KR102052941B1 - A fingerprint detection device and a fingerprint detection method USING TOUCH PRESSURE INFORMATION - Google Patents

A fingerprint detection device and a fingerprint detection method USING TOUCH PRESSURE INFORMATION Download PDF

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Abstract

The present invention can provide a fingerprint detection device and a fingerprint detection method, which can reduce an unnecessary fingerprint detection operation by unintentional contact of a user, and power consumption resulting from the unnecessary fingerprint detection operation. In one aspect of the present invention, the fingerprint detection device comprises a fingerprint sensor for detecting information of the fingerprint; and an information processing unit for processing the information detected from the fingerprint sensor, wherein the information processing unit determines whether there is a fingerprint pattern based on the information received from the fingerprint sensor in a low power fingerprint detection mode, and the fingerprint sensor operates in a precision fingerprint detection mode to detect fingerprint information if it is determined that there is a fingerprint pattern as the result of the determination, transmits the information detected in the precision fingerprint detection mode by the fingerprint sensor to a main processor, and does not operate the fingerprint sensor in the precise fingerprint detection mode if it is determined that there is no fingerprint pattern as the result of the determination.

Description

터치 압력 정보를 활용하는 지문 검출 장치 및 지문 검출 방법{A fingerprint detection device and a fingerprint detection method USING TOUCH PRESSURE INFORMATION}A fingerprint detection device and a fingerprint detection method USING TOUCH PRESSURE INFORMATION}

본 발명은 지문 검출 장치 및 지문 검출 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 터치 압력 정보를 활용하여 소비 전력을 감소시키는 지문 검출 장치 및 지문 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint detection device and a fingerprint detection method. Specifically, the present invention relates to a fingerprint detection device and a fingerprint detection method for reducing power consumption by utilizing touch pressure information.

최근 시스템에 대한 보안 수준이 높아지고 있고, 사용자 편의를 고려한 보안 방법으로 생체인식 장치에 대한 관심이 늘어나고 있다. 생체인식 시스템 중에서 지문 검출 장치는 이미 다양한 응용에서 많이 사용되고 있다.Recently, the security level of the system is increasing, and interest in biometric devices is increasing as a security method considering user convenience. Among biometric systems, fingerprint detection devices are already used in a variety of applications.

지문 검출 장치는 정전용량 방식, 저항 방식, 광학 방식, 열 방식 등 다양한 원리를 사용할 수 있는데, 그 중 사이즈 및 전력소비 측면에서 성능이 우수한 정전용량 방식이 가장 널리 사용되고 있다.The fingerprint detection device may use various principles such as a capacitance method, a resistance method, an optical method, and a thermal method. Among them, the capacitive method having excellent performance in terms of size and power consumption is most widely used.

지문 검출 장치는 지문 정보를 검출하고 검출된 지문 정보를 메인 프로세서로 전송하며 메인 프로세서에서 지문을 분석하는데 이 과정에서 전력 소모가 발생할 수 있다.The fingerprint detection apparatus detects fingerprint information, transmits the detected fingerprint information to the main processor, and analyzes the fingerprint in the main processor, which may cause power consumption.

지문 검출 장치가 스마트폰 등 휴대 장치에서 사용될 때, 사용자의 손의 일부가 의도하지 않게 지문 검출 장치에 접촉하여 지문 검출 장치가 불필요하게 동작하는 경우가 자주 발생하는 문제가 있다. 이 경우 지문 검출 장치의 지문 검출 동작 및 메인 프로세서의 지문 분석 작업이 반복되며 불필요한 전력 소모가 발생할 수 있다.When the fingerprint detection device is used in a portable device such as a smart phone, there is a problem that a part of the user's hand accidentally touches the fingerprint detection device to operate the fingerprint detection device unnecessarily. In this case, the fingerprint detection operation of the fingerprint detection apparatus and the fingerprint analysis operation of the main processor are repeated and unnecessary power consumption may occur.

본 발명은 사용자의 의도하지 않은 접촉에 의한 불필요한 지문 검출 동작과 이로 인한 전력 소모를 줄일 수 있는 지문 검출 장치 및 지문 검출 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a fingerprint detection device and a fingerprint detection method capable of reducing unnecessary fingerprint detection operation due to an unintended contact of a user and power consumption thereby.

본 발명의 일 측면은, 지문에 대한 정보를 검출하는 지문 센서; 및 상기 지문 센서에서 검출한 정보를 처리하는 정보 처리부;를 포함하되, 상기 정보 처리부는, 저전력 지문 검출 모드에서 상기 지문 센서로부터 수신한 정보에 기초하여 지문 패턴인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 지문 패턴으로 판단된 경우, 상기 지문 센서가 정밀 지문 검출 모드로 동작하여 지문 정보를 검출하도록 하고, 상기 정밀 지문 검출 모드에서 상기 지문 센서가 검출한 정보를 메인 프로세서로 전송하며, 상기 판단 결과 지문 패턴이 아닌 것으로 판단된 경우, 상기 지문 센서가 상기 정밀 지문 검출 모드로 동작하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치이다. One aspect of the invention, the fingerprint sensor for detecting information about the fingerprint; And an information processor configured to process information detected by the fingerprint sensor, wherein the information processor determines whether the fingerprint pattern is a fingerprint pattern based on information received from the fingerprint sensor in a low power fingerprint detection mode. If it is determined as a pattern, the fingerprint sensor operates in the precision fingerprint detection mode to detect fingerprint information, and in the precision fingerprint detection mode, the information detected by the fingerprint sensor is transmitted to the main processor. If not, the fingerprint sensor is characterized in that the fingerprint sensor does not operate in the precision fingerprint detection mode.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 지문 센서는 손가락과 상기 지문 센서 사이의 정전용량에 대한 정보를 검출하는 정전용량형 지문 센서일 수 있다. In the fingerprint detection device, the fingerprint sensor may be a capacitive fingerprint sensor that detects information on capacitance between a finger and the fingerprint sensor.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 지문 검출 장치는 압력 센서로부터 압력 정보를 수신하고, 상기 정보 처리부는, 압력 검출 모드로 동작하여 상기 압력 센서로부터 수신한 압력 정보에 기초하여 유효 터치 여부를 판단하고, 유효 터치로 판단된 경우 상기 저전력 지문 검출 모드로 진입하고, 유효 터치가 아닌 것으로 판단된 경우 상기 저전력 지문 검출 모드로 진입하지 않을 수 있다. In the fingerprint detection device, the fingerprint detection device receives pressure information from a pressure sensor, the information processing unit operates in a pressure detection mode to determine whether or not an effective touch based on the pressure information received from the pressure sensor, If it is determined that the effective touch is determined, the low power fingerprint detection mode may be entered. If it is determined that the touch is not an effective touch, the low power fingerprint detection mode may not be entered.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 정보 처리부는 상기 압력 센서에서 검출한 압력이 기준값 이상인 경우 유효 터치인 것으로 판단할 수 있다. In the fingerprint detection device, the information processor may determine that the touch is effective when the pressure detected by the pressure sensor is equal to or greater than a reference value.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 정보 처리부는, 상기 지문 센서에서 검출한 정보를 전압 신호로 변환하는 제1 아날로그 회로; 및 제1 아날로그 회로의 출력 신호에 대해 오프셋 조절 및 이득 증폭을 수행하여 출력하는 제2 아날로그 회로;를 포함할 수 있다. The fingerprint detection device, wherein the information processing unit comprises: a first analog circuit for converting information detected by the fingerprint sensor into a voltage signal; And a second analog circuit configured to perform offset adjustment and gain amplification on the output signal of the first analog circuit and output the same.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 압력 센서의 출력 신호는 상기 제2 아날로그 회로로 전달될 수 있다.In the fingerprint detection device, the output signal of the pressure sensor may be transmitted to the second analog circuit.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 정보 처리부는, 상기 압력 센서의 출력 신호를 수신하고 상기 제2 아날로그 회로로 전달하는 임피던스 매칭 회로를 더 포함할 수 있다. In the fingerprint detection device, the information processing unit may further include an impedance matching circuit that receives the output signal of the pressure sensor and transmits it to the second analog circuit.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 임피던스 매칭 회로는 상기 압력 센서의 압력 검출 동작을 차단할 수 있다.In the fingerprint detection device, the impedance matching circuit may block the pressure detection operation of the pressure sensor.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 정보 처리부는 상기 압력 검출 모드에서 상기 제2 아날로그 회로의 증폭 이득을 변경하면서 상기 압력 검출을 수행할 수 있다. In the fingerprint detection device, the information processor may perform the pressure detection while changing the amplification gain of the second analog circuit in the pressure detection mode.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 압력 센서는 정전용량형 압력 센서이고, 상기 정전용량형 압력 센서의 출력 신호는 가변용량 검출 회로를 통해 상기 제2 아날로그 회로로 입력될 수 있다. In the fingerprint detection device, the pressure sensor may be a capacitive pressure sensor, and the output signal of the capacitive pressure sensor may be input to the second analog circuit through a variable capacitance detection circuit.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 정보 처리부는 상기 압력 검출 모드에서 상기 가변용량 검출 회로의 피드백 정전용량을 변경하면서 상기 압력 검출을 수행할 수 있다. In the fingerprint detection device, the information processing unit may perform the pressure detection while changing the feedback capacitance of the variable capacitance detection circuit in the pressure detection mode.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 정전용량형 압력 센서는 단일 셀로 구성될 수 있다. In the fingerprint detection device, the capacitive pressure sensor may be configured as a single cell.

상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 압력 센서는 저항형 압력 센서일 수 있다. In the fingerprint detection device, the pressure sensor may be a resistive pressure sensor.

본 발명의 다른 일 측면은 지문 검출 장치에 의해 수행되는 지문 검출 방법으로서, 상기 지문 검출 방법은, 압력 센서를 통해 압력을 검출하는 압력 검출 단계; 상기 압력 검출 단계에서 검출된 압력 정보에 기초하여 유효 터치 여부를 판단하는 유효 터치 판단 단계; 상기 유효 터치 판단 단계에서 유효 터치로 판단되는 경우, 저전력 지문 검출 모드로 동작하여 지문 센서를 통해 지문 정보를 검출하는 저전력 지문 검출 단계; 상기 저전력 지문 검출 단계에서 검출된 지문 정보에 기초하여 지문 패턴인지 여부를 판단하는 지문 패턴 판단 단계; 지문 패턴으로 판단되는 경우, 정밀 지문 검출 모드로 동작하여 지문 센서를 통해 지문 정보를 검출하는 정밀 지문 검출 단계; 및 상기 정밀 지문 검출 단계에서 검출된 지문 정보를 메인 프로세서로 전송하는 지문 정보 전송 단계;를 포함할 수 있다. Another aspect of the present invention provides a fingerprint detection method performed by a fingerprint detection device, the fingerprint detection method comprising: a pressure detection step of detecting pressure through a pressure sensor; An effective touch determination step of determining whether an effective touch is made based on the pressure information detected in the pressure detection step; A low power fingerprint detection step of detecting fingerprint information through a fingerprint sensor by operating in a low power fingerprint detection mode when it is determined as an effective touch in the valid touch determination step; A fingerprint pattern determining step of determining whether a fingerprint pattern is based on fingerprint information detected in the low power fingerprint detection step; A precision fingerprint detection step of detecting fingerprint information through a fingerprint sensor by operating in a precision fingerprint detection mode when it is determined as a fingerprint pattern; And a fingerprint information transmitting step of transmitting the fingerprint information detected in the precise fingerprint detection step to the main processor.

