KR100878221B1 - 지문 인식 장치 및 이를 이용한 지문 인식 방법 - Google Patents

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Abstract

작은 면적의 지문 센싱 영역을 가지는 다이내믹 스캐닝 방식의 지문 인식 장치 및 이를 이용한 지문 인식 방법이 개시된다. 아날로그 지문 패턴 신호를 디지털 지문 패턴 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 지문 인식 데이터 IC에 내장하고, 대폭 축소된 면적의 지문 센싱 영역을 가지는 다이내믹 스캐닝 방식의 지문 인식 장치가 제공된다. TFT 액정 표시 장치를 가지는 셀룰러 폰에 적용할 경우 경박 단소화된 지문 인식 기능을 가지는 셀룰러 폰을 구현할 수 있고, 지문 인식 게이트 구동 회로의 제조 공정수가 대폭 감소하여 제조 비용 절감되며 불량 발생 가능성을 낮출 수 있다. 또한, 아날로그-디지털 변환기를 지문 인식 데이터 IC에 내장함으로써 전체적으로 지문 인식 장치의 콤팩트화가 가능하다.

Description

지문 인식 장치 및 이를 이용한 지문 인식 방법{FINGERPRINTING SENSING DEVICE AND FINGERPRINTING SENSING METHOD USING THE SAME}
도 1은 종래의 지문 인식 TFT 기판을 실장한 TFT-LCD 패널을 가지는 셀룰러 폰의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 지문 인식부의 동작 원리를 설명하기 위한 도 1의 단위셀의 지문 인식 TFT 기판의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도2의 지문 인식 TFT 기판 중 단위셀의 스위칭 TFT(210a) 및 센서 TFT(210b)에 대한 등가 회로를 나타낸다.
도 4는 도 1의 지문 인식부의 개략적인 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 다이내믹 스캐닝 방식을 이용한 지문 인식 TFT 기판을 TFT 기판과 함께 실장한 셀룰러 폰의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 지문 인식 영역을 통한 지문을 입력하는 상태를 나타낸다.
도 7은 도 5의 디스플레이부와 지문 인식부의 개략적인 구성 블록도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 지문 인식부의 개략적인 구성 블록도이다.
도 9는 발명의 바람직한 일실시예에 따른 다이내믹 스캔 방식을 이용한 지문 인식 방법을 설명하는 순서도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10, 510 : 지문 인식 TFT 기판 410a : 스위칭 TFT
410b : 센서 TFT 410, 710, 810 : 지문 인식 영역
420, 720, 820 : 지문 인식 게이트 IC
430, 730, 830 : 지문 인식 데이터 IC
440, 740, 790, 840 : 연성 회로 기판(FPC)
450, 734, 834 : 아날로그-디지털 변환기(ADC)
456, 750, 850 : 지문 인식 프로세서
본 발명은 지문 인식 장치 및 이를 이용한 지문 인식 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TFT 액정 표시 장치를 가지는 셀룰러 폰에 적용할 경우 경박 단소화된 지문 인식 기능을 가지는 셀룰러 폰을 제공할 수 있는 지문 인식 장치 및 이를 이용한 지문 인식 방법에 관한 것이다.
a-Si 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT-LCD; Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)는 평판 디스플레이 장치(FPD; Flat Panel Display)의 하나로서 노트북 컴퓨터, 모니터, 텔레비전, 모바일 단말기 등에 널리 사용되고 있다. a-Si TFT-LCD는 스위칭 기능을 가지고 있어 디스플레이 소자로 사용된다.
또한, a-Si TFT-LCD는 감광성이 있어 광 감지 센서로서 사용되어 바이오메트 릭스(biometrics) 등에도 널리 이용되고 있다.
바이오메트릭스 산업은 지문, 음성, 얼굴, 손, 홍채와 같은 개인의 특유한 특징을 이용한 개인 인증 시스템에 관한 것이다. 특히, 비용, 사용 편의성, 정확성의 측면에서 지문 인식을 이용한 개인 인증 방법이 널리 사용되고 있다.
기존의 지문 인식 장치에는 광학 센서를 이용하는 광학식과 실리콘 칩 기반의 센서를 이용한 반도체식이 있었다.
