相互作用の１つ以上の特性を検出するための入力センサ（力入力センサ及び／又はタッチ入力センサなど）を含む。アクティブ表示領域１０４は、典型的には、個別制御可能で、物理的に分離され、アドレス指定可能な、１つ以上のピクセル密度で分布されたピクセル又はサブピクセルの構成によって特徴付けられる。入力センサによって検出され得る例示的な入力特性としては、タッチ位置、力入力位置、タッチジェスチャの経路、長さ、持続時間、及び／又は形状、力ジェスチャの経路、長さ、持続時間、及び／又は形状、力入力の大きさ、同時力入力の数、同時タッチ入力の数、などが挙げられるが、これらに限定されない。この構成の結果として、電子デバイス１００のユーザ１０６は、アクティブ表示領域１０４の上方の入力面に物理的に接触及び／又は力を印加することによって、アクティブ表示領域１０４に示されるコンテンツと相互作用するように促される。
【００２８】
これらの実施形態では、ディスプレイスタックは、ユーザ１０６がディスプレイにタッチしてアクティブ表示領域１０４に示されるコンテンツと相互作用するときに、ユーザの指紋のスルーディスプレイ撮像を容易にするように更に構成されている。
【００２９】
より具体的には、一実施例では、ディスプレイスタックは、ディスプレイスタックの反射性バッキング層を貫く撮像開口部（図示せず）を画定し、それによって、光が、２つ以上の有機発光ダイオードサブピクセル又はピクセル（本明細書では、「ピクセル間」領域）の間でディスプレイスタックを通って進行することが可能になる。場合によっては、撮像開口部は矩形形状を呈し、アクティブ表示領域１０４の下部領域上に配置される。他の場合には、撮像開口部は円形又は楕円形であり、アクティブ表示領域１０４の中央領域に配置される。典型的には、撮像開口部はユーザ１０６の指紋よりも大きいが、これは必要ではなく、より小さい開口部が好適であり得る。
【００３０】
本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、電子デバイス１００はまた、光学撮像アレイ（図示せず）を含む。光学撮像アレイは、ディスプレイスタックのピクセル間領域を通って向けられた光を収集及び定量化するために、撮像開口部の下方に配置される。この構成の結果、電子デバイス１００は、ユーザ１０６の指紋の画像を取得することができる。この動作は、本明細書では「指紋撮像動作」と称される。
【００３１】
いくつかの実施形態では、電子デバイス１００のディスプレイは、指紋撮像動作中にユーザ１０６の指を照らす。例えば、いくつかの実施形態では、電子デバイス１００のディスプレイは、ユーザの指の下方のディスプレイの領域を、入力センサによって検出されたときに照らす。他の実施例では、ディスプレイは、ユーザの指の周辺部を照らす。いくつかの実施例では、電子デバイス１００のディスプレイは、ユーザの指の別個の部分を順番に、又は特定のパターンで照らす。
【００３２】
指紋撮像動作中のユーザの指の照明は、多くの好適な方法で行われ得る。例えば、場合によっては、電子デバイス１００のディスプレイは、パルス（連続した若しくは離散した）又は定常白色光を用いてユーザの指を照らす。別の実施例では、電子デバイス１００のディスプレイは、パルス若しくは定常の青色光又は緑色光を用いてユーザの指を照らす。いくつかの実施例では、電子デバイス１００のディスプレイは、特定の変調パターン又は周波数で発光された光を用いてユーザの指を照らす。いくつかの実施例では、電子デバイス１００のディスプレイは、特定の周波数、変調、パルスパターン、波形などの青色光と緑色光を交互に繰り返すことによって、ユーザの指を照らす。赤色光照明は、ユーザの指の表面下における赤色光の望ましくない散乱に起因する場合がある。更に他の実施例では、電子デバイス１００のディスプレイは、ディスプレイ全体に示される連続画像の一部分を用いてユーザ指を照らす。換言すれば、ユーザの指紋の下方のディスプレイの部分は、特別に又はディスプレイの他の部分と異なるように照明されなくてもよく、ディスプレイは、ユーザがディスプレイにタッチする前にディスプレイに表示されていた画像若しくは一連の静止画像又は動画のいずれでも、引続きレンダリングし続けることができる。更に他の実施例では、電子デバイスのディスプレイは、ユーザの指の下方での輝度を局所的に高めることができ、ユーザの指の下方でのコントラストを局所的に高めることができ、ユーザの指の下方での彩度を局所的に高めることなどができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、指紋撮像動作中にユーザの指を別の方法で照らすことができる。例えば、場合によっては、横方向から照らす発光体をディスプレイスタックに統合することができる。横方向照明操作では、ユーザの指紋の撮像面と接触している部分（例えば、指紋の隆線）は、横から照らす発光体から発光された光を拡散及び／又は反射することができる。発光体から発光された他の光は、全内部反射の結果として、光学撮像アレイから離れるように反射される。
【００３４】
上述の図１Ａの説明、並びにそれらの様々な代替物及びそれらの変形は、一般に説明の目的のため、かつ、本明細書に記載されたような、スルーディスプレイ撮像に好適なディスプレイスタックを組み込んだ電子デバイスの様々な可能な構成の完全な理解を容易にするために提供されることが理解されるであろう。しかし、本明細書に提示する具体的な詳細の中には、具体的に記載する実施形態又はその等価物の実践のために、必須でなくてもよいものがあることが当業者には明らかとなるであろう。説明及び例示を簡単にするために、図１Ｂが提供される。この図は、本明細書に記載されたような、スルーディスプレイ撮像のために構成された電子デバイスに含まれ得る様々な動作及び構造構成要素を示す、図１Ａの電子デバイスの簡略ブロック図を示す。
【００３５】
具体的には、電子デバイス１００は外側保護カバー１０８を含む。保護外側カバー１０８は、ユーザ１０６のための入力面を画定し、更に、電子デバイス１００の様々な構成要素を保護及び包囲する。保護外側カバー１０８は、ガラス、プラスチック、アクリル、ポリマー材料、有機材料などを含むがこれらに限定されない、透明、半透明、又は不透明であるかにかかわらず、任意の数の好適な材料から作製することができる。
【００３６】
電子デバイス１００はまた、保護カバー１０８の下方に配置された入力センサ１１０を含む。入力センサ１１０は、容量性入力センサ、抵抗入力センサ、誘導入力センサ、光入力センサ、などを含むがこれらに限定されない任意の好適な入力センサであってもよい。入力センサ１１０は、任意の好適なユーザ入力、又は複数のユーザ入力の組み合わせを検出するように構成されることができ、タッチジェスチャ、タッチ入力、マルチタッチ入力、力入力、力ジェスチャ、複数力入力、圧力入力、熱入力、音響入力などを含むがこれに限られない。
【００３７】
電子デバイス１００はまた、入力センサ１１０の下方に配置することができるディスプレイスタック１１２を含む。ディスプレイスタック１１２は、アクティブ表示領域１０４を画定するように協働する多数の独立した材料層又は材料から形成され得る（例えば、図１Ａを参照）。多くの例では、ディスプレイスタック１１２は、有機発光ダイオードディスプレイを画定するが、これは必要ではない場合がある。例えば、他の場合には、ディスプレイスタック１１２は、マイクロ発光ダイオードディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電子インクディスプレイ、量子ドットディスプレイ、などを画定することができ、これに限定されない。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、ディスプレイスタック１１２は、独立してアドレス可能かつ制御可能である個別のピクセルのアレイを画定することができる。ディスプレイスタック１１２のピクセルは、単一のピクセル密度又は１つ以上のピクセル密度を画定するために、一定のピッチ又は可変ピッチで配置することができる。
【００３８】
本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、ディスプレイスタック１１２のアクティブ表示領域１０４の低ピクセル密度領域は、光学撮像アレイ１１４の上方に配置され、それにより、光学撮像アレイ１１４は、ディスプレイスタック１１２のアクティブ表示領域１０４の低ピクセル密度領域のピクセル間領域を透過した光を受光することができる。
【００３９】
光学撮像アレイ１１４は、任意の好適なパターンで配置された１つ以上の感光素子を含む、任意の好適な光学撮像アレイとすることができる。多くの例では、光学撮像アレイ１１４は、フォトトランジスタ又はフォトダイオード素子の低フィルファクタアレイであるが、これは全ての実施形態において必要ではない場合がある。
【００４０】