상기 지문 검출 방법에 있어서, 상기 압력 센서를 통해 검출한 압력이 임계압력 이상인 경우 유효 터치인 것으로 판단할 수 있다. In the fingerprint detection method, when the pressure detected by the pressure sensor is greater than or equal to the threshold pressure may be determined to be an effective touch.

상기 지문 검출 방법에 있어서, 상기 압력 검출 단계에서는 압력 신호에 대한 증폭 이득을 변경하면서 압력 검출을 수행할 수 있다. In the fingerprint detection method, in the pressure detection step, pressure detection may be performed while changing an amplification gain for the pressure signal.

상기 지문 검출 방법에 있어서, 상기 압력 센서는 정전용량형 압력 센서이고, 상기 압력 검출 단계에서는 피드백 정전용량을 변경하면서 압력 검출을 수행할 수 있다. In the fingerprint detection method, the pressure sensor is a capacitive pressure sensor, and in the pressure detection step, pressure detection may be performed while changing the feedback capacitance.

본 발명에 의하면, 터치 압력 정보를 이용하여 유효 터치 여부를 먼저 판단한 후 지문 검출 동작을 시작하도록 함으로써, 사용자의 의도하지 않은 접촉에 의한 불필요한 지문 검출 동작을 줄여 전력 소모를 줄일 수 있다. According to the present invention, by first determining whether or not an effective touch is performed using the touch pressure information, and starting the fingerprint detection operation, unnecessary fingerprint detection operation due to unintended contact of the user can be reduced, thereby reducing power consumption.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 검출 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 3은 지문 센서와 압력 센서의 구조를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 4는 지문 센서의 구조를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 5는 정보 처리부의 일 예를 예시하는 도면이다.
도 6은 저항형 압력 센서의 검출 전압에 따른 디지털 변환값의 특성을 예시하는 도면이다.
도 7은 임피던스 매칭 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 정보 처리부의 다른 일 예를 예시하는 도면이다.
도 9는 정전용량형 압력 센서의 거리에 따른 정전용량 특성을 예시하는 도면이다.
도 10은 가변 용량 검출 회로의 일 예를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 검출 방법을 예시하는 도면이다.
1 is a diagram schematically illustrating a fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a fingerprint detection device according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating the structures of a fingerprint sensor and a pressure sensor.
4 is a diagram schematically illustrating a structure of a fingerprint sensor.
5 is a diagram illustrating an example of an information processing unit.
6 is a diagram illustrating the characteristics of the digital conversion value according to the detection voltage of the resistive pressure sensor.
7 is a diagram for describing an impedance matching circuit.
8 is a diagram illustrating another example of the information processing unit.
9 is a diagram illustrating the capacitance characteristics according to the distance of the capacitive pressure sensor.
10 is a diagram illustrating an example of a variable capacitance detection circuit.
11 is a diagram illustrating a fingerprint detection method according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 지문 검출 장치(100)는 정보 처리부(110), 지문 센서(120) 및 압력 센서(130)를 포함할 수 있다. 1 is a diagram schematically illustrating a fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the fingerprint detection apparatus 100 may include an information processor 110, a fingerprint sensor 120, and a pressure sensor 130.

지문 센서(120)는 지문에 대한 정보를 검출할 수 있다. 예시적으로, 지문 센서(120)는 손가락과 지문 센서(120) 사이의 정전용량에 대한 정보를 검출하는 정전용량형 지문 센서일 수 있다. 정전용량형 지문 센서는 지문 센서 어레이와 지문의 융선 간에 형성되는 정전용량을 검출하여 지문을 인식할 수 있다. 지문 센서 어레이와 손가락 사이의 정전용량을 인식하기 위해 손가락과 검출 회로 사이에 여기 신호를 인가하고 센서 어레이와 손가락 사이의 정전용량에서 발생하는 전기 신호의 변화를 센싱하는 방식이 사용될 수 있다. 손가락과 검출 회로 사이에 여기 신호를 인가하는 방식으로는, 손가락을 고정 전위(예, 접지)에 연결하고 검출 회로에 여기 신호를 인가하거나 또는 손가락에 여기 신호를 인가하는 방식이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 정전용량형 지문 센서를 예로 들어 설명할 것이지만, 지문 센서(120)에는 저항 방식, 광학 방식, 열 방식 등의 다른 형태의 지문 센서가 사용될 수 있다.The fingerprint sensor 120 may detect information about the fingerprint. For example, the fingerprint sensor 120 may be a capacitive fingerprint sensor that detects information about the capacitance between the finger and the fingerprint sensor 120. The capacitive fingerprint sensor can recognize a fingerprint by detecting a capacitance formed between the fingerprint sensor array and the ridge of the fingerprint. In order to recognize the capacitance between the fingerprint sensor array and the finger, a method of applying an excitation signal between the finger and the detection circuit and sensing a change in the electrical signal generated in the capacitance between the sensor array and the finger may be used. As a method of applying an excitation signal between the finger and the detection circuit, a method of connecting a finger to a fixed potential (eg, ground) and applying an excitation signal to the detection circuit or applying an excitation signal to the finger may be used. In the present embodiment, a capacitive fingerprint sensor will be described as an example, but the fingerprint sensor 120 may be a fingerprint sensor of another type such as a resistive method, an optical method, or a thermal method.

압력 센서(130)는 사용자의 손가락이 지문 검출 장치(100)를 누르는 힘(압력)을 검출할 수 있다. 압력 센서(130)에 의해 검출된 압력 정보는 사용자에 의한 의도적인 접촉인지 여부를 판단하는데 활용될 수 있다. 압력 센서(130)에는 저항형 압력 센서 또는 정전용량형 압력 센서가 사용될 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 저항형 압력 센서는 압력에 따라 저항값이 변화하는 특성을 가진 센서일 수 있다. 정전용량형 압력 센서는 압력에 따라 정전용량이 변화하는 특성을 가진 센서일 수 있다. 정전용량형 압력 센서는 단일 셀로 구성될 수 있다.The pressure sensor 130 may detect a force (pressure) that the user's finger presses on the fingerprint detection apparatus 100. The pressure information detected by the pressure sensor 130 may be used to determine whether it is an intentional contact by the user. The pressure sensor 130 may be a resistive pressure sensor or a capacitive pressure sensor, but is not limited thereto. The resistive pressure sensor may be a sensor having a characteristic in which a resistance value changes with pressure. The capacitive pressure sensor may be a sensor having a characteristic in which capacitance changes with pressure. The capacitive pressure sensor may be composed of a single cell.

정보 처리부(110)는 지문 센서(120) 및 압력 센서(130)에서 검출한 정보를 처리할 수 있다. 예시적으로, 정보 처리부(110)는 압력 검출 모드로 동작하여 압력 센서(130)로부터 수신한 압력 정보에 기초하여 유효 터치 여부를 판단하고, 유효 터치로 판단된 경우 저전력 지문 검출 모드로 진입하고, 유효 터치가 아닌 것으로 판단된 경우 저전력 지문 검출 모드로 진입하지 않을 수 있다. 이 때, 정보 처리부(110)는 압력 센서에서 검출한 압력이 기준값 이상인 경우 유효 터치인 것으로 판단할 수 있다. 유효 터치는 사용자에 의한 지문 검출 장치의 터치가 지문 인식의 의도를 가진 것으로 판단되는 상태를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. The information processor 110 may process information detected by the fingerprint sensor 120 and the pressure sensor 130. For example, the information processing unit 110 may operate in the pressure detection mode to determine whether or not the effective touch is based on the pressure information received from the pressure sensor 130, and when it is determined as the effective touch, enter the low power fingerprint detection mode, If it is determined that the touch is not an effective touch, it may not enter the low power fingerprint detection mode. In this case, the information processor 110 may determine that the touch is effective when the pressure detected by the pressure sensor is equal to or greater than the reference value. Effective touch may be understood to mean a state in which the touch of the fingerprint detection device by the user is determined to have the intention of fingerprint recognition.

예시적으로, 정보 처리부(110)는 저전력 지문 검출 모드에서 지문 센서(120)로부터 수신한 정보에 기초하여 지문 패턴인지 여부를 판단하고, 판단 결과 지문 패턴으로 판단된 경우 지문 센서(120)가 정밀 지문 검출 모드로 동작하여 지문 정보를 검출하도록 하고 정밀 지문 검출 모드에서 지문 센서(120)가 검출한 정보를 메인 프로세서로 전송하며, 지문 패턴 여부에 대한 판단 결과 지문 패턴이 아닌 것으로 판단된 경우 지문 센서(120)가 정밀 지문 검출 모드로 동작하지 않도록 할 수 있다.For example, the information processor 110 may determine whether the fingerprint pattern is a fingerprint pattern based on the information received from the fingerprint sensor 120 in the low power fingerprint detection mode, and if the determination result is the fingerprint pattern, the fingerprint sensor 120 may be precise. The fingerprint sensor detects fingerprint information by operating in the fingerprint detection mode, and transmits the information detected by the fingerprint sensor 120 to the main processor in the precision fingerprint detection mode. 120 may not operate in the precision fingerprint detection mode.

