KR20120046040A - 전자 장치를 위한 카메라 렌즈 구조 및 디스플레이 구조 - Google Patents

전자 장치를 위한 카메라 렌즈 구조 및 디스플레이 구조 Download PDF

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Abstract

전자 장치에서 디스플레이 아래에 카메라가 설치될 수 있다. 디스플레이는 편광자 층, 컬러 필터 층, 및 박막 트랜지스터 층을 포함할 수 있다. 디스플레이의 에지에 유리 인서트와 같은 재료의 층이 부착될 수 있다. 카메라를 수용하기 위해 디스플레이의 층들 및 인서트에 개구들이 형성될 수 있다. 개구 내에 슬리브 구조가 설치될 수 있다. 카메라는 렌즈 엘리먼트들의 스택으로 형성된 렌즈 구조들을 포함할 수 있다. 디스플레이의 하나 또는 그 이상의 층들이 렌즈 구조들 내에 개재될 수 있다. 유리 인서트는 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층 내의 노치 내에 또는 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층의 일직선 에지를 따라 설치될 수 있다. 컬러 필터 층의 에지는 박막 트랜지스터 층의 에지에 관하여 리세스되어 인서트를 위한 선반을 형성할 수 있다.

Description

전자 장치를 위한 카메라 렌즈 구조 및 디스플레이 구조{CAMERA LENS STRUCTURES AND DISPLAY STRUCTURES FOR ELECTRONIC DEVICES}
본 출원은 2010년 10월 29일자 출원된 미국 특허 출원 제12/916,475호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다.
이 발명은 전자 장치에 관한 것이며, 특히, 전자 장치를 위한 카메라 렌즈 구조와 같은 카메라 구조 및 관련된 디스플레이 구조에 관한 것이다.
휴대용 컴퓨터 및 셀룰러폰(cellular telephone)과 같은 전자 장치들은 종종 카메라를 구비하고 있다. 카메라는 정지 이미지를 찍기 위해 사용될 수 있고 영상 통화와 같은 영상 특징들을 지원하기 위해 사용될 수 있다.
카메라를 구비한 셀룰러폰에서, 카메라는 셀룰러폰의 디스플레이 내의 커버 유리층의 일부분 아래에 설치될 수 있다. 카메라를 보이지 않게 감추기 위해 커버 유리 아래에 블랙 잉크가 인쇄될 수 있다. 카메라를 위한 창을 형성하기 위해 블랙 잉크에 개구(opening)가 형성될 수 있다.
휴대용 컴퓨터에서, 카메라는 디스플레이의 상부 에지를 따라서 설치될 수 있다. 전형적인 배열에서, 디스플레이는 베즐(bezel)을 이용하여 휴대용 컴퓨터의 하우징 내에 설치될 수 있다. 카메라를 위한 창을 형성하기 위해 베즐에 개구가 제공될 수 있다.
이것들과 같은 카메라 설치 배열들은 공간이 진귀한(at a premium) 장치 구성들에서는 만족스럽지 않을 수 있다. 예를 들면, 셀룰러폰에 커버 유리층을 포함시키는 것은 마음에 들지 않을 수 있거나 또는 휴대용 컴퓨터에 베즐을 포함시키는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 이것들과 같은 종래의 디스플레이 구조들의 존재가 없다면, 장치 내에 카메라와 같은 전자 컴포넌트들을 설치하는 것은 어려울 수 있다.
따라서 전자 장치를 위한 개선된 카메라 및 디스플레이 구조들을 제공할 수 있다면 바람직할 것이다.
[개요]
전자 장치는 디스플레이를 구비할 수 있다. 상기 디스플레이는 편광자 층들(polarizer layers), 컬러 필터 층, 및 박막 트랜지스터 층과 같은 디스플레이 층들을 포함할 수 있다. 옵션으로 상기 디스플레이로부터 커버 유리가 생략될 수 있다.
상기 디스플레이 내의 카메라 창 아래에 카메라가 설치될 수 있다. 상기 카메라 창은 상기 디스플레이의 층들에 하나 또는 그 이상의 개구들을 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 편광자 층에, 컬러 필터 층에, 및 박막 트랜지스터 층에 개구들이 형성될 수 있다.
상기 카메라는 다수의 렌즈 엘리먼트들로 형성된 렌즈 구조들을 포함할 수 있다. 상기 렌즈 구조들의 일부는 상기 디스플레이의 부분 위에 형성될 수 있고 상기 렌즈 구조들의 일부는 상기 디스플레이의 부분 아래에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 렌즈 구조들의 제1 부분은 하나 또는 그 이상의 디스플레이 층들 위에 위치할 수 있고 상기 렌즈 구조들의 제2 부분은 이러한 디스플레이 층들 아래에 위치할 수 있다. 이렇게 하여 상기 렌즈 구조들 내에 개재(interpose)되는 상기 디스플레이 층들은 상기 컬러 필터 층, 상기 박막 트랜지스터 층, 및 상기 편광자 층을 포함할 수 있다.
유리 인서트(glass insert) 층과 같은 재료의 층이 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층에 부착될 수 있다. 상기 유리 인서트는 상기 카메라를 위한 창으로서 역할을 하는 개구를 가질 수 있다. 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 정렬되는 에지들을 가질 수 있다. 상기 유리 인서트의 부근에서, 상기 컬러 필터 층의 에지는 상기 박막 트랜지스터 층의 에지에 관하여 리세스(recess)되어 선반(ledge)을 형성할 수 있고, 그 선반 위에 접착제를 사용하여 상기 유리 인서트가 설치될 수 있다.
상기 디스플레이 층 및 상기 유리 인서트의 상기 개구들 내에 슬리브 구조(sleeve structure)가 설치될 수 있다. 창으로서 역할을 하도록 상기 슬리브 구조 내에 투명한 재료의 층이 삽입될 수 있다. 상기 렌즈 구조들은 상기 슬리브 내에 설치되는 렌즈 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
편광자 층 또는 다른 디스플레이 층의 하부 표면(lower surface)에 불투명한 마스킹 층이 설치될 수 있다. 상기 불투명한 마스킹 층 내의 불투명한 마스킹 층 개구는 상기 디스플레이의 개재하는(intervening) 층들 및 상기 카메라의 상기 렌즈 구조들과 정렬될 수 있다.
본 발명의 그 이상의 특징들, 그것의 본질 및 다양한 이점들은 바람직한 실시예들에 관한 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면들로부터 더 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 구조들을 갖는 설명적인 휴대용 컴퓨터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핸드헬드 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이를 갖는 전자 장치의 횡단면 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 설명적인 디스플레이 구조들의 횡단면 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치 디스플레이를 위한 편광자의 횡단면 측면도이다.
도 6은 휴대용 컴퓨터 내의 종래의 액정 디스플레이(LCD) 모듈 및 카메라의 횡단면 측면도이다.
