Будущие устройства Apple могут больше использовать экран для обеспечения большего Touch ID под дисплеем, а также улучшить Wi-Fi и сотовый прием за счет встраивания антенны большего размера.

Это компромисс, который Apple делает на протяжении многих лет – как улучшить прием сигнала и безопасную аутентификацию пользователей, а также уменьшить лицевую панель и выемки. Теперь Apple, возможно, нашла способы получить дисплеи от края до края, которые включают в себя как Touch ID, так и антенну внутри них.

Тем не менее, при всем этом не было много дискуссий о том, почему перемещение датчика под дисплеем настолько сложно, что Apple этого не сделала. В недавно опубликованной заявке на патент подробно описаны проблемы и предложены решения, которые включают создание дисплея из слоев, каждый из которых не просто пропускает свет.

Помимо возможности Touch ID под дисплеем, в соответствующей патентной заявке говорится об использовании этих слоев для работы РЧ-антенны с экраном. Для сигналов, необходимых для Wi-Fi и сотовой связи, необходимы открытые антенны, поэтому антенна, занимающая всю площадь дисплея iPhone, должна быть лучше, чем узкая полоса на боковой стороне устройства.

Touch ID под дисплеем

«Усовершенствованное распознавание отпечатков пальцев под дисплеем с использованием фильтров с узким полем обзора с угловой фокусировкой» было подано Apple в июне 2019 года, но раскрыто только сейчас.

«Обнаружение и сопоставление отпечатков пальцев широко используются в качестве надежного метода для идентификации или проверки личности», – начинается он. Не признавая, что Face ID вообще существует, заявка на патент затем объясняет, почему Touch ID по-прежнему полезен.

«Оптический датчик отпечатков пальцев может быть особенно полезен для проверки и / или аутентификации в электронном устройстве и, в частности, портативном устройстве», – говорится в сообщении. «Если оптический датчик отпечатков пальцев интегрирован в электронное устройство или хост-устройство … аутентификация может быть выполнена быстро, например, процессором хост-устройства».

Проблема в том, что если вы собираетесь полагаться на Touch ID, он должен быть надежным и быстрым. Это особенно проблема, когда сенсор Touch ID маленький, например, на старых кнопках Home.

«Проблемы, с которыми сталкиваются оптические датчики отпечатков пальцев, включают постоянство производительности с течением времени, поскольку интерфейсы стекло-воздух недостаточно стабильны для согласования на небольшой площади», – продолжает патент. «С другой стороны, датчики большой площади, в которых используются дополнительные металл-оксид-полупроводники (КМОП), не рентабельны».

“[Then] Разделение различных отраженных лучей под разными углами является еще одной проблемой, поскольку для разделения отраженных лучей необходимо использовать множество схем освещения, что приводит к длительному (например, несколько секунд) времени захвата изображения », – говорится в сообщении.

Казалось бы, решение состоит в том, чтобы сделать датчик Touch ID больше, но не настолько, чтобы его изготовление было дорогостоящим или занимало слишком много места на устройстве. Следовательно, если найти способ разместить датчик под дисплеем, можно решить проблемы.

Большая часть патентной заявки затем сосредоточена на трудностях излучения света, так что дисплей может показывать изображение, а затем отражать оптическое сканирование отпечатка пальца обратно в устройство.

Деталь из патента, показывающая слои дисплея, прикасаясь к ним пальцем (с меткой 110)

Деталь из патента, показывающая слои дисплея, прикасаясь к ним пальцем (с меткой 110)

Предложение Apple касается дисплея, который «включает светоизлучающий слой, оптический слой, слой фильтра и датчик пиксельного изображения».

«Светоизлучающий слой покрыт прозрачным слоем и может освещать поверхность, касающуюся прозрачного слоя, и позволяет передавать отраженный свет от поверхности к оптическому слою», – говорится в заявке на патент. «По крайней мере, один из оптического слоя или фильтрующего слоя обеспечивает возможность фильтрации отраженного света с помощью углового поля зрения».

FOV – это поле зрения, и центральное место в этой патентной заявке занимает идея о том, что отображаемое изображение и оптическое сканирование отпечатков пальцев могут выполняться под разными углами.

В одном примере Apple предлагает, чтобы палец пользователя «освещался с правой стороны», и «свет, излучаемый под углом (например, 42 градуса) … мог отражаться … [to] достичь области визуализации “.

На протяжении всей заявки на патент Apple рассматривает окклюзию, когда свет блокируется объектом. Однако, если сканирование отпечатка пальца выполняется под более чем одним углом, устройство может учитывать различную окклюзию, создаваемую каждым углом.

«Это связано с тем, что дополнительный паттерн окклюзии (второй паттерн окклюзии), хотя и относится к той же области прикосновения, отличается от первого паттерна окклюзии», – говорит Apple. «Кроме того, освещение в разных направлениях может привести к большему количеству паттернов окклюзии, которые можно использовать для усреднения и уменьшения эффекта окклюзии OLED слоя сенсорного дисплея».

Два из трех названных изобретателей – Мохаммад Йеке Яздандуст и Джованни Гоззини – также указаны в соответствующей патентной заявке. «Система обнаружения света, падающего на светоизлучающий слой дисплея электронного устройства». аналогично встраивать датчики в дисплей вместо того, чтобы скрывать их под лицевыми панелями.

Встраивание радиочастотной антенны в дисплей

Предполагая, что Apple намерена более широко использовать свои дисплеи, вторая недавно обнаруженная патентная заявка на аналогичную идею приписывается совершенно другой команде из четырех изобретателей.

В этом случае «Интегрируемая гибридная прозрачная антенна с дисплеем» касается того, как встроить модуль внешнего интерфейса радиосвязи (RFEM) в экран.

«Сегодняшние беспроводные системы (например, умные часы или другие устройства с преобладающей функцией отображения) стремятся обеспечить отображение от края до края с меньшей лицевой панелью или безрамочный дисплей», – говорится в заявке на патент.

Деталь из патента, показывающая, как сигналы могут быть отправлены на экранную антенну и от нее.

Деталь из патента, показывающая, как сигналы могут быть отправлены на экранную антенну и от нее.

«Специально для носимых устройств, таких как умные часы, умные очки или умные устройства для мониторинга здоровья, – продолжает он, – дисплей небольшой, а количество беспроводных радиоприемников (например, Bluetooth, GPS, WiFi, 3G / 4G / LTE, FM и т. Д.), Которые необходимо поддерживать, и количество соответствующих антенн увеличивается “.

После упоминания того, что «антенные решения для таких устройств могут быть сложными», в патентной заявке содержится 12 000 слов, подробно описывающих предлагаемые решения. Детали покрывают различные потребности всех антенн, от Bluetooth до WLAN, но общий принцип одинаков для всех.

Предложение Apple касается устройства, которое «включает в себя многослойный дисплей, включая слой жидкокристаллического дисплея (ЖКД), слой сенсорной панели и слой покровного стекла».

«Устройство также включает в себя антенну, сконфигурированную для передачи радиочастотных сигналов», – продолжает он. «Антенна включает в себя первичную соединительную структуру питания, сконфигурированную для приема РЧ-сигналов от входного радиомодуля через линию передачи. Антенна также включает в себя генерирующую структуру, сконфигурированную для излучения РЧ-сигналов».

Тогда возникают проблемы, связанные с приемом сигналов на антенну и от нее. Но дело в том, что встраивание антенны в дисплей создает большую зону приема без потери демонстрационного пространства.

.