예시적으로, 저전력 지문 검출 모드는 지문 센서(120)를 구성하는 셀 어레이 중에서 일부만을 동작시키거나 또는 여기 전압의 크기를 줄이거나 또는 아날로그-디지털 변환기의 비트 수를 줄이는 방법 중의 하나 이상을 선택적으로 사용하여 지문 검출의 정밀도를 낮추면서 전력 소모를 줄일 수 있는 지문 검출 모드일 수 있다. 예시적으로, 저전력 지문 검출 모드에서는 지문의 굴곡(지문 융선 간의 간격)을 분석할 수 있는 정도의 정밀도로 지문을 검출하고, 분석된 지문의 굴곡을 통해 지문 패턴인지 아닌지를 판단할 수 있다. 정밀 지문 검출 모드는 지문 분석(지문 인식 및 지문 매칭 등)을 수행할 수 있을 정도의 높은 정밀도로 지문을 검출하되 저전력 지문 검출 모드에 비해 상대적으로 전력 소모가 많은 지문 검출 모드일 수 있다. In an exemplary embodiment, the low power fingerprint detection mode may selectively select one or more methods of operating only a part of the cell arrays constituting the fingerprint sensor 120, reducing the magnitude of the excitation voltage, or reducing the number of bits of the analog-to-digital converter. It can be used in the fingerprint detection mode that can reduce the power consumption while lowering the accuracy of fingerprint detection. For example, in the low power fingerprint detection mode, the fingerprint may be detected with a precision enough to analyze the curvature of the fingerprint (the interval between the fingerprint ridges), and it may be determined whether or not the fingerprint pattern is through the curvature of the analyzed fingerprint. The precision fingerprint detection mode may be a fingerprint detection mode that detects a fingerprint with a high precision enough to perform fingerprint analysis (fingerprint recognition and fingerprint matching, etc.) but consumes more power than a low power fingerprint detection mode.

정보 처리부(110)는 정밀 지문 검출 모드에서 수집된 지문 정보를 외부의 메인 프로세서로 전송하여 메인 프로세서로 하여금 지문을 분석하도록 할 수 있다. 예시적으로, 지문 검출 장치(100)가 스마트폰에 사용될 경우 지문 검출 장치(100)는 정밀 지문 검출 모드에서 수집된 지문 정보를 스마트폰의 메인 프로세서로 전송하고, 스마트폰의 메인 프로세서는 지문 분석을 수행할 수 있다. 다만, 본 실시예가 이로 한정되는 것은 아니고, 실시예에 따라 메인 프로세서는 지문 검출 장치(100)에 포함될 수도 있다. 예시적으로, 메인 프로세서가 지문 검출 장치(100)의 외부에 배치된 경우, 지문 검출 장치(100)는 저전력 지문 검출 모드에서 수집된 지문 정보를 메인 프로세서로 전송하지 않고 내부의 정보 처리부(110)에서 지문 패턴 여부를 판단하도록 함으로써 메인 프로세서의 부담 및 전력 소비를 줄일 수 있다.The information processor 110 may transmit the fingerprint information collected in the precision fingerprint detection mode to an external main processor so that the main processor analyzes the fingerprint. For example, when the fingerprint detection apparatus 100 is used in a smartphone, the fingerprint detection apparatus 100 transmits the fingerprint information collected in the precision fingerprint detection mode to the smartphone's main processor, and the smartphone's main processor analyzes the fingerprint. Can be performed. However, the present exemplary embodiment is not limited thereto, and according to an exemplary embodiment, the main processor may be included in the fingerprint detection apparatus 100. For example, when the main processor is disposed outside the fingerprint detection apparatus 100, the fingerprint detection apparatus 100 does not transmit the fingerprint information collected in the low power fingerprint detection mode to the main processor, but the information processing unit 110 therein. By determining whether the fingerprint pattern in the can reduce the burden and power consumption of the main processor.

이와 같이, 지문 검출 장치(100)는 압력 센서에서 검출한 압력 정보에 기초하여 유효 터치 여부를 판단하고, 유효 터치로 판단되는 경우에 저전력 지문 검출 모드로 진입함으로써. 사용자의 비의도적인 터치에 의해 지문 검출 동작이 수행되어 불필요하게 전력을 낭비하는 문제를 줄일 수 있다. 또한, 지문 검출 장치(100)는 저전력 지문 검출 모드를 통해 지문 패턴 여부를 판단하고 지문 패턴으로 판단되는 경우 정밀 지문 검출 모드로 진입함으로써, 전력 소비가 큰 정밀 지문 검출 모드의 동작 회수를 줄여 전력 소모를 감소시킬 수 있다. As described above, the fingerprint detection apparatus 100 determines whether or not the effective touch is based on the pressure information detected by the pressure sensor, and enters the low power fingerprint detection mode when it is determined as the effective touch. Fingerprint detection operation is performed by an unintentional touch of the user, thereby reducing the unnecessary waste of power. In addition, the fingerprint detection apparatus 100 determines whether the fingerprint pattern is determined through the low power fingerprint detection mode and enters the precision fingerprint detection mode when it is determined as the fingerprint pattern, thereby reducing the number of operations of the precision fingerprint detection mode with high power consumption, thereby reducing power consumption. Can be reduced.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 검출 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다. 도 2의 지문 검출 장치(200)는 도 1의 지문 검출 장치(100)에 비해 압력 센서가 지문 검출 장치(200)에 포함되어 있지 않다는 점에서 차이가 있다. 이 경우, 정보 처리부(110)는 외부의 압력 센서로부터 압력 정보를 수신하고, 도 1을 참조하여 설명한 바와 유사하게 압력 정보를 활용할 수 있다. 2 is a diagram schematically illustrating a fingerprint detection device according to another embodiment of the present invention. The fingerprint detection apparatus 200 of FIG. 2 has a difference in that a pressure sensor is not included in the fingerprint detection apparatus 200 compared to the fingerprint detection apparatus 100 of FIG. 1. In this case, the information processing unit 110 may receive pressure information from an external pressure sensor, and utilize the pressure information similarly as described with reference to FIG. 1.

도 3은 지문 센서와 압력 센서의 구조를 개략적으로 예시하는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating the structures of a fingerprint sensor and a pressure sensor.

도 3을 참조하면, 지문 센서(120)는 반도체 칩(340)에 형성되고, 압력 센서(350)는 반도체 칩(340)의 하부에 별도로 형성될 수 있다. 반도체 칩(340)에는 정보 처리부(110)가 함께 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3, the fingerprint sensor 120 may be formed on the semiconductor chip 340, and the pressure sensor 350 may be formed separately under the semiconductor chip 340. The information processor 110 may be formed together on the semiconductor chip 340.

압력 센서(350)는 두 개의 전극(351, 352)과 중간층(353)을 포함할 수 있다. 사용자가 지문 인식을 위해 지문 센서(120)를 누를 경우 사용자의 누르는 힘은 압력 센서(350)에 전달되어 압력 센서(350)의 두 전극(351, 352) 사이의 거리가 달라지고 이로 인해 두 전극 사이의 물리량(예, 정전용량 또는 저항)이 달라질 수 있다. 정보 처리부(110)는 압력 센서(350)의 두 전극(351, 352)으로부터 압력에 대한 정보를 수신할 수 있다. The pressure sensor 350 may include two electrodes 351 and 352 and an intermediate layer 353. When the user presses the fingerprint sensor 120 for fingerprint recognition, the pressing force of the user is transmitted to the pressure sensor 350 so that the distance between the two electrodes 351 and 352 of the pressure sensor 350 is changed, which causes the two electrodes. The physical quantity (eg, capacitance or resistance) between can vary. The information processor 110 may receive information about the pressure from the two electrodes 351 and 352 of the pressure sensor 350.

도 3에서는 압력 센서(350)가 반도체 칩(340)의 하부에 형성되는 것으로 예시되어 있으나, 본 실시예가 이로 한정되는 것은 아니다. 압력 센서(350)는 반도체 칩(340)에 직접 형성되거나 또는 반도체 칩(340)의 외곽 둘레를 따라 형성되는 등 다양한 변형이 가능할 것이다. 다만, 도 3과 같이 압력 센서(350)가 반도체 칩(340)의 하부에 형성될 경우 전체 면적을 최소화할 수 있는 장점이 있다.In FIG. 3, the pressure sensor 350 is illustrated as being formed under the semiconductor chip 340, but the present embodiment is not limited thereto. The pressure sensor 350 may be formed directly on the semiconductor chip 340 or may be variously modified, such as formed along the outer periphery of the semiconductor chip 340. However, when the pressure sensor 350 is formed below the semiconductor chip 340 as shown in FIG. 3, there is an advantage of minimizing the entire area.

도 4는 지문 센서의 구조를 개략적으로 예시하는 도면이다. 도 4는 지문 센서와 정보 처리부의 구성 중에서 설명에 필요한 구성만을 일부 추출하여 간략하게 예시한 것이다. 또한, 지문 센서는 복수의 셀이 행과 열을 가지는 어레이 형태로 배열된 구조일 수 있는데, 도 4에는 하나의 셀에 해당하는 부분만이 도시되어 있다. 4 is a diagram schematically illustrating a structure of a fingerprint sensor. 4 is a simplified illustration of only some components necessary for explanation among the components of the fingerprint sensor and the information processor. In addition, the fingerprint sensor may have a structure in which a plurality of cells are arranged in an array having rows and columns, and only a portion corresponding to one cell is illustrated in FIG. 4.

도 4를 참조하면, 지문 센서는 센싱 전극(422), 피드백 전극(423), 보호층(424) 및 절연층(425)을 포함할 수 있다. 지문 센서에는 이 외에도 다양한 구성이 포함될 수 있다. Referring to FIG. 4, the fingerprint sensor may include a sensing electrode 422, a feedback electrode 423, a protective layer 424, and an insulating layer 425. The fingerprint sensor may include various configurations.

지문 정전용량(Cf)은 센싱 전극(422)과 손가락(Finger) 사이의 정전용량일 수 있다. 지문 정전용량(Cf)은 센싱 전극(422)과 손가락 사이에서 지문의 형상에 의존하는 용량값을 가질 수 있다. 손가락은 장치 기준전위(그라운드)에 전기적으로 연결될 수 있지만, 손가락은 특정한 기준전위에 연결되지 않은 상태에 있을 수도 있다. 센싱 전극(422)은 배선(427)을 통해 정보 처리부 내부의 지문 용량 검출 회로(411)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 4에는 센싱 전극(422)이 제1 스위칭 소자(S1)를 통해 증폭기(A)의 음의 입력단자(-)에 전기적으로 연결되는 것으로 예시되어 있지만, 본 실시예가 이로 한정되는 것은 아니다. The fingerprint capacitance Cf may be a capacitance between the sensing electrode 422 and the finger. The fingerprint capacitance Cf may have a capacitance value depending on the shape of the fingerprint between the sensing electrode 422 and the finger. The finger may be electrically connected to the device reference potential (ground), but the finger may be in a state that is not connected to a particular reference potential. The sensing electrode 422 may be electrically connected to the fingerprint capacitance detection circuit 411 inside the information processor through the wire 427. In FIG. 4, the sensing electrode 422 is illustrated as being electrically connected to the negative input terminal (−) of the amplifier A through the first switching element S1, but the present exemplary embodiment is not limited thereto.