電子デバイス１００の他の要素、モジュール、又は構成要素の中でも、光学撮像アレイ１１４、ディスプレイスタック１１２、及び入力センサ１１０は、プロセッサ１１６に通信可能に結合される。プロセッサ１１６は、電子デバイス１００の１つ以上のプロセス若しくは動作を実行、監視、又は調整することができる任意の好適なプロセッサ又は回路とすることができる。プロセッサ１１６は、メモリ（図示せず）に記憶された命令を実行して、光学撮像アレイ１１４、ディスプレイスタック１１２、及び／又は入力センサ１１０の１つ以上の入力部若しくは出力部とインターフェースするように構成された１つ以上のクラス又はオブジェクトをインスタンス化するための、メモリ（図示せず）に記憶された命令を実行することができる任意の好適なシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。いくつかの実施例では、プロセッサ１１６は、光学撮像アレイ１１４、ディスプレイスタック１１２、及び／又は入力センサ１１０のうちの１つ以上に関連付けられた専用プロセッサであってもよい。他の場合には、プロセッサ１１６は汎用プロセッサであってもよい。
【００４１】
更に他の実施形態では、電子デバイス１００は、１つ以上の任意選択の光学構成要素１１８を含むことができる。任意選択の光学構成要素１１８は、典型的には、光学撮像アレイ１１４とディスプレイスタックとの間に配置され、１つ以上のレンズ、フィルタ、ミラー、アクチュエータ、開口部、絞り、フラッシュ素子、フラッドイルミネータ、若しくは他のアクセサリ光学素子、又はこれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。
【００４２】
多くの例では、電子デバイス１００はまた、ディスプレイスタック１１２の１つ以上の層の中へ、又はそれを貫いて画定される撮像開口部１２０を含む。撮像開口部１２０は、典型的には、ディスプレイスタック１１２のアクティブ表示領域１０４の１つ以上の低ピクセル密度領域と位置合わせされ、更に光学撮像アレイ１１４と位置合わせされる。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、撮像開口部１２０は、任意の好適なサイズ又は形状をとることができる。
【００４３】
したがって、一般的かつ概括的に図１Ａ〜図１Ｂを考慮すると、スルーディスプレイ撮像に好適なディスプレイを含む電子デバイスは、多くの方法で構成することができることが理解される。例えば、電子デバイス１００は携帯電話として示されているが、本明細書に記載されたようなディスプレイスタックを他の電子デバイスが組み込むことができることが理解されよう。他の電子デバイスとして、タブレットデバイス、ラップトップデバイス、デスクトップコンピュータ、コンピューティングアクセサリ、周辺入力デバイス、車両制御装置、モバイルエンタテインメントデバイス、拡張現実デバイス、仮想現実デバイス、産業制御デバイス、デジタルウォレットデバイス、ホームセキュリティデバイス、ビジネスセキュリティデバイス、ウェアラブルデバイス、健康デバイス、埋め込み可能デバイス、衣服デバイス、ファッションアクセサリデバイス、などが挙げられるがこれらに限定されない。
【００４４】
更に、電子デバイスはまた、電子デバイス１００のタスクなどを実行かつ／又は調整するためのプロセッサ、メモリ、電源及び／又はバッテリ、ネットワーク接続、センサ、入出力ポート、音響要素、触覚要素、デジタル及び／又はアナログ回路を含むことができることが理解される。例示を簡単にするために、電子デバイス１００は、これらの要素の多くを伴わずに図１Ａに示されている。これらの要素のそれぞれは、その部分かつ／又は全体が筐体１０２内に含まれていてもよく、電子デバイス１００のディスプレイと動作的に若しくは機能的に関連付けられるか、又は結合されていてもよい。
【００４５】
更に、電子デバイス１００は単一の矩形ディスプレイのみを含むが、この例は網羅的ではないことが理解されよう。他の実施形態では、電子デバイスは、複数のディスプレイを含むことができ、又は複数のディスプレイに通信可能に結合されてもよく、そのうちの１つ以上は、スルーディスプレイ撮像に好適であり得る。そのようなアクセサリ／補助ディスプレイは、セカンダリモニタ、ファンクションキー列又はキーボードのキーディスプレイ、ウェアラブル電子デバイスディスプレイ、ディスプレイを組み込んだ周辺入力デバイス（例えば、トラックパッド、マウス、キーボードなど）、デジタルウォレットスクリーンなどが挙げられるが、これらに限定されない。同様に、矩形のディスプレイは必要とされなくてもよい。他の実施形態では、三次元形状（例えば、湾曲したディスプレイ）を含む他の形状をとるディスプレイが実装される。
【００４６】
同様に、電子デバイス１００を参照して説明されるディスプレイは電子デバイスの一次ディスプレイであるが、この例は網羅的ではないことが理解される。いくつかの実施形態では、ディスプレイスタックは、単色ディスプレイ又はグレースケールディスプレイなどの低解像度補助ディスプレイを画定することができる。他の場合には、ディスプレイスタックは、グリフ又はアイコンなどの単一画像ディスプレイを画定することができる。特定の一実施例では、電子デバイス用の電源ボタンは、本明細書に記載されたようなディスプレイを組み込んだボタンキャップを含むことができる。ディスプレイは、電力アイコン及び／又は限定されたアイコン若しくはグリフのセットを選択的に表示するように構成することができ、限定されたアイコン若しくはグリフのセットは、ボタンが実行するように構成され得る１つ以上の機能、又は、ボタンが関連付けられている１つ以上の構成可能なオプション（例えば、電力オプション、待機オプション、音量オプション、認証オプション、デジタル購入オプション、ユーザ認証オプションなど）と関連付けられている。これらの実施例では、目的が限定された、補助又は二次ディスプレイは、本明細書に記載されているような部分的透明性又は半透明性を有するように構成され、スルーディスプレイ撮像を容易にすることができる。
【００４７】
このように、特定の実施形態に関する上述の説明は、例示及び説明の目的のために提供されることが理解される。これらの説明は網羅的なものではなく、また、本開示を本明細書で詳述されるとおりの形態に限定することを意図するものでもない。それとは反対に、上記教示の観点から、多くの修正及び変更が可能であることが当業者には明らかとなるであろう。特に、スルーディスプレイ撮像に好適なディスプレイスタックは、多くの好適な方法で構築かつ／又は組み立て可能であることが理解される。例えば、本明細書に記載された多くの実施形態は、撮像開口部の上方のディスプレイスタックを通る光透過率の上昇を促進する、方法、構成、及びアーキテクチャを参照している。
【００４８】
例えば、本明細書に記載されたようなディスプレイスタックは、他の領域に対して減少させるピクセル密度を有する１つ以上の領域を含むことができる。ピクセル密度の減少は、典型的には、光がディスプレイスタックを通過することができるピクセル間領域が増加することによる、ピクセル間の光透過率の上昇と関連付けられている。この実施例の一実装形態では、低ピクセル密度（したがって、ピクセル間光透過率は上昇）を有する円形領域を、より大きいピクセル密度（したがって、ピクセル間光透過率は低下）を有する矩形領域内に嵌め込むことができる。（例えば、以下でより詳細に論じられる図６Ａを参照）。この実施例では、第２の領域は、第１の領域内に完全に嵌め込み可能であるが、これは必須ではない。より具体的な例では、円形又は楕円形の領域（一例では、一般に、ユーザの指のサイズかつ／又は形状である）を矩形領域内に嵌め込むことができる。別の実施例では、矩形領域をより大きい矩形領域内に嵌め込むことができる。（例えば、以下でより詳細に論じられる図６Ｂを参照）。別の実施例では、低ピクセル密度を有する正方形又は矩形領域を、より高いピクセル密度を有する別の正方形又は矩形領域の一方の縁部に沿って配置することができる。（例えば、以下でより詳細に論じられる図６Ｃ〜図６Ｄを参照）。
【００４９】
更に別の例では、矩形領域は、いかなる規則的、反復的、対称的、非対称的、又は任意の形状をとる２つ以上の領域でも取り囲むことができる。更に別の実施例では、ディスプレイスタックは、中央領域に対して光透過率が上昇した境界領域を画定することができる。境界域は連続的であっても不連続であってもよい。代替的な実施例では、ディスプレイスタックは、境界領域又は周辺領域に対し光透過率が上昇した中央領域を画定することができる。境界領域又は周辺領域は、連続又は不連続のいずれでもよい。別の例では、ディスプレイスタックは、異なる光透過率を有する格子の領域が交互に繰り返される領域の格子を画定することができる。上記の実施例は、網羅的ではないことが理解されよう。光透過率が異なる領域は、任意の好適なレイアウト又は分布が可能である。
【００５０】
特定の選択された実装部とは独立した、ピクセル密度を減少させた領域を、多くの好適な方法で形成かつ／又は画定することができることが理解される。そのいくつかが図３を参照して以下に記載される。例えば、場合によっては、ディスプレイスタックを単一のピクセル密度で製造し、その後、ディスプレイスタックの選択領域内におけるピクセルのサブセットを（例えば、エッチング、アブレーション（ablation）、機械的研磨などによって）除去することができる。これらの実施形態では、低密度領域は、平均的なユーザが典型的な距離から見たときに、より低いピクセル密度が容易に明らかとはならないような方法で、形成、画定、又は配置することができる。例えば、低密度領域は、ピクセル密度がディスプレイスタックの領域を通じて変化するにもかかわらず、ディスプレイスタックが均一な解像度、輝度、コントラスト、及び／又は画質の表示を提供するように見えるように、よりサイズが大きくかつ／若しくは輝度が高い、又は形状が異なるピクセルから形成されてもよい。（例えば、図５Ｃを参照）。特定の一例では、ディスプレイスタックは、１インチ当たり２００〜６００ピクセル（例えば、１インチ当たり４５０ピクセル）のピクセル密度を有する第１の領域と、１インチ当たり１００〜３００ピクセル（例えば、１インチ当たり２２５ピクセル）の第２の領域とを有することができる。これらの実施例では、光学撮像アレイをディスプレイスタックの下方で、第２のピクセル領域と位置合わせして配置することができる。