도 7은 도 6에서 도시된 유형의 종래의 카메라의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치에서 사용될 수 있는 렌즈 구조들을 갖는 설명적인 카메라의 횡단면 측면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 편광자 층, 컬러 필터 층, 및 박막 트랜지스터 층과 같은 디스플레이의 층들 아래에 카메라가 설치될 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 일부분의 횡단면 측면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 카메라 내의 렌즈가 박막 트랜지스터 층 내의 개구를 통과하면서 편광자 층 및 컬러 필터 층과 같은 디스플레이의 층들 아래에 카메라가 설치될 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 일부분의 횡단면 측면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층 내의 개구들을 통과하면서 디스플레이 내의 편광자 층 아래에 카메라가 설치될 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 일부분의 횡단면 측면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 카메라 렌즈가 편광자 층, 컬러 필터 층, 및 박막 트랜지스터 층 내의 개구들을 통과할 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 일부분의 횡단면 측면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 카메라를 수용하는 노치(notch)를 갖는 디스플레이의 일부분의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 슬리브로 라이닝되는 창 개구가 박막 트랜지스터 층 아래에 설치되는 카메라를 수용하기 위해 편광자 층 및 컬러 필터 층을 통하여 형성될 수 있는지를 도시하는 전자 장치의 디스플레이의 부분들의 횡단면 측면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 도 14에서 도시된 유형의 카메라 설치 배열에서 사용될 수 있는 유형의 카메라 창 슬리브의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 카메라의 렌즈 구조들의 일부는 컬러 필터 층 위에 설치되고 카메라의 렌즈 구조들의 일부는 컬러 필터 층 아래에 설치되도록 전자 장치에 설치된 카메라의 횡단면 측면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따라 카메라의 렌즈 구조들의 일부는 컬러 필터 층 및 관련된 박막 트랜지스터 층 위에 설치되고 카메라의 렌즈 구조들의 일부는 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층 아래에 설치되도록 전자 장치에 설치된 카메라의 횡단면 측면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따라 카메라의 렌즈 구조들의 일부는 박막 트랜지스터 층 위에 설치되고 카메라의 렌즈 구조들의 일부는 박막 트랜지스터 층 아래에 설치되도록 전자 장치에 설치된 카메라의 횡단면 측면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 인쇄 회로 기판과 카메라 사이에 신호들을 라우팅하는 상호 연결 라인들이 도 18에서 도시된 유형의 박막 트랜지스터의 에지 상의 주변 영역들과 같은 디스플레이의 주변 영역들을 따라 라우팅될 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 사시도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 카메라 개구를 갖는 평면 인서트(planar insert)가 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층과 같은 디스플레이 층들에 설치될 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 일부의 에지의 분해 사시도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 카메라의 렌즈가 도 20의 평면 인서트 내의 개구와 같은 개구를 통하여 설치될 수 있는지를 도시하는 전자 장치 내의 디스플레이 구조들의 횡단면 측면도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따라 카메라의 렌즈를 수용하기 위해 편광자 층 및 평면 인서트를 통하여 개구가 형성된 설명적인 디스플레이 설치 배열의 횡단면 측면도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 카메라 개구를 갖는 연장된 직사각형 평면 인서트(elongated rectangular planar insert)가 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층과 같은 디스플레이 층들에 설치될 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 에지 부분의 분해 사시도이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따라 카메라 창을 갖는 평면 인서트가 설치된 디스플레이의 일부분의 횡단면 측면도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 카메라 창이 컬러 필터 층에 형성될 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 일부분의 횡단면 측면도이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 카메라 창이 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층을 통하여 형성될 수 있는지를 도시하는 디스플레이의 일부분의 횡단면 측면도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따라 어떻게 카메라의 렌즈 부분이 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층에 부착되는 평면 인서트 내의 개구를 통하여 돌출하도록 카메라가 설치될 수 있는지를 도시하는 전자 장치의 일부분의 횡단면 측면도이다.
노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러폰, 및 다른 컴퓨팅 장비와 같은 전자 장치들은 디스플레이를 구비할 수 있다. 카메라들 및 다른 전자 컴포넌트들은 전자 장치 내에 디스플레이의 부근에 설치될 수 있다. 카메라 내의 렌즈의 일부는 디스플레이의 하나 또는 그 이상의 층들 위에 설치되고 카메라 내의 렌즈의 일부는 디스플레이의 하나 또는 그 이상의 층들 아래에 설치되는 설치 배열들이 이용될 수 있다. 몇몇 구성들에서, 카메라 렌즈는 디스플레이의 하나 또는 그 이상의 층들 및 관련된 인서트 층들을 통하여 돌출할 수 있다.
디스플레이를 갖는 휴대용 컴퓨터 또는 다른 전자 장비와 같은 설명적인 전자 장치가 도 1에서 도시되어 있다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 장치(10)의 디스플레이(14)는 하우징(12)의 상부 하우징 부분(12A)에 설치될 수 있다. 하우징(12)은 하우징(12)의 일부 또는 전부가 하나의 재료 조각(예를 들면, 금속, 플라스틱, 또는 섬유 복합 재료)으로 형성되는 유니바디(unibody) 구조로 형성될 수 있거나 또는 접착제, 패스너(fastener), 및 다른 부착 메커니즘을 이용하여 함께 설치된 다중 구조들로 형성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(12)은 프레임 부재들(frame members) 및 다른 내부 지지물들로 형성될 수 있고 그것에 외부 플레이트들, 하우징 측벽들, 베즐 구조들, 및 다른 구조들이 설치된다.
하우징 부분(12A)은 디스플레이(14)를 하우징하기 위해 사용될 수 있기 때문에, 하우징 부분(12A)은 때때로 디스플레이 하우징으로 불릴 수 있다. 디스플레이 하우징(12A)은 힌지(hinge) 구조들(18)을 이용하여 하우징 부분(12B)(때때로 메인 유닛 또는 베이스 하우징으로 불림)에 부착될 수 있고, 이에 따라서 디스플레이 하우징(12A)은 힌지 축(16)을 중심으로 메인 하우징(12B)에 관하여 회전할 수 있게 되어 있다. 장치(10)는 이동 가능한 매체(removable media)를 위한 포트들, 데이터 포트들, 키보드(20)와 같은 키들, 트랙 패드(24)와 같은 입력 장치들, 마이크, 스피커, 센서, 상태 표시등(state indicators lights) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이(14)는 활성 부분 및 비활성 부분을 가질 수 있다. 디스플레이(14)의 활성 부분(28A)은 도 1에서 대시 선(dashed line)(28D)에 의해 경계가 정해지는 직사각형 모양과 같은 모양을 가질 수 있다. 디스플레이(14)의 비활성 부분(28I)은 직사각형 고리 모양 또는 다른 적당한 모양을 가질 수 있고 디스플레이(14)의 바깥둘레 주위에 경계를 형성할 수 있다. 장치(10)의 사용자에게 이미지들을 표시하기 위해 액정 다이오드 이미지 픽셀들 또는 다른 활성 이미지 픽셀 구조들과 같은 이미지 픽셀 어레이 엘리먼트들이 부분(28A)에서 이용될 수 있다. 비활성 부분(28I)은 일반적으로 이미지 픽셀 엘리먼트가 없고 사용자를 위해 이미지를 형성하는 데 관여하지 않는다. 보기 흉한 내부 컴포넌트들을 보이지 않게 감추기 위해, 비활성 부분(28I) 내의 내부 컴포넌트들은 잉크 층과 같은 불투명한 마스킹 층을 이용하여 보이지 않게 폐색될 수 있다.
장치(10)는 비활성 장치 영역(28I)에 형성되는 컴포넌트들을 가질 수 있다. 예를 들면, 장치(10)는 카메라(22)와 같은 카메라를 가질 수 있다. 카메라(22)는 디스플레이 하우징(12A) 내부에 설치될 수 있고 디스플레이(14) 내의 창(때때로 카메라 창으로 불림)을 통하여 동작할 수 있다.
로고 구조들(26)과 같은 추가적인 구조들이 또한 상부 하우징(12A)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 로고(26)는 디스플레이(14) 내의 투명한 창 아래에 상부 하우징(12A)의 비활성 디스플레이 영역(28I)에 형성될 수 있다.
도 2는 핸드헬드 전자 장치를 위해 사용될 수 있는 설명적인 구성의 사시도이다. 도 2의 전자 장치(10)는, 예를 들면, 셀룰러폰 또는 다른 핸드헬드 전자 장비일 수 있다. 도 1의 장치(10)는 하우징(12)을 가질 수 있다. 디스플레이(14)는 장치(10)의 정면에 하우징(12) 내부에 설치될 수 있다. 디스플레이(14)의 활성 부분(28A)은 직사각형 경계(28D) 내에 있을 수 있다. 디스플레이(14)의 비활성 부분(28I)은 디스플레이(14)의 바깥둘레 주위에 경계를 형성할 수 있다. 하우징(12)은 (예로서) 장치(10)의 바깥둘레 주위에 이어지는(run) 측벽들을 가질 수 있다. 하우징(12)의 측벽 구조들은 금속, 플라스틱, 유리, 세라믹, 탄소 섬유 재료 또는 다른 섬유 기반 복합물, 다른 재료들, 또는 이러한 재료들의 조합들로 형성될 수 있다. 하우징(12)의 배면은 금속, 플라스틱, 유리 또는 세라믹 플레이트와 같은 평면 부재, 섬유 기반 복합물, 다른 재료들, 또는 이러한 재료들의 조합들로 형성될 수 있다.
장치(10)는 하우징(12)의 측벽들에 개구들(34)과 같은 개구들을 가질 수 있다. 개구들(34)은 마이크 및 스피커 포트들, 버튼 부재들을 수용하기 위한 개구들, 데이터 포트들 및 오디오 잭들을 위한 개구들 등을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 디스플레이(14)의 비활성 영역(28I)에 하나 또는 그 이상의 개구들이 형성될 수 있다. 예를 들면, 버튼(32)(예를 들면, 메뉴 버튼)과 같은 버튼들을 위해 비활성 영역(28I)에 하나 또는 그 이상의 개구들이 형성될 수 있다. 또한 비활성 영역(28I)에 개구(30)와 같은 개구들이 형성될 수 있다(예를 들면, 이어 스피커(ear speaker)를 위한 스피커 포트를 형성하기 위해).
