KR101897150B1 - Fingerprint detection apparatus and the method - Google Patents
Fingerprint detection apparatus and the method Download PDFInfo
- Publication number
- KR101897150B1 KR101897150B1 KR1020170156705A KR20170156705A KR101897150B1 KR 101897150 B1 KR101897150 B1 KR 101897150B1 KR 1020170156705 A KR1020170156705 A KR 1020170156705A KR 20170156705 A KR20170156705 A KR 20170156705A KR 101897150 B1 KR101897150 B1 KR 101897150B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power supply
- supply voltage
- fingerprint
- mode
- low potential
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/13—Sensors therefor
- G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
-
- G06K9/0002—
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/96—Touch switches
- H03K17/962—Capacitive touch switches
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Input (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 지문 검출 장치 및 지문 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint detection device and a fingerprint detection method.
최근 시스템에 대한 보안 수준이 높아지고 있고, 사용자 편의를 고려한 보안 방법으로 생체인식 시스템에 대한 관심이 늘어나고 있다. 생체인식 시스템 중에서 지문 검출 시스템은 이미 다양한 응용에서 많이 사용되고 있다.Recently, the security level for the system has been increasing, and the interest in the biometric system has been increased by the security method considering the user convenience. Among biometric systems, fingerprint detection systems are already widely used in various applications.
지문 검출 시스템은 정전용량방식, 광학방식, 열방식 등 다양한 원리를 사용할 수 있는데, 그 중 사이즈 및 전력소비 측면에서 성능이 우수한 정전용량방식이 가장 널리 사용되고 있다.The fingerprint detection system can use various principles such as the capacitance type, the optical type, and the thermal type. Of these, the capacitive type having excellent performance in terms of size and power consumption is the most widely used.
정전용량방식의 지문 검출 시스템은 지문 센서 어레이와 지문의 융선 간에 형성되는 정전용량을 이용하여 지문을 인식한다. 지문 센서 어레이와 지문 사이의 정전용량을 인식하기 위해 지문에 여기 신호를 인가하고 센서 어레이와 지문 사이의 정전용량에서 발생하는 전기 신호의 변화를 센싱하는 방식이 주로 사용되고 있다.The capacitive fingerprint detection system recognizes the fingerprint using the 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 fingerprint, a method of applying the excitation signal to the fingerprint and sensing the change of the electric signal generated in the capacitance between the sensor array and the fingerprint is mainly used.
그러나 이와 같이 지문에 여기 신호를 인가하는 방식은 구조가 복잡하고 센싱 감도가 약하다는 문제가 있다.However, the method of applying the excitation signal to the fingerprint has a problem in that the structure is complex and the sensing sensitivity is weak.
본 발명의 목적은 지문 검출을 위한 여기 신호를 지문에 직접 인가하지 않는 방식의 지문 검출 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fingerprint detection device in a manner that does not directly apply an excitation signal for fingerprint detection to a fingerprint.
본 발명의 다른 목적은 지문 검출을 위한 여기 신호를 용이하게 가변할 수 있도록 하여 검출 감도를 높이고 지문 검출의 정확성을 높이는 것이다.Another object of the present invention is to make it possible to easily change the excitation signal for fingerprint detection, thereby increasing the detection sensitivity and improving the accuracy of the fingerprint detection.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 센서 어레이로부터 지문에 의한 정전용량에 대응하는 신호를 수신하여 처리하는 신호처리회로 및 상기 신호처리회로로 전원전압 고전위와 전원전압 저전위를 제공하는 전원회로를 포함하고, 상기 신호처리회로는 상기 전원전압 저전위를 신호처리회로 기준전위로 사용하고, 상기 전원전압 고전위와 상기 전원전압 저전위의 차이를 전원전압으로 사용하며, 상기 전원전압 저전위는 동작 모드에 따라 가상 기준전위에 대해 가변되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a signal processing circuit for receiving and processing a signal corresponding to a capacitance due to a fingerprint from a sensor array and a signal processing circuit for providing a high power supply voltage and a low power supply voltage Wherein the signal processing circuit uses the power supply voltage low potential as a signal processing circuit reference potential and uses a difference between the power supply voltage high potential and the power supply voltage low potential as a power supply voltage, And the potential is varied with respect to the virtual reference potential according to the operation mode.
