KR101875368B1 - 감지 효율을 향상시키는 지문 인식 센서 - Google Patents

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길준호
구자혁
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주식회사 센소니아
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Abstract

감지 효율을 향상시키는 지문 인식 센서가 게시된다. 본 발명의 지문 인식 센서에서는, 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호를 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호에 크로스 커플링하는 제1 보상 커패시터 및 상기 제2 보상 커패시터가 구비된다. 이에 따라, 본 발명의 지문 인식 센서의 증폭 이득율의 크기가 현저히 증가된다. 그 결과, 본 발명의 지문 인식 센서에 의하면, 한쌍의 출력 신호들의 전압차가 증대되어 감지 효율이 향상됨으로써, 양질의 지문 패턴이 획득될 수 있다.

Description

감지 효율을 향상시키는 지문 인식 센서{FINGERPRINT RECOGNITION SENSOR IMPROVING SENSING EFFICIENCY}
본 발명은 지문 인식 센서에 관한 것으로, 특히, 감지 효율을 향상시키는 지문 인식 센서에 관한 것이다.
일반적으로 정보화 시대의 도래로 원하는 정보를 수집 및 가공하는 일이 쉬워진 만큼이나, 개인의 중요한 정보가 타인에 의해 쉽게 도용되거나 파괴되는 심각한 문제가 제기되었다. 또한, 전자상거래 등의 발전과 모바일(mobile) 전자기기의 이용은 기밀 관련 및 개인 데이터에 대한 접속 제한의 필요성을 크게 부각시키고 있다. 이에 기존에 사용되어 온 PIN(Personal Identification Number)이나 비밀번호 입력 그리고 주민등록증과 운전면허증 등의 토큰기반 인식에 대한 대안으로 지문 인식을 통한 개인 인증 방법이 가장 보편적으로 이루어지고 있다.
지문 감지 방식은 크게 정전용량식(Capacitive type), 광학식(Optical type) 그리고 열감지식(Thermal type) 등으로 구분될 수 있다. 이중, 정전용량식은 접촉되는 손가락의 부위에 따라 감지 커패시터의 정전 용량이 달라지는 원리를 이용한다. 즉, 감지 커패시터의 정전 용량을 반영하는 한쌍의 출력 신호들의 전압 차이를 확인함으로써, 접촉되는 손가락의 부위가 벨리 및 릿지를 인식하여 지문 패턴을 인식할 수 있다.
이러한 정전 용량식의 지문 인식 센서에서의 양질의 지문 패턴을 확보하기 위해서는, 감지 커패시터를 생성하는 손가락의 부위가 벨리인지 릿지인지에 따른 한쌍의 출력 신호의 전압 레벨의 차이를 크게 하는 것이 매우 중요하다.
본 발명의 목적은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로, 한쌍의 출력 신호의 전압 레벨의 차이를 증대하여, 양질의 지문 패턴을 획득할 수 있는 지문 인식 센서를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면은 손가락의 지문 패턴을 인식하기 위하여 복수개의 감지 픽셀들을 가지는 픽셀 어레이를 포함하는 지문 인식 센서에 관한 것이다. 본 발명의 지문 인식 센서의 상기 복수개의 감지 픽셀들 각각은 제1 구동 신호와 제1 입력 신호 사이에 형성되는 제1 구동 커패시터; 제2 구동 신호와 제2 입력 신호 사이에 형성되는 제2 구동 커패시터; 및 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호를 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 발생하며, 제1 감지 커패시터 및 제2 감지 커패시터를 포함하는 집적부로서, 상기 제1 출력 신호의 전압에 대한 상기 제2 출력 신호의 전압차는 상기 제1 구동 신호의 전압에 대한 상기 제2 구동 신호의 전압차에 증폭 이득율을 반영한 값인 상기 집적부로서, 상기 증폭 이득율은 접촉되는 손가락의 부위를 반영하는 상기 제1 감지 커패시터 및 상기 제2 감지 커패시터의 정전 용량에 의존되는 상기 집적부를 구비한다. 상기 집적부는 제1 입력단 및 제2 입력단으로 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호를 수신하며, 제1 출력단 및 제2 출력단으로 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호를 발생하는 더블 엔드 차동 증폭기; 상기 제1 입력 신호와 상기 제1 출력 신호 사이에 형성되는 상기 제1 감지 커패시터; 및 상기 제2 입력 신호와 상기 제2 출력 신호 사이에 형성되는 상기 제2 감지 커패시터를 구비한다. 그리고, 상기 복수개의 감지 픽셀들 각각은 상기 제2 입력 신호와 상기 제1 출력 신호 사이에 형성되는 제1 보상 커패시터; 및 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 출력 신호 사이에 형성되는 제2 보상 커패시터를 더 구비한다.