【００５１】
いくつかの実施例では、特定の領域のピクセル密度は、実質的に等方性又は実質的に異方性であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１の領域は等方性ピクセル密度を有することができ、一方、第２の領域は、第１の方向に沿った第１の領域と同じピクセル密度を有し、第２の方向に沿った第２のピクセル密度を有することができる。１つの特定の実施例では、矩形ディスプレイを画定するディスプレイスタックは、ディスプレイの長さに沿って１インチ当たり約４５０ピクセルのピクセル密度、及びディスプレイの幅に沿って１インチ当たり約２２５ピクセルのピクセル密度を有することができる。いくつかの実施例では、より低いピクセル密度の存在又は外観を不明瞭にするために、隣接する異方性ピクセル密度領域は交互に繰り返されている（例えば、格子パターンで、隣接する異方性ピクセル密度領域が互いに角度的にオフセットされている）。
【００５２】
いくつかの実施例では、ディスプレイスタックは、他の領域と異なる電子トレースレイアウトを有する様々な領域を画定することができる。（例えば、図５Ｄを参照）。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、低トレース密度は、その領域内のディスプレイスタックを通る光透過率の上昇をもたらす。例えば、第１の領域は、第１の密度で配置及び／又は画定されたトレースを含むことができ、第２の領域は、第２の密度で配置及び／又は画定されたトレースを画定することができる。
【００５３】
いくつかの実施例では、ディスプレイスタックは、他の隣接領域に対して異なるパターンのサブピクセル及び／又は異なるサブピクセル３つ組レイアウトを有する領域を画定することができる。（例えば、図５Ａ〜図５Ｃを参照）。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、拡大されたサブピクセル３つ組は、光透過率の上昇と関連付けることができる。（例えば、図５Ｂ〜図５Ｃを参照）。例えば、一実施形態では、第１の領域はダイヤモンドパターンのピクセルレイアウトによって画定することができ、第２の領域は、柱状のサブピクセル３つ組によって画定され得る。別の例では、第１の領域は第１のドットピッチによって画定され、第２の領域は第２のドットピッチによって画定される。他のピクセルレイアウト及び／又はサブピクセルの３つ組レイアウトが可能である。
【００５４】
いくつかの実施例では、ディスプレイスタックは、他の領域とは異なるサブピクセル色又は構成を有する領域を画定することができる。より具体的には、ディスプレイスタックは、１つ以上のサブピクセル色が除外される又は複数のサブピクセル間で共有される領域を画定することができる。（例えば、図５Ａを参照）。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、部分的又は不完全なサブピクセル３つ組は、典型的には、光がディスプレイスタックを通過することができるピクセル間領域の増加に起因する光透過率の上昇と関連付けられる。一実施例では、第１の領域は、赤色、緑色、及び青色の３つ組へのサブピクセルの規則的な分布によって画定することができ、一方、第２の領域は緑色及び青色のみのサブピクセルの分布によって画定され得る。他の場合には、隣接するサブピクセル対（例えば、緑色及び青色）は、緑色／青色のサブピクセル対のいずれのサブピクセルよりも大きくてもよい単一の赤色サブピクセルを共有することができる。
【００５５】
いくつかの実施例では、ディスプレイスタックは、同じディスプレイスタックの他の領域とは異なるディスプレイ技術で実装された領域を含むことができる。例えば、第１の領域は、液晶技術（一般的には低透過率）によって画定することができ、一方、別の領域は、有機発光ダイオード技術（高透過率）によって画定することができる。単一のディスプレイスタックにおいて一緒に使用することができる異なるディスプレイ技術は、液晶技術、有機発光ダイオード技術、量子ドット技術、プラズマバックライト技術、垂直キャビティ表面発光レーザー技術、投影技術、電子インク技術などを画定できるが、これらに限定されない。
【００５６】
ディスプレイスタックによって画定された撮像開口部の後ろに配置された光学撮像アレイの特定の例示的な実現例を図２Ａ〜図２Ｄに示す。具体的には、図２Ａは、図示されたディスプレイスタックの不透明なバッキング材を貫いて画定された撮像開口部の下方に配置された光学撮像アレイを示す、ユーザによりタッチされている図１Ａの線Ａ−Ａで切断されたディスプレイスタックの例示的な断面図を示す。
【００５７】
より具体的には、図２Ａは、ディスプレイスタック２０４を介したユーザ２０２の指紋の撮像を容易にする有機発光ダイオードディスプレイのための、スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ａを示す。この例におけるディスプレイスタック２０４は、保護外側カバー２０６、発光層２０８、及び不透明なバッキング層２１０を含む。他の場合には、ディスプレイスタック２０４は、薄膜トランジスタ層、静電容量式タッチ感知層、力感知層、バックライト層、偏光子層などの他の層を含むが、これらに限定されない。
【００５８】
ディスプレイスタック２０４の保護外側カバー２０６は、典型的には、ガラス、アクリル、プラスチックなどの光学的に透明な基材材料から形成される。保護外側カバー２０６は、ユーザ２０２によってタッチされ得る入力面を画定する。多くの例では、保護外側カバー２０６は、電子デバイスの筐体の外面の少なくとも一部分を画定する。換言すれば、保護外側カバー２０６は、発光層２０８若しくは不透明バッキング層２１０などのディスプレイスタック２０４の１つ以上の層を少なくとも部分的に包囲及び／又は封止してもよい。
【００５９】
ディスプレイスタック２０４の発光層２０８は、多くの個々のピクセル又はサブピクセルを含み、その一部はピクセルＰ1〜Ｐ4として特定される。発光層２０８のピクセルは、任意の好適なパターンで構成することができる。図示のように、発光層２０８のピクセルは、規則的な線状のパターンで構成されているが、これは必須ではなく、一部のピクセルは、互いにより近く又はより離れて構成されてもよい。
【００６０】
ディスプレイスタック２０４の不透明バッキング層２１０は、ディスプレイスタック２０４の１つ以上の層の構造的支持を提供することができるが、これは必須ではない。場合によっては、不透明バッキング層２１０は光学的に反射性の材料から形成され、他の場合、不透明バッキング層２１０はインク又は光吸収材料から形成される。
【００６１】
不透明バッキング層２１０は、撮像開口部２１２を画定する。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、撮像開口部２１２は、任意の好適なサイズ又は形状をとるように画定され得る。場合によっては、撮像開口部２１２は光学的に透明な材料、例えば光学的に透明な接着剤で充填される。更なる場合には、撮像開口部２１２は、ディスプレイスタックの追加の不透明、透明、又は半透明の層を通って延びることができる。
【００６２】
スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ａはまた、光学撮像アレイ２１４を含む。光学撮像アレイ２１４は、狭視野フィルタ２１８の下方に配置された感光素子２１６のアレイを含む。狭視野フィルタ２１８は、感光素子２１６のアレイに実質的に垂直（例えば、一例として、感光素子２１６のアレイの平面から測定された９０度の±１０％）な光のみが受光されるように、感光素子２１６のアレイによって受光される光をフィルタリングする。他の例では、狭視野フィルタ２１８は必須とされなくてもよく、又は含まれなくてもよい。
【００６３】
スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ａの感光素子２１６のアレイは、回路基板２２０を介してプロセッサ又は処理回路（図示せず）に通信可能に結合することができる。回路基板２２０は、剛性又はフレキシブル基板から形成することができる。プロセッサ又は処理回路は、多くの実施例では、暗号化又は他の方法でセキュアなデータ処理及び／又は記憶のために構成された、汎用プロセッサ若しくは回路、又は特定用途向けプロセッサ若しくは回路であり得る。
【００６４】