피드백 정전용량(Cg)은 피드백 전극(423)과 센싱 전극(422) 사이의 정전용량일 수 있다. 피드백 정전용량(Cg)은 피드백 전극(423)과 센싱 전극(422) 사이에 자연적으로 형성되는 정전용량이 사용될 수 있지만, 필요할 경우 별도의 커패시터 소자를 부가할 수도 있다. 피드백 전극(423)은 배선(426)을 통해 지문 용량 검출 회로(411)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 4에는 피드백 전극(423)이 증폭기(A) 출력단자에 전기적으로 연결되는 것으로 예시되어 있으나, 본 실시예가 이로 한정되는 것은 아니다. The feedback capacitance Cg may be a capacitance between the feedback electrode 423 and the sensing electrode 422. As the feedback capacitance Cg, a capacitance naturally formed between the feedback electrode 423 and the sensing electrode 422 may be used, but a separate capacitor element may be added if necessary. The feedback electrode 423 may be electrically connected to the fingerprint capacitance detection circuit 411 through the wiring 426. 4 illustrates that the feedback electrode 423 is electrically connected to the output terminal of the amplifier A, but the present embodiment is not limited thereto.

보호층(424)은 지문 센서의 상부에 형성되어 ESD, 기계적 충격 또는 마모 등으로부터 지문 센서를 보호할 수 있다. 보호층(424)에는 수지, 유리 등 주지의 재료를 포함할 수 있고, 일반적인 절연층을 포함할 수도 있다.The protective layer 424 may be formed on the fingerprint sensor to protect the fingerprint sensor from ESD, mechanical shock or abrasion. The protective layer 424 may contain well-known materials, such as resin and glass, and may also include a general insulating layer.

절연층(425)은 센싱 전극(422)과 피드백 전극(423) 사이의 전기적인 절연을 위해 부가될 수 있다. 절연층(425)에는 SiO2, SiN, 유리 등 통상의 절연 재료가 사용될 수 있다. 절연층(425)은 절연 기능 외에도 센싱 전극(422)과 피드백 전극(423) 사이의 피드백 정전용량(Cg)을 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 피드백 정전용량(Cg)은 센싱 전극(422)과 피드백 전극(423)의 사이즈뿐만 아니라 절연층(425)의 두께 및 유전율 등을 통해서도 조절될 수 있다.The insulating layer 425 may be added for electrical insulation between the sensing electrode 422 and the feedback electrode 423. As the insulating layer 425, conventional insulating materials such as SiO 2 , SiN, and glass may be used. In addition to the insulating function, the insulating layer 425 may perform a function of adjusting the feedback capacitance Cg between the sensing electrode 422 and the feedback electrode 423. The feedback capacitance Cg may be adjusted not only through the sizes of the sensing electrode 422 and the feedback electrode 423, but also by the thickness and dielectric constant of the insulating layer 425.

지문 센서에는 도 4에 예시된 구성 외에도 다양한 금속층, 절연층 등이 부가될 수 있는데, 본 명세서에서는 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 이에 대한 설명을 생략한다. In addition to the configuration illustrated in FIG. 4, various types of metal layers, insulating layers, and the like may be added to the fingerprint sensor, and the description thereof will be omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

도 4에 도시된 증폭기(A), 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 증폭기 참조전압(Vref), 전원전압 고전위(VH) 및 전원전압 저전위(VL)는 정보 처리부(110) 내부의 지문 용량 검출 회로(411)를 예시한 것이다. 지문 용량 검출 회로(411)는 제1 아날로그 회로(도 5의 111 참조)의 일부를 구성할 수 있다. 도 4에 예시된 지문 용량 검출 회로(411)는 지문 센서의 동작을 이해하기 위해 간략하게 예시된 것임이 이해되어야 할 것이다. 또한, 도 4에는 하나의 지문 센서 셀에 하나의 지문 용량 검출 회로(411)가 연결된 것으로 예시되어 있으나, 하나의 지문 용량 검출 회로(411)는 복수의 지문 센서 셀에 연결되어 복수의 지문 센서 셀로부터 수신한 신호를 선택적으로 처리할 수 있다.The amplifier A, the first switching element S1, the second switching element S2, the amplifier reference voltage Vref, the supply voltage high potential VH and the supply voltage low potential VL shown in FIG. The fingerprint capacitance detection circuit 411 in the processor 110 is illustrated. The fingerprint capacitance detection circuit 411 may constitute a part of the first analog circuit (see 111 in FIG. 5). It should be understood that the fingerprint capacitance detection circuit 411 illustrated in FIG. 4 is simply illustrated to understand the operation of the fingerprint sensor. In addition, although one fingerprint capacitance detection circuit 411 is illustrated as being connected to one fingerprint sensor cell in FIG. 4, one fingerprint capacitance detection circuit 411 is connected to a plurality of fingerprint sensor cells and thus a plurality of fingerprint sensor cells. It is possible to selectively process the signal received from.

지문 용량 검출 회로(411)의 증폭기의 음의 입력단자(-)는 제1 스위칭 소자(S1)을 통해 센싱 전극(422)에 전기적으로 연결되고, 증폭기의 양의 입력단자(+)는 증폭기 참조전압(Vref)에 연결되며, 증폭기(A) 출력단자는 제2 스위칭 소자(S2)를 통해 증폭기 음의 입력단자(-)에 연결될 수 있다. 증폭기(A)는 전원전압 고전위(VH)와 전원전압 저전위(VL)을 입력받아 동작용 전원으로 사용할 수 있다. 전원전압 저전위(VL)는 증폭기(A)의 신호처리를 위한 기준전위(그라운드)로 사용될 수 있다.The negative input terminal (-) of the amplifier of the fingerprint capacitance detection circuit 411 is electrically connected to the sensing electrode 422 through the first switching element S1, and the positive input terminal (+) of the amplifier is referred to the amplifier. It is connected to the voltage (Vref), the output terminal of the amplifier (A) may be connected to the input terminal (-) of the amplifier negative through the second switching element (S2). The amplifier A may receive a power supply voltage high potential (VH) and a power supply voltage low potential (VL) to be used as a power source for operation. The power supply voltage low potential VL may be used as a reference potential (ground) for signal processing of the amplifier A.

제1 스위칭 소자(S1)는 센싱 전극(422)과 증폭기의 음의 입력단자(-)를 선택적으로 연결할 수 있고, 제2 스위칭 소자(S2)는 증폭기의 음의 입력단자(-)와 증폭기(A) 출력단자를 선택적으로 연결할 수 있다. 예시적으로, 제1 스위칭 소자(S1)를 오프 시킨 상태에서 지문의 영향이 배제된 기준 상태를 검출한 후 제1 스위칭 소자를 온 시켜 지문 검출을 수행할 수 있다. 제2 스위칭 소자(S2)는 피드백 정전용량(Cg)을 초기화(방전)하는데 사용될 수 있다.The first switching element S1 may selectively connect the sensing electrode 422 and the negative input terminal (-) of the amplifier, and the second switching element S2 may have a negative input terminal (-) of the amplifier and the amplifier ( A) The output terminal can be selectively connected. For example, the fingerprint detection may be performed by turning on the first switching element after detecting the reference state in which the influence of the fingerprint is excluded while the first switching element S1 is turned off. The second switching element S2 may be used to initialize (discharge) the feedback capacitance Cg.

도 5는 정보 처리부의 일 예를 예시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of an information processing unit.

도 5를 참조하면, 정보 처리부(110)는 제1 아날로그 회로(111), 데이터 전달 회로(112), 제2 아날로그 회로(113), 아날로그-디지털 컨버터(114), 로직 회로(115), 입출력 회로(116) 및 임피던스 매칭 회로(117)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the information processing unit 110 may include a first analog circuit 111, a data transfer circuit 112, a second analog circuit 113, an analog-digital converter 114, a logic circuit 115, and input / output. Circuit 116 and impedance matching circuit 117.

정보 처리부(110)는 지문 센서(120)로부터 지문 정보를 수신하고 압력 센서로부터 압력 정보를 수신하며, 정밀 지문 검출 모드에서 검출한 지문 정보를 메인 프로세서로 전송할 수 있다. The information processor 110 may receive fingerprint information from the fingerprint sensor 120, receive pressure information from the pressure sensor, and transmit fingerprint information detected in the precision fingerprint detection mode to the main processor.

제1 아날로그 회로(111)는 지문 센서(120)로부터 지문 정보를 포함하는 신호를 수신하고 이를 전압 신호로 변환할 수 있다. 예시적으로, 지문 센서(120)가 정전용량 방식인 경우 지문 센서(120)로부터 수신하는 신호는 정전용량에 대한 정보를 포함하는데, 제1 아날로그 회로(111)는 지문 센서(120)로부터 수신한 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 전압 신호로 변환할 수 있다. 예시적으로, 제1 아날로그 회로(111)는 도 4의 지문 용량 검출 회로(411)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 지문 센서(120)는 M x N 개의 셀을 포함하는 어레이로 구성되고, 제1 아날로그 회로(111)는 M x N 개의 셀 중의 일부를 동시에 처리하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제1 아날로그 회로(111)는 n 개의 지문 용량 검출 회로를 구비할 수 있다. 여기서, n은 M 또는 N과 동일하거나 혹은 M이나 N보다 작은 수일 수 있다. 즉, 제1 아날로그 회로(111)는 n 개의 지문 용량 검출 회로를 구비하고 M x N으로 구성된 셀 어레이 중의 하나의 열을 동시에 처리하거나(n = M) 또는 하나의 행을 동시에 처리하거나(n = N) 또는 행이나 열보다 작은 단위의 셀들로부터 수신한 신호들을 동시에 처리할 수 있다(n < M or N). The first analog circuit 111 may receive a signal including fingerprint information from the fingerprint sensor 120 and convert it to a voltage signal. For example, when the fingerprint sensor 120 is capacitive, the signal received from the fingerprint sensor 120 includes information on capacitance, and the first analog circuit 111 receives the fingerprint sensor 120 from the fingerprint sensor 120. A signal including information on the capacitance can be converted into a voltage signal. In exemplary embodiments, the first analog circuit 111 may include the fingerprint capacitance detection circuit 411 of FIG. 4. In exemplary embodiments, the fingerprint sensor 120 may be configured as an array including M x N cells, and the first analog circuit 111 may be configured to simultaneously process some of the M x N cells. To this end, the first analog circuit 111 may include n fingerprint capacitance detection circuits. Here, n may be a number equal to M or N or smaller than M or N. That is, the first analog circuit 111 includes n fingerprint capacitance detection circuits and simultaneously processes one column of a cell array composed of M x N (n = M) or simultaneously processes one row (n = N) or signals received from cells in units smaller than a row or column may be processed simultaneously (n <M or N).