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 전원전압 고전위와 상기 전원전압 저전위의 차이는 상기 동작 모드의 변화에도 불구하고 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. In the fingerprint detection device, the difference between the power supply voltage high potential and the power supply voltage low potential may be maintained substantially constant despite the change of the operation mode.
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 동작 모드는 기준상태검출 모드, 지문검출 모드 및 평가 모드를 포함하고, 상기 신호처리회로는 상기 기준상태검출 모드에서 제1 고전위 레벨(VH1) 및 제1 저전위 레벨(VL1)을 사용하고, 상기 지문검출 모드에서 제2 고전위 레벨(VH2) 및 제2 저전위 레벨(VL2)을 사용하며, 상기 평가 모드에서 제3 고전위 레벨(VH3) 및 제3 저전위 레벨(VL3)을 사용할 수 있다. The fingerprint detection device according to
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 제1 저전위 레벨(VL1)과 상기 제2 저전위 레벨(VL2)은 서로 상이할 수 있다. In the fingerprint detection device, the first low potential level (VL1) and the second low potential level (VL2) may be different from each other.
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 신호처리회로는 입력단자를 통해 참조전압을 입력받는 연산증폭기를 포함하고, 상기 지문검출 모드에서 상기 참조전압과 상기 제2 저전위 레벨(VL2)의 차이는 상기 기준상태검출 모드에서 상기 참조전압과 상기 제1 저전위 레벨(VL1)의 차이와 상이할 수 있다. In the fingerprint detection device, the signal processing circuit may include an operational amplifier receiving a reference voltage through an input terminal, and in the fingerprint detection mode, a difference between the reference voltage and the second low potential level (VL2) May be different from the difference between the reference voltage and the first low potential level (VL1) in the state detection mode.
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 신호처리회로는, 제1 전원배선을 통해 제1 전원전압 고전위(VHA) 및 제1 전원전압 저전위(VLA)를 공급받는 제1 신호처리회로 및 제2 전원배선을 통해 제2 전원전압 고전위(VHB) 및 제2 전원전압 저전위(VLB)를 공급받는 제2 신호처리회로를 포함하고, 상기 제1 전원전압 저전위(VLA)는 상기 기준상태검출 모드에서 상기 제1 저전위 레벨(VL1)을 가지고 상기 지문검출 모드에서 상기 제2 저전위 레벨(VL2)을 가지며, 상기 제2 전원전압 저전위(VLB)는 상기 평가 모드에서 상기 제3 저전위 레벨(VL3)을 가질 수 있다. The signal processing circuit includes a first signal processing circuit for receiving a first power supply voltage high potential (VHA) and a first power supply voltage low potential (VLA) through a first power supply line, And a second signal processing circuit for receiving a second power supply voltage high potential (VHB) and a second power supply voltage low potential (VLB) via a wiring, wherein the first power supply voltage low potential (VLA) And the second power supply voltage low potential (VLB) has the first low potential level (VL1) in the evaluation mode and the second low potential level (VL2) in the fingerprint detection mode in the evaluation mode, (VL3).
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 제2 신호처리회로에 공급되는 상기 제2 전원전압 저전위(VLB)는 기준상태검출 모드, 지문검출 모드 및 평가 모드에서 실질적으로 동일한 전위를 유지할 수 있다. In the fingerprint detection device, the second power supply voltage low potential (VLB) supplied to the second signal processing circuit can maintain substantially the same potential in the reference state detection mode, the fingerprint detection mode, and the evaluation mode.
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 제2 전원전압 저전위(VLB)가 유지하는 동일한 전위는 상기 제1 저전위 레벨(VL1) 및 상기 제2 저전위 레벨(VL2) 중의 어느 하나와 실질적으로 동일할 수 있다. In the fingerprint detection device, the same potential held by the second power supply voltage low potential (VLB) is substantially equal to either the first low potential level (VL1) or the second low potential level (VL2) .
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 기준상태검출 모드와 상기 지문검출 모드 및 상기 평가 모드는 순차적으로 수행될 수 있다.In the fingerprint detection device, the reference state detection mode, the fingerprint detection mode, and the evaluation mode may be sequentially performed.