図示された構成の結果として、ユーザ２０２の指紋の画像は、ディスプレイスタック２０４を介して光学撮像アレイ２１４によって取得することができる。より具体的には、指紋撮像動作中に、ユーザ２０２が保護外側カバー２０６に接触したときに、ユーザの指紋の下又は隣接する発光層２０８の１つ以上のピクセルを（任意の好適な変調、輝度、色又はスペクトルなどによって）照明することができる。照明されたピクセル又はサブピクセルから発光された光は、ユーザの指紋に向かい、次には、保護外側カバー２０６と接触しているユーザの指紋の様々な特徴により、光学撮像アレイ２１４に向かって反射される（例えば、谷部２０２ａなどのユーザの指紋の谷は、隆起部２０２ｂなどのユーザの指紋の隆線とは異なる量の光を反射する）。反射光の一部は、発光層２０８のピクセル間領域を通過し、撮像開口部２１２を通過し、光学撮像アレイ２１４に向かって進む。このようにして、光学撮像アレイ２１４は、ディスプレイスタック２０４の少なくとも１つのピクセルによって元々発光された反射光を受光する。
【００６５】
上述のように、狭視野フィルタ２１８は、感光素子２１６のアレイに対して実質的に垂直ではない光を拒否／遮断する。例えば、ピクセルＰ1〜Ｐ3から発光された光線ｕ1〜ｕ5は、感光素子２１６のアレイによりキャプチャすることができる。これに対し、ピクセルＰ3〜Ｐ4から発光された光線ｕ6〜ｕ8は、狭視野フィルタ２１８によって除去／遮断される。この構成の結果、感光素子２１６のアレイは、撮像開口部２１２の上方に配置された指紋の部分の画像をキャプチャすることができる。
【００６６】
多くの場合、指紋（又は指紋の部分）の画像は、画像が感光素子のアレイ２１６によってキャプチャされた後に、プロセッサ又は処理システム（図示せず）によってフィルタリングすることができる。多くの実施形態では、空間フィルタリングは、発光層２０８及び／又はディスプレイスタック２０４の他の層の物理的構造から生じる画像の収差を取り除くことができる（１つの非限定的な例では、発光層２０８の不透明ピクセルの構成は、画像内に暗いスポットのアレイを生じさせ得る）。適用され得る例示的な空間フィルタリング技術は、ポイントソースフィルタリングである。
【００６７】
このようにして、不透明バッキング層２１０、撮像開口２１２、及び発光層２０８の組み合わせが協働して、ディスプレイ２２２として図に特定された、スルーディスプレイ撮像に好適なディスプレイを画定する。
【００６８】
いくつかの実施形態では、光学画像センサはまた、１つ以上のレンズ、フィルタ、ミラー、アクチュエータ、開口部、絞り、フラッシュ素子、フラッドイルミネータ、若しくは他のアクセサリ光学素子、又はこれらの組み合わせに関連付けられるか、又はそれらに対して配置されてもよい。図２Ａの光学撮像アレイ２１４などの１つ以上の光学画像センサと光学的に結合及び／又は関連付けられ得る例示的なアクセサリ光学素子としては、マイクロレンズ、マクロレンズ、ライトガイド、全内部反射インターフェース、ミラーリングインターフェース、デジタル可変ミラー、コリメート化フィルタ、偏光フィルタ、カラーフィルタ、赤外線カットフィルタ、紫外線カットフィルタ、ビーム指向レンズ、ビーム指向ミラーアレイなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６９】
例えば、図２Ｂは、ディスプレイスタック２０４を介したユーザ２０２の指紋の撮像を容易にする有機発光ダイオードディスプレイ用のスルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ｂとして特定された、別のスルーディスプレイ撮像アーキテクチャを示す。この実施例のディスプレイスタック２０４は、図２Ａを参照して説明したディスプレイスタック２０４と同じ方式で構成することができ、したがって、この説明は繰り返さない。
【００７０】
この実施形態では、レンズ２２４は、ディスプレイ２２２の撮像開口部及び画像センサ２２６の下方に配置することができる。画像センサ２２６は、基板又は回路基板２３０に結合された感光素子２２８（例えば、相補的金属酸化物半導体）のアレイを含む。この実施形態では、ユーザ２０２の指紋から反射するディスプレイ２２２から発光された光は、レンズ２２４によって画像センサ２２６の感光素子２２８のアレイ上に集束される。例示的な光線ｕ9〜ｕ10は、ユーザ２０２から反射され、画像センサ２２６で受光されたピクセルＰ5から発光された光に対応して提供される。
【００７１】
いくつかの実施形態では、スルーディスプレイ撮像アーキテクチャは、単一の画像開口部の代わりに多数のピンホール開口部を含むことができる。例えば、図２Ｃは、ディスプレイスタック２０４を介してユーザ２０２の指紋を撮像するための、スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ｃを示す。この例では、ディスプレイ２２２は、その１つがピクセルＰ1とＰ5との間に形成されたものとして示される、多数のピンホールサイズの撮像開口部を含む。様々なピンホール開口部は、それぞれ独立して、ユーザ２０２の指紋の一部分を撮像するように配置されたピンホールカメラ（例えば、暗箱）として機能することができる。
【００７２】
ピンホール撮像開口部の任意の数又は分布を、異なる実施形態で使用することができる。一実施例では、ピンホール画像開口部のアレイは、各ピンホール撮像開口部がディスプレイ２２２のピクセル間領域の下方に配置されるように、ディスプレイ２２２のピクセルからオフセットされる。任意の好適な数のピンホール撮像開口部は、光学撮像アレイ２１４の上方の多数の好適なパターンで画定され得ることが理解され得る。
【００７３】
上述のように、図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明される実施形態は、典型的にはユーザの指の下方のピクセルをアクティブ化することによって、ユーザ２０２の指を照らす。しかしながら、これは、全ての実施形態において必須でなくてもよい。
【００７４】
例えば、図２Ｄは、撮像開口部からオフセットされたピクセルからユーザの指紋を照らす、スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ｄを示す。光線ｕ15は、ディスプレイ２２２の撮像開口部からオフセットされたピクセルＰ6から出ていることが示されている。オフセットの結果として、ユーザ２０２の指紋は、ある角度で照らされる。角度の結果として、ユーザの指紋の１つ以上の谷部の部分は、同じ谷が下方から照らされた場合とは異なる程度に照らされ得る。したがって、ユーザの指紋を照らすために使用されるピクセル（単数又は複数）を順次変更することによって、したがって、照明の角度により、光学撮像アレイ２１４は、ユーザ２０２の指紋の一連の画像をキャプチャすることができる。異なる画像間の変動を分析して、ユーザ２０２の指紋の１つ以上の谷部の３次元特性（例えば、深さ情報）を判定することができる。
【００７５】
上述の図２Ａ〜図２Ｄの説明、並びにそれらの様々な代替物及びそれらの変形は、一般に説明の目的のため、かつ、本明細書に記載されたような、局所的に上昇した光透過率を有するディスプレイスタックの後ろに配置された光学撮像アレイの様々な可能な構成の完全な理解を容易にするために提供されることが理解されるであろう。しかし、本明細書に提示する具体的な詳細の中には、具体的に記載する実施形態又はその等価物の実践のために、必須でなくてもよいものがあることが当業者には明らかとなるであろう。
【００７６】
このように、特定の実施形態に関する上述の説明は、例示及び説明の目的のために提供されることが理解される。これらの説明は網羅的なものではなく、また、本開示を本明細書で詳述されるとおりの形態に限定することを意図するものでもない。それとは反対に、上記教示の観点から、多くの修正及び変更が可能であることが当業者には明らかとなるであろう。特に、大型の撮像開口部及び／又はピンホール開口部（本明細書では、集合的に「撮像開口部」）は、ディスプレイスタックの１つ以上の層を通して多数の方法で形成され得ることが理解される。
【００７７】
例えば、図示される実施形態では、撮像開口部は、ディスプレイスタックの不透明なバッキング層を貫いて画定される。他の実施形態では、ピンホール及び／又は撮像開口部は、構造層、偏光子層、バックライト層、金属フレーム、反射層、液晶層、薄膜トランジスタ層、有機発光ダイオードアノード又はカソード層、カプセル化層、インク層などのディスプレイスタックの複数の層を貫いて画定することができるが、これらの層に限定されない。
【００７８】
いくつかの実施形態は、単一の撮像開口部を含み、他の実施形態は、複数の別個のグループ化された、又はパターン化された撮像開口部を含む。例えば、一実施形態では、ピンホール開口部のアレイは、ディスプレイスタックのバッキング材を貫いて画定することができる。ピンホール開口部のアレイは、規則的な、モザイク状、対称、非対称、又は不規則なパターンで形成することができ、任意の好適な形状をとってもよい。
【００７９】
更に他の実施例では、撮像開口部は必須とされない場合がある。これらの実施形態では、光学撮像アレイをディスプレイスタック内に配置することができる。ディスプレイスタック内に配置された光学撮像アレイの例示的な実装を図２Ｅ〜図２Ｇに示す。
【００８０】