광학식은 지문 영상의 품질이 높은 장점이 있지만 이미지 왜곡에 약하고 소형화가 어려우며 가격이 높은 단점이 있다. 특히, 다수의 렌즈의 사용으로 경박 단소가 불가능하므로 모바일 단말기 등에는 적합하지 않다.
반도체식 중 CMOS 공정을 활용하는 방식은 CMOS 공정으로 제작이 가능하여 소형으로 제작할 수 있지만, 정전기나 기타 외부 환경에 약하여 신뢰성이 떨어진다는 단점이 있다. 향후의 지문 인식 장치는 모바일용 적합하도록 가볍고 소형이어야 할 뿐만 아니라 내구성 및 안정성을 필요로 한다.
최근, 모바일용으로서의 요구 조건을 만족하는 a-Si의 감광성을 이용한 a-Si TFT 지문 인식 장치가 개발되었고, 비교적 얇은 구조로써 높은 감광성을 얻을 수 있다.
한편, 상기와 같은 a-Si TFT 지문 인식 장치를 셀룰러 폰의 TFT-LCD에 결합한 복합형 TFT-LCD가 나타나고 있다.
도 1은 종래의 지문 인식 TFT 기판을 실장한 TFT-LCD 패널을 가지는 셀룰러 폰의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 칼라 필터 기판과 박막 트랜지스터(TFT) 기판으로 이루어진 TFT-LCD 패널(20) 위에 a-Si의 전기 광학적 특성을 활용하는 a-Si 센서 방식을 사용한 지문 인식 TFT 기판(10)을 부착한다. 즉, 지문 인식 TFT 기판은 TFT 기판의 상부에 위치한다.
종래의 TFT-LCD 패널(20)은 TFT 기판, 칼라 필터 기판 및 상기 TFT 기판과 칼라 필터 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어진다. TFT 기판은 유리와 같은 재질로 이루어진 제2 투명 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함한다. 칼라 필터 기판에는 유리와 같은 재질로 이루어진 제3 투명 기판 상에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 칼라 필터들이 형성되고, 상기 칼라 필터 기판은 액정층을 사이에 두고 상기 TFT 기판과 대향하도록 상기 TFT 기판에 부착된다.
도 2는 도 1의 지문 인식부의 동작 원리를 설명하기 위한 도 1의 단위셀의 지문 인식 TFT 기판의 개략적인 단면도이고, 도 3은 도2의 지문 인식 TFT 기판 중 단위셀의 스위칭 TFT(210a) 및 센서 TFT(210b)에 대한 등가 회로이며, 도 4는 도 1의 지문 인식부의 개략적인 구성 블록도를 나타낸다. 이하 a-Si의 광전도성을 이용한 지문 인식 TFT 기판(10)을 이용한 지문 인식 원리에 대해 개략적으로 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 지문 인식 TFT 기판(10)에는 제1 투명 기판(212) 상에 형성된 스위칭 TFT(210a), 센서 TFT(210b) 및 저장 커패시터(Cst)가 형성된다.
센서 TFT(210b)의 드레인 전극(227)은 외부 전원선(VDD)에 연결되어 있고, 센서 TFT(210b)의 소스 전극(225)과 스위칭 TFT(210a)의 소스 전극(209)은 제1 전극(232)을 통하여 전기적으로 연결되어 있다. 스위칭 TFT(210a)의 드레인 전극(207)은 센서 신호 출력 라인에 연결되어 있다. 센서 TFT(210b)의 게이트 전극은 센서 TFT 게이트 라인에 연결되어 있고, 스위칭 TFT(210a)의 게이트 전극은 스위칭 TFT 게이트 라인에 연결되어 있다. 또한, 제2 전극(236)은 센서 TFT 게이트 라인에 연결되어 있다.
제2 전극(236)은 제1 전극(232)과 절연층(234)을 사이에 두고 위치하여 제1 전극(232)과 제2 전극(236)은 저장 커패시터(Cst)로서 역할을 한다. 즉, 상기 저장 커패시터(Cst)는 센서 TFT(210b)로 입력되는 광의 양에 비례하여 전하를 충전시키는 역할을 한다.
센서 TFT(210b)의 소스 전극(225)과 드레인 전극(227)의 사이에는 비정질실리콘(a-Si)으로 이루어진 채널 영역(223)이 형성된다. 채널 영역(223)으로 일정 광량 이상의 빛이 수광되면 소스 전극(225)과 드레인 전극(227)이 전기적으로 도통된다.