데이터 전달 회로(112)는 제1 아날로그 회로(111)로부터 수신한 전압 신호들을 선택적으로 제2 아날로그 회로로 전송할 수 있다. 예시적으로, 제1 아날로그 회로(111)가 n 개의 전압 신호를 동시에 출력하고 제2 아날로그 회로는 하나의 신호를 처리할 수 있는 경우, 데이터 전달 회로(112)는 제1 아날로그 회로(111)로부터 수신한 n 개의 전압 신호들을 시간에 따라 순차적으로 제2 아날로그 회로(113)로 전송할 수 있다. 이를 위해, 데이터 전달 회로(112)는 멀티플렉서와 샘플-홀드 회로를 포함할 수 있다.The data transfer circuit 112 may selectively transmit voltage signals received from the first analog circuit 111 to the second analog circuit. By way of example, when the first analog circuit 111 outputs n voltage signals simultaneously and the second analog circuit can process one signal, the data transfer circuit 112 from the first analog circuit 111. The received n voltage signals may be sequentially transmitted to the second analog circuit 113 over time. To this end, the data transfer circuit 112 may include a multiplexer and a sample-hold circuit.

제2 아날로그 회로(113)는 데이터 전달 회로(112)를 경유하여 수신한 제1 아날로그 회로(111)의 출력 신호에 대해 오프셋 조절 및/또는 이득 증폭을 수행할 수 있다. 또한, 제2 아날로그 회로(113)는 임피던스 매칭 회로(117)를 경유하여 수신한 압력 센서의 출력 신호에 대해 오프셋 조절 및/또는 이득 증폭을 수행할 수 있다. 예시적으로, 제2 아날로그 회로(113)는 압력 검출 모드에서 임피던스 매칭 회로(117)를 통해 수신한 신호를 처리하고, 저전력 지문 검출 모드 및 정밀 지문 검출 모드에서 데이터 전달 회로(112)로부터 수신한 신호를 처리할 수 있다. The second analog circuit 113 may perform offset adjustment and / or gain amplification on the output signal of the first analog circuit 111 received through the data transfer circuit 112. In addition, the second analog circuit 113 may perform offset adjustment and / or gain amplification on the output signal of the pressure sensor received through the impedance matching circuit 117. In exemplary embodiments, the second analog circuit 113 processes a signal received through the impedance matching circuit 117 in the pressure detection mode, and receives the data received from the data transfer circuit 112 in the low power fingerprint detection mode and the precision fingerprint detection mode. You can process the signal.

제2 아날로그 회로(113)에는 증폭 이득의 조절을 위한 제어 신호(gain_con)와 오프셋 조절을 위한 제어 신호(offset_con)가 입력될 수 있다. 이들 제어 신호(gain_con, offset_con)는 로직 회로(115)에 의해 생성될 수 있다. 제2 아날로그 회로(113)는 로직 회로(115)로부터 수신한 증폭 이득의 조절을 위한 제어 신호(gain_con)에 기초하여 증폭 이득을 조절하거나 및/또는 오프셋 조절을 위한 제어 신호(offset_con)에 기초하여 오프셋을 조절함으로써 다이나믹 레인지(dynamic range)를 확대하고 검출의 정확성을 높일 수 있다.The control signal gain_con for adjusting the amplification gain and the control signal offset_con for adjusting the offset may be input to the second analog circuit 113. These control signals gain_con and offset_con may be generated by the logic circuit 115. The second analog circuit 113 adjusts the amplification gain based on the control signal gain_con for adjusting the amplification gain received from the logic circuit 115 and / or based on the control signal offset_con for adjusting the offset. By adjusting the offset, the dynamic range can be extended and the accuracy of detection can be increased.

아날로그-디지털 컨버터(114)는 제2 아날로그 회로(113)로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다.The analog-digital converter 114 may convert an analog signal received from the second analog circuit 113 into a digital signal and output the digital signal.

로직 회로(115)는 정보 처리부(110) 내부의 전반적인 제어, 판단 및 연산 기능을 수행할 수 있다. 예시적으로, 로직 회로(115)는 제2 아날로그 회로(113)의 오프셋 제어 신호(offset_con)와 이득 제어 신호(gain_con)를 생성하고, 임피던스 매칭 회로(117)의 인에이블 신호(enable)와 임피던스 제어 신호(Z_con)를 생성할 수 있다. 또한, 예시적으로, 로직 회로(115)는 동작 모드 제어(압력 검출 모드, 저전력 지문 검출 모드, 정밀 지문 검출 모드) 및 후술할 지문 검출 방법을 주도적으로 진행할 수 있다. 로직 회로(115)는 ASIC 등의 하드웨어로 구현될 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니고 소프트웨어나 펌웨어로 구현될 수도 있다. 다만, 로직 회로(115)가 ASIC 등의 하드웨어로 구현될 경우 소프트웨어나 펌웨어로 구현되는 경우에 비해 동작 속도가 빠르다는 장점이 있다.The logic circuit 115 may perform overall control, determination, and arithmetic functions in the information processor 110. In exemplary embodiments, the logic circuit 115 generates the offset control signal offset_con and the gain control signal gain_con of the second analog circuit 113, and enables and impedances of the impedance matching circuit 117. The control signal Z_con may be generated. Also, as an example, the logic circuit 115 may lead the operation mode control (pressure detection mode, low power fingerprint detection mode, precision fingerprint detection mode) and the fingerprint detection method described later. The logic circuit 115 may be implemented by hardware such as an ASIC, but is not limited thereto. The logic circuit 115 may be implemented by software or firmware. However, when the logic circuit 115 is implemented in hardware such as an ASIC, there is an advantage that the operation speed is faster than that implemented in software or firmware.

입출력 회로(116)는 정보 처리부(110)가 메인 프로세서와 정보를 송수신하는 경로를 제공할 수 있다. 예시적으로, 입출력 회로(116)는 로직 회로(115)로부터 정밀 지문 검출 모드에서 검출한 지문 정보를 수신하고 이를 메인 프로세서로 전송할 수 있다. The input / output circuit 116 may provide a path through which the information processor 110 transmits and receives information with the main processor. In exemplary embodiments, the input / output circuit 116 may receive the fingerprint information detected in the precision fingerprint detection mode from the logic circuit 115 and transmit it to the main processor.

임피던스 매칭 회로(117)는 압력 센서의 출력 신호를 수신하고 처리한 후 제2 아날로그 회로(113)로 전달할 수 있다. 예시적으로, 임피던스 매칭 회로(117)는 로직 회로(115)로부터 수신한 인에이블 신호(enable)에 기초하여 압력 센서의 압력 검출 동작을 차단할 수 있다. 여기서, 압력 센서의 압력 검출 동작을 차단한다는 것은, 예를 들면, 압력 센서가 압력 검출을 위해 전력을 소모하는 것을 줄이거나 차단하는 것일 수 있다. 또한, 예시적으로, 임피던스 매칭 회로(117)는 로직 회로(115)로부터 수신한 임피던스 제어 신호(Z_con)에 기초하여 임피던스 매칭 회로(117) 내부의 임피던스를 조절할 수 있다. 임피던스 매칭 회로(117) 내부의 임피던스의 조절은 압력 센서에서 검출하는 임피던스(저항 또는 정전용량)에 맞춰 임피던스 매칭 회로(117) 내부의 임피던스를 조절함으로써 압력 검출의 정확성을 높이기 위한 것이다.The impedance matching circuit 117 may receive and process the output signal of the pressure sensor and transmit the processed signal to the second analog circuit 113. In exemplary embodiments, the impedance matching circuit 117 may block the pressure detection operation of the pressure sensor based on an enable signal received from the logic circuit 115. Here, blocking the pressure detection operation of the pressure sensor may be, for example, reducing or blocking the pressure sensor from consuming power for pressure detection. Also, for example, the impedance matching circuit 117 may adjust the impedance inside the impedance matching circuit 117 based on the impedance control signal Z_con received from the logic circuit 115. The adjustment of the impedance inside the impedance matching circuit 117 is to increase the accuracy of pressure detection by adjusting the impedance inside the impedance matching circuit 117 according to the impedance (resistance or capacitance) detected by the pressure sensor.

도 6은 저항형 압력 센서의 검출 전압에 따른 디지털 변환값의 특성을 예시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating the characteristics of the digital conversion value according to the detection voltage of the resistive pressure sensor.

본 실시예의 압력 센서에는 저항형 압력 센서가 사용될 수 있다. 저항형 압력 센서에서 검출한 정보는 전압으로 변환된 후 다시 아날로그-디지털 컨버터에서 디지털 값으로 변환될 수 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터가 8 비트로 동작하는 경우 디지털 변환값은 256 단계로 구분될 수 있는데, 검출된 압력에 대응되는 전압 범위 전체를 8 비트로 모두 표현할 경우 해상도가 낮아질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 전체 전압 범위의 일부분을 8 비트로 표현하도록 하고 검출된 신호에 대응하는 전압 범위에 따라 오프셋을 조절할 수 있다. 본 실시예에서는, 도 5에 예시된 제2 아날로그 회로(113)가 이러한 오프셋을 조절하는 기능을 가지도록 함으로써 해상도를 높여 유효 터치 여부에 대한 정확한 판단이 가능할 수 있다.A resistive pressure sensor may be used for the pressure sensor of this embodiment. The information detected by the resistive pressure sensor can be converted into a voltage and then converted back into a digital value by the analog-to-digital converter. For example, when the analog-to-digital converter operates in 8 bits, the digital conversion value may be divided into 256 steps. When the entire voltage range corresponding to the detected pressure is expressed in 8 bits, the resolution may be lowered. To solve this problem, a portion of the entire voltage range can be represented by 8 bits and the offset can be adjusted according to the voltage range corresponding to the detected signal. In the present exemplary embodiment, the second analog circuit 113 illustrated in FIG. 5 may have a function of adjusting such an offset, thereby increasing resolution and enabling accurate determination of valid touch.

제2 아날로그 회로(113)는 오프셋 조절 기능 외에도 증폭 이득의 조절 기능을 포함할 수 있다. 이 경우 오프셋 조절과 마찬가지로 압력 검출의 정확성을 높여 유효 터치 여부에 대한 정확한 판단이 가능할 수 있다.The second analog circuit 113 may include an adjustment function of the amplification gain in addition to the offset adjustment function. In this case, as in the offset adjustment, the accuracy of pressure detection may be increased to accurately determine whether an effective touch is performed.