図２Ｅは、自己照明光学撮像アレイとして動作することができる有機発光ダイオードアレイを示す、図１Ａのディスプレイスタックの別の例示的な断面図を示す。より具体的には、この実施形態では、有機発光ダイオードピクセルを光学的感知素子として使用することができる。図示した実施形態では、スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ｅは、ユーザ２０２がディスプレイスタック２０４の保護外側カバーにタッチしたときに、ユーザ２０２の指紋を撮像することができる。この例では、ピクセルＰ7を使用して、ユーザ２０２の指紋を照らすことができる。指紋撮像動作中、ピクセルＰ7に隣接するピクセル（例えば、ピクセルＰ5及びＰ2）は、照明されない代わりにユーザの指から反射された光（例えば、ｕ18〜ｕ19）を受光するために使用することができる。ピクセルの任意の好適な数、パターン、又は構成を使用して、ユーザの指を照明又は撮像することができることが理解され得る。
【００８１】
更に他の実施形態では、光学撮像アレイをディスプレイスタックに統合することができる。図２Ｆ〜図２Ｇは、有機発光ダイオードディスプレイのピクセルの間及び／又はピクセルの下方に配置された光学的感知素子のアレイを含む、別の例示的なスルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ｆを示す。特に、スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ２００ｆは、ディスプレイ２２２のピクセル間領域に配置された光学的感知素子のアレイを含む。各光学的感知素子は、感光素子２３４の上方に配置されたコリメート化フィルタ２３２を含む。この構成により、ディスプレイのピクセルが、ユーザの指紋によって反射された光を発光するとき、反射光（例えば、ｕ20〜ｕ21）は、感光素子によって受光することができ、指紋の画像を取得することができる。
【００８２】
上述の図２Ｅ〜図２Ｇの説明、並びにそれらの様々な代替物及びそれらの変形は、一般に説明の目的のため、かつ、本明細書に記載されたような、ディスプレイスタック内に配置された光学撮像アレイの様々な可能な構成の完全な理解を容易にするために提供されることが理解されるであろう。しかし、本明細書に提示する具体的な詳細の中には、具体的に記載する実施形態又はその等価物の実践のために、必須でなくてもよいものがあることが当業者には明らかとなるであろう。
【００８３】
このように、特定の実施形態に関する上述の説明は、例示及び説明の目的のために提供されることが理解される。これらの説明は網羅的なものではなく、また、本開示を本明細書で詳述されるとおりの形態に限定することを意図するものでもない。それとは反対に、上記教示の観点から、多くの修正及び変更が可能であることが当業者には明らかとなるであろう。特に、光学撮像アレイは、多数の好適な方法でディスプレイスタックに形成することができることが理解される。
【００８４】
更に、特定の実施例では、光学撮像アレイは、ディスプレイスタック層に部分的に統合され得、更に、ディスプレイスタックの下方に部分的に配置され得る。例えば、一実施形態では、有機発光ダイオードは、発光及び光のキャプチャの両方に使用することができる（例えば、図２Ｅを参照）。この実施形態では、光学撮像アレイはまた、ディスプレイスタックのピクセル間領域を通過する光をキャプチャするために、ディスプレイスタックの下方に配置することができる（例えば、図２Ａ〜図２Ｄを参照）。
【００８５】
より一般的には、図２Ａ〜図２Ｇを考慮すると、説明された各実施形態の様々な特徴は、上記では示されていない又は説明されていない構成で組み合わせられることが理解される。例えば、一実施形態では、複数の光学撮像アレイ又は光学画像センサを一緒に動作させて、追加情報をキャプチャすることができる。
【００８６】
他の実施例では、光学撮像アレイは、電子デバイス（例えば、図１Ａを参照）によって、様々に異なる時間、又は様々に異なるモードにおける様々に異なる目的のために使用することができる。例えば、１つのモードでは、光学撮像アレイを、電子デバイス用ディスプレイの特定の部分にタッチしているユーザの指紋に対応する画像、又は一連の画像を取得するように動作させることができる（例えば、図１Ａ〜図２Ａを参照）。別のモードでは、同じ光学撮像アレイを操作して、ディスプレイの１つ以上の特性を調整するために使用される周囲色温度情報を得ることができる。更に別のモードでは、同じ光学撮像アレイを近接センサとして操作することができる（例えば、一例として、タッチ又は力入力を予想して入力センサのデューティサイクルを増加させるために、ユーザの指がディスプレイに近づくとユーザの指を検出するように使用することができる）。
【００８７】
一般的かつ概括的に、図３〜図５Ｄは、本明細書に記載されたようなディスプレイを通る光の透過率の上昇を促進することができるピクセル、サブピクセルグループ、及びトレースレイアウトの様々な構成を示す。以下に説明される様々な技術及び構成は、図２Ａ〜図２Ｇを参照して図示及び説明される実施形態のいずれかと組み合わせることができる。
【００８８】
例えば、図３は、ディスプレイスタック３０４を介したユーザ３０２の指紋の撮像を容易にする有機発光ダイオードディスプレイのための、スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ３００を示す。ディスプレイスタック３０４は、図２Ａ〜図２Ｇを参照して上述したような任意の好適な方法で構成することができる。上述した説明は繰り返さない。
【００８９】
本明細書に記載された他の実施形態と同様に、スルーディスプレイ撮像アーキテクチャ３００は、また、撮像開口部３０８の下方に配置され、撮像開口部３０８と少なくとも部分的に位置合わせされた光学撮像アレイ３０６も含む。場合によっては、光学撮像アレイ３０６は、（図示されるような）撮像開口部３０８よりも大きい面積を有してもよいが、これは必須ではない場合がある。
【００９０】
この実施形態では、ディスプレイスタック３０４は、様々に異なるピクセル／サブピクセルピッチによって画定される、様々に異なるピクセル密度を有する複数の領域を画定する。より具体的には、図示のように、ピッチｇ1として特定される撮像開口部３０８の上方の第１のピクセル密度は、より小さいピクセルピッチを有するディスプレイの他の領域における第２のピクセル密度よりも小さい。換言すれば、ディスプレイスタック３０４のピクセルは、撮像開口部３０８の上方で、より疎に分布させることができる。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、疎に分布したピクセル（例えば、より低いピクセル又はサブピクセル密度）は、より大きいピクセル間領域に関連付けられており、これにより、次には、撮像開口部３０８の上方のディスプレイスタック３０４の光透過率を局所的に上昇させる。
【００９１】
ディスプレイスタック３０４のピクセル又はピクセル密度が減少し、加えて、光透過率が上昇した他のディスプレイスタックは、任意の好適な様式又はパターンで分布させることができる。例示的な構成を図４Ａ〜図５Ｃに示す。しかしながら、これらの実施形態は網羅的ではなく、他の構成及び構造も可能であることが理解されよう。
【００９２】
図４Ａは、光透過率の局所的な上昇をもたらす、ピクセル密度を減少させる領域が画定されたディスプレイスタックのピクセル４００ａの例示的な構成（ピクセル又はサブピクセル分布パターンとも呼ばれる）を示す。この実施形態では、概ね正方形の要素が規則的な格子パターンで分布し、各要素は本明細書に記載されたようなディスプレイのピクセル又はサブピクセルであると理解される。例示を簡単にするためにこれらの要素は個別にラベル付けされていない。ピクセル４００ａの例示的な構成の中央領域において、格子内のピクセルのセットがスキップされるか、又は別の方法で除去されて、ピクセルの格子パターンにホールを画定する。これらのピクセルが除外されたことにより（例えば、ピクセル領域４０２、４０４、４０６を除外）、ディスプレイスタックの光透過率が局所的に上昇する。
【００９３】
図４Ａに示されるパターンは、単なる一例である。図４Ｂは、そのそれぞれが、本明細書に記載されたようなディスプレイのピクセル又はサブピクセルであると理解される正方形要素のアレイを示す、局所的に上昇した光透過率をもたらす、ディスプレイスタックのピクセル４００ｂの別の例示的な構成を示す。この例では、行及び／又は列の一部分を除外して、除外されたピクセル領域４０８、４１０、４１２を画定することができる。行及び／又は列の一部分を除外することにより、異方性ピクセル密度を得ることができる。ピクセル４００ｂの例示的構成の平均水平ピクセル密度は、ピクセル４００ｂの例示的構成の平均垂直ピクセル密度よりも大きくてもよい。
【００９４】
更に別の実施例では、除外されたピクセルの二次元領域が可能である。例えば、図４Ｃは、光透過率の局所的な上昇をもたらすディスプレイスタックのピクセル４００ｃの別の例示的な構成を示す。この例では、内部領域にあるピクセル４１４は、除外されたピクセルによる二次元パターンを画定する。
【００９５】
図３〜図４Ｃを参照した上記の例示的実施形態は、一般に説明の目的のために提供され、限定するものとして解釈されるべきではない。その反対に、当業者は、本明細書に記載された様々な実施形態を考慮して、様々に異なるピクセル密度を単一のディスプレイに画定する多くの異なる手段が可能であることを理解するであろう。
【００９６】