상기와 같은 구성의 본 발명의 지문 인식 센서에서는, 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호를 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호에 크로스 커플링하는 제1 보상 커패시터 및 상기 제2 보상 커패시터가 구비된다. 이에 따라, 본 발명의 지문 인식 센서의 증폭 이득율의 크기가 현저히 증가된다. 그 결과, 본 발명의 지문 인식 센서에 의하면, 한쌍의 출력 신호들의 전압차가 증대되어 감지 효율이 향상됨으로써, 양질의 지문 패턴이 획득될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지문 인식 센서를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 지문 인식 센서에서 하나의 감지 픽셀을 개략적으로 나타내는 도면으로서, 부분 회로와 혼합된 단면도이다.
도 3은 도 2의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 하나의 감지 픽셀에 형성되는 제1 및 제2 감지 전극의 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 지문 인식 시스템에서 지문 인식을 위한 동작에서의 주요 신호의 타이밍도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
그리고, 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
한편, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 관점에서 설명하였고, 층 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 발명의 실시예를 기술하기에 앞서 나란히 인접한 2개의 평판 전극 사이에서 발생하는 전기장의 흐름을 살펴본다.
일반적으로, 다른 전압을 가진 평행한 형태의 2개의 평판 전극 사이에서는 평판 전극 중심에서는 직선형의 전기장(Electric field)이 발생하고, 이때, 평판 전극 테두리에서는 유선형의 프린징필드(Fringing field)가 발생하는 바, 이러한 전기장은 정전용량의 변화에 영향을 준다.
한편, 나란히 인접한 2개의 평판 전극에서는 프린징필드에 의한 전기장이 주로 발생하게 되고, 또한 그에 해당하는 정전용량이 형성된다.
이때, 접촉되는 손가락 부위가 릿지(ridge)인 경우, 프린징필드가 손가락에 의해 블락킹(blocking)되는 양이 상대적으로 많아 정전용량은 상대적으로 작다. 반면에, 접촉되는 손가락 부위가 벨리(belly)인 경우, 프린징필드는 상대적으로 온전히 형성되어 정전용량은 상대적으로 크다.
따라서, 나란히 인접한 2개의 평판 전극 사이의 정전용량이 접촉되는 손가락 부위에 따라 다르게 되는 성질을 이용하여, 손가락 지문의 패턴 영상이 얻어질 수 있다.
이러한 2개의 평판 전극은 사각형의 평행 평판, 사각 고리형의 평행 평판, 육각 고리형의 평행 평판 등의 다양한 유형으로 구현됨으로써, 프린징필드를 증대하여 접촉되는 손가락 부위에 따른 정전 용량의 변화를 증대할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 나란히 인접한 2개의 평판 전극 사이의 정전용량이 접촉되는 손가락 부위에 따라 다르게 되는 성질을 이용한 지문 인식 센서에 관한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지문 인식 센서를 개념적으로 나타내는 도면이다. 도 1의 지문 인식 센서는 손가락의 지문 패턴을 인식하기 위하여 구동된다.
도 1를 참조하면, 본 발명의 지문 인식 센서는 픽셀 어레이(PARR)를 구비한다.
상기 픽셀 어레이(PARR)는 어레이 형태로 배열되는 복수개의 감지 픽셀(PIX)들을 포함한다.
도 2는 도 1의 지문 인식 센서에서 하나의 픽셀을 개략적으로 나타내는 도면으로서, 부분 회로와 혼합된 단면도이다. 그리고 도 3은 도 2의 등가 회로도이다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 보호 상단층(LPAS)이 상기 복수개의 감지 픽셀(PIX)들의 상부에 형성되어 상기 복수개의 감지 픽셀(PIX)들을 보호하는 기능을 한다. 또한, 상기 보호 상단층(LPAS)은 상기 손가락(FNG)에 의하여 접촉될 수 있으며, 유전체로 작용될 수 있다.