도 7은 임피던스 매칭 회로를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서 압력 센서는 압력에 따라 임피던스가 가변되는 특성을 고려하여 가변 임피던스(Za)로 도시되어 있다. 임피던스 매칭 회로(117)는 가변 임피던스(Zb)와 스위칭 소자(SW)를 포함하는 것으로 도시되어 있는데, 이는 임피던스 매칭 회로(117)의 실제 회로를 나타낸 것이 아니라 임피던스 매칭 회로(117)의 동작을 설명하기 위한 개념적인 예시로 이해되어야 할 것이다. 임피던스 매칭 회로(117)의 가변 임피던스(Zb)는 압력 센서와의 임피던스 매칭 기능을 설명하는 것이고 스위칭 소자(SW)는 압력 센서의 동작 차단 기능을 설명하는 것으로 이해될 수 있다. 7 is a diagram for describing an impedance matching circuit. In FIG. 7, the pressure sensor is illustrated as a variable impedance Za in consideration of a characteristic in which impedance varies with pressure. The impedance matching circuit 117 is shown as including a variable impedance Zb and a switching element SW, which does not represent the actual circuit of the impedance matching circuit 117 but describes the operation of the impedance matching circuit 117. It should be understood as a conceptual example. It can be understood that the variable impedance Zb of the impedance matching circuit 117 describes the impedance matching function with the pressure sensor and the switching element SW describes the operation blocking function of the pressure sensor.

임피던스 매칭 회로(117)는 로직 회로로부터 수신한 임피던스 제어 신호(Z_con)에 기초하여 내부 임피던스(Zb)를 조절할 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 압력 센서의 압력에 따라 변화하는 임피던스(Za)에 대응하여 임피던스 매칭 회로(117) 내부의 임피던스(Zb)를 변경함으로써 압력 검출의 정확성을 높이기 위한 것이다.The impedance matching circuit 117 may adjust the internal impedance Zb based on the impedance control signal Z_con received from the logic circuit. This is to increase the accuracy of pressure detection by changing the impedance Zb inside the impedance matching circuit 117 in response to the impedance Za that changes according to the pressure of the pressure sensor as described above.

또한, 임피던스 매칭 회로(117)는 로직 회로로부터 수신한 인에이블 신호(enable)에 기초하여 내부 스위칭 소자(SW)의 온/오프를 제어할 수 있다. 스위칭 소자(SW)가 온 될 경우, 압력 센서의 임피던스(Za)와 임피던스 매칭 회로(117)의 내부 임피던스(Zb)를 통해 전류가 흐르고, 제2 아날로그 회로(113)에는 압력에 대한 정보를 포함하는 신호가 입력될 수 있다. 스위칭 소자(SW)가 오프 될 경우, 압력 센서의 임피던스(Za)를 통해 전류가 흐를 수 없으므로 압력 센서의 압력 검출 기능이 상실되는 대신 압력 센서에 의한 전력 소모를 차단하거나 줄일 수 있다. 따라서 압력 검출 모드에서는 스위칭 소자(SW)를 온 시켜 압력을 검출하고, 압력 검출 모드가 아닌 경우 스위칭 소자(SW)를 오프 시켜 압력 센서의 압력 검출 동작을 차단함으로써 압력 센서에 의한 전력 소모를 줄일 수 있다.In addition, the impedance matching circuit 117 may control the on / off of the internal switching element SW based on an enable signal received from the logic circuit. When the switching element SW is turned on, current flows through the impedance Za of the pressure sensor and the internal impedance Zb of the impedance matching circuit 117, and the second analog circuit 113 includes information about pressure. Can be input. When the switching element SW is turned off, current cannot flow through the impedance Za of the pressure sensor, and thus power consumption by the pressure sensor can be cut off or reduced instead of losing the pressure detection function of the pressure sensor. Therefore, in the pressure detection mode, the switching element SW is turned on to detect the pressure, and in the non-pressure detection mode, the switching element SW is turned off to cut off the pressure detection operation of the pressure sensor, thereby reducing power consumption by the pressure sensor. have.

도 7은 저항형 압력 센서가 사용되는 경우를 가정하고 임피던스 매칭 회로(117)를 개념적으로 도시하고 있다. 정전용량형 압력 센서가 사용될 경우 도 7을 통해 설명한 임피던스 매칭 회로(117)의 동작은 유사할 것이지만 임피던스 매칭 회로(117)의 내부 구조는 달라질 수 있을 것이다.7 conceptually illustrates an impedance matching circuit 117 assuming a case where a resistive pressure sensor is used. When the capacitive pressure sensor is used, the operation of the impedance matching circuit 117 described with reference to FIG. 7 will be similar, but the internal structure of the impedance matching circuit 117 may vary.

도 8은 정보 처리부의 다른 일 예를 예시하는 도면이다. 도 8의 정보 처리부(810)는 가변용량 검출 회로(818)를 더 포함하는 점에서 도 5의 정보 처리부(110)와 차이가 있다.8 is a diagram illustrating another example of the information processing unit. The information processor 810 of FIG. 8 differs from the information processor 110 of FIG. 5 in that it further includes a variable capacitance detection circuit 818.

가변 용량 검출 회로(818)는 정전용량형 압력 센서가 사용되는 경우에 선택적으로 사용될 수 있다. 가변용량 검출 회로(818)는 임피던스 매칭 회로(117)로부터 압력 센서의 정전용량에 대한 신호를 수신하고 처리한 후 제2 아날로그 회로로 출력할 수 있다. 이 때, 가변용량 검출 회로(818)는 압력 검출 모드에서 내부의 피드백 정전용량을 변경하면서 수신한 신호를 변환하여 출력할 수 있다.The variable capacitance detection circuit 818 may optionally be used when a capacitive pressure sensor is used. The variable capacitance detection circuit 818 may receive a signal about the capacitance of the pressure sensor from the impedance matching circuit 117, process it, and output the signal to the second analog circuit. In this case, the variable capacitance detecting circuit 818 may convert and output the received signal while changing the feedback capacitance inside the pressure detecting mode.

이하 도 9 및 도 10을 참조하여 가변용량 검출 회로(818)에 대해 상세히 설명한다. 도 9는 정전용량형 압력 센서의 거리에 따른 정전용량 특성을 예시하는 도면이고, 도 10은 가변 용량 검출 회로의 일 예를 예시하는 도면이다.Hereinafter, the variable capacitance detection circuit 818 will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a diagram illustrating capacitance characteristics according to a distance of a capacitive pressure sensor, and FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a variable capacitance detection circuit.

도 9에 예시된 바와 같이, 정전용량 압력 센서의 정전용량은 두 전극 사이의 거리에 반비례하는 특성을 가질 수 있다. 예시적으로, 영역 A에서 정전용량은 상당히 큰 값을 가질 수 있고, 영역 C에서 정전용량은 상대적으로 아주 작은 값을 가질 수 있으며, 영역 B에서는 중간 정도의 값을 가질 수 있다. 이 때, 영역 A에서의 정전용량과 영역 C에서의 정전 용량의 차이는 클 수 있다.As illustrated in FIG. 9, the capacitance of the capacitive pressure sensor may have a property that is inversely proportional to the distance between two electrodes. By way of example, the capacitance in region A may have a fairly large value, the capacitance in region C may have a relatively small value, and the region B may have a medium value. At this time, the difference between the capacitance in the region A and the capacitance in the region C may be large.

도 10에 예시된 바와 같이, 정전용량형 압력 센서의 정전용량의 변화 범위가 크다는 점을 고려하여, 가변용량 검출 회로(818)는 내부의 피드백 커패시터(Cg)의 정전용량을 변경할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 가변용량 검출 회로(818)는 복수 개의 피드백 커패시터(CgA, CgB, CgC)를 포함하고 각 피드백 커패시터(CgA, CgB, CgC)는 스위칭 소자(SWA, SWB, SWC)을 통해 선택적으로 사용되도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 복수의 피드백 커패시터(CgA, CgB, CgC)는 각각 서로 다른 용량을 가질 수 있고, 정전용량형 압력 센서의 거리에 따른 정전용량 범위에 대응하여 복수의 피드백 커패시터(CgA, CgB, CgC) 중에서 적절한 크기의 피드백 커패시터가 선택적으로 사용될 수 있다. 예시적으로, 도 9에서 영역 A의 경우 피드백 커패시터(CgA)가 사용되고, 영역 B의 경우 피드백 커패시터(CgB)가 사용되며, 영역 C의 경우 피드백 커패시터(CgC)가 사용될 수 있다. 또한, 예시적으로, 세 개의 피드백 커패시터(CgA, CgB, CgC)가 포함되고 세 개의 스위칭 소자(SWA, SWB, SWC)를 통해 두 개 이상이 동시에 사용될 수 있도록 구성될 경우, 8 단계의 커패시턴스를 구성할 수 있으므로 정전용량형 압력 센서의 정전용량에 좀 더 세밀하게 대응할 수 있다.As illustrated in FIG. 10, in consideration of the large change range of the capacitance of the capacitive pressure sensor, the variable capacitance detection circuit 818 may be configured to change the capacitance of the internal feedback capacitor Cg. Can be. To this end, the variable capacitance detection circuit 818 includes a plurality of feedback capacitors CgA, CgB, and CgC, and each feedback capacitor CgA, CgB, and CgC is selectively used through switching elements SWA, SWB, and SWC. It may be configured to. For example, the plurality of feedback capacitors CgA, CgB, and CgC may have different capacities, and the plurality of feedback capacitors CgA, CgB, and CgC may correspond to a capacitance range according to the distance of the capacitive pressure sensor. ), An appropriately sized feedback capacitor may optionally be used. For example, in FIG. 9, a feedback capacitor CgA is used for the region A, a feedback capacitor CgB is used for the region B, and a feedback capacitor CgC is used for the region C. In FIG. In addition, when three feedback capacitors CgA, CgB, and CgC are included and two or more may be simultaneously used through three switching elements SWA, SWB, and SWC, an eight-step capacitance may be used. It can be configured to cope with the capacitance of the capacitive pressure sensor more precisely.

도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지문 검출 방법을 예시하는 도면이다.11 is a diagram illustrating a fingerprint detection method according to another embodiment of the present invention.

S1101 단계에서, 지문 검출 장치는 압력 센서를 통해 압력을 검출할 수 있다(압력 검출 단계). 압력 센서에는 저항형 압력 센서 또는 정전용량형 압력 센서가 사용될 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 지문 검출 장치는 압력 검출 단계에서 압력 신호에 대한 오프셋 및/또는 증폭 이득을 변경하면서 압력 검출을 수행함으로써 좀 더 정밀하게 압력을 검출할 수 있다. 예시적으로, 압력 센서가 정전용량형 압력 센서인 경우, 지문 검출 장치는 압력 검출 단계에서 피드백 정전용량을 변경하면서 압력 검출을 수행함으로써 좀 더 정밀하게 압력을 검출할 수 있다.In step S1101, the fingerprint detection device may detect the pressure through the pressure sensor (pressure detection step). A resistive pressure sensor or a capacitive pressure sensor may be used as the pressure sensor, but is not limited thereto. In exemplary embodiments, the fingerprint detection device may detect the pressure more precisely by performing pressure detection while changing the offset and / or amplification gain for the pressure signal in the pressure detection step. For example, when the pressure sensor is a capacitive pressure sensor, the fingerprint detection device may detect the pressure more precisely by performing pressure detection while changing the feedback capacitance in the pressure detection step.