카메라(22)는 창 구조에 의해 커버될 수 있다. 만약 원한다면, 로고 정보(예를 들면, 도 1의 정보 구조들(26)을 참조)과 같은 정보 위에도 창들이 형성되어 로그 또는 다른 정보가 장치(10)의 사용자에게 보이게 할 수 있다.
도 1 및 2의 설명적인 전자 장치 구조들은 단지 예들에 불과하다. 임의의 적당한 전자 장치들(10)이 디스플레이들(14)을 구비할 수 있다. 전자 장치들(10)은, 예를 들면, 태블릿 컴퓨터, 손목시계 장치, 펜던트 장치, 다른 미니어처 및 착용 가능한 장치, 텔레비전, 컴퓨터 디스플레이, 액세서리 등을 포함할 수 있다.
디스플레이를 갖는 전자 장치(예를 들면, 도 2의 장치(10)와 같은 장치, 도 1의 장치(10)의 일부 등)의 횡단면 엔드 뷰(cross-sectional end view)가 도 3에서 도시되어 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 디스플레이(14)의 외부 표면이 노출되도록 하우징(12) 내부에 설치될 수 있다. 장치 하우징(12)은 인쇄 회로 기판(36)과 같은 인쇄 회로 기판들을 에워싸기 위해 사용될 수 있다. 인쇄 회로 기판(36)은 섬유 유리로 채워진 에폭시 인쇄 회로 기판(예를 들면, FR4)과 같은 강성(rigid) 인쇄 회로 기판, 패터닝된 도전성 트레이스들을 갖는 폴리이미드의 시트와 같은 연성 유전체(flexible dielectric)로 형성된 연성 인쇄 회로("플렉스 회로"), 강성 플렉스 기판, 또는 다른 기판일 수 있다.
컴포넌트들(37)과 같은 전자 컴포넌트들(37)이 기판(36)과 같은 기판들에 설치될 수 있다. 전자 컴포넌트들(37)은 스위치, 저항기, 인덕터, 커패시터, 집적 회로, 커넥터, 카메라, 센서, 스피커, 또는 다른 장치 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 기판(36)에 납땜되거나 다른 방법으로 연결될 수 있다.
디스플레이(14)는 터치 스크린 디스플레이일 수 있다. 도 3의 디스플레이(14)와 같은 터치 스크린 디스플레이들은 용량성 전극들(예를 들면, 인듐 주석 산화물 전극들과 같은 투명 전극들)의 어레이를 포함할 수 있거나, 또는 다른 터치 기술들(예를 들면, 저항성 터치 센서 구조, 어쿠스틱 터치 센서 구조, 피에조 센서(piezoelectric sensor) 및 다른 힘 센서 구조 등)에 기초한 터치 센서 어레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(14)를 위한 터치 구조들은 유리의 층과 같은 전용 터치 센서 기판 위에 구현될 수 있거나 또는 다른 디스플레이 기능들을 위해 사용되고 있는 동일한 유리의 층 위에 형성될 수 있다. 예를 들면, 터치 센서 전극들은 액정 디스플레이(LCD) 내의 컬러 필터 어레이 층, 박막 트랜지스터 층, 또는 다른 층들 위에 형성될 수 있다.
디스플레이(14)는, 일반적으로, 임의의 적당한 유형의 디스플레이 구조들로 형성될 수 있다. 디스플레이(14)를 위해 사용될 수 있는 디스플레이 구조들의 예들은 액정 디스플레이(LCD) 구조, 유기 발광 다이오드(OLED) 구조, 플라스마 셀(plasma cell), 및 전자 잉크 디스플레이 구조를 포함한다. 디스플레이(14)가 액정 디스플레이(LCD) 구조들로 형성되는 배열들이 때때로 이 문서에서 예로서 설명된다. 이것은 단지 설명적인 것에 불과하다. 일반적으로, 디스플레이(14)는 임의의 적당한 디스플레이 기술을 이용하여 형성될 수 있다.
도 2의 디스플레이(14)의 횡단면도가 도 4에서 도시되어 있다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 백라이트 유닛(38)과 같은 백라이트 유닛(BLU)을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(38)을 위한 광(44)은 광원(42)으로부터 도광판(light-guide panel)(51) 내로 발사될 수 있다. 광원(42)은 (예로서) 발광 다이오드들의 어레이로 형성될 수 있다. 반사기(49)(예를 들면, 화이트 폴리에스테르)는 디스플레이 모듈(40)을 통하여 방향(46)으로 위쪽으로(바깥쪽으로) 광(44)을 반사하기 위해 사용될 수 있다. 광학 필름들(48)은 (예로서) 확산기 층(diffuser layer) 및 광 시준 층들(light collimating layers)을 포함할 수 있다.
디스플레이(14) 및 디스플레이 모듈(40)은 이미지 픽셀들의 어레이로부터 이미지 픽셀 광(43)을 생성하는 활성 영역(28A)을 가질 수 있다. 이미지 픽셀 광(43)은 활성 영역(28A)에 장치(10)의 사용자가 볼 수 있는 이미지를 형성한다. 이미지는 텍스트, 그래픽, 또는 다른 이미지 정보를 포함할 수 있다. 영역(28I)과 같은 디스플레이(14) 및 디스플레이 모듈(40)의 일부분은 비활성일 수 있다. 영역(28I)은 (예로서) 도 1에서 도시된 바와 같이 디스플레이(14) 및 디스플레이 모듈(40)의 바깥둘레를 둘러싸는 모양을 가질 수 있다. 비활성 영역(28I)은 일반적으로 활성 이미지 픽셀들을 포함하지 않고 내부 구조들을 보이지 않게 폐색하기 위한 불투명한 마스킹 층을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(38)은 활성 영역(28A)과 정렬되는 풋프린트(footprint)를 가질 수 있거나 또는 (도 4에서 도시된 바와 같이) 비활성 영역(28I)의 일부 또는 전부의 아래에 연장하는 에지들을 가질 수 있다.
디스플레이 모듈(40)은 하부 편광자(50)와 같은 하부 편광자 및 편광자(62)와 같은 상부 편광자를 포함할 수 있다. 컬러 필터 층(60)과 박막 트랜지스터 층(52) 사이에 액정 재료의 얇은 층(58)(예를 들면, 3-5 미크론)이 개재될 수 있다.
박막 트랜지스터 층(52)은 유리 또는 플라스틱의 층과 같은 투명한 평면 기판 위에 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터 층(52)의 상부 표면은 (대시 선(56) 위에 회로(54)로서 도시된) 픽셀 전극 구조들 및 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터 층(52) 상의 회로는 장치(10)의 사용자를 위해 디스플레이(14)에 이미지들을 표시하도록 제어될 수 있는 이미지 픽셀들의 어레이로 조직될 수 있다.
컬러 필터 층(60)은 디스플레이(14)에 컬러 이미지들을 표시하는 능력을 제공하는 채색 필터 픽셀 엘리먼트들(예를 들면, 적색, 녹색, 및 청색 필터 엘리먼트들)을 포함할 수 있다. 컬러 필터 층(60)은 유리 또는 플라스틱 기판과 같은 투명한 평면 기판을 이용하여 형성될 수 있다.
만약 원한다면, 디스플레이 모듈(40) 및 백라이트 유닛(38) 내에 다른 재료 층들이 포함될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 모듈(40) 및 백라이트 유닛(38)은 터치 센서를 형성하기 위한 하나 또는 그 이상의 재료 층들, 복굴절 보상 필름과 같은 광학 필름들의 층들, 반사 방지 코팅, 스크래치 방지 코팅, 올리오포빅 코팅(oleophobic coating), 접착제의 층들 등을 포함할 수 있다.
사용자가 보지 못하게 내부 구조들을 폐색하기 위해 패터닝된 불투명한 마스킹 층들이 디스플레이 모듈(40)에 포함될 수 있다. 불투명한 마스킹 층은 블랙 잉크, 다른(블랙이 아닌) 색들(예를 들면, 백색, 은색, 회색, 적색, 청색)을 가진 잉크, 불투명한 폴리머, 금속의 층, 또는 다른 적당한 불투명한 물질들로 형성될 수 있다. 디스플레이 모듈(40)에서 불투명한 마스킹 층이 형성될 수 있는 위치들의 예들은 편광자(62)의 상부의 위치 P1, 편광자(62)의 하부 표면 상의 위치 P2, 컬러 필터 층(60)의 상부 표면 상의 위치 P3, 및 컬러 필터 층(60)의 하부 표면 상의 위치 P4를 포함한다. 만약 원한다면 다른 마스킹 층 위치들 및 마스킹 층 위치들의 조합들이 이용될 수 있다.
