KR100808227B1 - 정전 용량 검출 장치 및 그 구동 방법, 지문 센서 및바이오매트릭스 인증 장치 - Google Patents

정전 용량 검출 장치 및 그 구동 방법, 지문 센서 및바이오매트릭스 인증 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센싱 정밀도가 높은 지문 센서를 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 지문 센서는 지문과의 사이에 형성되는 정전 용량에 대응한 검출 신호를 출력하는 정전 용량 검출 회로를 매트릭스 형상으로 배치한 매트릭스부와, 그 검출 신호를 증폭하는 증폭 회로를 구비한다. 증폭 회로는 정전 용량 검출 회로에 검출 신호를 출력하기 위한 신호원으로서 기능한다. 검출 신호는 증폭 회로로부터 정전 용량 검출 회로를 경유하여 저전위 전원선에 전달되도록 구성되어 있다.
지문, 센서, 정전 용량, 매트릭스, 증폭 회로, 저전위.

Description

정전 용량 검출 장치 및 그 구동 방법, 지문 센서 및 바이오매트릭스 인증 장치{CAPACITANCE DETECTION DEVICE AND DRIVE METHOD THEREOF, FINGERPRINT SENSOR, AND BIOMETRICS AUTHENTICATION DEVICE}
도 1은 제 1 실시예의 정전 용량식 지문 센서의 블록도.
도 2는 제 1 실시예의 정전 용량 검출 회로의 회로 구성도.
도 3은 제 1 실시예의 증폭 회로의 회로 구성도.
도 4는 제 1 실시예의 정전 용량 검출 회로의 단면도.
도 5는 제 1 실시예의 정전 용량식 지문 센서를 실장한 응용 예를 나타내는 도면.
도 6은 제 1 실시예의 인증 순서를 나타내는 플로차트.
도 7은 제 2 실시예의 정전 용량 검출 회로의 회로 구성도.
도 8은 제 3 실시예의 정전 용량식 지문 센서의 블록도.
도 9는 제 3 실시예의 정전 용량 검출 회로의 회로 구성도.
도 10은 제 3 실시예의 증폭 회로의 회로 구성도.
도 11은 제 3 실시예의 정전 용량 검출 회로의 회로 구성도.
도 12는 제 3 실시예의 타이밍차트.
도 13은 제 3 실시예의 타이밍차트.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 정전 용량식 지문 센서
10 : 데이터선 레지스터
20 : 주사선 레지스터
30 : 액티브 매트릭스부
31 : 정전 용량 검출 회로
32 : 선택 트랜지스터
33 : 정전 용량
34 : 신호 출력 소자
35 : 데이터선 선택 트랜지스터
36 : 주사선
37 : 데이터선
38 : 리셋 트랜지스터
50 : 데이터측 선택선
Cs : 기준 용량
Cd : 검출 용량
Vss : 저전위 전원선
본 발명은 지문 등의 미소한 요철(凹凸)을 갖는 피검물(被檢物)의 표면 형상을 정전 용량 변화로서 판독하는 정전 용량 검출 기술에 관한 것이다.
일본국 특개평 11-118415호 공보, 일본국 특개 2000-346608호 공보, 일본국 특개 2001-56204호 공보, 일본국 특개 2001-133213호 공보에는 단결정 실리콘 기판 위에 형성된 센서 전극의 표면을 유전체막으로 피복(被覆)하고, 손가락 끝의 전위를 기준 전위로 하여, 손가락 끝과 센서 전극 사이에 형성되는 정전 용량이 지문의 요철에 따라 변화하는 것을 이용하여 지문을 인식하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 종래의 정전 용량식 지문 센서는 단결정 실리콘 기판 위에 형성되어 있기 때문에, 손가락 끝을 지문 센서에 강하게 꽉 누르면 분열된다는 결점이 있었다. 또한, 지문 센서를 구성하기 위해서는, 손가락 끝의 면적(대략 20㎜×20㎜) 정도의 크기로 형성할 필요가 있기 때문에, 단결정 실리콘 기판에 형성하면 고가(高價)로 된다는 결점도 발생했다. 또한, 센서 전극과 트랜지스터를 조합시킨 정전 용량 검출 회로를 매트릭스 형상으로 배치하고, 센서 전극과 손가락 끝 사이에 형성되는 정전 용량의 용량 변화를 이용하여 트랜지스터를 구동하여 외부 회로에 전류를 흘려 보내는 종래의 구성에서는, 지문 검출부에 배치되는 트랜지스터 사이즈에 제약이 있기 때문에, 충분한 전류 구동 능력을 얻을 수 없어, 고정밀도 센싱(sensing)이 불가능하다는 결점이 발생했다.
그래서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하여, 고정밀도이며 안정된 센싱을 가능하게 하는 정전 용량 검출 장치, 지문 센서 및 바이오매트릭스 인증 장치를 제안하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 실용(實用)할 수 있는 강도(强度)를 구비한 정전 용량 검출 장치, 지문 센서 및 바이오매트릭스 인증 장치를 저렴하게 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 정전 용량을 고정밀도로 센싱할 수 있는 방법을 제안하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 정전 용량 검출 장치는 피검물(被檢物) 표면과의 사이에 형성되는 정전 용량에 대응한 검출 신호를 출력함으로써, 상기 피검물 표면의 요철 정보를 판독하는 정전 용량 검출 장치로서, 상기 검출 신호를 출력하는 정전 용량 검출 회로를 복수 배치한 검출부와, 상기 검출 신호를 증폭하는 증폭 회로를 구비한다. 상기 정전 용량 검출 회로는 상기 피검물 표면과의 사이에서 정전 용량을 형성하기 위한 센서 전극과, 상기 정전 용량에 대응한 검출 신호를 출력하는 신호 출력 소자와, 상기 검출 신호의 신호 전달 경로에 접속되는 저(低)전위 전원선을 구비하고 있다. 상기 증폭 회로는 상기 정전 용량 검출 회로에 상기 검출 신호를 출력하기 위한 신호원(信號源)으로서 기능하고, 상기 검출 신호는 상기 증폭 회로로부터 상기 신호 출력 소자를 경유하여 상기 저전위 전원선에 전달되도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 검출 신호를 증폭하는 증폭 회로는 정전 용량 검출 회로와는 별체(別體)로서 구성할 수 있기 때문에, 증폭 회로를 구성하는 트랜지스터 사이즈를 비교적 크게 설계할 수 있어, 검출 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 적합한 형태로서, 상기 검출 신호는 전류 신호이고, 상기 증폭 회로는 상기 정전 용량 검출 회로에 상기 전류 신호를 공급하는 전류원으로서 기능하는 것이 바람직하다. 검출 신호로서 전류 신호를 이용함으로써, 피검물 표면과의 사이에 형성되는 정전 용량을 외부 부하(負荷)에 의한 감쇠(減衰) 없이 검출할 수 있다.