사용자가 손가락의 지문을 지문 인식 TFT 기판(10)에 밀착하면, 제1 투명 기판(212) 하부의 백라이트(도시되지 않음) 등으로부터 발생된 광이 TFT-LCD 패널의 액정층(도시하지 않음)을 거친 후 지문 인식 TFT 기판(10)으로 입사된다. 지문 인식 TFT 기판(10)으로 입사된 광은 지문 패턴에 따라 반사되어 센서 TFT(210b)의 채 널 영역(223)에 수광된다. 그 결과, 센서 TFT(210b)가 도통되어 저장 캐패시터(Cst)에는 입력되는 빛의 양에 비례하는 전하가 충전된다.
한편, 스위칭 TFT(210a)의 드레인 전극(207)과 소스 전극(209)의 상부에는 광이 수광되는 것을 방지하도록 광차단층(shielding layer 또는 Black Matrix)(238)이 형성된다.
도 4를 참조하면, 유리 기판(400) 상에는 지문 인식 게이트 IC(420) 및 지문 인식 데이터 IC(430) 및 지문 인식 영역(410) 등이 형성된다.
지문 인식 영역(410)은 유리 기판(400)위에 형성된 스위칭 TFT(210a) 및 센서 TFT(210b)로 이루어진 단위셀들이 지문 인식 데이터 IC(430) 및 지문 인식 게이트 IC(420)의 라인수에 상응하여 형성된다. 예를 들어, 지문 인식 데이터 IC(430)의 라인이 m 개이고, 지문 인식 게이트 IC(420)의 라인이 n 개인 경우 m*n 개의 단위셀이 존재한다.
인쇄회로 기판(Printed Circuit Board; PCB; 450) 상에는 타이밍 컨트롤러(TCON; 452), 아날로그-디지탈 변환기(ADC; 454) 및 지문 인식 프로세서(456)가 형성된다.
ADC(454)는 지문 인식 영역으로부터 지문 인식 데이터 IC(430)을 통하여 읽어들인 아날로그 지문 패턴 값을 디지털 데이터로 변환한다.
지문 인식 프로세서(456)는 ADC(454)의 출력인 디지털 지문 인식 데이터 값을 입력받고, 입력된 지문 인식 데이터 값을 이용하여 기존에 메모리에 저장된 지문 패턴과 비교하는 등의 지문 인식에 필요한 처리를 수행한다.
TCON(452)는 지문 인식 게이트 IC(420) 및 지문 인식 데이터 IC(430)에 클락 (clock) 신호 및 동기(sync) 신호등의 타이밍 제어신호를 제공하여 지문 인식 게이트 IC(420)가 지문 인식 영역(410)의 스위칭 TFT의 게이트 단자를 ON/OFF 제어할 수 있도록 하고, 지문 인식 데이터 IC(430)가 센서 TFT로부터 아날로그 지문 인식 값을 읽어들일 수 있도록 한다.
지문 인식 게이트 IC(420) 및 지문 인식 데이터 IC(430)는 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit; FPC)을 통하여 유리 기판(400) 외부의 인쇄회로 기판(450)과 연결된다.
다시 도 3을 참조하면, 센서 TFT(210b)의 드레인 단자(D)로 외부 전원으로부터 소정 레벨의 직류 전압(VDD)이 인가되고, 게이트 단자(G)에는 게이트 단자(G)의 온/오프를 제어하는 바이어스 전압이 지문 인식 게이트 IC(420)로부터 인가된다. 즉, 스위칭 TFT(210a)는 게이트 단자(G)에서 지문 인식 게이트 IC(420)로부터 게이트 구동 신호를 인가 받아 스위칭 동작을 한다.
지문 인식 게이트 IC(420)는 지문을 스캐닝하도록 설정된 매 프레임(frame)마다 스위칭 TFT(210a)를 스위칭하기 위한 게이트 구동 신호를 출력함으로써, 지문 인식 영역(410, 도 4 참조)에 배열된 복수개의 센서 TFT(210b) 별로 지문의 패턴을 스캔한다.