상부(바깥쪽) 편광자(62) 및 하부(안쪽) 편광자(50)와 같은 편광자들은 함께 적층(laminate)되는 다수의 재료 층들로 형성될 수 있다. 설명적인 적층된 편광자가 도 5의 횡단면 측면도에서 도시되어 있다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 편광자(62)(즉, 이 예에서 상부 편광자)는 편광자 필름(68)을 가질 수 있다. 필름(68)은 연신된(stretched) 폴리비닐 알코올(PVA)과 같은 연신된 폴리머로 형성될 수 있고 그에 따라 때때로 PVA 층으로 불릴 수 있다. 요오드 분자들이 연신된 필름과 정렬하여 편광자를 형성하도록 연신된 PVA 필름들 위에 요오드가 놓일 수 있다. 만약 원한다면 다른 편광자 필름들이 사용될 수 있다. 편광자 필름(68)은 층들(66 및 70) 사이에 끼일 수 있다. 층들(66 및 70)은 트리아세틸 셀룰로오스(TAC)와 같은 재료로 형성될 수 있고 때때로 TAC 필름으로 불릴 수 있다. TAC 필름들은 PVA 필름을 그것의 연신된 구성으로 유지하는 데 도움이 될 수 있고 PVA 필름을 보호할 수 있다. 만약 원한다면 필름(68)에 다른 필름들이 적층될 수 있다.
코팅 층(72)은 편광자(62)에 원하는 표면 특성들을 제공하는 하나 이상의 재료 필름들로 형성될 수 있다. 예를 들면, 층(72)은 눈부심 방지(antiglare)(광 확산) 특성, 반사 방지(antireflection) 특성, 내스크래치성(scratch resistance), 내지문성(fingerprint resistance), 및 다른 원하는 특성을 편광자(62)에 제공하는 재료들로 형성될 수 있다. 층(72)은 반사 방지(AR) 층들(예를 들면, 고굴절률 층과 저굴절률 층이 교호하는 스택(stack)으로 형성된 필름들), 눈부심 방지(AG) 층들, 반사 방지-눈부심 방지(AR/AG) 층들, 올리오포빅 층들, 스크래치 방지 코팅, 또는 다른 코팅 층들과 같은 하나 또는 그 이상의 재료 층들로 형성될 수 있다. 이러한 층들의 기능들은 상호 배타적일 필요가 없다. 예를 들면, 코팅(72) 내의 눈부심 방지 필름은 편광자(62)에 내스크래치성을 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
만약 원한다면, 편광자(62)는 디스플레이 모듈(40)의 상부 표면(즉, 도 4의 컬러 필터(60))에 편광자(62)를 부착하는 데 도움이 되는 접착제(64)(예를 들면, 광학적으로 투명한 접착제)와 같은 접착제의 층을 구비할 수 있다. 편광자(62)의 두께는 (예로서) 약 50-200 미크론일 수 있다.
전자 장치의 내부 안쪽에 카메라를 설치하는 것이 종종 바람직하다. 전통적으로, 카메라는 디스플레이의 비활성 부분에서 커버 유리 층의 아래에 설치될 수 있다. 이러한 유형의 배열이 도 6에서 도시되어 있다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 종래의 장치 구조들(74)은 커버 유리(76)를 포함할 수 있다. 커버 유리(76)는 활성 및 비활성 영역들을 갖는 디스플레이와 관련될 수 있다. 예를 들면, 도 6의 커버 유리(76)는 비활성 디스플레이 영역(98) 및 활성 디스플레이 영역(100)과 관련될 수 있다.
비활성 영역(98)에서 커버 유리(76)의 밑면에 블랙 잉크 층(78)이 형성되어 카메라(86)와 같은 내부 컴포넌트들을 보이지 않게 폐색한다. 블랙 잉크 층(78)은 카메라(86)를 위한 개구(80)를 갖는다. 동작 중에, 이미지로부터의 광(82)은 층(76)과 개구(80)를 통과하여 카메라(86)의 렌즈(84) 안으로 들어갈 수 있다. 디스플레이 모듈(96)은 활성 영역(100) 아래에 설치된다. 디스플레이 모듈(96)은 섀시 구조(88) 내에 설치된 컬러 필터 층(92), 박막 트랜지스터 층(94), 상부 편광자(90), 및 다른 LCD 층들을 포함한다. 블랙 잉크(78)는 섀시 구조(88)를 보이지 않게 감춘다.
도 7은 종래의 카메라(86)의 사시도이다. 카메라(86)는 렌즈(84)를 이용하여 이미지 광(114)을 수집할 수 있다. 이미지 광은 렌즈(84)에 의해 솔리드 스테이트 이미지 센서(110) 위에 집중된다. 이미지 센서(110)는, 카메라 베이스(108)의 일부를 형성하는, 인쇄 회로 기판(106)에 설치된다. 신호들은 연성 인쇄 회로("플렉스 회로")(112)를 이용하여 베이스(108)로 및 베이스(108)로부터 라우팅될 수 있다. 플렉스 회로(112)는 인쇄 회로 기판(106) 내의 트레이스들에 연결된다. 이 트레이스들은 플렉스 회로(112) 내의 도전성 라인들을 센서(110) 내의 이미지 픽셀들에 상호 연결한다. 렌즈(84)는 렌즈 엘리먼트들(104)의 스택으로 형성되고 때때로 렌즈 트레인(lens train)으로 불린다. 도 6에서 도시된 유형의 종래의 설치 배열에서는, 렌즈 트레인(84) 내의 모든 렌즈 엘리먼트들(104)이 커버 유리 층(76)의 밑면 상의 잉크 개구(80) 아래에 위치하는 스택으로 설치된다.
전자 장치(10)에서 사용될 수 있는 유형의 카메라가 도 8에서 도시되어 있다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 카메라(22)는 렌즈(126)(때때로 렌즈 트레인 또는 렌즈 구조들로 불림)와 같은 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 구조들(126)은 이미지 광(116)을 이미지 센서(118) 위에 집중시키기 위해 사용될 수 있다. 이미지 센서(118)는 이미지 센서 픽셀들의 어레이를 포함할 수 있다. 이미지 센서(118)는 인쇄 회로 기판(120)과 같은 기판에 설치될 수 있다. 인쇄 회로 기판(120)은 이미지 센서 어레이(118)와 케이블(122) 사이에 신호들을 라우팅하는 상호 연결들(121)을 포함할 수 있다. 케이블(122)은 플렉스 회로(예를 들면, 폴리이미드 또는 다른 폴리머 시트들의 층들과 같은 하나 또는 그 이상의 연성 기판 층들 위에 도전성 트레이스들이 형성되어 있는 연성 인쇄 회로)로 형성될 수 있다. 케이블(122)의 한쪽 단부(즉, 도 8에서 도시되어 있는 케이블(122)의 단부)는 커넥터를 이용하여, 땜납을 이용하여, 도전성 접착제 등을 이용하여 인쇄 회로 기판(120)에 연결될 수 있다. 케이블(122)의 반대 단부는 장치(10) 내의 메인 로직 보드와 같은 인쇄 회로 기판 위의 트레이스들에 연결될 수 있다(예를 들면, 커넥터를 이용하여, 땜납 연결을 이용하여, 도전성 접착제 연결 등을 이용하여).
렌즈 구조들(126)은 투명한 재료의 하나 또는 그 이상의 층들(127)을 포함할 수 있다. 이러한 재료 층들은 렌즈(22)의 이미징 경로 내의 광학 엘리먼트들로서 역할을 할 수 있고 따라서 때때로 렌즈 엘리먼트들로 불린다. 렌즈 구조들(126) 내의 층들(렌즈 엘리먼트들)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 재료들의 예들은 유리, 플라스틱(예를 들면, 플라스틱 시트 및 폴리머 접착제), 세라믹, 인듐 주석 산화물과 같은 투명한 도전성 재료, 다른 투명한 재료, 또는 이러한 재료들의 조합들을 포함한다.