본 발명의 적합한 형태로서, 상기 증폭 회로는 상기 검출부의 형성 영역 외에 형성되는 것이 바람직하다. 검출부에는 복수의 정전 용량 검출 회로가 고밀도로 배치되기 때문에, 트랜지스터 사이즈에 제약이 있어, 전류 구동 능력을 높이는데 곤란이 따르지만, 검출부의 형성 영역 외에 증폭 회로를 형성함으로써, 트랜지스터 사이즈의 제약을 받지 않고 설계할 수 있기 때문에, 증폭 회로의 전류 구동 능력을 높일 수 있다. 이것에 의해, 고정밀도 센싱이 가능해진다.
본 발명의 적합한 형태로서, 상기 정전 용량 검출 회로를 선택하기 위한 복수의 선택선과, 상기 증폭 회로로부터 상기 정전 용량 검출 회로에 상기 검출 신호를 출력하기 위한 복수의 데이터선을 더 구비하고, 상기 정전 용량 검출 회로는 상기 선택선에 접속되는 선택 트랜지스터를 더 구비하고 있으며, 상기 선택 트랜지스터의 개폐 제어에 의해, 상기 데이터선과 상기 신호 출력 소자의 통전(通電)/차단을 제어하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 검출부에 배치된 다수의 정전 용량 검출 회로를 액티브로 구동하는 것이 가능해져, 고해상도의 센싱 을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 적합한 형태로서, 상기 데이터선 위에 상기 검출 신호를 출력하는 전(前)단계로서, 상기 데이터선을 프리차지(pre-charge)하는 프리차지 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다. 센싱의 전단계에서 데이터선을 프리차지함으로써, 데이터선의 전위를 안정화시킬 수 있고, 센싱의 속도를 높일 수 있다.
본 발명의 적합한 형태로서, 상기 프리차지 수단이 상기 데이터선의 프리차지를 실행하는 프리차지 기간과, 상기 신호 출력 소자가 상기 검출 신호를 출력하는 센싱 기간의 비율을 설정하기 위한 프리차지 기간 설정 수단을 더 구비한다. 프리차지 기간을 단축함으로써, 충분한 센싱 기간을 확보할 수 있어, 고정밀도 센싱을 행할 수 있다.
본 발명의 적합한 형태로서, 상기 신호 출력 소자는 전류 제어 단자, 전류 입력 단자, 및 전류 출력 단자를 구비하는 3단자 트랜지스터로서 구성되어 있고, 상기 정전 용량에 대응하는 검출 신호를 출력하는 전단계로서, 상기 전류 제어 단자의 전위를 소정의 전위로 제어하는 전위 제어 수단을 더 구비한다. 이러한 구성에 의해, 3단자 트랜지스터의 전류 제어 단자에 주입된 전하를 배출하여 전류 제어 단자의 전위를 안정화시킬 수 있고, 센싱 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 적합한 형태로서, 상기 정전 용량 검출 회로는 용량값이 일정한 기준 용량을 더 구비하고, 상기 신호 출력 소자는 상기 정전 용량과 상기 기준 용량의 용량비에 대응하는 검출 신호를 출력한다. 용량값이 일정한 기준 용량을 구비함으로써, 센싱 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 적합한 형태로서, 상기 정전 용량 검출 회로는 절연성 기판 위에 형성되어 있다. 절연성 기판 위에 정전 용량 검출 회로를 형성함으로써, 센서의 기계적 강도를 높일 수 있다. 또한, 절연성 기판으로서, 유리 기판이나 플라스틱 기판 등을 채용함으로써, 제조 비용을 저감할 수도 있다.
본 발명의 지문 센서는 본 발명의 정전 용량 검출 장치를 구비하고, 지문의 요철 정보를 판독하도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 지문 정보의 고정밀도 센싱을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 바이오매트릭스 인증 장치는 본 발명의 지문 센서를 구비하고 있다. 여기서, 「바이오매트릭스 인증 장치」는 바이오매트릭스 정보로서 지문 정보를 이용하여 본인 인증을 행하는 기능을 실장한 장치를 의미하고, IC 카드, 현금 카드(cash card), 신용 카드(credit card), 신분증명서 등의 각종 카드 매체 이외에, 전자 상거래의 본인 인증 장치, 입퇴실(入退室) 관리 장치, 컴퓨터 단말 장치의 인증 장치 등 모든 보안(security) 시스템을 포함한다.
본 발명의 정전 용량 검출 장치의 구동 방법은, 피검물 표면과의 사이에 형성되는 정전 용량에 대응하여 전류 신호의 증폭률을 가감(加減)하는 전류 증폭 소자와, 상기 전류 증폭 소자에 상기 전류 신호를 공급하기 위한 데이터선과, 상기 데이터선을 흐르는 전류 신호를 증폭하는 증폭 회로와, 상기 데이터선과 상기 전류 증폭 소자의 통전/차단을 제어하는 선택 트랜지스터와, 전류 신호의 출력 경로에 접속되는 저전위 전원선을 구비하는 정전 용량 검출 장치의 구동 방법으로서, 상기 선택 트랜지스터를 폐쇄 상태로 하여, 상기 데이터선과 상기 전류 증폭 소자 사이 를 전기적으로 차단하는 차단 스텝과, 상기 데이터선을 소정의 전위로 프리차지하는 프리차지 스텝과, 상기 데이터선의 프리차지 종료 후, 상기 선택 트랜지스터를 개방 상태로 하여, 상기 데이터선과 상기 전류 증폭 소자 사이를 전기적으로 도통(導通)하는 도통 스텝과, 상기 증폭 회로로부터 상기 데이터선을 통하여 상기 전류 증폭 소자에 전류 신호를 공급하고, 상기 정전 용량에 대응한 전류 증폭률로 상기 전류 신호를 증폭하는 센싱 스텝을 포함한다. 이와 같이, 전류 증폭 소자에 의해 전류 신호를 증폭하는 전단계로서, 데이터선을 소정의 전위로 프리차지함으로써, 센싱 전의 데이터선의 전위 편차에 의한 센싱 정밀도의 저하를 회피하여, 고정밀도 센싱을 가능하게 할 수 있다.
상기 프리차지 스텝을 실행하는 기간(프리차지 기간)과, 상기 센싱 스텝을 실행하는 기간(센싱 기간)의 비율(듀티비(duty ratio))은 가변(可變)으로 하는 것이 바람직하다. 프리차지 기간을 단축하여 데이터선의 전위를 단시간에 소정의 전위로 안정화시킴으로써, 충분한 센싱 기간을 확보할 수 있다. 이것에 의해, 고정밀도 센싱을 가능하게 할 수 있다.
[실시예 1]
이하, 각 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 제 1 실시예에 대해서 설명한다.