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 기준상태검출 모드와 상기 지문검출 모드는 순차적으로 수행되고, 상기 평가 모드는 상기 기준상태검출 모드 및 상기 지문검출 모드와 동시에 수행될 수 있다. In the fingerprint detection device, the reference state detection mode and the fingerprint detection mode may be sequentially performed, and the evaluation mode may be performed simultaneously with the reference state detection mode and the fingerprint detection mode.
상기 지문 검출 장치에 있어서, 상기 제1 전원배선은 제1 전원전압 고전위(VHA)를 제공하는 제1 고전위 배선과 제1 전원전압 저전위(VLA)를 제공하는 제1 저전위 배선을 포함하고, 상기 제2 전원배선은 제2 전원전압 고전위(VHB)를 제공하는 제2 고전위 배선과 제2 전원전압 저전위(VLB)를 제공하는 제2 저전위 배선을 포함할 수 있다. In the above fingerprint detection device, the first power supply line includes a first high potential wiring providing a first power supply voltage high potential (VHA) and a first low potential wiring providing a first power supply voltage low potential (VLA) And the second power supply wiring may include a second high potential wiring providing a second power supply voltage high potential (VHB) and a second low potential wiring providing a second power supply voltage low potential (VLB).
본 발명의 다른 일 측면은, 센서 어레이로부터 지문에 의한 정전용량에 대응하는 신호를 수신하여 처리하는 신호처리회로 및 상기 신호처리회로로 전원전압 고전위와 전원전압 저전위를 제공하는 전원회로를 포함하는 지문 검출 장치에 의해 수행되는 지문 검출 방법으로서, 상기 신호처리회로가 상기 전원회로로부터 제1 고전위 레벨(VH1) 및 제1 저전위 레벨(VL1)을 공급받고 상기 제1 고전위 레벨(VH1) 및 상기 제1 저전위 레벨(VL1)의 차이를 전원전압으로 사용하여 기준 상태를 검출하는 기준상태검출 단계; 상기 신호처리회로가 상기 전원회로로부터 제2 고전위 레벨(VH2) 및 제2 저전위 레벨(VL2)을 공급받고 상기 제2 고전위 레벨(VH2) 및 상기 제2 저전위 레벨(VL2)의 차이를 전원전압으로 사용하여 지문 상태를 검출하는 지문검출 단계; 및 상기 신호처리회로가 상기 전원회로로부터 제3 고전위 레벨(VH3) 및 제3 저전위 레벨(VL3)을 공급받고 상기 제3 고전위 레벨(VH3) 및 상기 제3 저전위 레벨(VL3)의 차이를 전원전압으로 사용하여 지문 상태를 평가하는 평가 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 검출 방법이다. According to another aspect of the present invention, there is provided a signal processing circuit including a signal processing circuit for receiving and processing a signal corresponding to a capacitance of a fingerprint from a sensor array, and a power supply circuit for providing a power supply voltage high potential and a power supply voltage low potential to the signal processing circuit A fingerprint detection method performed by a fingerprint detection device, wherein the signal processing circuit receives a first high potential level (VH1) and a first low potential level (VL1) from the power supply circuit and receives the first high potential level (VH1) And a reference state detecting step of detecting a reference state using a difference between the first low potential level (VL1) as a power supply voltage; Wherein the signal processing circuit receives a second high potential level (VH2) and a second low potential level (VL2) from the power supply circuit and receives the difference between the second high potential level (VH2) and the second low potential level A fingerprint detection step of detecting a fingerprint state using a power supply voltage; And the signal processing circuit receives the third high potential level (VH3) and the third low potential level (VL3) from the power supply circuit and receives the third high potential level (VH3) and the third low potential level And evaluating the fingerprint state using the difference as a power supply voltage.
상기 지문 검출 방법에 있어서, 상기 제1 저전위 레벨(VL1)과 상기 제2 저전위 레벨(VL2)은 서로 상이할 수 있다. In the fingerprint detection method, the first low potential level (VL1) and the second low potential level (VL2) may be different from each other.