S1103 단계에서, 지문 검출 장치는 압력 검출 단계에서 검출된 압력 정보에 기초하여 유효 터치 여부를 판단할 수 있다(유효 터치 판단 단계). 예시적으로, 지문 검출 장치는 압력 센서에서 검출한 압력이 기준값 이상인 경우 유효 터치인 것으로 판단할 수 있다. In operation S1103, the fingerprint detection apparatus may determine whether or not the effective touch is based on the pressure information detected in the pressure detection step (effective touch determination step). For example, the fingerprint detection apparatus may determine that the touch is effective when the pressure detected by the pressure sensor is equal to or greater than the reference value.

S1103 단계에서 유효 터치로 판단되는 경우, S1105 단계로 진행하여 저전력 지문 검출 모드에서 지문 센서를 통해 지문 정보를 검출할 수 있다(저전력 지문 검출 단계). S1103 단계에서 유효 터치가 아닌 것으로 판단되는 경우, S1101 단계로 복귀할 수 있다. 예시적으로, 저전력 지문 검출 단계에서는 지문 센서를 구성하는 어레이 중에서 일부만을 동작시키거나 또는 여기 전압의 크기를 줄이거나 또는 아날로그-디지털 변환기의 비트 수를 줄이는 방법 중의 하나 이상을 선택적으로 사용하여 지문 검출의 정밀도를 낮추면서 전력 소모를 줄일 수 있다. If it is determined in step S1103 that the effective touch, the flow proceeds to step S1105 to detect the fingerprint information through the fingerprint sensor in the low power fingerprint detection mode (low power fingerprint detection step). If it is determined in step S1103 that the touch is not an effective touch, it may return to step S1101. For example, in the low power fingerprint detection step, fingerprint detection may be performed by selectively using one or more methods of operating only a part of the array constituting the fingerprint sensor, reducing the magnitude of the excitation voltage, or reducing the number of bits of the analog-to-digital converter. The power consumption can be reduced while lowering the precision of.

S1107 단계에서, 저전력 지문 검출 단계에서 검출된 지문 정보에 기초하여 지문 패턴인지 여부를 판단할 수 있다(지문 패턴 판단 단계). 예시적으로, 저전력 지문 검출 단계에서는 지문의 굴곡(지문 융선 간의 간격)을 분석할 수 있는 정도의 정밀도로 지문을 검출하고, 지문 패턴 판단 단계에서는 분석된 지문의 굴곡을 통해 지문 패턴인지 아닌지 여부를 판단할 수 있다.In step S1107, it may be determined whether the fingerprint is a pattern based on the fingerprint information detected in the low power fingerprint detection step (fingerprint pattern determination step). For example, in the low power fingerprint detection step, the fingerprint is detected with a precision enough to analyze the curvature of the fingerprint (the gap between the fingerprint ridges), and in the fingerprint pattern determination step, whether the fingerprint pattern is determined by the curvature of the analyzed fingerprint is determined. You can judge.

S1107 단계에서 지문 패턴으로 판단되는 경우, S1109 단계로 진행하여 정밀 지문 검출 모드에서 지문 센서를 통해 지문 정보를 검출할 수 있다(정밀 지문 검출 단계). 예시적으로, 정밀 지문 검출 단계에서는 지문 분석을 수행할 수 있을 정도의 높은 정밀도로 지문을 검출하되 저전력 지문 검출 단계에 비해 상대적으로 전력 소모가 많을 수 있다.If it is determined in step S1107 that the fingerprint pattern, the flow proceeds to step S1109 to detect the fingerprint information through the fingerprint sensor in the precision fingerprint detection mode (precision fingerprint detection step). For example, in the precision fingerprint detection step, the fingerprint may be detected with high precision to perform fingerprint analysis, but the power consumption may be relatively higher than that of the low power fingerprint detection step.

S1107 단계에서 지문 패턴이 아닌 것으로 판단되는 경우, S1101 단계(압력 검출 단계) 또는 S1107 단계(저전력 지문 검출 단계) 중의 어느 하나로 선택적으로 복귀할 수 있다. 예시적으로, S1107 단계에서 지문 패턴이 아닌 것으로 판단되는 이유가 지문 패턴 이상인 경우(Case 1) S1105 단계로 복귀하여 저전력 지문 검출 단계를 다시 수행하고, S1107 단계에서 지문 패턴이 아닌 것으로 판단되는 이유가 접촉 불량인 경우(Case 2) S1101 단계로 복귀하여 압력 검출 단계를 다시 수행할 수 있다.If it is determined in step S1107 that it is not the fingerprint pattern, it may be selectively returned to either step S1101 (pressure detection step) or S1107 step (low power fingerprint detection step). For example, if it is determined in step S1107 that the fingerprint pattern is not the same as the fingerprint pattern (Case 1), the process returns to step S1105 to perform the low power fingerprint detection step again, and in step S1107 the reason why the fingerprint pattern is not determined is If there is a contact failure (Case 2), the process returns to step S1101 and the pressure detection step can be performed again.

S1109 단계에서 정밀 지문 검출을 수행한 후, S1111 단계로 진행하여 정밀 지문 검출 단계에서 검출된 지문 정보를 메인 프로세서로 전송할 수 있다(지문 정보 전송 단계). After performing the fine fingerprint detection in step S1109, the flow proceeds to step S1111 to transmit the fingerprint information detected in the fine fingerprint detection step to the main processor (fingerprint information transmitting step).

메인 프로세서는 지문 검출 장치가 정밀 지문 검출 단계에서 수집한 지문 정보를 수신하고, 수신된 지문 정보에 기초하여 지문 인식 및 지문 매칭 등의 지문 분석을 수행할 수 있다. 메인 프로세서는 지문 검출 장치로부터 수신한 지문 정보에 오류가 있어 지문 분석을 수행할 수 없을 경우, 오류 정보를 지문 검출 장치로 전송하고, 지문 검출 장치는 메인 프로세서로부터 수신한 오류 정보에 기초하여 압력 검출 단계(S1101), 저전력 지문 검출 단계(S1105) 및 정밀 지문 검출 단계(S1109) 중의 어느 하나로 복귀할 수 있다.The main processor may receive the fingerprint information collected by the fingerprint detection device in the precision fingerprint detection step, and perform fingerprint analysis such as fingerprint recognition and fingerprint matching based on the received fingerprint information. When the main processor cannot perform fingerprint analysis due to an error in the fingerprint information received from the fingerprint detection device, the main processor transmits the error information to the fingerprint detection device, and the fingerprint detection device detects the pressure based on the error information received from the main processor. The process may return to any one of step S1101, low power fingerprint detection step S1105, and precision fingerprint detection step S1109.

여기서, S1101 단계(압력 검출 단계) 및 S1103 단계(유효 터치 판단 단계)는 전술한 압력 검출 모드에 포함되고, S1105 단계(저전력 지문 검출 단계) 및 S1107 단계(지문 패턴 판단 단계)는 전술한 저전력 지문 검출 모드에 포함되며, S1109 단계(정밀 지문 검출 단계) 및 S1111 단계(지문 정보 전송 단계)는 전술한 정밀 지문 검출 모드에 포함되는 것으로 이해될 수 있다. Here, step S1101 (pressure detection step) and step S1103 (effective touch determination step) are included in the above-described pressure detection mode, and step S1105 (low power fingerprint detection step) and step S1107 (fingerprint pattern determination step) are described above. Included in the detection mode, steps S1109 (precision fingerprint detection step) and step S1111 (fingerprint information transmission step) can be understood to be included in the above-described precision fingerprint detection mode.

이와 같이 본 발명은, 실시예에 따라, 터치 압력 정보를 이용하여 유효 터치 여부를 먼저 판단한 후 지문 검출 동작을 시작하도록 함으로써, 사용자의 의도하지 않은 접촉에 의한 불필요한 지문 검출 동작을 줄여 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 저전력 지문 검출 모드를 통해 지문 패턴 여부를 판단하고 지문 패턴으로 판단되는 경우 정밀 지문 검출 모드로 진입함으로써, 전력 소비가 큰 정밀 지문 검출 모드의 동작 회수를 줄여 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 압력 센서에서 검출한 신호에 대해 오프셋 및/또는 증폭 이득을 자동으로 변경하면서 신호를 처리함으로써 다이나믹 레인지를 확대하고 검출의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 압력 센서의 출력 신호에 대해 임피던스를 매칭시켜 검출함으로써 압력 검출의 정확성을 높일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 압력 센서의 동작을 차단할 수 있도록 함으로써 압력 센서에 의한 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 정전용량형 압력 센서가 사용될 경우 가변용량 검출 회로의 피드백 정전용량을 변경할 수 있도록 함으로써 압력 센서의 넓은 범위의 정전용량에 대해 정밀한 검출을 수행할 수 있다.As described above, according to an exemplary embodiment of the present invention, by determining whether an effective touch is first performed by using touch pressure information, the fingerprint detection operation is started, thereby reducing power consumption by reducing unnecessary fingerprint detection operation due to unintended contact of the user. Can be. In addition, according to an embodiment, by determining whether the fingerprint pattern through the low power fingerprint detection mode and enters the precision fingerprint detection mode when it is determined that the fingerprint pattern, the power consumption is reduced by reducing the number of operations of the high power consumption of the fingerprint detection mode You can. Further, according to the embodiment, by processing the signal while automatically changing the offset and / or amplification gain with respect to the signal detected by the pressure sensor, it is possible to expand the dynamic range and increase the accuracy of the detection. In addition, according to the embodiment, the accuracy of the pressure detection may be increased by matching the impedance with respect to the output signal of the pressure sensor. In addition, according to the embodiment, it is possible to block the operation of the pressure sensor to reduce the power consumption by the pressure sensor. In addition, according to the embodiment, when the capacitive pressure sensor is used, it is possible to change the feedback capacitance of the variable capacitance detection circuit, thereby enabling precise detection of a wide range of capacitance of the pressure sensor.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.The terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that a corresponding component may be included unless specifically stated otherwise, and thus does not exclude other components. It should be construed that it may further include other components. All terms, including technical and scientific terms, have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms commonly used, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be construed in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (17)