렌즈 구조들(126)의 층들은 오목한 표면, 볼록한 표면, 평평한 표면, 및 이러한 표면들의 조합들을 갖는 렌즈 엘리먼트들(예를 들면, 평평한 표면 및 볼록한 표면을 갖는 렌즈 엘리먼트들, 볼록한 표면 및 오목한 표면을 갖는 렌즈 엘리먼트들, 평평한 표면 및 오목한 표면을 갖는 렌즈 엘리먼트들, 등)을 형성하는 표면 모양들을 가질 수 있다. 각각의 층의 굴절률은 잠재적으로 상이할 수 있다. 만약 원한다면, 인접한 재료의 층들은 매칭된(matched) 굴절률들을 가질 수 있다. 렌즈 구조들(126)은 또한 고굴절률 및 저굴절률 재료들의 스택들을 포함할 수 있다. 재료 층들은, 예를 들면, 고굴절률과 저굴절률이 교호하는 것 또는 다른 패턴들을 가질 수 있다. 렌즈 구조들(126)을 구성하는 층들에서 이러한 재료 패턴들을 이용하여, 렌즈 구조들(126)은 원하는 광학 특성을 구비할 수 있다. 예를 들면, 렌즈 구조들(126)의 층들은 반사 방지 코팅, 반사 코팅, 밴드패스 필터, 자외선 광 차단 필터 또는 적외선 광 차단 필터와 같은 차단 필터(cut-off filter) 등을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 렌즈 구조들(126) 내의 렌즈 엘리먼트들의 크기와 모양은 카메라(22)를 위한 원하는 초점 거리 및 유효 구경(aperture)을 갖는 렌즈를 구현하도록 선택될 수 있다.
만약 원한다면, 렌즈 구조(126)는 장치(10) 내의 투명한 재료의 하나 또는 그 이상의 층들(예를 들면, 커버 유리 층, 편광자 층, 컬러 필터 층, 박막 트랜지스터 층, 다른 광학 필름 등과 같은 디스플레이(14)와 관련된 하나 또는 그 이상의 층들) 아래에 설치될 수 있다. 몇몇 설명적인 배열들에서는, 디스플레이(14)의 하나 또는 그 이상의 층들이 렌즈 구조들(126) 내에 중간 층들로서 개재될 수 있다.
예를 들면, 도 8에서 도시된 바와 같이, 렌즈 구조(126)는 렌즈 구조(126)의 다른 부분들 사이에 끼인 층(126-2)과 같은 하나 또는 그 이상의 중간 층들을 포함할 수 있다. 커버 유리 층, 편광자 층, 컬러 필터 층, 박막 트랜지스터 층, 다른 층과 같은 디스플레이 층일 수 있는 층들(126-2)은 상부(바깥쪽) 렌즈 구조들(126-1)과 하부(안쪽) 렌즈 구조들(126-3) 사이에 끼일 수 있다. 구조들(126-1 및 126-3)과 같은 구조들은, 예를 들면, 각각 렌즈 엘리먼트들의 스택을 포함할 수 있고 따라서 렌즈 구조들(126)을 위한 렌즈 트레인 부분들(예를 들면, 각각 상부 렌즈 트레인 부분 및 하부 렌즈 트레인 부분)을 형성한다고 말할 수 있다.
합쳐서, 렌즈 구조들(126-1, 126-2, 및 126-3)은 이미지 광(116)을 이미지 센서(118) 위에 집중시키는 것에 의해 카메라(22)를 위한 렌즈로서 역할을 하도록 구성될 수 있다. 도 8의 설명적인 층(126-2)과 같은 하나 또는 그 이상의 디스플레이 층들이 카메라(22)를 위한 렌즈 트레인 내의 중간 위치들에 배치되는 구성들에서는, 디스플레이(14) 아래의 렌즈 구조들(126)의 부분(예를 들면, 도 8의 구조들(126-3))의 높이(도 8의 z-축(128)에 평행인 z 치수)를 최소화하는 것이 가능할 수 있다. 이것은 카메라(22) 및 장치(10)의 크기를 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 카메라(22) 및 장치(10)와 관련된 광학 구조들의 크기는 또한 도 4의 디스플레이(14)와 관련하여 설명된 바와 같이, 장치(10)로부터 도 6의 커버 유리(76)를 생략하는 것에 의해 최소화될 수 있다(만약 원한다면).
커버 유리(76)가 생략되는 것들과 같은 장치(10)의 구성들에서는, 편광자 층(62) 내에 투명한 편광되지 않은 창을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 도 9에서 도시된 바와 같이, 편광자(62) 내에 투명한 편광되지 않은 창(130)을 형성하기 위해 재료(132)를 탈편광시키는(depolarize) 것이 바람직할 수 있다. 창(130)은 장치(10) 내의 내부 구조들이 장치(10)의 외부로부터 보이게 하기 위해 및/또는 장치(10)의 내부 안쪽에 설치되어 있는 센서들 또는 카메라(22)와 같은 다른 전자 컴포넌트들이 장치(10)의 외부로부터 광을 수신하는 것을 허용하기 위해 사용될 수 있다. 편광자(62) 내의 창(130)과 같은 편광되지 않은 창 영역들은 때때로 이 문서에서 카메라 창들로 불린다.
카메라 창(130)은 창(130)을 형성하는 것이 바람직한 곳에 편광자(62)에 (예를 들면, 도 5의 층(68)과 같은 편광자(62) 내의 요오드 코팅된 폴리비닐 알코올 층을 표백하기 위해) 자외선 광을 가하는 것에 의해 형성될 수 있다. 편광자(62)를 국부적으로 표백하고 그것에 의해 카메라 창(130)을 형성하기 위한 광은 마스크를 이용하여, 렌즈를 이용하여, 또는 다른 적당한 기법들을 이용하여 가해질 수 있다. 만약 원한다면, 카메라 창(130)은 편광자(62)를 화학적으로 표백하는 것에 의해 또는 편광자(62)의 광학 특성을 다른 방법으로 국부적으로 변경하는 것에 의해 형성될 수 있다. 창(130) 내의 편광자(62)의 편광 특성을 제거하는 것은 광 투과를 개선할 수 있고 이미지 품질을 개선할 수 있다. 창(130)과 같은 창들은 또한 편광자(62)의 일부분을 선택적으로 제거하는 것에 의해 형성될 수 있다.
도 9에서 도시된 바와 같이, 카메라(22)는 수직 정렬 축(138)을 따라서 창(130)과 정렬될 수 있다(즉, 창(130)과 카메라(22)가 같은 축을 갖도록). 만약 원한다면, 불투명한 잉크의 층 또는 다른 불투명한 마스킹 층이 디스플레이에 포함될 수 있다. 불투명한 마스킹 층은 축(138)과 정렬되는 개구를 가질 수 있다.
도 9의 설명적인 설치 구성에서는, 렌즈 구조들(22)이 편광자(62), 컬러 필터 층(60), 및 박막 트랜지스터 층(52) 아래에 형성되도록 카메라(22)가 설치되었다. 카메라(22)와 창(130) 사이에 개재되는 컬러 필터 층(60) 및 박막 트랜지스터 층(52)의 부분들은 투명할 수 있다. 예를 들면, 카메라(22)와 정렬되는 컬러 필터 층(60)의 부분들은 채색 필터 엘리먼트들이 없을 수 있고 카메라(22)와 정렬되는 박막 트랜지스터 층(52)의 부분들은 박막 트랜지스터, 전극, 및 다른 잠재적으로 광을 차단하는 구조가 없을 수 있다.
만약 원한다면, 렌즈 구조들(126)을 수용하기 위해 박막 트랜지스터 층(52)을 어느 정도까지 또는 완전히 관통하여 개구가 형성될 수 있다. 이러한 유형의 구성이 도 10에서 도시되어 있다. 도 10에서 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터 층(52)은 렌즈 구조들(126)의 일부 또는 전부가 그 안에 설치될 수 있는 개구(134)와 같은 개구를 포함할 수 있다. 렌즈 구조들(126)은 개구(134)와 같은 디스플레이 층 개구들 내에 구조들(126)을 퇴적하거나, 몰딩하거나, 또는 다른 방법으로 형성하는 것에 의해 형성될 수 있거나 또는 개구(134)와 같은 개구 내에 삽입하기 전에 완전히 또는 부분적으로 완성된 렌즈 엘리먼트들의 스택들로 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터 층(52) 내의 개구(134)와 같은 디스플레이 층 개구들 내에 렌즈 구조들(126)을 설치하기 위해 접착제, 패스너, 및 다른 구조들 및 재료들이 사용될 수 있다.
도 10의 예에서, 카메라(22)와 정렬되는 컬러 필터 층(60)의 부분은 고체이고 개구를 포함하지 않는다. 도 11에서 도시된 바와 같이, 만약 원한다면, 컬러 필터 층(60)은 렌즈 구조들(126)을 수용하기 위해 컬러 필터 층(60)을 어느 정도까지 또는 완전히 관통하는 개구를 포함할 수 있다. 도 11의 예에서, 개구(136)는 박막 트랜지스터 층(52) 및 컬러 필터 층(60)을 완전히 관통하며, 이에 따라서 렌즈 구조들(126)은 창(130) 아래의 편광자(62)의 하부 표면에 기대어 설치된다.