참고로, 도 2에서는, 이해의 명확화를 위하여, 상기 보호 상단층(LPAS)을 제외한 나머지 절연층 및 유전층의 도시는 생략된다. 본 발명의 지문 인식 센서에 각 메탈층(전극)들 사이에는 절연성의 유전층이 존재하지만, 도 2에서는, 도시되지 않는다. 하지만, 이는 단지 이해의 명확화를 위한 것이며, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않는다.
계속 도 2 및 도 3를 참조하면, 상기 픽셀 어레이(PARR)의 복수개의 감지 픽셀(PIX)들 각각은 제1 구동 커패시터(CDR1), 제2 구동 커패시터(CDR2), 집적부(PAMP), 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 제2 보상 커패시터(CMP2)를 구비한다.
상기 제1 구동 커패시터(CDR1)는 제1 구동 신호(XDR1)와 제1 입력 신호(XIN1) 사이에 형성되며, 상기 제2 구동 커패시터(CDR2)는 제2 구동 신호(XDR2)와 제1 입력 신호(XIN2) 사이에 형성된다.
바람직하기로는, 상기 제1 구동 커패시터(CDR1)와 상기 제2 구동 커패시터(CDR2)는 동일한 값의 정전 용량을 가지도록 형성된다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 구동 신호(XDR1 및 XDR2)는 서로 상보적으로 구동된다(도 5 참조). 구체적으로, 상기 제1 구동 신호(XDR1)는 고전위 전압(VHG)과 기준 전압(VRF) 사이를 토글링하며, 상기 제2 구동 신호(XDR2)는 저전위 전압(VLW)과 상기 기준 전압(VRF) 사이를 토글링한다. 여기서, 상기 기준 전압(VRF)은 상기 고전위 전압(VHG)과 상기 저전위 전압(VLW)의 평균 레벨의 전압이다.
이때, 상기 제1 입력 신호(XIN1) 및 상기 제2 입력 신호(XIN2)는 상기 제1 및 제2 구동 신호(XDR1 및 XDR2)에 커플링된다. 이에 따라, 상기 제1 입력 신호(XIN1) 및 상기 제2 입력 신호(XIN2)도 서로 상보적으로 구동된다.
상기 집적부(PAMP)는 상기 보호 상단층(LPAS)에 접촉되는 손가락(FNG)의 부위를 인식하기 위하여, 리셋 신호(XRST)가 비활성화되는 센싱 타이밍(T_SEN, 도 5 참조)에서 상기 제1 및 제2 구동 신호(XDR1 및 XDR2)에 의하여 커플링되는 제1 및 제2 입력 신호(XIN1 및 XIN2)에 구동된다.
또한, 상기 집적부(PAMP)는 상기 제1 입력 신호(XIN1) 및 상기 제2 입력 신호(XIN2)를 수신하여 제1 출력 신호(XUT1) 및 제2 출력 신호(XUT2)를 발생하며, 제1 감지 커패시터(CFG1) 및 제2 감지 커패시터(CFG2)를 포함한다.
이때, 상기 제1 출력 신호(XUT1)에 대한 상기 제2 출력 신호(XUT2)의 전압차(VOUT)(즉, 제2 출력 신호(XUT2)의 전압에서 상기 제1 출력 신호(XUT1)의 전압을 뺀 값)는 상기 제1 구동 신호(XDR1)에 대한 상기 제2 구동 신호(XDR2)의 전압차(VIN)(즉, 제2 구동 신호(XDR2)의 전압에서 상기 제1 구동 신호(XDR1)의 전압을 뺀 값)에 증폭 이득율(GA)을 반영한 값이다.
본 실시예에서, 상기 증폭 이득율(GA)은 접촉되는 손가락의 부위를 반영하는 상기 제1 감지 커패시터(CFG1) 및 상기 제2 감지 커패시터(CFG2)의 정전 용량에 의존된다.