상기 지문 검출 방법에 있어서, 상기 제1 고전위 레벨(VH1)과 상기 제1 저전위 레벨(VL1)의 차이, 상기 제2 고전위 레벨(VH2)와 상기 제2 저전위 레벨(VL2)의 차이 및 상기 제3 고전위 레벨(VH3)과 상기 제3 저전위 레벨(VL3)의 차이는 실질적으로 동일할 수 있다. Wherein the difference between the first high potential level (VH1) and the first low potential level (VL1), the difference between the second high potential level (VH2) and the second low potential level (VL2) And the difference between the third high potential level (VH3) and the third low potential level (VL3) may be substantially the same.
상기 지문 검출 방법에 있어서, 상기 신호처리회로는 입력단자를 통해 참조전압을 입력받는 연산증폭기를 포함하고, 상기 지문검출 단계에서의 상기 참조전압과 제2 저전위 레벨(VL2)의 차이는 상기 기준상태검출 단계에서의 상기 참조전압과 제1 저전위 레벨(VL1)의 차이와 상이할 수 있다. In the fingerprint detection method, the signal processing circuit may include an operational amplifier receiving a reference voltage through an input terminal, and the difference between the reference voltage and the second low potential level (VL2) May be different from the difference between the reference voltage and the first low potential level (VL1) in the state detecting step.
상기 지문 검출 방법에 있어서, 상기 기준상태검출 단계와 상기 지문검출 단계 및 상기 평가 단계는 순차적으로 수행될 수 있다.In the fingerprint detection method, the reference state detection step, the fingerprint detection step, and the evaluation step may be performed sequentially.
상기 지문 검출 방법에 있어서, 상기 기준상태검출 단계와 상기 지문검출 단계는 순차적으로 수행되고, 상기 평가 단계는 상기 기준상태검출 단계 및 상기 지문검출 단계와 동시에 수행될 수 있다.In the fingerprint detection method, the reference state detection step and the fingerprint detection step may be performed sequentially, and the evaluation step may be performed simultaneously with the reference state detection step and the fingerprint detection step.
본 발명에 의하면, 지문 검출을 위한 여기 신호를 지문에 직접 인가하지 않고 지문의 전위를 안정적으로 유지함으로써 노이즈의 영향을 줄이고 지문 검출의 정확성을 높일 수 있다. According to the present invention, the potential of the fingerprint can be stably maintained without applying the excitation signal for detecting the fingerprint directly to the fingerprint, thereby reducing the influence of noise and improving the accuracy of fingerprint detection.
또한 본 발명에 의하면, 지문 검출을 위한 여기 신호를 용이하게 가변할 수 있도록 하여 검출 감도를 높이고 지문 검출의 정확성을 높일 수 있다.Further, according to the present invention, the excitation signal for fingerprint detection can be easily varied to increase the detection sensitivity and improve the accuracy of fingerprint detection.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치를 예시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치의 일부 구성을 예시적으로 및 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 세 가지 동작 모드에서의 전원전압 파형을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치를 예시한다.
도 5는 세 가지 동작 모드에서의 전원전압 파형의 다른 실시예를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치를 예시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치를 예시한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치를 예시한다.
도 9는 전압 이득을 계산하기 위한 등가 회로를 예시한다.
도 10은 도 9의 등가 회로의 주요 변수들의 파형을 예시한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문 검출 방법을 예시한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원전압 파형을 예시적으로 나타내는 도면이다.1 illustrates a fingerprint detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 exemplarily and schematically shows a partial configuration of a fingerprint detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a power supply voltage waveform in three operation modes.
4 illustrates a fingerprint detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram illustrating another embodiment of the supply voltage waveform in three operation modes.
6 illustrates a fingerprint detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 illustrates a fingerprint detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 illustrates a fingerprint detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
Figure 9 illustrates an equivalent circuit for calculating the voltage gain.
Figure 10 illustrates waveforms of the main parameters of the equivalent circuit of Figure 9;
11 illustrates a fingerprint detection method according to another embodiment of the present invention.