도 2는 피험자(被驗者)의 지문의 요철 정보를 전기 신호로 변환하는 정전 용량 검출 회로(31)의 회로 구성도이다. 상기 검출 회로(31)는 상기 검출 회로(31)를 선택하기 위한 선택 트랜지스터(32)와, 피험자의 손가락 끝과 센서 전극 사이에 형성되는 정전 용량(33)과, 정전 용량(33)의 미소한 용량 변화에 의거하여 지문의 요철 정보를 담당하는 검출 신호를 출력하는 신호 출력 소자(34)와, 선택 트랜지스터(32)의 개폐 제어를 행하기 위한 신호를 전달하는 주사선(36)과, 검출 신호를 전달하기 위한 데이터선(37)과, 검출 신호의 출력 경로를 구성하는 저전위 전원선(Vss)과, 용량값이 일정한 기준 용량(Cs)을 구비하여 구성되어 있다. 정전 용량(33)의 용량값을 Cd라고 하면, 검출 용량(Cd)은 피험자의 지문의 요철과 센서 전극(도 4 참조) 사이의 거리에 따라 결정된다. 신호 출력 소자(34)로서는, 검출 용량(Cd)에 대응한 검출 신호를 출력하는 소자라면 특별히 한정되지 않지만, 검출 용량(Cd)의 대소(大小)에 따라 전류 증폭 작용을 행하는 신호 증폭 소자(전류 증폭 소자) 등이 적합하다. 이러한 신호 증폭 소자로서, 본 실시예에서는 게이트 단자(전류 제어 단자), 소스 단자(전류 출력 단자), 및 드레인 단자(전류 입력 단자)로 이루어지는 3단자 트랜지스터를 예시하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
상술한 구성에 있어서, 주사선(36) 위에 논리 레벨 H의 신호가 출력되고, 선택 트랜지스터(32)가 개방 상태로 되면, 데이터선(37)에는 신호 출력 소자(34)의 게이트 전위에 의해 결정되는 검출 전류가 흐른다. 이 검출 전류는 검출 용량(Cd)에 대응하는 검출 신호로서 처리된다. 검출 신호에는 지문의 요철 정보가 포함되어 있다. 신호 출력 소자(34)의 게이트 전위는 신호 출력 소자(34) 자체의 기생 용량(Ct)(도시 생략)과, 기준 용량(Cs)과, 검출 용량(Cd)의 각각의 용량비에 의해 결정된다.
예를 들면, 피험자의 손가락 끝을 센서 전극에 근접시킨 경우에, 지문의 볼록부가 센서 전극에 근접하면, 검출 용량(Cd)은 기생 용량(Ct) 및 기준 용량(Cs)에 대하여 충분히 커지고, 신호 출력 소자(34)의 게이트 전위는 접지 전위에 근접한다. 그 결과, 신호 출력 소자(34)는 대략 오프(off) 상태로 되고, 신호 출력 소자(34)의 소스/드레인 사이에는 상당히 미약한 전류가 흐른다. 한편, 지문의 오목부가 센서 전극에 근접하면, 검출 용량(Cd)은 기생 용량(Ct) 및 기준 용량(Cs)에 대하여 충분히 작아지고, 신호 출력 소자(34)의 게이트 전위는 주사선(36)의 전위에 근접한다. 주사선(36)이 액티브로 되어 있는 상태에서는, 주사선(36)의 전위는 고(高)전위(Vdd)이다. 그 결과, 신호 출력 소자(34)는 대략 온(on) 상태로 되고, 신호 출력 소자(34)의 소스/드레인 사이에는 상술한 미약(微弱) 전류보다도 큰 전류가 흐른다. 여기서, 신호 출력 소자(34)의 소스 단자는 저전위 전원선(Vss)에 접속되어 있기 때문에, 신호 출력 소자(34)를 흐르는 검출 전류의 방향은 데이터선(37)으로부터 저전위 전원선(Vss)에 유입(流入)되는 방향으로 된다. 즉, 피험자의 지문의 요철 정보를 담당하는 검출 신호는 외부 회로로부터 정전 용량 검출 회로(31)에 유입되도록 출력된다.
도 4는 센서 전극을 중심으로 하는 정전 용량 검출 회로(31)의 단면 구조도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 정전 용량 검출 회로(31)에는 지문의 요철 정보를 담당하는 검출 신호를 출력하는 신호 출력 소자(34)와, 피험자의 손가락 끝(F)과의 사이에 정전 용량(33)을 형성하기 위한 센서 전극(검출 전극)(71)이 형성되어 있다. 신호 출력 소자(34)는 게이트 전극(70), 게이트 절연막(68), 다결정 실리콘층(63), 소스/드레인 전극(69)을 포함하여 구성되는 MOS 트랜지스터이다. 정전 용량(33)은 지문의 요철 패턴에 따라 그 용량값이 변화하는 가변(可變) 용량이다. 손가락 끝(F)의 전위는 기준 전위로 설정되어 있다. 센서 전극(71)은 게이트 전극(70)에 접속되어 있으며, 지문의 요철에 의한 검출 용량(Cd)의 변화를 신호 출력 소자(34)에 전달하고, 채널을 흐르는 드레인 전류의 증폭 작용에 의해 정전 용량 변화를 센싱할 수 있도록 구성되어 있다.
도 4에 나타낸 정전 용량 검출 회로(31)를 제조하기 위해서는, 절연성 기판(61) 위에 산화실리콘 등의 하지절연막(62)을 적층하고, 그 위에 비정질 실리콘을 성막하여 결정화시켜, 다결정 실리콘층(63)을 형성한다. 이어서, 다결정 실리콘층(63) 위에 게이트 절연막(68)과 게이트 전극(70)을 형성하고, 자기 정합적으로 다결정 실리콘층(63)에 불순물을 주입 및 확산시켜, 소스/드레인 영역을 형성한다. 이어서, 제 1 층간절연막(64)을 형성한 후, 콘택트 홀을 개구하여 소스/드레인 전극(69)을 형성한다. 또한, 제 2 층간절연막(65, 66)을 적층하여 콘택트 홀을 개구하고, 센서 전극(71)을 형성한다. 마지막으로, 표면 전체를 패시베이션(passivation)막(67)으로 피복한다. 여기서, 제 2 층간절연막(65, 66)이 2층 구조로 되어 있는 것은 하층(下層)의 제 2 층간절연막(65)에 의해 평탄성을 확보하고, 상층(上層)의 제 2 층간절연막(66)에 의해 원하는 막 두께를 얻기 위함이지만, 단층 구조로 할 수도 있다.
또한, 절연성 기판(61) 위에 트랜지스터 등의 반도체 소자를 형성하기 위해 서는, 상술한 제법(製法)에 한정되지 않으며, 예를 들어, 일본국 특개평 11-312811호 공보나 S. Utsunomiya et. al., Society for Information Display, p. 916 (2000)에 개시된 박리 전사 기술을 적용함으로써, 트랜지스터 등의 반도체 소자를 절연성 기판(61) 위에 형성할 수도 있다. 박리 전사 기술을 적용하면, 절연성 기판(61)으로서, 플라스틱 기판이나 유리 기판 등의 적절한 강도를 갖는 저렴한 기판을 채용할 수 있기 때문에, 정전 용량식 지문 센서(1)의 기계적 강도를 높일 수 있다.