또한, 스위칭 TFT(210a)의 드레인 단자(D)는 센싱 신호 출력 라인을 통하여 지문 인식 데이터 IC(430) 내의 증폭부(도시하지 않음)에 연결되어, 상기 지문 인 식 게이트 IC(420)에 의해 스위칭 TFT(210a)가 턴-온된 경우 저장 커패시터(Cst)에 충전된 전하의 양에 비례하는 전압이 출력된다. 센서 TFT(210b)의 소스 단자(S)로부터 출력되는 신호가 상기 증폭부를 통하여 증폭된다. 상기 증폭부의 신호 출력단은 멀티플렉서(도시하지 않음) 등에 연결되어 단일 신호로 출력되고, 인쇄 회로 기판(450) 상의 ADC(454)에 의해 디지털 값으로 변환된 후, 지문 인식 프로세서(456)로 입력된다.
상기와 같은 셀룰러 폰에 사용되는 종래의 TFT 지문 인식기는 스태틱 터칭(static touching) 방식으로 지문을 입력받으며, 지문 인식 영역을 위해 지문 인식 기판의 하부에 위치하는 TFT 기판의 디스플레이 영역과 동일한 크기의 대면적을 필요로 한다. 따라서, 지문 인식 영역기의 제품 크기가 커지게 되고, 셀룰러 폰의 경박 단소화를 이룰 수 없게된다.
또한, 종래의 스태틱 터칭(static touching) 방식의 TFT 지문 인식기에서는 대면적의 지문 인식 영역이 사용됨에 따라 센서 TFT의 게이트 라인 수도 많게 되고, 상기 게이트 라인 수에 상응하도록 지문 인식 게이트 IC(420)를 형성하게 되므로 그 만큼 공정수가 증가하여 제조 비용이 증가하며 불량 발생 가능성이 높아지는 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래의 TFT 지문 인식기에서는 지문 인식 영역(410)으로부터 읽어들인 아날로그 지문 인식 패턴 값을 디지털 값으로 변환하기 위하여 지문 인식 TFT 기판 외부의 인쇄 회로 기판(450) 상에 ADC(454)를 실장하고 있다. 즉, 별도의 ADC를 종래의 TFT 지문 인식기의 외부에 실장해야 하는 불편함이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 작은 면적의 지문 센싱 영역을 가지는 다이나믹 스캐닝 방식의 지문 인식 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 작은 면적의 지문 센싱 영역을 이용한 지문 인식 방법을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 지문 패턴에 따라 반사된 광을 수광하는 센서 스위칭 소자와 상기 센서 스위칭 소자로부터 감지된 아날로그 지문 패턴 신호를 출력하는 제1 스위칭 소자로 이루어지는 단위셀의 지문 인식 센서가 m 열 n 행의 매트릭스 형태로 복수개 배열되는 지문 인식 영역; 상기 센서 스위칭 소자를 온-오프 제어하는 지문 인식 게이트 구동 수단; 및 상기 제1 스위칭 소자를 온-오프 제어하여 상기 제1 스위칭 소자로부터 상기 아날로그 지문 패턴 신호를 읽어들여 디지털 지문 패턴 값을 생성하는 지문 인식 데이터 독출 수단을 포함하는 지문 인식 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, i) 센서 스위칭 소자와 제1 스위칭 소자로 이루어진 단위셀의 지문 인식 센서가 m 열 n 행의 매트릭스 형태로 복수개 배열되는 지문 인식 영역, ii) 상기 센서 스위칭 소자를 온-오프 제어하는 지문 인식 게이트 구동 수단, iii) 상기 제1 스위칭 소자를 온-오프 제어하여 상기 제1 스위칭 소자로부터 아날로그 지문 패턴 신호를 읽어들여 디지털 지문 패턴 값을 생성하는 지문 인식 데이터 독출 수단이 형성된 지문 인식 기판; 상기 지문 인식 데이터 독출 수단과 전기적으로 연결되어 상기 디지털 지문 패턴 값을 상기 제1 기판 외부로 전달하는 연성 회로 기판; 및 상기 지문 인식 데이터 독출 수단으로부터 상기 연성 회로 기판을 통하여 상기 디지털 지문 패턴 값을 입력받아 지문 인식 처리를 수행하는 지문 인식 프로세서를 가지는 지문 인식 장치가 제공된다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 한 개 프레임의 지문 패턴을 지문 인식 영역으로부터 읽어들이는 제1 단계, 이전 프레임의 지문 패턴을 메모리로부터 읽어들여 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴과 비교하는 제2 단계, 상기 비교 결과, 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴이 이전 프레임의 지문 패턴과 동일한 사람의 지문 패턴의 연장이라고 판단되는 경우에는 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴을 상기 이전 프레임의 지문 패턴과 결합하여 지문 패턴을 합성하는 제3 단계 및 다음 프레임의 지문 패턴을 읽어들여 상기 제3 단계이후를 반복하는 단계를 포함하는 지문 인식 방법이 제공된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 다이나믹 스캐닝(dynamic scanning) 방식을 이용한 지문 인식 TFT 기판을 TFT 기판과 함께 실장한 셀룰러 폰의 개략적인 사시도이고, 도 6은 도 5의 지문 인식 영역을 통한 지문을 입력하는 상태를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 셀룰러 폰의 디스플레이 영역에 TFT 기판(520)이 위치하고, 상기 디스플레이 영역과 인접 영역인 지문 인식 영역에 지문 인식 TFT 기판(510)이 위치한다. 이 경우 디스플레이부와 지문 인식부는 바람직하게는 동일한 유리 기판상에 형성될 수도 있고, 서로 다른 별개의 유리 기판 상에 형성될 수도 있다.