상기 제1 감지 커패시터(CFG1) 및 상기 제2 감지 커패시터(CFG2)를 형성하기 위하여, 도 4에 도시되는 바와 같이, 하나의 감지 픽셀(PIX)에 제1 내지 제4 평판 전극(ELDT1 내지 ELDT4)이 배치된다.
도 4에서 일점쇄선은 각 픽셀(PIX)을 구분하는 라인을 나타낸다.
이때, 상기 제1 평판 전극(ELDT1)과 상기 제2 평판 전극(ELDT2)은 상기 보호 상단층(LPAS)의 하부에 도전성의 물질인 메탈층(MET)으로 형성되어 상기 제1 감지 커패시터(CFG1)를 형성한다. 그리고 상기 제3 평판 전극(ELDT3)과 상기 제4 평판 전극(ELDT4)도 상기 메탈층(MET)으로 형성되어 상기 제2 감지 커패시터(CFG2)를 형성한다.
여기서, 상기 제1 감지 커패시터(CFG1)와 상기 제2 감지 커패시터(CFG2)의 정전 용량은, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 감지 픽셀(PIX) 영역의 상기 보호 상단층(LPAS)에 접촉되는 손가락 부위(예를 들어, 릿지인지 혹은 벨리인지)에 의존하게 된다.
바람직하기로는, 상기 제1 감지 커패시터(CFG1)와 상기 제2 감지 커패시터(CFG2)의 정전 용량은 동일한 값을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 상기 제1 내지 제4 평판 전극(ELDT1 내지 ELDT4) 각각은, 미도시되었지만, 각각 복수개의 부분으로 분리 형성되어 체크보드 패턴 등의 다양한 형태로 배열될 수도 있다.
상기 집적부(PAMP)는 더블 엔드 차동 증폭기(110), 상기 제1 감지 커패시터(CFG1) 및 상기 제2 감지 커패시터(CFG2)를 구비한다.
상기 더블 엔드 차동 증폭기(110)는 제1 입력단(본 실시예에서는, '음(-)의 입력단'임) 및 제2 입력단(본 실시예에서는, '양(+)의 입력단'임)으로 상기 제1 입력 신호(XIN1) 및 상기 제2 입력 신호(XIN2)를 수신하며, 제1 출력단(본 실시예에서는, '양(+)의 출력단'임) 및 제2 출력단(본 실시예에서는, '음(-)의 출력단'임)으로 상기 제1 출력 신호(XUT1) 및 상기 제2 출력 신호(XUT2)를 발생한다.
상기 제1 감지 커패시터(CFG1)는 상기 제1 입력 신호(XIN1)와 상기 제1 출력 신호(XUT1) 사이에 형성된다. 즉, 상기 제1 입력 신호(XIN1)는 상기 제1 평판 전극(ELDT1)과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 출력 신호(XUT1)는 상기 제2 평판 전극(ELDT2)과 전기적으로 연결된다.
상기 제1 감지 커패시터(CFG1)에 의하여, 상기 제1 입력 신호(XIN1)는 상기 제1 출력 신호(XUT1)에 커플링된다. 그 결과, 상기 제1 입력 신호(XIN1)의 전압에는, 상기 제1 출력 신호(XUT1)의 전압이 피드백되어 반영된다.
상기 제2 감지 커패시터(CFG2)는 상기 제2 입력 신호(XIN2)와 상기 제2 출력 신호(XUT2) 사이에 형성된다. 즉, 상기 제2 입력 신호(XIN2)는 상기 제3 평판 전극(ELDT3)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2 출력 신호(XUT2)는 상기 제4 평판 전극(ELDT4)과 전기적으로 연결된다.
상기 제2 감지 커패시터(CFG2)에 의하여, 상기 제2 입력 신호(XIN2)는 상기 제2 출력 신호(XUT2)에 커플링된다. 그 결과, 상기 제2 입력 신호(XIN2)의 전압에는, 상기 제2 출력 신호(XUT2)의 전압이 피드백되어 반영된다.
바람직하기로, 상기 집적부(PAMP)는 상기 제1 리셋 스위치(130)와 상기 제2 리셋 스위치(150)를 더 구비한다.
상기 제1 리셋 스위치(130)는 리셋 신호(XRST)가 활성화되는 리셋 타이밍(T_RST)에서 상기 제1 입력 신호(XIN1)를 상기 제1 출력 신호(XUT1)와 전기적으로 연결한다.