도 1은 상술한 정전 용량 검출 회로(31)를 액티브 매트릭스 형상으로 배열한 정전 용량식 지문 센서(1)의 블록도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 지문 센서(1)는 데이터선(37)을 선택하기 위한 데이터선 드라이버(10)와, 주사선(36)을 선택하기 위한 주사선 드라이버(20)와, 지문 검출부로서 기능하는 액티브 매트릭스부(30)와, 검출 신호를 증폭하기 위한 증폭 회로(40)를 구비하여 구성되어 있다. 데이터선 드라이버(10)는 데이터선(37)을 차례로 선택하는 타이밍을 결정하는 시프트 레지스터(11)와, 아날로그 스위치(12)를 구비하여 구성되어 있다. 주사선 드라이버(20)는 주사선(36)을 차례로 선택하는 타이밍을 결정하는 시프트 레지스터(21)를 구비하여 구성되어 있다. 액티브 매트릭스부(30)에는 정전 용량 검출 회로(31)가 매트릭스 형상(M행×N열)으로 배열되어 있으며, M개의 주사선(36)과 M개의 저전위 전원선(Vss)은 행방향을 따라 배선되고, N개의 데이터선(37)은 열방향을 따라 배선되어 있다. 상기 구성에 있어서, M개의 주사선(36)이 1라인마다 액티 브로 되면, 어느 시점에서 액티브로 되어 있는 주사선(36) 위에 나열되는 N개의 데이터선(37)이 아날로그 스위치(12)에 의해 차례로 선택되어 증폭 회로(40)에 접속되도록 점순차(點順次) 구동된다.
도 3은 정전 용량 검출 회로(31)의 검출 신호를 증폭하는 증폭 회로(40)의 회로 구성도이다. 증폭 회로(40)는 전단(前段)의 커런트 미러 회로(41)와 후단(後段)의 커런트 미러 회로(42)를 구비하여 구성되어 있다. 전단의 커런트 미러 회로(41)에서는, 게이트 전위가 참조 전압(VR)으로 유지된 MOS 트랜지스터(41a)가 출력하는 일정한 참조 전류(Iref)와 신호 출력 소자(34)가 출력하는 검출 전류(Idat )를 비교하고, 후단의 커런트 미러 회로(42)에서는, 참조 전류(Iref)와 검출 전류(Idat)의 차분(差分)을 증폭한 신호(OUT)를 출력한다. 참조 전류(Iref)는 검출 전류(Idat)의 최대값과 최소값의 대략 중간으로 되도록 미리 설정되어 있다. 미리 정해진 소정의 임계값과 신호(OUT)의 신호 레벨을 비교함으로써, 2치(binary) 데이터로 이루어지는 지문 정보를 얻을 수 있게 된다.
또한, 도 3에 있어서, CLK 신호는 시프트 레지스터(11)에 입력하는 펄스 신호와 동일하며, 아날로그 스위치(12)의 전환 타이밍에 동기(同期)하고 있다.
다음으로, 정전 용량식 지문 센서(1)의 응용 예에 대해서 설명한다. 도 5는 스마트 카드(smart card)(81)의 블록도를 나타내고 있으며, 상술한 정전 용량식 지문 센서(1)와, CPU나 메모리 소자 등을 실장한 IC 칩(82)과, 액정 디스플레이 등의 표시 장치(83)를 구비하여 구성되어 있다. IC 칩(82)에는 바이오매트릭스 정보로 서, 카드 소유자의 지문 정보가 등록되어 있다. 도 6은 이 스마트 카드(81)의 인증 순서를 나타내고 있다. 카드 사용자가 손가락 끝을 지문 센서(1)에 접촉시킴으로써, 스마트 카드(81)에 지문 정보가 입력되면(스텝 S1), 이 지문 정보는 미리 등록된 지문 정보와 대조된다(스텝 S2). 여기서, 지문이 일치하면(스텝 S2;YES), 암증(暗證) 번호가 발행된다(스텝 S3). 이어서, 카드 소유자에 의해 암증 번호가 입력된다(스텝 S4). 스텝 S3에서 발행된 암증 번호와 스텝 S4에서 입력된 암증 번호가 일치하고 있는지의 여부가 체크되어(스텝 S5), 일치하고 있을 경우에는(스텝 S5;YES), 카드의 사용이 허가된다(스텝 S6).
이와 같이, 암증 번호에 더하여 지문 정보에 의해 본인의 인증을 행함으로써, 보안이 우수한 스마트 카드를 제공할 수 있다. 바이오매트릭스 인증 기능을 실장한 스마트 카드는 현금 카드, 신용 카드, 신분증명서 등에 이용할 수 있다. 본 실시예의 지문 센서는 본인 인증을 행하기 위한 모든 바이오매트릭스 인증 장치에 응용할 수 있다. 예를 들면, 실내에 대한 입퇴실 관리를 행하는 보안 시스템으로서, 본 실시예의 지문 센서를 도어에 부착하여 두고, 상기 지문 센서에 입력된 입실자의 지문 정보와 미리 등록된 지문 정보를 대조하여, 양자가 일치할 경우에는 입실을 허가하는 한편, 양자가 일치하지 않을 경우에는 입실을 불허가(不許可)로 하여, 필요에 따라 경비 회사 등에 통보하는 시스템에도 응용할 수 있다. 또한, 인터넷 등의 오픈 네트워크를 통한 전자 상거래에서도, 본인 확인을 위한 바이오매트릭스 인증 장치로서 본 실시예의 지문 센서를 효과적으로 응용할 수 있다. 또한, 컴퓨터 단말 장치의 사용자 인증 장치나 복사기의 복사기 사용자 관리 장치 등 에도 널리 응용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 센싱 감도(感度)를 규정하는 전류 구동 능력은 전류원으로서 기능하는 증폭 회로(40)를 구성하는 트랜지스터 사이즈에 의해 결정되기 때문에, 액티브 매트릭스부(30) 내에 배치되는 트랜지스터와는 달리, 트랜지스터의 배치 공간에 제약이 없어, 충분한 전류 구동 능력을 확보할 수 있다. 이것에 의해, 액티브 매트릭스부(30)에 배열된 정전 용량 검출 회로(31)의 집적 밀도가 비교적 큰 고해상도의 센서일지라도, 고정밀도 센싱이 가능해진다.
또한, 증폭 회로(40)를 2단의 커런트 미러 회로(41, 42)로 구성함으로써, 지문 정보의 고정밀도 센싱이 가능해진다. 또한, 유리 기판이나 플라스틱 기판 등의 적절한 강도를 갖는 저렴한 기판 위에 정전 용량 검출 회로(31)를 형성함으로써, 정전 용량식 지문 센서(1)의 강도 향상과 비용 저하를 실현할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, 본 발명의 정전 용량 검출 장치의 실시예로서 지문 센서를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 모든 피검물의 미소 요철 패턴을 정전 용량 변화로서 판독하는 장치에 응용할 수 있다. 예를 들면, 동물의 비문(鼻紋) 인식 등에도 응용할 수 있다.
[실시예 2]
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전 용량 검출 회로(31)의 회로 구성도이다. 상기 검출 회로(31)는 상술한 선택 트랜지스터(32), 정전 용량(33), 신호 출력 소자(34), 주사선(36), 데이터선(37), 기준 용량(Cs), 저전위 전원선(Vss)에 더하여, 리셋 트랜지스터(38)를 구비하여 구성되어 있다. 도 7에 나타낸 정전 용량 검출 회로(31)는, 상술한 제 1 실시예와 동일하게, 액티브 매트릭스부(30)에 어레이 형상으로 배열되고, 데이터선 드라이버(10)와 주사선 드라이버(20)의 제어에 의해 정전 용량(33)의 검출 용량(Cd)을 판독한다. 리셋 트랜지스터(38)는 전단(前段)의 정전 용량 검출 회로(31)가 선택되어 있는 단계(프리센싱(pre-sensing) 기간)에서 개방 상태로 되도록 개폐 제어된다.