그러나, 상기 지문 인식 영역은 반드시 상기 디스플레이 영역에 인접하여 위치하는 것은 아니며, 상기 디스플레이 영역에 인접하지 않은 영역에 지문 인식 TFT 기판(510)을 실장할 수도 있음은 물론이다. 이 경우는 상기 디스플레이부와 지문 인식부는 서로 다른 별개의 유리 기판상에 형성된다.
상기 지문 인식 영역은 작은 면적을 가지며, 작은 면적의 센싱 영역(지문 인식 영역)을 이용하여 다이나믹 스캐닝 방식을 구현한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 지문 인식 영역의 단축 방향으로 손가락을 이동시켜 지문 패턴이 센서 TFT에 센싱될 수 있도록 한다.
도 7은 도 5의 디스플레이부와 지문 인식부의 개략적인 구성 블록도이다.
도 7을 참조하면, 유리 기판(700) 상에는 디스플레이부와 지문 인식부가 함께 형성된다. 디스플레이부는 디스플레이용 게이트 IC(770), 디스플레이용 데이터 IC(780), 디스플레이 영역(760) 및 제1 연성 회로 기판(FPC; 790)을 포함한다.
디스플레이 영역(760)은 복수의 박막 트랜지스터(TFT)로 이루어진 m*n 개의 픽셀들로 이루어진다. 디스플레이용 게이트 IC(770)과 디스플레이용 데이터 IC(780)에 의하여 상기 복수의 픽셀을 구성하는 TFT들을 순차적으로 ON/OFF 제어함으로써 액정에 전계를 인가하여 원하는 영상을 디스플레이한다. 상기 디스플레이부는 일반적인 TFT 액정 표시 장치에 대한 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
지문 인식부는 지문 인식 게이트 IC(720), 지문 인식 데이터 IC(730), 지문 인식 영역(710), 제2 FPC(740) 및 지문 인식 프로세서(750)를 포함한다.
지문 인식 영역(710)은 스위칭 TFT(210a) 및 센서 TFT(210b)로 이루어진 단위셀들이 지문 인식 데이터 IC(730) 및 지문 인식 게이트 IC(720)의 라인수에 상응하여 형성된다. 예를 들어, 지문 인식 데이터 IC(730)의 라인이 m 개이고, 지문 인식 게이트 IC(720)의 라인이 1 개인 경우 m*1 개의 단위셀이 존재한다. 바람직하게는 지문 인식 게이트 IC(720)에 보조 라인을 1개 더 형성하여 2개의 라인을 형성하여 다이나믹 스캐닝 동작시 현재 프레임의 스캐닝과 직전 (또는 직후) 프레임의 스캐닝을 수행하도록 할 수 있다. 또는, 지문 인식 게이트 IC(720)에 3개의 라인을 형성하여 다이나믹 스캐닝 동작시 현재 프레임의 스캐닝과 직전 및 직후 프레임의 스캐닝을 수행하도록 할 수 있다.