例えば、いくつかの実施形態では、低ピクセル密度領域は、ピクセルを１つおきに除外することによって特徴付けることができる。別の実施例では、低ピクセル密度領域は、同心形状、蛇状パターン、螺旋パターン、任意のパターンなどの幾何学的パターンでピクセルを除外することによって特徴付けることができるが、パターンはこれらに限定されない。場合によっては、ディスプレイスタックは、高ピクセル密度領域と低ピクセル密度領域との間にピクセル密度遷移領域を画定することができる。他の場合は、遷移領域は、必須でなくてもよい。
【００９７】
更に他の実施形態では、ディスプレイスタックの領域内のサブピクセルグループを変更して、局所的に上昇した光透過率を提供することができる。図５Ａ〜図５Ｃは、様々な実施例を示す。
【００９８】
図５Ａは、局所的に上昇した光透過率をもたらす、ピクセル密度を減少させた領域を画定するディスプレイスタックのサブピクセル５００ａの例示的な構成を示す。具体的には、図示されるようなサブピクセル５００ａの例示的構成は、サブピクセルの１６個のグループを含み、そのうちの１つはサブピクセルグループ５０２として特定される。サブピクセルグループ５０２は、３つのサブピクセル、すなわち赤色サブピクセル５０４、緑色サブピクセル５０６、及び青色サブピクセル５０８を含む。この実施形態では、１つ以上のサブピクセルグループは、グループから１つ以上の色を除外することができ、不完全なサブピクセルのグループがもたらされる。その１つがサブピクセルグループ５１０として特定される。この実施形態では、サブピクセルを除外することでピクセル間領域５１２を増加させ、これは、次には、ディスプレイスタックの光透過率を局所的に上昇させる。この例では、青色ピクセルが不完全サブピクセルグループ５１０から除外されるのに対し、水平方向に隣接する不完全サブピクセルグループでは、赤色ピクセルが除外されてもよい。このようにして、異なるサブピクセル色が除外された隣接する不完全サブピクセルグループを一緒に動作させて、広範囲の色を生成することができる。
【００９９】
他の場合には、サブピクセルグループをシフトさせて、ピクセル密度を減少させる領域を画定することができる。図５Ｂは、光透過率の局所的な上昇をもたらす、ピクセル密度を減少させる領域が画定されたディスプレイスタックのサブピクセル５００ｂの例示的な構成を示す。この例では、サブピクセルグループ５１４を含むサブピクセルグループのセットがピクセル間領域５１６の中央領域から離れるように移動され、それによってピクセル間領域５１６内の光透過率が上昇する。
【０１００】
更に別の実施形態では、サブピクセルグループは、１つ以上の大型のサブピクセルを共有することができる。具体的には、図５Ｃは、光透過率の局所的な上昇をもたらす、ピクセル密度を減少させる領域が画定されたディスプレイスタックのサブピクセル５００ｃの例示的な構成を示す。図示した実施形態では、サブピクセルグループ５１８及び５２０は、大型の共通ピクセルを共有する。この構成の結果、各サブピクセルグループ５１８及び５２０は、独立して、より小さい面積を占有し、次には、それによって、ピクセル間領域５２２の面積を増加させ、それによってピクセル間領域５２２内の光透過率を上昇させる。
【０１０１】
更にいくつかの実施形態は、ディスプレイスタックの光透過率を異なる様式で局所的に上昇させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ディスプレイスタックの薄膜トランジスタ層及び／又は列−行アドレス指定／トレース層を、ピクセル間領域を局所的に増加させ、その結果ディスプレイスタックの光透過率を上昇させるように形成することができる。図５Ｄは、ピクセル間光透過率を上昇させる領域を画定する、ディスプレイスタックのサブピクセル駆動線５００ｄの例示的な構成を示す。特に、ディスプレイスタックの特定の領域内で、サブピクセルグループの構成のうち各サブピクセルの駆動線をシフトさせて、ピクセル間領域の面積を増加させることができる。例えば、サブピクセルグループの第１行及び第２行の駆動線（駆動線５４０として特定され、第１の駆動線５４０ａ及び第２の駆動線５４０ｂを含む）を非格子パターンに構成して、ピクセル間領域が拡大したエリア（例えば、ピクセル間領域５４４ａ〜５４４ｅ）を画定することができる。このようにして、薄膜トランジスタ層及び／又は列−行アドレス指定／トレース層が、別個の高光透過率領域及び低光透過率領域を画定する。
【０１０２】
上述の図３〜図５Ｄの説明、並びにそれらの様々な代替物及びそれらの変形は、一般に説明の目的のため、かつ、ディスプレイスタックを通る光透過率の局所的な上昇を促進することができるディスプレイスタックのピクセル、サブピクセル、トレース、及び／又は薄膜トランジスタ構造の、様々な可能な構成の完全な理解を容易にするために提供されることが理解されるであろう。しかし、本明細書に提示する具体的な詳細の中には、具体的に記載する実施形態又はその等価物の実践のために、必須でなくてもよいものがあることが当業者には明らかとなるであろう。
【０１０３】
このように、特定の実施形態に関する上述の説明は、例示及び説明の目的のために提供されることが理解される。これらの説明は網羅的なものではなく、また、本開示を本明細書で詳述されるとおりの形態に限定することを意図するものでもない。それとは反対に、上記教示の観点から、多くの修正及び変更が可能であることが当業者には明らかとなるであろう。特に、局所的又は全体的な光透過率の上昇を促進する、任意の好適なピクセル、サブピクセル、トレース、及び／又は薄膜トランジスタのレイアウトが可能であり得ることが理解される。上述したように、これらの実施形態は、図２Ａ〜図２Ｅを参照して説明した実施形態と、任意の好適な方法で組み合わせることができる。例えば、図２Ａに示されたような撮像開口部は、図３〜図５Ｃを参照して説明されたような低ピクセル密度領域に対して、下方にかつ／又は位置合わせされて配置されてもよく、更に、図５Ｄを参照して説明されたような薄膜トランジスタ層に対して、下方にかつ／又は位置合わせされて配置されてもよい。
【０１０４】
同様に、ピクセル密度が異なる領域は、電子デバイス用ディスプレイ内の任意の場所に配置され得ることを理解されたい。例えば、図６Ａは、アクティブ表示領域６０２を画定するディスプレイスタックを組み込んだ電子デバイス６００を示し、これは次には、高ピクセル密度領域６０４及び低ピクセル密度領域６０６を画定する。一実施形態では、低ピクセル密度領域６０６は、撮像開口部に対して上方にかつ位置合わせされて配置され、次には、光学撮像アレイに対して上方にかつ位置合わされて配置される（例えば、図２Ａを参照）。この例では、電子デバイス６００のユーザが、低ピクセル密度領域６０６の上方のアクティブ表示領域６０２にタッチすると、光学撮像アレイは、ユーザの指紋を撮像することができる。ユーザの指紋は、ユーザの指が静止しているか又は移動しているときに撮像することができる。例えば、一実施形態では、ユーザが低ピクセル密度領域６０６の一方の側から低ピクセル密度領域６０６の別の側へとスライド操作を行うときに、ユーザの指紋を撮像することができる。別の実施例では、ユーザが自分の指を低ピクセル密度領域上に置いたときに、ユーザの指紋を撮像することができる。
【０１０５】
場合によっては、アクティブ表示領域６０２は、ユーザの指紋をキャプチャすることができるように、ユーザが低ピクセル密度領域６０６の特定の部分にタッチするように促す画像又はアニメーションを表示することができる。例えば、いくつかの実施形態では、アクティブ表示領域６０２は、低ピクセル密度領域６０６内に図形を表示することができる。図形は、ユーザの注意を引くようにアニメーション化されてもよい。例えば、図形には、脈動、３次元回転、１つ以上の色の点滅、振動などをさせることができる。他の場合において、他の図形、パターン、又はアニメーションが可能である。
【０１０６】
いくつかの実施例では、電子デバイス６００は、上記の画像表示又はアニメーションの動作に加え、又はその代わりに、１つ以上の補足的な出力を生成することができる。補足的な出力としては、スピーカからのサウンド再生、振動要素を有する触覚出力の生成、触覚タップ若しくは触覚パルスセットの線形アクチュエータによる生成、ディスプレイ若しくは筐体の振動、知覚可能なディスプレイ摩擦力の増減（例えば、静電引力若しくは超音波振動）など、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０７】
また、図示した実施形態では、低ピクセル密度領域６０６は、高ピクセル密度領域６０４内に完全に嵌め込まれるが、これは必須ではない場合がある。図示した実施形態では、低ピクセル密度領域６０６はカプセル形状を有するが、これは必須ではない場合がある。更に、図示した実施形態では、電子デバイス６００は、ハンドヘルドポータブル電子デバイス（例えば、携帯電話、タブレットコンピュータ、ポータブルメディアプレーヤなど）として示されているが、これは全ての実施形態では必須ということではない。
【０１０８】
例えば、図６Ｂは、ピクセル間光透過率を局所的に上昇させたディスプレイスタックを組み込んだ別の電子デバイス６０８を示す。この例では、ラップトップコンピューティングデバイスは、アクティブ表示領域６１０を画定する主ディスプレイを含み、アクティブ表示領域６１０は高ピクセル密度領域６１２及び低ピクセル密度領域６１４を画定する。本明細書に記載された他の実施形態と同様に、低ピクセル密度領域６１４内のアクティブ表示領域６１０にユーザがタッチしたときに、ユーザの指紋の画像をキャプチャするために、撮像開口部及び光学撮像アレイを低ピクセル密度領域６１４の下方に配置することができる。