리셋 트랜지스터(38)를 개방 상태로 함으로써, 신호 출력 소자(34)의 게이트 단자는 저전위 전원선(Vss)과 도통하고, 상기 게이트 단자에 주입된 전하를 배출할 수 있다. 정전 용량식 지문 센서의 제조 공정에서는, 신호 출력 소자(34)의 게이트 단자에 의도하지 않은 전하 등이 주입되어 지문 정보의 검출에 악영향을 미칠 가능성을 갖고 있었지만, 상기 구성에 의해, 지문 정보 검출의 전단계에서 신호 출력 소자(34)의 게이트 전위를 리셋할 수 있기 때문에 보다 안정된 동작을 행할 수 있다. 이와 같이, 리셋 트랜지스터(38)와 저전위 전원선(Vss)에 의해 「전위 제어 수단」이 실현된다. 이 「전위 제어 수단」은 신호 출력 소자(34)의 게이트 단자를 소정의 전위로 제어하기 위한 수단이며, 여기서는 상기 게이트 단자를 저전위 전원선(Vss)과 접속하고 있다. 「전위 제어 수단」으로서는, 트랜지스터 이외의 임의의 스위칭 소자 등을 사용할 수 있다.
또한, 신호 출력 소자(34)가 개방 상태로 되어 데이터선(37) 위에 검출 신호가 출력되어 있는 단계(센싱 기간)에서는, 검출 용량(Cd)을 정확히 판독하기 위해, 리셋 트랜지스터(38)는 폐쇄 상태로 되도록 제어된다.
[실시예 3]
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 정전 용량 검출 회로(31)의 회로 구성도이다. 상기 검출 회로(31)는 상술한 선택 트랜지스터(32), 정전 용량(33), 신호 출력 소자(34), 주사선(36), 데이터선(37), 기준 용량(Cs), 저전위 전원선(Vss)에 더하여, 데이터선 선택 트랜지스터(35) 및 데이터측 선택선(50)을 구비하여 구성되어 있다. 도 9에 나타낸 정전 용량 검출 회로(31)는, 상술한 제 1 실시예와 동일하게, 액티브 매트릭스부(30)에서 M행×N열로 배열되고, 데이터선 드라이버(10)와 주사선 드라이버(20)의 제어에 의해 정전 용량(33)의 검출 용량(Cd)이 판독된다.
어느 특정한 데이터선(37)에 주목하면, 상기 데이터선(37)에는 열방향으로 나열되는 M개의 정전 용량 검출 회로(31)로부터의 검출 신호가 차례로 출력되기 때문에, m행 n열로 배치되어 있는 정전 용량 검출 회로(31)로부터 검출 신호가 출력된 후에, (m+1)행 n열로 배치되어 있는 정전 용량 검출 회로(31)로부터 검출 신호가 출력되면, 데이터선(37)의 전위가 불규칙하게 분포되기 때문에, 안정된 센싱이 불가능하다는 결점이 발생한다. 즉, 동일한 데이터선(37) 위에는 검출 용량(Cd)에 대응하여 서로 다른 전류 레벨의 검출 신호가 서로 다른 타이밍으로 출력되기 때문에, 후단의 정전 용량 검출 회로(31)로부터 출력되는 검출 신호는 전단의 정전 용량 검출 회로(31)로부터 출력된 검출 신호의 영향을 받게 된다.
그래서, 본 실시예에서는, 데이터선(37) 위에 검출 신호를 출력하는 전단계 로서, 데이터선(37)을 소정의 전위(Vdd)로 프리차지함으로써, 데이터선(37)의 전위를 안정화시킨다. 데이터선 선택 트랜지스터(35)는 데이터선(37)과 신호 출력 소자(34) 사이의 전기적인 통전/차단을 제어하는 트랜지스터이며, 데이터선(37)을 프리차지하고 있는 단계에서는 폐쇄 상태로 되도록 제어된다. 데이터선 선택 트랜지스터(35)의 개폐 제어는 데이터측 선택선(50)에 의해 제어된다.
도 8은 상술한 정전 용량 검출 회로(31)를 액티브 매트릭스 형상으로 배열한 정전 용량식 지문 센서(1)의 블록도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이 상기 지문 센서(1)는 데이터선(37)을 선택하기 위한 데이터선 드라이버(10)와, 주사선(36)을 선택하기 위한 주사선 드라이버(20)와, 지문 검출 영역으로서의 액티브 매트릭스부(30)와, 검출 신호를 증폭하기 위한 증폭 회로(40)를 구비하여 구성되어 있다. 데이터선 드라이버(10)는 데이터선(37)을 차례로 선택하는 타이밍을 결정하는 시프트 레지스터(11)와, 데이터선(37)에 프리차지 전압을 공급하기 위한 프리차지용 트랜지스터(13)와, 프리차지 기간을 설정하는 프리차지 기간 선택 회로(14)를 구비하여 구성되어 있다.
여기서, 프리차지용 트랜지스터(13)와, 프리차지 기간 선택 회로(14)와, 프리차지 기간을 규정하는 ENB 신호(이네이블(enable) 신호)를 출력하는 드라이버(도시 생략)와, 데이터선(37)에 프리차지 전압을 공급하는 전원(Vdd)의 협동에 의해 「프리차지 수단」이 실현되어 있다. 또한, 프리차지 기간 선택 회로(14)와, 프리차지 기간을 규정하는 ENB 신호를 출력하는 드라이버(도시 생략)의 협동에 의해 「프 리차지 기간 설정 수단」이 실현되어 있다. 「프리차지 수단」과 「프리차지 기간 설정 수단」은 반드시 복수의 하드웨어로 실현되어 있을 필요는 없으며, 단일 하드웨어로 실현되는 것일 수도 있다.
주사선 드라이버(20)는 주사선(36)을 차례로 선택하는 타이밍을 결정하는 시프트 레지스터(21)를 구비하여 구성되어 있다. 액티브 매트릭스부(30)에는 정전 용량 검출 회로(31)가 매트릭스 형상(M행×N열)으로 배열되어 있으며, M개의 주사선(36)과 M개의 저전위 전원선(Vss)은 행방향을 따라 배선되고, N개의 데이터선(37)과 N개의 데이터측 선택선(50)은 열방향을 따라 배선되어 있다.
도 10은 증폭 회로(40)의 회로 구성도를 나타내고 있으며, 도 3의 CLK 신호 대신에 ENB 신호로 하고 있는 점 및 데이터선 선택 트랜지스터(35)가 추가되어 있는 점을 제외하면, 기본적인 구성은 상술한 제 1 실시예와 동일하다. 또한, 본 실시예의 정전 용량 검출 회로(31)의 회로 구성으로서는, 도 9에 나타낸 회로 구성에 한정되지 않으며, 도 11에 나타낸 회로 구성으로 할 수도 있다. 도 9에서는 기준 용량(Cs)은 주사선(36)과 정전 용량(33)의 한쪽 끝에 접속되어 있지만, 도 11에서는 기준 용량(Cs)은 데이터측 선택선(50)과 정전 용량(33)의 한쪽 끝에 접속되어 있다.