도 12는 개구(138)가 편광자(62), 컬러 필터 층(60), 및 박막 트랜지스터 층(52)을 관통하여 연장하는 설명적인 구성의 횡단면 측면도이다. 이러한 유형의 구성에서, 편광자(62) 내의 개구(142)는 카메라(22)를 위한 카메라 창을 형성할 수 있다. 대시 선(140)에 의해 도시된 바와 같이, 만약 원한다면, 렌즈 구조들(126) 중 일부는 카메라(22)의 베이스(124) 내의 인쇄 회로 기판(118) 또는 다른 구조들 내에 수용될 수 있다. 만약 원한다면, 도 12에서 도시된 유형의 디스플레이 구조들 위에 코팅 층이 제공될 수 있다(예를 들면, 편광자(62)의 가장 바깥쪽 표면과 관련된 반사 방지 코팅 또는 다른 층, 편광자(62) 및 디스플레이(14)의 다른 층들을 보호하는 커버 유리 층 또는 다른 층, 등). 코팅 층은 (예로서) 창 영역(142) 내의 구조들(126) 및/또는 편광자(62)의 바깥쪽 표면을 커버하기 위해 사용될 수 있다.
도 10의 개구(134), 도 11의 개구(136), 및 도 12의 개구(138)와 같은 개구들은 모양이 원형이거나, 모양이 직사각형이거나, 또는 다른 적당한 모양들을 가질 수 있다. 이러한 개구들 부근에서 디스플레이(14)를 형성하는 층들의 부분들은 (도 10, 11, 및 12에서 가로 방향으로(laterally) 둘러싸인 개구들에 의해 도시된 바와 같이) 개구들을 완전히 둘러쌀 수 있다.
만약 원한다면, 개구들(134, 136, 및 138)과 같은 개구들은 디스플레이(14)의 에지를 따라 형성될 수 있다. 이러한 유형의 노치 모양의(notched-shaped) 개구 배열의 예가 도 13에서 도시되어 있다. 도 13에서 도시된 바와 같이, 개구(136)는 박막 트랜지스터 층(52) 및 컬러 필터 층(60)과 같은 디스플레이 층들에 형성될 수 있다. 개구(136)의 측면들 중 하나가 디스플레이(14)의 에지를 따라 위치하기 때문에, 개구(136)는 디스플레이 층들에 의해 완전히 둘러싸이지 않고, 열린 에지 부분을 갖는다.
도 13의 개구(136)는 카메라(22)를 수용하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 렌즈 구조들(126)(예를 들면, 도 11을 참조)은 렌즈 구조들(126)의 가장 위의 부분들이 편광자 층(62)의 안쪽 표면에 기대어 있도록 도 13의 개구(136) 내에 설치될 수 있다. 대시 선(142)에 의해 나타내어진 바와 같이, 도 12의 개구(142)와 같은 노치 모양의 개구가 편광자(62)에 형성될 수 있다. 만약 원한다면, 컬러 필터 층(60)은 고체일 수 있고 카메라 개구를 전혀 포함하지 않을 수 있다(예를 들면, 도 13의 카메라(22)를 수용하는 에지 정렬된 개구는, 도 10의 개구(134)에 의해 나타내어진 바와 같이, 박막 트랜지스터 층(52)을 통해서만 연장할 수 있다).
디스플레이(14)의 층들 내의 개구들의 내부(interior)를 원통형 슬리브와 같은 라이너 구조들로 라이닝하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 유형의 구성이 도 14에서 디스플레이(14)의 설명적인 횡단면 측면도로 도시되어 있다. 도 14에서 도시된 바와 같이, 개구(144)는 슬리브(146)와 같은 슬리브 구조로 라이닝될 수 있다. 개구(144)는 편광자(62), 컬러 필터(60)의 일부 또는 전부, 및 박막 트랜지스터 층(52)의 일부 또는 전부를 통과할 수 있다. 개구(144) 내에 슬리브(146)를 고정하는 데 도움이 되도록 접착제가 사용될 수 있다. 개구(144)가 슬리브(146)를 유지하기에 충분할 만큼 깊은 것을 보증하기 위해, 개구(144)는 (예로서) 편광자(62)와 컬러 필터 층(60) 양쪽 모두를 관통하여 형성될 수 있다. 일반적으로, 개구(144)는 층(62)만을 관통하거나, 층(62) 및 층(60)의 일부 또는 전부를 관통하거나, 층(62), 층(60), 및 층(52)의 일부 또는 전부를 관통하거나, 또는 추가적인 층들을 관통할 수 있다.
만약 원한다면 슬리브(146) 내의 공동을 채우기 위해 투명한 재료(148)(예를 들면, 폴리머, 유리, 세라믹 등)가 사용될 수 있다. 슬리브(146)는 금속, 플라스틱, 또는 다른 적당한 재료로 형성될 수 있다. 슬리브(146)는 플랜지(150)와 같은 플랜지 구조를 구비하여 (예를 들면, 플랜지(150) 아래에 접착제를 이용하여) 슬리브(146)를 디스플레이(14)에 부착하는 데에 도움이 될 수 있다. 도 14의 슬리브(146)와 같은 설명적인 슬리브의 사시도가 도 15에서 도시되어 있다. 도 15에서 도시된 바와 같이, 슬리브(146)는 중심의 원통형 개구(150)를 갖는 원통형 모양을 가질 수 있다. 만약 원한다면 슬리브(146)를 형성하기 위해 다른 모양들이 이용될 수 있다.
어떻게 렌즈 구조들(126)이 컬러 필터 층(60)의 일부를 포함할 수 있는지를 도시하는 디스플레이(14)의 일부분의 횡단면 측면도가 도 16에서 도시되어 있다. 도 16에서 도시된 바와 같이, 카메라(22) 내의 렌즈 구조(126)는 상부 렌즈 구조들(126-1) 및 하부 렌즈 구조들(126-3)을 포함할 수 있다. 컬러 필터 층(60)의 일부분(154)이 구조들(126-1 및 126-3) 사이에 개재될 수 있고 도 8의 렌즈 구조들(126)의 층(126-2)으로서 역할을 할 수 있다.
도 17은 렌즈 구조들(126)이 컬러 필터 층(60) 및 박막 트랜지스터 층(52)의 부분들을 포함하는 디스플레이(14)의 일부분의 횡단면 측면도이다. 도 17에서 도시된 바와 같이, 카메라(22)를 위한 렌즈 구조들(126)은 층(60) 및 층(52)을 포함할 수 있다. 층(60)의 부분(156) 및 층(52)의 부분(158)이 상부 렌즈 구조들(126-1)과 하부 렌즈 구조들(126-3) 사이에 개재될 수 있고 렌즈 구조들(126)의 일부를 형성할 수 있다. 만약 원한다면, 부분들(156 및 158)과 같은 디스플레이 구조들은, 도 17에서 옵션의 곡선 모양의 컬러 필터 표면(125)에 의해 나타내어진 바와 같이, 카메라(22)를 위한 이미지 광을 집중시키는 데 도움이 되는 오목한 또는 볼록한 표면들을 가질 수 있다.
도 18에서 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터 층(52)은 렌즈 구조들(126) 내에 개재되는 유일한 층일 수 있다. 도 18에서 도시된 유형의 배열들에 의하면, 부분(160)과 같은 박막 트랜지스터 층(52)의 일부가 렌즈 구조들(126) 내의 상부 렌즈 구조들(126-1)과 하부 렌즈 구조들(126-3) 사이에 개재될 수 있다. 박막 트랜지스터 층(52)의 적소에 렌즈 구조들(126)을 유지하는 데 도움이 되기 위해 접착제, 브래킷 구조들, 또는 다른 구조들과 같은 설치 구조들(164)이 사용될 수 있다. 백라이트 유닛(38)은 디스플레이(14)의 활성 영역(28A)을 위한 조명을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 만약 원한다면, 박막 트랜지스터 층(52)에 트레이스들(162)과 같은 도전성 트레이스들이 형성될 수 있다. 트레이스들(162)은, 예를 들면, 비활성 주변 디스플레이 영역(28I)에서 층(52)의 밑면에 형성될 수 있다. 트레이스들(162)은 카메라(22)에 또는 카메라(22)로부터 신호들을 라우팅하기 위한 상호 연결 구조들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 경로(163)에 의해 도시된 바와 같이, 이미지 센서 회로(118) 및 트레이스들(162)과 같은 카메라 전자 요소들을 상호 연결하기 위해 플렉스 회로 또는 다른 경로가 사용될 수 있다.