상기 제2 리셋 스위치(150)는 상기 리셋 타이밍(T_RST)에서 상기 제2 입력 신호(XIN2)를 상기 제2 출력 신호(XUT2)와 전기적으로 연결한다.
계속 도 2 및 도 3를 참조하면, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1)는 상기 제2 입력 신호(XIN2)와 상기 제1 출력 신호(XUT1) 사이에 형성된다. 그리고 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)는 상기 제1 입력 신호(XIN1)와 상기 제2 출력 신호(XUT2) 사이에 형성된다.
이에 따라, 상기 제2 입력 신호(XIN2)의 전압에는, 상기 제2 출력 신호(XUT2)의 전압이 피드백되어 반영된다. 그리고 상기 제1 입력 신호(XIN1)의 전압에는, 상기 제2 출력 신호(XUT2)의 전압이 피드백되어 반영된다.
즉, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)에 의하여, 상기 제1 입력 신호(XIN1) 및 상기 제2 입력 신호(XIN2)는 상기 제1 출력 신호(XUT1) 및 상기 제2 출력 신호(XUT2)에 크로스(cross) 커플링된다.
이와 같은 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비됨으로써, 본 발명의 지문 인식 센서의 증폭 이득율(GA)의 크기가 증가된다.
이어서, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)에 따른, 지문 인식 센서의 증폭 이득율(GA)의 크기의 증가에 대하여 살펴본다.
먼저, 본 실시예에서, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비되지 않는 경우, 상기 센싱 타이밍(T_SEN)에서의 상기 제1 출력 신호(XUT1)와 제2 출력 신호(XUT2)의 전압 레벨의 차이(VOUT_p)는 (수학식 1)과 같다.
(수학식 1)
VOUT_p=VIN * (Cd/Cf)
여기서, VIN은 상기 센싱 타이밍(T_SEN)에서의 제2 구동 신호(XDR2)의 전압에서 상기 제1 구동 신호(XDR1)의 전압을 뺀 값이다. 그리고 Cd는 상기 제1 구동 커패시터(CDR1)와 상기 제2 구동 커패시터(CDR2)의 정전 용량을 나타내며, Cf는 상기 제1 감지 커패시터(CFG1)와 상기 제2 감지 커패시터(CFG2)의 정전 용량을 나타낸다.
이에 따라, 본 실시예에서, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비되지 않는 경우의 증폭 이득율(GA_P)은 (수학식 2)와 같다.
(수학식 2)
GA_p=(Cd/Cf)
한편, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비되는 본 실시예의 경우, 상기 센싱 타이밍(T_SEN)에서의 상기 제1 출력 신호(XUT1)와 제2 출력 신호(XUT2)의 전압 레벨의 차이(VOUT_n)는 (수학식 3)과 같다.
(수학식 3)
VOUT_n=VIN * (Cd/(Cf-Cm))
여기서, Cm은 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)의 정전 용량을 나타낸다.
이에 따라, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비되는 본 실시예의 경우의 증폭 이득율(GA_n)은 (수학식 4)와 같다.
(수학식 4)
GA_n=(Cd/(Cf-Cm))
즉, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비되는 본 발명의 지문 인식 센서의 증폭 이득율(GA_n)의 크기가, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비되지 않는 경우의 증폭 이득율(GA_p)의 크기보다 훨씬 크게 된다.
다시 기술하자면, 도 5에서 알 수 있듯이, 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비되는 본 발명의 지문 인식 센서에서의 센싱 타이밍(T_SEN)의 출력 신호들(XUT1, XUT2) 사이의 전압차(VOUT_n)가 상기 제1 보상 커패시터(CMP1) 및 상기 제2 보상 커패시터(CMP2)가 구비되지 않는 경우의 출력 신호들(XUT1, XUT2) 사이의 전압차(VOUT_p)보다 훨씬 크게 된다.