도 12는 데이터선 드라이버(10)로부터 출력되는 각종 신호의 타이밍차트이다. 도 12에 있어서, SP는 스타트 펄스, CLK는 클록 신호, X{1}, X{2}, …, X{N}은 시프트 레지스터(11)의 출력 신호, ENB는 프리차지용 트랜지스터(13)를 개폐 제 어하기 위한 이네이블 신호, XSEL{1}, XSEL{2}, …, XSEL{N}은 데이터측 선택선(50)에 출력되는 선택 신호이다. 데이터선 드라이버(10) 내의 시프트 레지스터(11)의 순차 선택에 의해 1개의 정전 용량 검출 회로(31)가 선택되는 기간 중, 전반(前半)을 프리차지 기간(A)으로 하고, 후반(後半)을 센싱 기간(B)으로 정한다.
프리차지 기간(A)에서는, ENB 신호는 비(非)액티브(논리 레벨 L)로 되고, 프리차지용 트랜지스터(13)는 개방 상태로 된다. 시프트 레지스터(11)로부터 논리 레벨 H의 출력 신호(X{k})가 출력되면, k번째의 아날로그 스위치(14a)가 도통하고, k열째의 데이터선(37)이 전위(Vdd)로 프리차지된다. 이 때, 이네이블 신호의 논리 레벨은 L이기 때문에, 논리곱 회로(14b)의 출력은 논리 레벨 L로 되고, 데이터측 선택선(50)에는 L 레벨의 신호가 출력된다. 이것에 의해, 데이터선 선택 트랜지스터(35)는 폐쇄 상태로 되고, 전원(Vdd)으로부터 정전 용량 검출 회로(31)로의 전류 유입을 억제한다.
프리차지 동작이 종료되면, 센싱 기간(B)으로 이행(移行)하고, 이네이블 신호는 액티브(논리 레벨 H)로 된다. 그리하면, 프리차지용 트랜지스터(13)는 폐쇄 상태로 되어, 전원(Vdd)으로부터 데이터선(37)으로의 전원 공급(프리차지)은 휴지(休止)되는 한편, 논리곱 회로(14b)에는 H 레벨의 출력 신호(X{k})와 H 레벨의 이네이블 신호가 입력되어, 논리곱 회로(14b)의 출력선으로 되는 데이터측 선택선(50)에는 H 레벨의 신호가 출력된다. 그리하면, k열째의 데이터측 선택선(50)에는 H 레벨의 펄스가 출력되어, k열째에 나열되는 데이터선 선택 트랜지스터(35)는 개방 상태로 된다. 이것에 의해, 신호 출력 소자(34)는 데이터선 선택 트랜지스터(35) 및 선택 트랜지스터(32)를 통하여 데이터선(37)에 접속된다. 또한, 도 10에 나타낸 증폭 회로(40)에 있어서, ENB가 액티브로 되기 때문에, 데이터선(37)을 통하여 정전 용량 검출 회로(31)에 유입되는 검출 전류는 증폭 회로(40)에 의해 증폭된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 센싱의 전단계에서 데이터선(37)의 프리차지 동작을 행함으로써, 센싱 시의 데이터선(37)의 전위를 안정시켜, 동작 마진을 넓힐 수 있다. 또한, 데이터선(37)의 전위가 안정되어 있기 때문에, 보다 고속의 지문 정보 검출이 가능해진다.
또한, 도 12에 나타낸 타이밍차트에서는 프리차지 기간(A)과 센싱 기간(B)이 1:1의 관계에 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 예를 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이, 이네이블 신호의 듀티(duty)를 변화시킴으로써, 프리차지 기간(A)과 센싱 기간(B)의 비(듀티비)를 조정할 수도 있다. 프리차지 기간(A)을 단축하여 데이터선(37)의 전위를 단시간에 소정의 전위로 안정화시킴으로써, 충분한 센싱 기간을 확보할 수 있다. 이것에 의해, 고정밀도 센싱을 가능하게 할 수 있다. 또한, 프리차지용 전원 전압에 대해서도, 상술한 Vdd에 한정되지 않고, 임의의 전압을 이용할 수도 있다.
이상 본 발명에 따르면, 고정밀도이며 안정된 센싱을 가능하게 하는 정전 용량 검출 장치, 지문 센서 및 바이오매트릭스 인증 장치가 제공되고, 실용 가능한 강도를 구비한 정전 용량 검출 장치, 지문 센서 및 바이오매트릭스 인증 장치가 저렴하게 제공되며, 정전 용량을 고정밀도로 센싱할 수 있는 방법도 제안된다.

Claims (13)

  1. 피검물(被檢物) 표면과의 사이에 형성되는 정전 용량에 대응한 검출 신호를 출력함으로써, 상기 피검물 표면의 요철(凹凸) 정보를 판독하는 정전 용량 검출 장치로서,
    상기 검출 신호를 출력하는 정전 용량 검출 회로를 복수 배치한 검출부와,
    상기 검출 신호를 증폭하는 증폭 회로와,
    상기 증폭 회로로부터 상기 정전 용량 검출 회로에 상기 검출 신호를 출력하기 위한 복수의 데이터선을 구비하고,
    상기 정전 용량 검출 회로는,
    용량값이 일정한 기준 용량과,
    상기 피검물 표면과의 사이에서 정전 용량을 형성하기 위한 센서 전극과,
    상기 기준 용량과 상기 정전 용량의 용량비에 대응하는 검출 신호를 출력하는 신호 출력 소자와,
    상기 검출 신호의 신호 전달 경로에 접속되는 저(低)전위 전원선과,
    상기 정전 용량 검출 회로를 선택하기 위한 주사선과,
    상기 주사선에 접속하는 선택 트랜지스터를 구비하며,
    상기 주사선은 상기 기준 용량을 차지(charge)하고, 상기 증폭 회로는 상기 정전 용량 검출 회로에 상기 검출 신호를 출력하기 위한 신호원(信號源)으로서 기능하고, 상기 선택 트랜지스터는 그 개폐(開閉) 제어에 의해 상기 데이터선과 상기 신호 출력 소자의 통전(通電)/차단(遮斷)을 제어하도록 구성되고, 상기 검출 신호는 상기 증폭 회로로부터 상기 선택 트랜지스터 및 상기 신호 출력 소자를 경유하여 상기 저전위 전원선에 전달되도록 구성된 정전 용량 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 신호는 전류 신호이고,
    상기 증폭 회로는 상기 정전 용량 검출 회로에 상기 전류 신호를 공급하는 전류원(電流源)으로서 기능하는 정전 용량 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 증폭 회로는 상기 검출부의 형성 영역 외에 형성되어 있는 정전 용량 검출 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터선 위에 상기 검출 신호를 출력하는 전(前)단계로서, 상기 데이터선을 프리차지(pre-charge)하는 프리차지 수단을 더 구비한 정전 용량 검출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프리차지 수단이 상기 데이터선의 프리차지를 실행하는 프리차지 기간과, 상기 신호 출력 소자가 상기 검출 신호를 출력하는 센싱(sensing) 기간의 비율을 설정하기 위한 프리차지 기간 설정 수단을 더 구비하는 정전 용량 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 출력 소자는 전류 제어 단자, 전류 입력 단자, 및 전류 출력 단자를 구비하는 3단자 트랜지스터로서 구성되어 있고,
    상기 정전 용량에 대응하는 검출 신호를 출력하는 전단계로서, 상기 전류 제어 단자의 전위를 소정의 전위로 제어하는 전위 제어 수단을 더 구비하는 정전 용량 검출 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 용량 검출 회로는 절연성 기판 위에 형성되어 있는 정전 용량 검출 장치.