지문 인식 게이트 IC(720) 및 지문 인식 데이터 IC(730)는 제2 연성 회로 기판(FPC; 740)을 통하여 유리 기판(700) 외부의 인쇄회로 기판 상에 실장된 지문 인식 프로세서(750)와 연결된다.
본 발명에 따른 지문 인식 게이트 IC(720)는 타이밍 콘트롤러(TCON)를 내장할 수 있다.
TCON는 지문 인식 게이트 IC(720) 및 지문 인식 데이터 IC(730)에 클락 (clock) 신호 및 동기(sync) 신호등의 타이밍 제어신호를 제공하여 지문 인식 게이트 IC(720)가 지문 인식 영역(710)의 스위칭 TFT의 게이트 단자를 ON/OFF 제어할 수 있도록 하고, 지문 인식 데이터 IC(730)가 센서 TFT로부터 아날로그 지문 인식 값을 읽어들일 수 있도록 한다.
지문 인식 게이트 IC(720)는 1개 프레임(frame)씩 지문 패턴 값을 읽어들이도록 한다. 예를 들어, m*1의 단위셀이 존재할 경우는 1개의 게이트 라인으로 ON/OFF 제어 신호를 제공하여, m 개의 데이터 라인으로부터 지문 패턴 값을 읽어 들이도록 한다. 즉, 지문 인식 게이트 IC(720)는 지문 인식 영역(710)에 배열된 복수개의 센서 TFT로부터 연속적으로 지문 패턴 값을 읽어들이도록 지문 인식 영역(710) 내의 스위칭 TFT를 스위칭하기 위한 게이트 구동 신호를 출력한다. 그 결과, 지문 인식 영역(710)에 배열된 복수개의 센서 TFT로부터 지문의 패턴을 읽어들일 수 있도록 한다.
지문 인식 데이터 IC(730)는 지문 인식 데이터 독출부(732) 및 ADC(730) 등을 포함한다.
지문 인식 데이터 독출부(732)는 지문 인식 게이트 IC(720)에 의해 지문 인식 영역(710) 내의 스위칭 TFT가 턴-온된 경우 센서 TFT에서 감지된 아날로그 지문 패턴 신호를 증폭부(도시하지 않음)를 통하여 증폭시킨다. 상기 증폭부의 신호 출력단은 멀티플렉서(도시하지 않음) 등에 연결되어 단일 신호로 출력되고, ADC(734)로 입력된다.
ADC(754)는 지문 인식 영역(710)으로부터 지문 인식 데이터 독출부(732)를 통하여 읽어들인 아날로그 지문 패턴 신호 값을 디지털 데이터로 변환하여 제2 FPC(740)을 통하여 지문 인식 프로세서(756)로 출력한다.
지문 인식 프로세서(756)는 인쇄회로 기판(PCB) 상에 형성되며, ADC(754)의 출력인 디지털 지문 인식 데이터 값을 입력받고, 현재 입력된 지문 인식 데이터 값을 이용하여 기존에 메모리에 저장된 지문 패턴과 비교하는 등의 지문 인식에 필요한 처리를 수행한다. 도면에는 도시되지 않았지만 기존의 지문 패턴을 저장하기 위한 메모리가 상기 지문 인식 프로세서(756)에 연결된다.
지문 인식 프로세서(756)는 지문 인식 패턴 값을 1 프레임(frame) 단위로 읽어들여 인식한다. 지문 인식 프로세서(756)는 현재 프레임(n 번째 프레임)을 읽어들이고 현재 프레임의 지문 패턴 값을 메모리에 저장된 이전 프레임(n-1 번째 프레임)의 지문 패턴 값과 비교한다. 상기 비교 결과, 현재 프레임(n 번째 프레임)의 지문 패턴이 이전 프레임(n-1 번째 프레임)의 지문 패턴과 동일한 사람의 지문 패턴의 연장이라고 볼 수 있는 경우에는 현재 프레임(n 번째 프레임)의 지문 패턴을 메모리에 저장하고 이전 프레임(n-1 번째 프레임)의 지문 패턴과 합쳐서 지문 패턴을 합성한다.