정리하면, 본 발명의 지문 인식 센서에서는, 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호를 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호에 크로스 커플링하는 제1 보상 커패시터 및 상기 제2 보상 커패시터가 구비된다. 이에 따라, 본 발명의 지문 인식 센서의 증폭 이득율의 크기가 현저히 증가된다. 그 결과, 본 발명의 지문 인식 센서에 의하면, 한쌍의 출력 신호들의 전압차가 증대되어, 양질의 지문 패턴이 획득될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 손가락의 지문 패턴을 인식하기 위하여 복수개의 감지 픽셀들을 가지는 픽셀 어레이를 포함하는 지문 인식 센서에 있어서,
    상기 복수개의 감지 픽셀들 각각은
    제1 구동 신호와 제1 입력 신호 사이에 형성되는 제1 구동 커패시터;
    제2 구동 신호와 제2 입력 신호 사이에 형성되는 제2 구동 커패시터; 및
    상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호를 수신하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 발생하며, 제1 감지 커패시터 및 제2 감지 커패시터를 포함하는 집적부로서, 상기 제1 출력 신호의 전압에 대한 상기 제2 출력 신호의 전압차는 상기 제1 구동 신호의 전압에 대한 상기 제2 구동 신호의 전압차에 증폭 이득율을 반영한 값인 상기 집적부로서, 상기 증폭 이득율은 접촉되는 손가락의 부위를 반영하는 상기 제1 감지 커패시터 및 상기 제2 감지 커패시터의 정전 용량에 의존되는 상기 집적부를 구비하며,
    상기 집적부는
    제1 입력단 및 제2 입력단으로 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호를 수신하며, 제1 출력단 및 제2 출력단으로 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호를 발생하는 더블 엔드 차동 증폭기;
    상기 제1 입력 신호와 상기 제1 출력 신호 사이에 형성되는 상기 제1 감지 커패시터; 및
    상기 제2 입력 신호와 상기 제2 출력 신호 사이에 형성되는 상기 제2 감지 커패시터를 구비하고,
    상기 복수개의 감지 픽셀들 각각은
    상기 제2 입력 신호와 상기 제1 출력 신호 사이에 형성되는 제1 보상 커패시터; 및
    상기 제1 입력 신호와 상기 제2 출력 신호 사이에 형성되는 제2 보상 커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 지문 인식 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호는
    서로 상보적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 지문 인식 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 구동 신호는
    고전위 전압과 기준 전압 사이를 토글링하며,
    상기 제2 구동 신호는
    저전위 전압과 상기 기준 전압 사이를 토글링하며
    상기 기준 전압은
    상기 고전위 전압과 상기 저전위 전압의 중간 레벨의 전압인 것을 특징으로 하는 지문 인식 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 구동 커패시터 및 상기 제2 구동 커패시터는
    동일한 값의 정전 용량을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지문 인식 센서.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 감지 커패시터 및 상기 제2 감지 커패시터는
    동일한 값의 정전 용량을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지문 인식 센서.
  7. 제1항에 있어서, 집적부
    리셋 타이밍에서 상기 제1 입력 신호와 상기 제1 출력 신호를 전기적으로 연결하는 제1 리셋 스위치; 및
    상기 리셋 타이밍에서 상기 제2 입력 신호와 상기 제2 출력 신호를 전기적으로 연결하는 제2 리셋 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 지문 인식 센서.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 보상 커패시터 및 상기 제2 보상 커패시터는
    동일한 값의 정전 용량을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지문 인식 센서.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130075089A (ko) * 2011-12-27 2013-07-05 주식회사 티엘아이 감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템
KR20130106715A (ko) * 2012-03-20 2013-09-30 엘지디스플레이 주식회사 터치 센싱 장치와 그 더블 샘플링 방법
KR20170005286A (ko) * 2015-07-02 2017-01-12 삼성전자주식회사 두 단계의 디지털-아날로그 변환을 수행하는 터치 처리 회로 및 터치 스크린 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130075089A (ko) * 2011-12-27 2013-07-05 주식회사 티엘아이 감지 능력이 개선되는 용량성 터치 감지 시스템
KR20130106715A (ko) * 2012-03-20 2013-09-30 엘지디스플레이 주식회사 터치 센싱 장치와 그 더블 샘플링 방법
KR20170005286A (ko) * 2015-07-02 2017-01-12 삼성전자주식회사 두 단계의 디지털-아날로그 변환을 수행하는 터치 처리 회로 및 터치 스크린 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11586330B2 (en) 2020-10-29 2023-02-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Touch sensing module and electronic device

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