  10. 제 1 항에 기재된 정전 용량 검출 장치를 구비하고, 지문의 요철 정보를 판독하도록 구성된 지문 센서.
  11. 제 10 항에 기재된 지문 센서를 구비한 바이오매트릭스 인증 장치.
  12. 용량값이 일정한 기준 용량과 피검물 표면과의 사이에 형성되어 정전 용량과 상기 기준 용량과의 용량비에 대응하여 전류 신호의 증폭률을 가감(加減)하는 전류 증폭 소자와, 상기 전류 증폭 소자에 상기 전류 신호를 공급하기 위한 데이터선과, 상기 데이터선을 흐르는 전류 신호를 증폭하는 증폭 회로와, 상기 데이터선과 상기 전류 증폭 소자의 통전/차단을 제어하는 선택 트랜지스터와, 상기 선택 트랜지스터를 선택하기 위한 주사선과, 전류 신호의 출력 경로에 접속되는 저전위 전원선을 구비하는 정전 용량 검출 장치의 구동 방법으로서,
    상기 선택 트랜지스터를 폐쇄 상태로 하여, 상기 데이터선과 상기 전류 증폭 소자 사이를 전기적으로 차단하는 차단 스텝과,
    상기 데이터선을 소정의 전위로 프리차지하는 프리차지 스텝과,
    상기 데이터선의 프리차지 종료 후, 상기 선택 트랜지스터를 개방 상태로 하여, 상기 데이터선과 상기 전류 증폭 소자 사이를 전기적으로 도통(導通)하는 동시에, 주사선을 통하여 상기 기준 용량을 차지하는 도통 스텝과,
    상기 증폭 회로로부터 상기 데이터선 및 상기 선택 트랜지스터를 통하여 상기 전류 증폭 소자에 전류 신호를 공급하고, 상기 정전 용량에 대응한 전류 증폭률로 상기 전류 신호를 증폭하는 센싱 스텝을 포함하는 정전 용량 검출 장치의 구동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프리차지 스텝을 실행하는 기간과, 상기 센싱 스텝을 실행하는 기간의 비율을 가변(可變)으로 하는 정전 용량 검출 장치의 구동 방법.
KR1020040025668A 2003-04-17 2004-04-14 정전 용량 검출 장치 및 그 구동 방법, 지문 센서 및바이오매트릭스 인증 장치 KR100808227B1 (ko)

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TW (1) TWI252302B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100928301B1 (ko) * 2009-02-18 2009-11-25 실리콘 디스플레이 (주) 지문 인식 센서

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO315017B1 (no) * 2000-06-09 2003-06-23 Idex Asa Sensorbrikke, s¶rlig for måling av strukturer i en fingeroverflate
JP2005069869A (ja) * 2003-08-25 2005-03-17 Seiko Epson Corp 静電容量検出装置及びその駆動方法、指紋センサ並びにバイオメトリクス認証装置
JP2006133217A (ja) 2004-10-05 2006-05-25 Seiko Epson Corp 静電容量検出装置及びスマートカード
JP2006138675A (ja) 2004-11-10 2006-06-01 Seiko Epson Corp 静電容量検出装置
WO2006064687A1 (ja) 2004-12-14 2006-06-22 Ntn Corporation 回転検出装置およびこれを備えた軸受
JP4794219B2 (ja) * 2005-06-07 2011-10-19 Ｎｔｎ株式会社 磁気アレイセンサ回路およびこれを用いた回転検出装置
JP4501750B2 (ja) 2005-03-29 2010-07-14 セイコーエプソン株式会社 検出装置および認証装置
KR100672619B1 (ko) * 2005-05-16 2007-01-24 주식회사 유니온커뮤니티 지문영상 강화를 위한 정전용량방식 지문센서
TWI315852B (en) 2005-08-05 2009-10-11 Nat Chi Nan Cuniversity A fingerprint acquisition apparatus and method therefor
US8446158B1 (en) 2007-11-09 2013-05-21 Cypress Semiconductor Corporation Compensation for parasitic capacitance of a capacitive sensor
US8154310B1 (en) * 2008-02-27 2012-04-10 Cypress Semiconductor Corporation Capacitance sensor with sensor capacitance compensation
NO20093601A1 (no) 2009-12-29 2011-06-30 Idex Asa Overflatesensor
JP5625994B2 (ja) * 2011-02-22 2014-11-19 セイコーエプソン株式会社 曲げセンサー
JP5626028B2 (ja) * 2011-03-03 2014-11-19 セイコーエプソン株式会社 曲げセンサー
US9465051B1 (en) * 2011-09-29 2016-10-11 Qualcomm Incorporated Surface contact imaging sensor
US9740343B2 (en) 2012-04-13 2017-08-22 Apple Inc. Capacitive sensing array modulation
US9030440B2 (en) 2012-05-18 2015-05-12 Apple Inc. Capacitive sensor packaging
NO20131423A1 (no) 2013-02-22 2014-08-25 Idex Asa Integrert fingeravtrykksensor
NL2012891B1 (en) 2013-06-05 2016-06-21 Apple Inc Biometric sensor chip having distributed sensor and control circuitry.