또한, 지문 인식 프로세서(756)는 계속해서 다음 프레임(n+1 번째 프레임)의 지문 패턴을 읽어들이고, 이를 현재 프레임(n 번째 프레임)의 지문 패턴과 비교한다. 상기 비교 결과, 다음 프레임(n+1 번째 프레임)의 지문 패턴이 현재 프레임(n 번째 프레임)의 지문 패턴과 동일한 사람의 지문 패턴의 연장이라고 볼 수 있는 경우에는 다음 프레임(n+1 번째 프레임)의 지문 패턴을 메모리에 저장하고 현재 프레임(n 번째 프레임)의 지문 패턴과 합쳐서 지문 패턴을 합성한다. 이와 같은 방법을 사용하여 동일한 사람의 전체 지문 패턴을 인식하고 합성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 지문 인식부의 개략적인 구 성 블록도이다.
도 8을 참조하면, 지문 인식부는 디스플레이부와 별개의 유리 기판에 형성된다. 즉, 디스플레이부의 TFT 단위셀들이 형성된 유리 기판과 다른 별개의 유리 기판(800)상에 지문 인식 영역(810), 지문 인식 데이터 IC(830), 지문 인식 게이트 IC(820) 등이 형성된다.
지문 인식 데이터 IC(830)는 ADC(834) 및 지문 인식 데이터 독출부(832)를 포함한다. 지문 인식 데이터 독출부(832)는 지문 인식 영역으로부터 읽어들인 아날로그 지문 패턴 신호를 ADC(832)로 출력하고, ADC(834)에서는 이를 디지털 값으로 변환하여 FPC(840)을 통하여 지문 인식 프로세서(850)로 제공한다.
지문 인식 게이트 IC(820)는 타이밍 컨트롤러(TCON; 824) 및 지문 인식 게이트 구동부(822)를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(824)는 지문 인식 게이트 구동부(822) 및 지문 인식 데이터 독출부(832)에 타이밍 제어신호를 제공하여 지문 인식 게이트 구동부(822)가 지문 인식 영역(810)의 스위칭 TFT의 게이트 단자를 ON/OFF 제어할 수 있도록 하고, 지문 인식 데이터 독출부(832)가 지문 인식 영역(810)의 센서 TFT로부터 아날로그 지문 인식 값을 읽어들일 수 있도록 한다.
지문 인식 게이트 구동부(822)는 지문 인식 영역(810)에 배열된 복수개의 센서 TFT로부터 연속적으로 지문 패턴 값을 읽어들이도록 지문 인식 영역(810) 내의 스위칭 TFT를 스위칭하기 위한 게이트 구동 신호를 출력한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 다이나믹 스캔 방식을 이용한 지문 인식 방법을 설명하는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 1 프레임(frame)의 지문 패턴을 읽어들이고(S901), 이전 프레임의 지문 패턴과 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴을 비교한다(S903). 즉, 상기 읽어들인 현재 프레임의 지문 패턴 값을 메모리에 저장된 이전 프레임의 지문 패턴 값과 비교한다.
상기 비교 결과, 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴이 이전 프레임의 지문 패턴과 동일한 사람의 지문 패턴의 연장이라고 판단되는 경우에는 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴을 메모리에 저장하고, 이전 프레임의 지문 패턴과 합쳐서 지문 패턴을 합성한다.(S905) 만약, 동일한 사람의 지문 패턴의 연장이라고 판단되지 않는 경우에는 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴을 폐기한다.
그 다음, 다음 프레임의 지문 패턴을 읽어들이고(S907), 이를 직전 프레임의 지문 패턴과 비교하는 등의 S903 단계로 되돌아가 반복해서 프레임을 읽어들인다. 이와 같은 방법을 사용하여 동일한 사람의 전체 지문 패턴을 인식하고 합성할 수 있다.
실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 아날로그 지문 패턴 신호를 디지털 지문 패턴 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 지문 인식 데이터 IC에 내장하고, 작은 면적의 지문 센싱 영역을 가지고 셀룰러 폰에 적용될 수 있는 다이나믹 스캐닝 방식의 지문 인식 장치를 제공한다.
따라서, 대면적의 지문 센싱 영역을 사용하지 않고도 작은 면적의 지문 센싱 영역만을 사용함으로써, 경박 단소화된 지문 인식 기능을 가지는 셀룰러 폰을 구현할 수 있다.