【０１０９】
他の場合には、電子デバイスの二次ディスプレイは、追加的に又は代替的に、高ピクセル密度領域及び低ピクセル密度領域を含むことができる。例えば、図６Ｃ〜図６Ｄは、ピクセル間光透過率を局所的に上昇させたディスプレイスタックを組み込んだ別の電子デバイス６１６を示す。この例では、電子デバイス６１６の二次ディスプレイは、アクティブ表示領域６１８を画定し、これは次には、高ピクセル密度領域６２０及び低ピクセル密度領域６２２を画定する。この例では、低ピクセル密度領域６２２は、高ピクセル密度領域６２０の１つの縁部に配置された高ピクセル密度領域６２０に隣接する。本実施形態では、本明細書に記載されている他のものと同様に、低ピクセル密度領域６２２は、撮像開口部の上方に配置されてよく、これは順番に光学撮像アレイの上方に配置されている。この構成の結果として、ユーザが低ピクセル密度領域６２２にタッチすると、ユーザの指紋の画像をキャプチャすることができる。
【０１１０】
一般的かつ概括的に、図７及び図８は、本明細書に記載された方法の様々な順序付けられた、及び／又は順序付けられていない操作に対応する簡略化されたフローチャートを示す。これらの簡略化された実施例は、様々な方法で修正され得ることが理解されよう。いくつかの実施例は、図示され説明された動作に対し、追加的、代替的、又はより少ない動作であり得る。
【０１１１】
図７は、本明細書に記載されたような、ディスプレイにタッチしているオブジェクトの画像をキャプチャする方法の例示的な動作を示す簡略フローチャートである。本方法は、本明細書に記載されたような電子デバイスのプロセッサ又は回路によって、全体的に又は部分的に実行することができる（例えば、図１Ａ、図２Ａ〜図２Ｅなどを参照）。
【０１１２】
方法７００は、電子デバイスのディスプレイへのタッチが検出される動作７０２を含む。初期タッチは、タッチセンサ及び力センサを含むがこれらに限定されない、任意の好適なセンサ又はセンサの組み合わせを使用して検出することができる。例示的なタッチセンサとしては、静電容量式タッチセンサ、光学的タッチセンサ、抵抗性タッチセンサ、音響タッチセンサなどが挙げられるが、これらに限定されない。例示的な力センサとしては、容量性力センサ、抵抗性力センサ、圧電型力センサ、歪みベース力センサ、誘導力センサなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１１３】
操作７０２でタッチが検出されると、方法７００は動作７０４に続き、タッチ重心が任意選択的に判定される。重心（例えば、幾何学的中心）は、任意の好適な技術を使用して計算、決定、又は推定することができる。タッチの重心を判定することに加えて、総接触面積を判定することができる。
【０１１４】
方法７００はまた、判定された重心及び／又は接触領域が電子デバイスのディスプレイによって照明される動作７０６を含む。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、接触面重心及び／又は接触領域の照明は、特定の／選択された色、配列、若しくは色のセット、特定の／選択された光変調、特定の／選択されたアニメーションパターン（例えば、線形スイープ、放射状スイープ、半径方向拡張など）、光の不可視スペクトル（例えば、赤外線、紫外線など）など、又はこれらの任意の組み合わせを含む任意の好適な方法で実行することができるが、これらに限定されない。
【０１１５】
方法７００はまた、指紋画像が電子デバイスの光学撮像アレイによってキャプチャされる動作７０８を含む。本明細書に記載された他の実施形態に関連して述べたように、指紋の画像（又は、より一般的には、動作７０２においてディスプレイにタッチする何らかの物体の画像）をキャプチャする動作は、空間フィルタリング（例えば、点光源フィルタリング、ビーム形成など）、二値化、デスキュー、回転、などの１つ以上のフィルタリング動作を含むことができるが、これらに限定されない。
【０１１６】
図８は、本明細書に記載されたような、ディスプレイにタッチしているオブジェクトの画像をキャプチャする方法の例示的な動作を示す簡略フローチャートである。図７の方法と同様に、方法８００は、本明細書に記載されたような電子デバイスのプロセッサ又は回路によって、全体的に又は部分的に実行することができる（例えば、図１Ａ、図２Ａ〜図２Ｅなどを参照）。
【０１１７】
方法８００は、位置合わせ画像が電子デバイスのディスプレイによって表示される動作８０２を含む。位置合わせ画像は、任意の好適な動画又は静止画像であり得る。位置合わせ画像が示されると、方法８００は動作８０４に進み、（例えば、タッチ及び／又は力センサを介して）位置合わせ画像へのタッチが検出される。その後、動作８０６において、ディスプレイの少なくとも１つのサブピクセルが、ユーザによってタッチされた領域の下で照明される。その後、動作８０８において、ディスプレイにタッチしているユーザの指紋の少なくとも部分的な画像を組み立てることができる。任意選択的に、動作８１０において、１つ以上の側面照明動作から得られた深さ情報（例えば、図２Ｄを参照）を収集して、偽陽性指紋一致を拒否すべきかどうかを判定することができる。具体的には、深さ情報がないことに基づいて、電子デバイスは、正の指紋一致を拒否することができる。
【０１１８】
多くの実施形態を上記で開示してきたが、本明細書に記載の方法及び技術に関して提示した動作及び工程は、例示として意図されており、したがって、網羅的なものではないことが理解されるであろう。特定の実施形態において、代替的な工程の順序又はより少ない若しくは追加的な工程が必要とされる又は所望されてもよいことを更に理解することができる。
【０１１９】
上記の開示は、さまざまな例示的な実施形態及び実施態様に関して記載されているが、個々の実施形態の１つ以上で説明される様々な特徴、態様及び機能は、それらが記載された特定の実施形態に適用が限定されるものではないが、かかる実施形態が記載されているか否かにかかわらず、かつ、かかる特徴が記載された実施形態の一部として提示されているか否かにかかわらず、本発明の一部の実施形態のうちの１つ以上に、単独で又はさまざまな組み合わせで適用され得ることを理解されたい。したがって、本発明の広さと範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、むしろ本明細書で提示された特許請求の範囲によって画定される。
【０１２０】
さらに本開示は、本技術において、生体的データを含む個人情報データを、ユーザの利益のために使用することができる点を認識する。例えば、生体認証データの使用は、パスワードを使用することなく、デバイス特徴への便利なアクセスのために使用することができる。他の実施例では、ユーザに彼らの健康又は体力レベルに関するフィードバックを提供するために、ユーザ生体データが収集される。更には、ユーザに利益をもたらす、生体的データを含む個人情報データに関する他の使用もまた、本開示によって想到される。
【０１２１】
本開示は、そのような個人情報データの収集、分析、開示、転送、記憶、又は他の使用目的の責任を負うエンティティが、確立したプライバシーのポリシー及び／又はプライバシーの慣行に準拠すると更に想到する。具体的には、そのようなエンティティは、業界又は政府の標準を満たしているか又は上回るデータ暗号化及びセキュリティ方法の使用を含め、個人情報データを秘密として厳重に保守するための、業界又は政府の要件を満たしているか又は上回るものとして一般に認識されている、プライバシーのポリシー及び慣行を実施し、一貫して使用するべきである。例えば、ユーザからの個人情報は、そのエンティティの合法的かつ正当な使用のために収集されるべきであり、それらの合法的使用を除いて、共用又は販売されるべきではない。更には、そのような収集は、ユーザに告知して同意を得た後にのみ実施するべきである。加えて、そのようなエンティティは、そのような個人情報データへのアクセスを保護して安全化し、その個人情報データへのアクセス権を有する他者が、それらのプライバシーのポリシー及び手順を遵守することを保証するための、あらゆる必要な措置を講じるであろう。更には、そのようなエンティティは、広く受け入れられているプライバシーのポリシー及び慣行に対する自身の遵守を証明するために、第三者による評価を自らが受けることができる。
【０１２２】
前述のことがらにもかかわらず、本開示はまた、生体的データを含む個人情報データの使用又は個人情報データへのアクセスを、ユーザが選択的に阻止する実施形態も想到する。すなわち、本開示は、そのような個人情報データへのアクセスを防止又は阻止するように、ハードウェア要素及び／又はソフトウェア要素を提供することができると想到する。例えば、生体認証方法の場合、本技術は、当業者に既知の、パスワード、個人識別番号、タッチジェスチャ、又は他の認証方法などのセキュアな情報を単独で又は組み合わせて提供することによって、ユーザが任意選択的に生体認証ステップをバイパスすることを可能にするように構成することができる。別の実施例では、ユーザは、ユーザの個人的健康又は体力データを収集する特定の健康関連アプリケーションへのアクセスを除去、無効化、又は制限するように選択することができる。