US9883822B2 (en) 2013-06-05 2018-02-06 Apple Inc. Biometric sensor chip having distributed sensor and control circuitry
US9984270B2 (en) 2013-08-05 2018-05-29 Apple Inc. Fingerprint sensor in an electronic device
US9460332B1 (en) 2013-09-09 2016-10-04 Apple Inc. Capacitive fingerprint sensor including an electrostatic lens
US10296773B2 (en) 2013-09-09 2019-05-21 Apple Inc. Capacitive sensing array having electrical isolation
US9697409B2 (en) 2013-09-10 2017-07-04 Apple Inc. Biometric sensor stack structure
KR101462226B1 (ko) * 2013-10-02 2014-11-20 크루셜텍 (주) 지문 검출 개선을 위한 지문 검출 장치 및 방법
KR20150073539A (ko) * 2013-12-23 2015-07-01 삼성전자주식회사 전자장치의 입력 감지장치 및 방법
CN104866803B (zh) * 2014-02-20 2018-06-05 上海思立微电子科技有限公司 一种指纹信息检测电路
CN106575351B (zh) 2014-02-21 2019-12-13 傲迪司威生物识别公司 采用重叠的网格线和用于从网格线延伸感测表面的导电探头的传感器
US9678600B2 (en) 2014-04-04 2017-06-13 International Business Machines Corporation Display device including a display screen with integrated imaging and a method of using same
CN105448249B (zh) * 2014-06-20 2018-06-22 敦泰电子有限公司 显示装置及其驱动电路和驱动方法、电子设备
CN104112120B (zh) * 2014-06-26 2018-09-18 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别显示驱动电路和显示装置
TWM493712U (zh) * 2014-08-01 2015-01-11 Superc Touch Corp 具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置
JP5861756B2 (ja) * 2014-09-26 2016-02-16 セイコーエプソン株式会社 曲げセンサー
US9740326B2 (en) 2015-03-31 2017-08-22 Synaptics Incorporated Sensor array with split-drive differential sensing
US9817506B2 (en) 2015-03-31 2017-11-14 Synaptics Incorporated Sensor array configurations for differential readout
US9823794B2 (en) 2015-03-31 2017-11-21 Synaptics Incorporated Differential readout for sensor array
TWI541731B (zh) * 2015-04-27 2016-07-11 瑞鼎科技股份有限公司 電容式指紋感測裝置及電容式指紋感測方法
US10325131B2 (en) 2015-06-30 2019-06-18 Synaptics Incorporated Active matrix capacitive fingerprint sensor for display integration based on charge sensing by a 2-TFT pixel architecture
US9958993B2 (en) 2015-06-30 2018-05-01 Synaptics Incorporated Active matrix capacitive fingerprint sensor with 1-TFT pixel architecture for display integration
US9946375B2 (en) 2015-06-30 2018-04-17 Synaptics Incorporated Active matrix capacitive fingerprint sensor with 2-TFT pixel architecture for display integration
US9880688B2 (en) 2015-08-05 2018-01-30 Synaptics Incorporated Active matrix capacitive sensor for common-mode cancellation
TWI564813B (zh) * 2015-08-17 2017-01-01 友達光電股份有限公司 觸碰感應電路及其控制方法
CN105136011B (zh) * 2015-09-30 2018-09-14 威海华菱光电股份有限公司 膜厚的检测装置
JP6503275B2 (ja) 2015-10-09 2019-04-17 株式会社ジャパンディスプレイ センサ及びセンサ付き表示装置
CN105318819B (zh) * 2015-11-04 2018-09-18 威海华菱光电股份有限公司 膜厚的检测装置
CN105321254B (zh) * 2015-11-06 2019-02-26 威海华菱光电股份有限公司 检测被测物体厚度的设备、方法及装置
CN105333809A (zh) * 2015-12-04 2016-02-17 威海华菱光电股份有限公司 厚度检测传感器
TWI621985B (zh) * 2016-01-15 2018-04-21 瑞鼎科技股份有限公司 電容式指紋感測裝置
US9773153B1 (en) * 2016-03-24 2017-09-26 Fingerprint Cards Ab Fingerprint sensor module
JP6562862B2 (ja) 2016-03-29 2019-08-21 株式会社ジャパンディスプレイ タッチ検出装置及びタッチ検出機能付き表示装置
JP6562863B2 (ja) 2016-03-29 2019-08-21 株式会社ジャパンディスプレイ タッチ検出機能付き表示装置
US10372961B2 (en) 2016-03-30 2019-08-06 Japan Display Inc. Fingerprint sensor, fingerprint sensor module, and method for manufacturing fingerprint sensor
JP6878066B2 (ja) * 2016-03-30 2021-05-26 株式会社ジャパンディスプレイ 指紋センサ及び指紋センサモジュール
CN105654075A (zh) * 2016-04-05 2016-06-08 京东方科技集团股份有限公司 一种指纹识别装置及方法
TWI591548B (zh) * 2016-04-12 2017-07-11 友達光電股份有限公司 指紋感測器
US10216972B2 (en) 2017-01-13 2019-02-26 Synaptics Incorporated Pixel architecture and driving scheme for biometric sensing
US10430633B2 (en) 2017-01-13 2019-10-01 Synaptics Incorporated Pixel architecture and driving scheme for biometric sensing
WO2018143653A1 (ko) * 2017-02-03 2018-08-09 주식회사 인터메트릭스 터치 입력 및 지문 입력을 인식하는 장치 및 방법
US10488279B2 (en) 2017-08-02 2019-11-26 General Electric Company Components configured to autonomously detect and accommodate structural changes
JP2019066324A (ja) 2017-09-29 2019-04-25 株式会社ジャパンディスプレイ 検出装置及び電子機器
US20220238566A1 (en) * 2019-06-05 2022-07-28 Touch Biometrix Limited Apparatus and method
KR102627219B1 (ko) * 2020-11-18 2024-01-23 주식회사 바이오로그디바이스 노이즈 감소를 위한 지문 센싱 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028311A (ja) * 1998-07-08 2000-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 表面形状認識用センサ回路

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4429413A (en) 1981-07-30 1984-01-31 Siemens Corporation Fingerprint sensor
US6049620A (en) 1995-12-15 2000-04-11 Veridicom, Inc. Capacitive fingerprint sensor with adjustable gain
US6320394B1 (en) * 1996-02-14 2001-11-20 Stmicroelectronics S.R.L. Capacitive distance sensor
JP3874217B2 (ja) 1997-10-13 2007-01-31 ソニー株式会社 指紋読取り装置及びその方法
JP3809733B2 (ja) 1998-02-25 2006-08-16 セイコーエプソン株式会社 薄膜トランジスタの剥離方法
JP3044660B1 (ja) 1999-06-04 2000-05-22 日本電信電話株式会社 表面形状認識用センサ回路
EP0969477B1 (en) * 1998-07-02 2006-09-27 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Small capacitance change detection device
JP2000213908A (ja) * 1998-11-16 2000-08-04 Sony Corp 静電容量検出装置およびその検査方法並びに指紋照合装置
JP2000346610A (ja) 1999-03-31 2000-12-15 Mitsubishi Electric Corp 凹凸検出センサ、凹凸検出装置、指紋照合装置および個人判別装置
JP2001056204A (ja) 1999-08-19 2001-02-27 Sony Corp 静電容量式指紋センサ
US6448790B1 (en) * 1999-10-26 2002-09-10 Citizen Watch Co., Ltd. Electrostatic capacitance detecting device
JP2001133213A (ja) 1999-11-08 2001-05-18 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
US6512381B2 (en) * 1999-12-30 2003-01-28 Stmicroelectronics, Inc. Enhanced fingerprint detection
GB2370410A (en) 2000-12-22 2002-06-26 Seiko Epson Corp Thin film transistor sensor
JP3643050B2 (ja) 2001-05-18 2005-04-27 日本電信電話株式会社 微細形状検出センサ装置
JP2003090703A (ja) 2001-07-12 2003-03-28 Sharp Corp 凹凸パターン検出器および凹凸パターン検出方法
JP3858728B2 (ja) 2002-03-04 2006-12-20 セイコーエプソン株式会社 静電容量検出装置
JP2005241892A (ja) * 2004-02-26 2005-09-08 Sony Corp 検査回路及び回路の検査方法並びにマトリックス型表示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028311A (ja) * 1998-07-08 2000-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 表面形状認識用センサ回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100928301B1 (ko) * 2009-02-18 2009-11-25 실리콘 디스플레이 (주) 지문 인식 센서

Also Published As

Publication number Publication date
DE602004002613D1 (de) 2006-11-16
JP3775601B2 (ja) 2006-05-17
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CN1266450C (zh) 2006-07-26
KR20040090473A (ko) 2004-10-25

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