도 19는 어떻게 트레이스들(162)이 디스플레이(14)의 주변 에지들을 따라서 이어질 수 있는지를 도시하는 디스플레이(14)의 사시도이다. 이러한 유형의 구성에서, 트레이스들(162)은 (예를 들면, 도 18에서 도시된 것과 같은, 박막 트랜지스터 층(52)의 하부 표면에서) 디스플레이(14)의 상부 에지(174), 우측 에지(176), 및 하부 에지(178)를 따라서 이어지는(run) 신호 버스를 형성할 수 있다. 플렉스 회로(166)와 같은 플렉스 회로가 도 19의 디스플레이(14) 내의 박막 트랜지스터 층의 밑면의 트레이스들(162)을 인쇄 회로 기판(168)의 트레이스들(170)에 상호 연결할 수 있다. 인쇄 회로 기판(168)은, 예를 들면, 디스플레이(14)를 구동하기 위한 집적 회로들(172)이 배치되는 드라이버 기판일 수 있다. 경로(162)로부터의 신호들은 플렉스 회로(166) 및 트레이스들(170)을 통해 집적 회로들(172)과 같은 집적 회로들에 라우팅될 수 있다. 집적 회로들(172)은 카메라(22)로부터의 카메라 신호들을 처리하기 위한 집적 회로들을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(168)은 메인 로직 보드와 같은 장치(10) 내의 다른 인쇄 회로 기판들에 연결될 수 있다.
만약 원한다면, 도 20의 인서트 층(180)과 같은 재료의 층이 디스플레이(14)에 포함될 수 있다. 인서트(180)는 카메라 창(182)과 같은 카메라 창을 가질 수 있다. 카메라 창(182)은 투명한 고체 구조(예를 들면, 인서트 층(180)의 투명한 부분)로 형성될 수 있거나 또는 층(180)을 관통하는 개구(예를 들면, 층(180) 내의 원형 개구)로 형성될 수 있다. 카메라(22)는 창(182) 아래에 설치될 수 있고 창(182)을 통하여 이미지 광을 수신할 수 있다. 도 20에서 도시된 유형의 배열에 의하면, 박막 트랜지스터 층(184) 및 컬러 필터 층(60) 내의 개구(190)는 인서트(180)의 모양에 부합하는 쥐구멍 노치 모양(mouse-hole notch shape)을 갖는다. 노치(190)의 부근에서, 컬러 필터 층(60)의 에지가 박막 트랜지스터 층(52)의 에지로부터 약간 리세스되어(또는 반대로 박막 트랜지스터 층(52)의 에지가 컬러 필터 층(60)의 에지로부터 약간 리세스되어) 선반(ledge; shelf)(184)을 형성할 수 있다. 개구(190)는 곡선 모양, 일직선 에지들을 갖는 모양(예를 들면, 직사각형의 일부), 또는 다른 적당한 모양들을 가질 수 있다. 선반(184)은 개구(190)의 에지를 따라서 이어질 수 있다. 인서트(180)의 에지 부분들(186)은 인서트(180)가 방향(188)으로 개구(190) 내에 삽입될 때 접착제를 이용하여 선반(184) 위에 설치될 수 있다.
인서트(180)는 금속, 플라스틱, 세라믹, 또는 다른 적당한 재료들로 형성될 수 있다. 하나의 적당한 배열에 의하면, 인서트(180)는 열적 불일치(thermal mismatch)를 방지하기 위해 층들(52 및 60)을 형성하는 데 사용된 재료들에 매칭되는 열팽창계수를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 예로서, 층들(52 및 60)이 유리로 형성되는 구성들에서, 인서트(180)는 유리로 형성될 수 있다. 카메라(22)(즉, 베이스(124) 및 렌즈 구조들(126))는 카메라 창(182)과 정렬하여 설치될 수 있다. 예를 들면, 렌즈 구조들(126)은 창(182)(예를 들면, 층(180) 내의 개구) 아래에 설치될 수 있다.
도 21은 어떻게 렌즈 구조들(126)의 일부가 개구(190) 내의 인서트 층(180) 내의 개구(182)를 통과하도록 카메라(22)가 설치될 수 있는지를 도시하는 디스플레이(14)의 횡단면 측면도이다. 도 21의 개구(190)는 노치 모양의 개구일 수 있거나 또는 스트립 모양의 인서트 층을 수용하기 위한 연장된 개구(elongated opening)일 수 있다. 도 21에서 도시된 바와 같이, 카메라(22)는 하우징(12) 위에 설치될 수 있거나 또는 장치(10) 내의 다른 지지 구조들 위에 설치될 수 있다. 백라이트 유닛(38)은 디스플레이(14)의 활성 영역(28A)을 조명하기 위해 사용될 수 있다. 카메라(22)는 비활성 디스플레이 영역(28I) 내의 편광자(62) 내의 카메라 창(130)과 정렬하여 설치될 수 있다.
편광자(62) 상의 불투명한 마스킹 층(192)은 편광된 층(62) 내의 카메라 창(130) 및 탈편광된 재료(132)와 정렬되는 개구를 형성하도록 패터닝될 수 있다. 인서트(180)를 박막 트랜지스터 층(52) 상의 선반(184)에 부착하기 위해 접착제(194)와 같은 접착제가 사용될 수 있다.
도 22는 어떻게 렌즈 구조들(126)이 편광자(62) 내의 개구를 통과하는 슬리브(146)와 같은 슬리브 안쪽에 설치될 수 있는지를 도시하는 디스플레이(14)의 횡단면 측면도이다. 인서트(180)는 편광자(62) 내의 개구와 정렬되는 개구(182)와 같은 개구를 가질 수 있다. 슬리브(146)는 편광자(62)의 상부 표면 위에 설치되는 플랜지(150)와 같은 플랜지 구조를 가질 수 있다. 개구(144)는 카메라(22)를 위한 카메라 창을 형성할 수 있다. 유리 창 또는 다른 투명한 부재(부재(196))와 같은 투명한 부재가 슬리브(146) 및 개구(144) 안쪽에 설치될 수 있다. 카메라(22)의 렌즈 구조들(126)이 슬리브(146) 안쪽에 설치될 수 있다. 인서트(180)는 컬러 필터 층(60)에 인접하여 박막 트랜지스터 층(52)의 선반(184)에 설치될 수 있다.
만약 원한다면, 인서트(180)는, 도 23에서 도시된 바와 같이, 연장된 평면 스트립 모양을 가질 수 있다. 선반(184)은 실질적으로 일직선(straight)일 수 있고 컬러 필터 층(60)의 에지가 박막 트랜지스터 층(52)의 에지에 관하여 리세스되도록 컬러 필터 층(60)과 박막 트랜지스터 층(52)의 에지들을 정렬시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 연장된 인서트(180)를 접착제를 사용하여 일직선의 선반(184)에 설치할 때, 도 23에서 도시된 유형의 배열들은 인서트(180)와 박막 트랜지스터 층(52) 사이에 비교적 많은 양의 표면 면적을 제공할 수 있다. 이것은 부착을 용이하게 하고 인서트(180)가 우연히 디스플레이(14)로부터 이동(dislodge)될 수 있는 가능성을 감소시킬 수 있다. 도 23의 예에서, 인서트(180)는 재료의 연장된 스트립의 모양을 갖는다. 만약 원한다면 다른 연장된 모양들이 사용될 수 있다. 개구(182)는 개구(182)가 박막 트랜지스터 층(52) 내의 노치(190)와 같은 개구와 정렬되게 하는 인서트(180)의 부분에 형성될 수 있다. 카메라(22)는 카메라(22)의 렌즈 구조들(126)이 (예로서) 개구(190)를 통과하도록 개구(182) 아래에 설치될 수 있다.
어떻게 인서트(180)가 접착제(181)를 이용하여 컬러 필터 층(60)에 인접하여 박막 트랜지스터 층(52) 상의 선반(184) 위에 설치될 수 있는지를 도시하는 디스플레이(14)의 횡단면 측면도가 도 24에서 도시되어 있다. 만약 원한다면, 컬러 필터 층(60)의 표면의 높이에서 눈에 보이고 잠재적으로 보기 흉한 계단(steps)을 생성하는 것을 피하기 위해 인서트(180)는 컬러 필터 층(60)과 동일한 두께를 가질 수 있다.