【図１Ａ】
2021517699.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
2021517699.tif 000020
【図６Ｂ】
2021517699.tif 000021
【図６Ｃ】
2021517699.tif 000022
【図６Ｄ】
2021517699.tif 000023
【図７】
2021517699.tif 000024
【図８】
2021517699.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月8日(2020.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ表示領域を画定するディスプレイであって、
第１のピクセル密度の発光ピクセルを有する第１のピクセル領域と、
前記第１のピクセル領域からオフセットされ、第２のピクセル密度の発光ピクセルを有する第２のピクセル領域と、
を含む、ディスプレイと、
前記ディスプレイの下方にあり、前記第２のピクセル領域の下方に開口部を画定する、不透明なバッキング材と、
前記開口部の下方の光学撮像アレイであって、前記第２のピクセル領域の２つ以上のピクセルの間で前記ディスプレイを透過する、前記第２のピクセル領域の上方に設けられたタッチ入力部から反射された光を受光するように構成される、光学撮像アレイと、を備え、
前記第１のピクセル領域内に含まれる第１の区域は第１の数の発光ピクセルを有し、
前記第１の区域と同じサイズであり前記第２のピクセル領域に含まれる第２の区域は、第２の数の発光ピクセルを有し、
前記発光ピクセルの第１の数は前記発光ピクセルの第２の数とは異なる、
電子デバイス。
【請求項２】
前記アクティブ表示領域の上方に配置され、前記タッチ入力を受容するように構成された透明基板を更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記第２のピクセル密度は、少なくとも２の係数で前記第１のピクセル密度よりも小さい、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記第１のピクセル密度は第１のサブピクセル分布パターンに関連付けられ、前記第２のピクセル密度は第２のサブピクセル分布パターンに関連付けられている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記第１のピクセル領域及び前記第２のピクセル領域のピクセルが、有機発光ダイオードから形成される、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記不透明なバッキング材によって画定された前記開口部と前記光学撮像アレイとの間に配置されたレンズを備え、前記レンズは、前記受光された反射光を前記光学撮像アレイ上に集束させるように構成されている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記光学撮像アレイは、相補的金属酸化物半導体撮像センサを含む、請求項６に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記開口部は、前記不透明なバッキング材に画定された開口部のアレイの部材である第１の開口部である、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記開口部のアレイの各開口部は、前記受光された反射光の別個の部分を前記光学撮像アレイのそれぞれの別個の部分上にフィルタリングするように動作可能なピンホールレンズである、請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記光学撮像アレイの上方に配置された狭視野フィルタを更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
前記光学撮像アレイの上方に配置された赤外線カットフィルタを更に備える、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
前記赤外線カットフィルタが、前記狭視野フィルタの上方に配置されている、請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
前記狭視野フィルタが、前記開口部内で前記ディスプレイに光学的に透明な接着剤で接着される、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
筐体と、
前記筐体の外面を画定する透明基板と、
前記筐体かつ前記透明基板の下方にあり、高光透過率領域と、前記高光透過率領域からオフセットされた低光透過率領域とを有するアクティブ表示領域を画定するディスプレイであって、
前記ディスプレイは、
前記低光透過率領域内に含まれ第１の数の発光ピクセルを有する第１の区域と、
前記第１の区域と同じサイズであり前記高光透過率領域内に含まれ第２の数の発光ピクセルを有する第２の区域と、を有し、
前記発光ピクセルの第１の数は前記発光ピクセルの第２の数とは異なる、ディスプレイと、
前記ディスプレイに結合され、前記高光透過率領域の下方に開口部を画定するバッキング材と、
前記開口部内の前記高透過率領域に光学的に結合された光学撮像アレイであって、前記透明基板及び前記ディスプレイの前記高光透過率領域を透過した光を受光するように構成されている、光学撮像アレイと、
を備える、電子デバイス。
【請求項１５】
前記透明基板は第１の透明基板であり、
前記ディスプレイは、
第２の透明基板と、
前記第２の透明基板上に配置された有機発光ダイオードのアレイと、
を含む、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１６】
前記透明基板は第１の透明基板であり、
前記ディスプレイは
第２の透明基板と、
薄膜トランジスタ層であって、
前記低光透過率領域を少なくとも部分的に画定するように、第１の密度で配置された回路トレースの第１の領域と、
前記高光透過率領域を少なくとも部分的に画定するように、第２の密度で配置された回路トレースの第２の領域と、
を画定する、薄膜トランジスタ層と、
を含む、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１７】
前記透明基板と、前記ディスプレイの前記高光透過率領域とを介して受光される前記透過光は、前記ディスプレイのピクセルのサブセットによって発光され、前記高光透過率領域の上方の前記透明基板にタッチしている物体から反射される、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１８】
前記発光された光は、青色光又は緑色光のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の電子デバイス。
【請求項１９】
前記ピクセルのサブセットは、前記透明基板と前記ディスプレイの上方との間に配置されたタッチセンサ及び／又は力入力センサから受信された出力に少なくとも部分的に応じて選択される、請求項１７に記載の電子デバイス。
【請求項２０】
電子デバイス用ディスプレイであって、
透明基板と、
前記透明基板上に配置され、サブピクセルグループのアレイを画定する有機発光ダイオードのアレイであって、
第１のサブピクセルグループは第１のピクセル密度を有し、
第２のサブピクセルグループは第２のピクセル密度を有し、
前記第２のサブピクセルグループは前記第１のサブピクセルグループからオフセットされており、各サブピクセルグループは、
赤色サブピクセルと、
青色サブピクセルと、
緑色サブピクセルと、
を含む、有機発光ダイオードのアレイと、
光学センサのアレイであって、それぞれの光学センサが、選択された青色サブピクセル又は選択された緑色サブピクセルに隣接して配置され、
光コリメート化フィルタと、
前記光コリメート化フィルタの下方のフォトトランジスタと、
を含む、光学センサのアレイと、
前記透明基板上に、かつ前記有機発光ダイオードのアレイ及び前記光学センサのアレイを覆って配置されたカプセル化層と、
を備え、
前記第１のサブピクセルグループ内に含まれる第１の区域は第１の数の発光ピクセルを有し、
前記第１の区域と同じサイズであり前記第２のサブピクセルグループに含まれる第２の区域は、第２の数の発光ピクセルを有し、
前記発光ピクセルの第１の数は前記発光ピクセルの第２の数とは異なる、
電子デバイス用ディスプレイ。
【請求項２１】
前記光学センサのアレイは、前記ディスプレイに向かい、前記透明基板に対して垂直に方向付けられた光をキャプチャするように構成されている、請求項２０に記載の電子デバイス用ディスプレイ。
【請求項２２】
前記光学センサのアレイは、前記ディスプレイに向かい、前記透明基板に対してある角度に方向付けられた光をキャプチャするように構成されている、請求項２０に記載の電子デバイス用ディスプレイ。
【国際調査報告】
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2021517699.tif 000027
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