또한, 축소된 센싱 면적으로 인하여 센싱 영역상의 스위칭 TFT의 게이트 라인 수도 감소함으로써 지문 인식 영역상의 스위칭 TFT를 구동하기 위한 지문 인식 게이트 구동 회로의 제조 공정수가 대폭 감소하고, 제조 비용 절감되며 불량 발생 가능성을 낮출 수 있다.
또한, 아날로그-디지털 변환기를 지문 인식 데이터 IC에 내장함으로써, 전체적으로 지문 인식 장치의 컴팩트화가 가능하며 제조시 불량 발생 가능성을 낮출 수 있다.

Claims (14)

  1. 지문 패턴에 따라 반사된 광을 수광하는 센서 스위칭 소자와 상기 센서 스위칭 소자로부터 감지된 아날로그 지문 패턴 신호를 출력하는 제1 스위칭 소자로 이루어지는 단위셀의 지문 인식 센서가 m 열 n 행의 매트릭스 형태로 복수개 배열되는 지문 인식 영역;
    상기 센서 스위칭 소자를 온-오프 제어하는 지문 인식 게이트 구동 수단; 및
    상기 제1 스위칭 소자를 온-오프 제어하여 상기 제1 스위칭 소자로부터 상기 아날로그 지문 패턴 신호를 읽어들여 디지털 지문 패턴 값을 생성하는 지문 인식 데이터 독출 수단을 포함하는 지문 인식 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지문 인식 장치는
    상기 지문 인식 데이터 독출 수단으로부터 상기 디지털 지문 패턴 값을 입력받아 지문 인식 처리를 수행하는 지문 인식 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지문 인식 데이터 독출 수단은
    상기 제1 스위칭 소자를 온-오프 제어하여 상기 제1 스위칭 소자로부터 상기 아날로그 지문 패턴 신호를 읽어들이는 지문 인식 데이터 독출부; 및
    상기 아날로그 지문 패턴 신호를 변환하여 디지털 지문 패턴 신호를 생성하 는 아날로그-디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자는
    a-Si 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 n 값은 1인 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 n 값은 2인 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 n 값은 3인 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  8. i) 센서 스위칭 소자와 제1 스위칭 소자로 이루어진 단위셀의 지문 인식 센서가 m 열 n 행의 매트릭스 형태로 복수개 배열되는 지문 인식 영역, ii) 상기 센서 스위칭 소자를 온-오프 제어하는 지문 인식 게이트 구동 수단, iii) 상기 제1 스위칭 소자를 온-오프 제어하여 상기 제1 스위칭 소자로부터 아날로그 지문 패턴 신호를 읽어들여 디지털 지문 패턴 값을 생성하는 지문 인식 데이터 독출 수단이 형성된 지문 인식 기판;
    상기 지문 인식 데이터 독출 수단과 전기적으로 연결되어 상기 디지털 지문 패턴 값을 상기 제1 기판 외부로 전달하는 연성 회로 기판; 및
    상기 지문 인식 데이터 독출 수단으로부터 상기 연성 회로 기판을 통하여 상기 디지털 지문 패턴 값을 입력받아 지문 인식 처리를 수행하는 지문 인식 프로세서를 가지는 지문 인식 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 지문 인식 데이터 독출 수단은
    상기 제1 스위칭 소자를 온-오프 제어하여 상기 제1 스위칭 소자로부터 상기 아날로그 지문 패턴 신호를 읽어들이는 지문 인식 데이터 독출부; 및
    상기 아날로그 지문 패턴 신호를 변환하여 디지털 지문 패턴 신호를 생성하는 아날로그-디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 스위칭 소자는
    a-Si 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 n 값은 1인 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 n 값은 2인 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 n 값은 3인 것을 특징으로 하는 지문 인식 장치.
  14. 한 개 프레임의 지문 패턴을 지문 인식 영역으로부터 읽어들이는 제1 단계;
    이전 프레임의 지문 패턴을 메모리로부터 읽어들여 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴과 비교하는 제2 단계;
    상기 비교 결과, 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴이 이전 프레임의 지문 패턴과 동일한 사람의 지문 패턴의 연장이라고 판단되는 경우에는 상기 읽어들인 프레임의 지문 패턴을 상기 이전 프레임의 지문 패턴과 결합하여 지문 패턴을 합성하는 제3 단계; 및
    다음 프레임의 지문 패턴을 읽어들여 상기 제3 단계이후를 반복하는 단계를 포함하는 지문 인식 방법.
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