만약 원한다면, 컬러 필터 층(60)은 도 25의 창 영역(198)(예를 들면, 모든 또는 실질적으로 모든 광 차단 구조들 및 컬러 필터 엘리먼트 구조들이 없는 개구 또는 영역)과 같은 카메라 영역을 구비할 수 있다. 카메라(22) 및 카메라(22) 내의 렌즈 구조들(126)은 창 영역(198)과 정렬하여 컬러 필터 층(60)의 하부 표면에 설치될 수 있다. 도 26에서 도시된 바와 같이, 컬러 필터 층(60) 및 박막 트랜지스터 층(62)은 영역(200)(예를 들면, 광을 두드러지게 차단하지 않는 그리고 장치(10)를 위한 카메라 창으로서 역할을 할 수 있는 개구 또는 투명한 영역)을 구비할 수 있다. 카메라(22) 및 카메라(22) 내의 렌즈 구조들(126)은 카메라 창(200)과 정렬하여 설치될 수 있다.
도 27의 횡단면 측면도에서 도시된 바와 같이, 인서트(180)는 카메라 창(182)이 컬러 필터 층(60)에 의해 커버되도록 설치될 수 있다. 이러한 유형의 구성에서, 노치 모양(190)(도 23)은 컬러 필터 층(60)은 아니고 박막 트랜지스터 층(52)을 통해서만 연장할 수 있다. 그 결과, 카메라(22)는 렌즈 구조들(126)의 일부가 카메라 창 내의 개구(182)를 통과하고 컬러 필터 층(60)의 오버랩하는 부분에 인접하여 놓이도록 설치될 수 있다. 컬러 필터 층(60)은 광이 카메라(22) 내의 이미지 센서에 도달하기 위해 통과하는 투명한 부분(예를 들면, 도 14의 부분(198))을 가질 수 있다.
실시예에 따르면, 층들을 갖는 디스플레이, 및 렌즈 구조들 및 상기 렌즈 구조들을 통하여 광을 수신하는 이미지 센서를 포함하는 카메라를 포함하는 전자 장치가 제공되고, 상기 렌즈 구조들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 디스플레이의 층들 중 적어도 하나의 층이 상기 렌즈 구조들의 상기 제1 부분과 제2 부분 사이에 개재된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제1 부분은 복수의 렌즈 엘리먼트들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제2 부분은 복수의 렌즈 엘리먼트들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 층은 컬러 필터 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 층은 박막 트랜지스터 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 층은 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는 또한 상기 카메라에 전기적으로 연결되고 상기 박막 트랜지스터 층의 복수의 에지들을 따라서 이어지는(run) 상기 박막 트랜지스터 층 상의 트레이스들을 포함한다.
실시예에 따르면, 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층을 갖는 디스플레이 - 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 개구를 가짐 -, 상기 개구 위에 설치된 인서트(insert) 층 - 상기 인서트 층은 카메라 창을 가짐 -, 및 상기 카메라 창과 정렬되는 렌즈 구조들을 갖는 카메라를 포함하는 전자 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 인서트 층은 유리의 층을 포함하고 상기 카메라 창은 상기 유리의 층 내의 개구를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 각각의 에지들을 갖고 상기 컬러 필터 층의 에지는 상기 박막 트랜지스터 층의 에지에 관하여 리세스(recess)되어 상기 인서트 층이 그 위에 설치되는 선반(ledge)을 형성한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 디스플레이는 또한 상기 컬러 필터 층에 설치된 편광자를 포함하고, 상기 편광자의 일부는 상기 렌즈 구조들과 오버랩한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는 또한 상기 편광자 상의 불투명한 마스킹 층을 포함하고, 상기 불투명한 마스킹 층은 상기 카메라 렌즈 구조들과 정렬되는 불투명한 마스킹 층 개구를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 상기 편광자는 상기 불투명한 마스킹 층 개구 및 상기 렌즈 구조들과 정렬되는 탈편광된 창(depolarized window) 영역을 갖는다.
실시예에 따르면, 개구를 갖는 편광자를 포함하는 디스플레이, 상기 개구를 통과하는 슬리브(sleeve), 및 상기 슬리브 내에 적어도 부분적으로 포함되는 렌즈 구조들을 갖는 카메라를 포함하는 전자 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 디스플레이는 박막 트랜지스터 층 및 컬러 필터 층을 포함하고, 상기 전자 장치는 또한 상기 디스플레이에 부착되는 유리의 층을 포함하고, 상기 유리의 층은 상기 렌즈 구조들 및 상기 슬리브가 통과하는 개구를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 각각의 에지들을 갖고 상기 컬러 필터 층의 에지는 상기 박막 트랜지스터 층의 에지에 관하여 리세스되어 상기 유리의 층이 그 위에 설치되는 선반을 형성한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 유리의 층은 연장된 스트립(elongated strip) 모양을 갖고 상기 선반은 일직선이다.
다른 실시예에 따르면, 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 노치(notch)를 갖고 이 노치를 따라서 상기 선반이 이어지고 상기 유리의 층은 상기 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층 내의 상기 노치 내에 설치되는 인서트를 형성한다.
전술한 것은 단지 이 발명의 원리들의 예증이 되는 것에 불과하고 본 발명의 범위 및 정신으로부터 일탈하지 않고 이 기술의 숙련자들에 의해 다양한 변경들이 이루어질 수 있다.

Claims (21)

  1. 전자 장치로서,
    층들을 갖는 디스플레이; 및
    렌즈 구조물들 및 상기 렌즈 구조물들을 통하여 이미지 광을 수신하는 이미지 센서를 포함하는 카메라를 포함하고,
    상기 렌즈 구조물들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 디스플레이의 상기 층들 중 적어도 하나의 층이 상기 렌즈 구조물들의 상기 제1 부분과 제2 부분 사이에 개재되는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 부분은 복수의 렌즈 엘리먼트를 포함하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 부분은 복수의 렌즈 엘리먼트를 포함하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 층은 컬러 필터 층을 포함하는 전자 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 층은 박막 트랜지스터 층을 포함하는 전자 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 층은 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층을 포함하는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 층은 컬러 필터 층을 포함하는 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 층은 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층을 포함하는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 층은 박막 트랜지스터 층을 포함하는 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 카메라에 전기적으로 연결되고 상기 박막 트랜지스터 층의 복수의 에지를 따라서 이어지는(run) 상기 박막 트랜지스터 층 상의 트레이스들을 더 포함하는 전자 장치.
  11. 전자 장치로서,
    컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층을 갖는 디스플레이 - 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 개구를 가짐 -;
    상기 개구 위에 설치된 인서트(insert) 층 - 상기 인서트 층은 카메라 창을 가짐 -; 및
    상기 카메라 창과 정렬되는 렌즈 구조물들을 갖는 카메라
    를 포함하는 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 인서트 층은 유리의 층을 포함하고 상기 카메라 창은 상기 유리의 층 내의 개구를 포함하는 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 각각의 에지들을 갖고 상기 컬러 필터 층의 에지는 상기 박막 트랜지스터 층의 에지에 관하여 리세스(recess)되어 상기 인서트 층이 설치되는 선반(ledge)을 형성하는 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 디스플레이는 상기 컬러 필터 층에 설치된 편광자를 더 포함하고, 상기 편광자의 일부는 상기 렌즈 구조물들과 오버랩하는 전자 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 편광자 상의 불투명한 마스킹 층을 더 포함하고, 상기 불투명한 마스킹 층은 상기 카메라 렌즈 구조물들과 정렬되는 불투명한 마스킹 층 개구를 갖는 전자 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 편광자는 상기 불투명한 마스킹 층 개구 및 상기 렌즈 구조물들과 정렬되는 탈편광된 창(depolarized window) 영역을 갖는 전자 장치.
  17. 전자 장치로서,
    개구를 갖는 편광자를 포함하는 디스플레이;
    상기 개구를 통과하는 슬리브(sleeve); 및
    상기 슬리브 내에 적어도 부분적으로 포함되는 렌즈 구조물들을 갖는 카메라
    를 포함하는 전자 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 디스플레이는 박막 트랜지스터 층 및 컬러 필터 층을 포함하고, 상기 전자 장치는 상기 디스플레이에 부착되는 유리의 층을 더 포함하고, 상기 유리의 층은 상기 렌즈 구조물들 및 상기 슬리브가 통과하는 개구를 갖는 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 각각의 에지들을 갖고 상기 컬러 필터 층의 에지는 상기 박막 트랜지스터 층의 에지에 관하여 리세스되어 상기 유리의 층이 설치되는 선반을 형성하는 전자 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 유리의 층은 긴 스트립(elongated strip) 모양을 갖고 상기 선반은 일직선(straight)인 전자 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 컬러 필터 층 및 상기 박막 트랜지스터 층은 노치(notch)를 갖고 이 노치를 따라서 상기 선반이 이어지고 상기 유리의 층은 상기 컬러 필터 층 및 박막 트랜지스터 층 내의 상기 노치 내에 설치되는 인서트를 형성하는 전자 장치.
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