지문에 대한 정보를 검출하는 지문 센서; 및
상기 지문 센서에서 검출한 지문 정보 및 압력 센서에서 검출한 압력 정보를 처리하는 정보 처리부;를 포함하되,
상기 정보 처리부는,
압력 검출 모드로 동작하여 상기 압력 센서로부터 수신한 상기 압력 정보에 기초하여 유효 터치 여부를 판단하고,
상기 유효 터치 여부의 판단 결과 유효 터치로 판단되는 경우 저전력 지문 검출 모드로 동작하여 상기 지문 센서를 통해 지문 정보를 검출하고, 유효 터치가 아닌 것으로 판단된 경우 상기 지문 센서가 저전력 지문 검출 모드를 수행하지 않도록 하며,
상기 저전력 지문 검출 모드에서 상기 지문 센서로부터 수신한 지문 정보에 기초하여 지문 패턴인지 여부를 판단하고,
상기 지문 패턴 여부의 판단 결과 지문 패턴으로 판단된 경우 상기 지문 센서가 정밀 지문 검출 모드로 동작하여 상기 저전력 지문 검출 모드보다 높은 정밀도로 지문 정보를 다시 검출하도록 하고 상기 정밀 지문 검출 모드에서 상기 지문 센서가 검출한 지문 정보를 메인 프로세서로 전송하여 상기 메인 프로세서로 하여금 상기 정밀 지문 검출 모드에서 검출한 지문 정보를 분석하도록 하며, 상기 지문 패턴 여부의 판단 결과 지문 패턴이 아닌 것으로 판단된 경우 상기 지문 센서가 상기 정밀 지문 검출 모드를 수행하지 않도록 하며,
상기 저전력 지문 검출 모드에서는 상기 정밀 지문 검출 모드에 비해 상기 지문 센서를 구성하는 어레이 중에서 일부만을 동작시키거나 또는 지문 검출을 위한 여기 전압의 크기를 줄이는 방법 중의 하나 이상을 포함하여 상기 정밀 지문 검출 모드보다 낮은 정밀도로 지문 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
A fingerprint sensor detecting information about the fingerprint; And
And an information processor configured to process fingerprint information detected by the fingerprint sensor and pressure information detected by the pressure sensor.
The information processing unit,
It operates in the pressure detection mode to determine whether the effective touch based on the pressure information received from the pressure sensor,
If it is determined that the valid touch is a valid touch, the device operates in a low power fingerprint detection mode and detects fingerprint information through the fingerprint sensor. To avoid
In the low power fingerprint detection mode, it is determined whether the fingerprint pattern is based on the fingerprint information received from the fingerprint sensor.
If it is determined that the fingerprint pattern is the fingerprint pattern, the fingerprint sensor operates in the precision fingerprint detection mode to detect the fingerprint information with higher precision than the low power fingerprint detection mode, and the fingerprint sensor in the precision fingerprint detection mode. Transmitting the detected fingerprint information to the main processor to cause the main processor to analyze the fingerprint information detected in the precision fingerprint detection mode, and if it is determined that the fingerprint pattern is not the fingerprint pattern, the fingerprint sensor is Do not perform the precision fingerprint detection mode,
The low power fingerprint detection mode may include at least one of a method of operating only a portion of the array constituting the fingerprint sensor or reducing the magnitude of an excitation voltage for fingerprint detection as compared to the precision fingerprint detection mode. A fingerprint detection device characterized by detecting fingerprint information with low precision.
청구항 1에 있어서,
상기 지문 센서는 손가락과 상기 지문 센서 사이의 정전용량에 대한 정보를 검출하는 정전용량형 지문 센서인 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 1,
The fingerprint sensor is a fingerprint detection device, characterized in that the capacitive fingerprint sensor for detecting information about the capacitance between the finger and the fingerprint sensor.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 정보 처리부는 상기 압력 센서에서 검출한 압력이 기준값 이상인 경우 유효 터치인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 1,
And the information processing unit determines that the touch is effective when the pressure detected by the pressure sensor is equal to or greater than a reference value.
청구항 1에 있어서,
상기 정보 처리부는,
상기 지문 센서에서 검출한 정보를 전압 신호로 변환하는 제1 아날로그 회로; 및
제1 아날로그 회로의 출력 신호에 대해 오프셋 조절 및 이득 증폭을 수행하여 출력하는 제2 아날로그 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 1,
The information processing unit,
A first analog circuit for converting information detected by the fingerprint sensor into a voltage signal; And
And a second analog circuit configured to perform offset adjustment and gain amplification on the output signal of the first analog circuit for output.
청구항 5에 있어서,
상기 압력 센서의 출력 신호는 상기 제2 아날로그 회로로 전달되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 5,
And the output signal of the pressure sensor is transmitted to the second analog circuit.
청구항 6에 있어서,
상기 정보 처리부는,
상기 압력 센서의 출력 신호를 수신하고 상기 제2 아날로그 회로로 전달하는 임피던스 매칭 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 6,
The information processing unit,
And an impedance matching circuit which receives the output signal of the pressure sensor and transfers it to the second analog circuit.
청구항 7에 있어서,
상기 임피던스 매칭 회로는 상기 압력 센서의 압력 검출 동작을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 7,
The impedance matching circuit can block the pressure detection operation of the pressure sensor.
청구항 5에 있어서,
상기 정보 처리부는 상기 압력 검출 모드에서 상기 제2 아날로그 회로의 증폭 이득을 변경하면서 상기 압력 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 5,
And the information processing unit performs the pressure detection while changing the amplification gain of the second analog circuit in the pressure detection mode.
청구항 9에 있어서,
상기 압력 센서는 정전용량형 압력 센서이고,
상기 정전용량형 압력 센서의 출력 신호는 가변용량 검출 회로를 통해 상기 제2 아날로그 회로로 입력되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 9,
The pressure sensor is a capacitive pressure sensor,
The output signal of the capacitive pressure sensor is input to the second analog circuit through a variable capacitance detection circuit.
청구항 10에 있어서,
상기 정보 처리부는 상기 압력 검출 모드에서 상기 가변용량 검출 회로의 피드백 정전용량을 변경하면서 상기 압력 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 10,
And the information processing unit performs the pressure detection while changing the feedback capacitance of the variable capacitance detection circuit in the pressure detection mode.
청구항 10에 있어서,
상기 정전용량형 압력 센서는 단일 셀로 구성되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 10,
The capacitive pressure sensor is a fingerprint detection device, characterized in that consisting of a single cell.
청구항 5에 있어서,
상기 압력 센서는 저항형 압력 센서인 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.
The method according to claim 5,
The pressure sensor is a fingerprint detection device, characterized in that the resistive pressure sensor.
지문 검출 장치에 의해 수행되는 지문 검출 방법에 있어서,
압력 센서를 통해 압력을 검출하는 압력 검출 단계;
상기 압력 검출 단계에서 검출된 압력 정보에 기초하여 유효 터치 여부를 판단하는 유효 터치 판단 단계;
상기 유효 터치 판단 단계에서 유효 터치로 판단되는 경우, 저전력 지문 검출 모드로 동작하여 지문 센서를 통해 지문 정보를 검출하는 저전력 지문 검출 단계;
상기 저전력 지문 검출 단계에서 검출된 지문 정보에 기초하여 지문 패턴인지 여부를 판단하는 지문 패턴 판단 단계;
상기 지문 패턴 판단 단계에서 지문 패턴으로 판단되는 경우, 정밀 지문 검출 모드로 동작하여 지문 센서를 통해 상기 저전력 지문 검출 모드보다 높은 정밀도로 지문 정보를 다시 검출하는 정밀 지문 검출 단계; 및
상기 정밀 지문 검출 단계에서 검출된 지문 정보를 메인 프로세서로 전송하는 지문 정보 전송 단계;를 포함하되,
상기 유효 터치 판단 단계에서 유효 터치가 아닌 것으로 판단된 경우 상기 지문 센서가 상기 저전력 지문 검출 모드를 수행하지 않도록 하고,
상기 지문 패턴 판단 단계에서 지문 패턴이 아닌 것으로 판단된 경우 상기 지문 센서가 상기 정밀 지문 검출 모드를 수행하지 않도록 하며,
상기 정밀 지문 검출 모드에서 검출된 지문 정보는 상기 메인 프로세서에 의해 지문 분석에 사용되고
상기 저전력 지문 검출 모드에서는 상기 정밀 지문 검출 모드에 비해 상기 지문 센서를 구성하는 어레이 중에서 일부만을 동작시키거나 또는 지문 검출을 위한 여기 전압의 크기를 줄이는 방법 중의 하나 이상을 포함하여 상기 정밀 지문 검출 모드보다 낮은 정밀도로 지문 정보를 검출하는, 지문 검출 방법.
In the fingerprint detection method performed by the fingerprint detection device,
A pressure detecting step of detecting pressure through the pressure sensor;
An effective touch determination step of determining whether or not an effective touch is based on the pressure information detected in the pressure detection step;
A low power fingerprint detection step of detecting fingerprint information through a fingerprint sensor by operating in a low power fingerprint detection mode when it is determined as an effective touch in the valid touch determination step;
A fingerprint pattern determining step of determining whether a fingerprint pattern is based on the fingerprint information detected in the low power fingerprint detection step;
A precision fingerprint detection step of detecting fingerprint information again at a higher precision than the low power fingerprint detection mode through a fingerprint sensor when the fingerprint pattern is determined in the fingerprint pattern determination step; And
And a fingerprint information transmitting step of transmitting the fingerprint information detected in the precision fingerprint detection step to a main processor.
If it is determined that the valid touch is not an effective touch, the fingerprint sensor does not perform the low power fingerprint detection mode.
If it is determined in the fingerprint pattern determination step that the fingerprint pattern is not the fingerprint pattern, the fingerprint sensor does not perform the precise fingerprint detection mode,
Fingerprint information detected in the precision fingerprint detection mode is used for fingerprint analysis by the main processor.
The low power fingerprint detection mode may include at least one of a method of operating only a portion of the array constituting the fingerprint sensor or reducing the magnitude of an excitation voltage for fingerprint detection as compared to the precision fingerprint detection mode. A fingerprint detection method for detecting fingerprint information with low precision.
청구항 14에 있어서,
상기 압력 센서를 통해 검출한 압력이 임계압력 이상인 경우 유효 터치인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 방법.
The method according to claim 14,
Fingerprint detection method characterized in that it is determined that the effective touch if the pressure detected by the pressure sensor is more than the threshold pressure.
청구항 14에 있어서,
상기 압력 검출 단계에서는 압력 신호에 대한 증폭 이득을 변경하면서 압력 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 방법.
The method according to claim 14,
And the pressure detection step performs pressure detection while changing the amplification gain for the pressure signal.
청구항 14에 있어서,
상기 압력 센서는 정전용량형 압력 센서이고,
상기 압력 검출 단계에서는 피드백 정전용량을 변경하면서 압력 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 방법.
The method according to claim 14,
The pressure sensor is a capacitive pressure sensor,
And in the pressure detecting step, pressure detection is performed while changing the feedback capacitance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150051888A (en) * 2013-11-05 2015-05-13 삼성전자주식회사 Method for controlling power of fingerprint sensor, fingerprint processing device, and electronic device performing thereof
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KR20170122386A (en) * 2016-04-27 2017-11-06 삼성전자주식회사 Fingerprint verification method and electronic device performing thereof

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