12 is a diagram illustrating a power supply voltage waveform 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 with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
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 describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치(100)를 예시한다. 도 1을 참조하면, 지문 검출 장치(100)는 센서 어레이(110), 신호처리회로(130) 및 전원회로(150)를 포함할 수 있다.FIG. 1 illustrates a
센서 어레이(110)는 신호처리회로(130)로부터 지문 검출을 위한 신호를 제공받고 지문의 형상에 대응하는 신호를 신호처리회로(130)로 제공할 수 있다. The
신호처리회로(130)는 센서 어레이(110)로 지문 검출을 위한 신호를 제공하고, 센서 어레이(110)로부터 지문 정전용량에 대응하는 신호를 수신하여 처리할 수 있다. 신호처리회로(130)는 전원회로(150)로부터 전원배선(PL)을 통해 전원전압을 제공받아 동작할 수 있다. 전원배선(PL)은 한 쌍의 배선으로 구성될 수 있고, 한 쌍의 배선은 전원전압 고전위를 제공하는 고전위 배선과 전원전압 저전위를 제공하는 저전위 배선으로 구성될 수 있다. 신호처리회로(130)는 고전위 배선으로부터 공급되는 전원전압 고전위와 저전위 배선을 통해 공급되는 전원전압 저전위의 차이를 전원전압으로 사용할 수 있다. 저전위 배선을 통해 공급되는 전원전압 저전위는 신호처리회로의 동작의 기준이 되는 신호처리회로 기준전위로 사용될 수 있다. 전원전압 저전위는 동작 모드에 따라 지문의 전위에 해당하는 가상 기준전위(VGND)에 대해 가변될 수 있는데, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.The
전원회로(150)는 외부로부터 전원(Vcc)을 공급받아 신호처리회로(130)에서 사용할 다양한 전압을 생성하고 신호처리회로(130)로 공급할 수 있다. 전원회로(150)가 신호처리회로(130)로 공급하는 전압은 전원전압 고전위와 전원전압 저전위를 포함할 수 있다. The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치의 일부 구성을 예시적으로 및 개략적으로 도시한 것이다. 도 2는 센서 어레이와 신호처리회로의 구성 중에서 본 실시예의 설명에 필요한 구성만을 일부 추출하여 간략하게 예시한 것이다. Fig. 2 exemplarily and schematically shows a partial configuration of a fingerprint detection apparatus according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a simplified illustration of only some of the configurations of the sensor array and the signal processing circuit that are necessary for the description of this embodiment.
도 2를 참조하면, 센서 어레이는 센싱 전극(220), 피드백 전극(230), 보호층(240) 및 절연층(250)을 포함할 수 있다. 센서 어레이에는 이 외에도 다양한 구성이 포함될 수 있음은 자명하다. Referring to FIG. 2, the sensor array may include a
지문 정전용량(Cf)은 센싱 전극(220)과 손가락 지문(210) 사이에 형성되는 정전용량이다. 센싱 전극(220)은 배선을 통해 신호처리회로에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2에는 센싱 전극(220)이 제1 스위칭 소자(S1)를 통해 증폭기 음의 입력단자(-)에 전기적으로 연결되는 것으로 예시되어 있다. The fingerprint capacitance Cf is a capacitance formed between the
지문 정전용량(Cf)은 센싱 전극(220)과 손가락 사이에서 지문의 형상에 의존하는 용량값을 가질 수 있다. 지문(210)은 장치 기준전위(그라운드)에 전기적으로 연결될 수 있지만, 지문(210)은 특정한 기준전위에 연결되지 않은 상태에 있을 수도 있다.The fingerprint capacitance Cf may have a capacitance value depending on the shape of the fingerprint between the
피드백 정전용량(Cg)은 피드백 전극(230)과 센싱 전극(220) 사이에 형성되는 정전용량이다. 피드백 전극(230)은 배선을 통해 신호처리회로에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2에는 피드백 전극(230)이 증폭기(A) 출력단자에 전기적으로 연결되는 것으로 예시되어 있다. 증폭기(A) 출력 단자는 제2 스위칭 소자(S2)를 통해 증폭기의 음의 입력단자(-)에 연결되어 피드백 기능을 수행할 수 있다.The feedback capacitance Cg is a capacitance formed between the
보호층(240)은 센서 어레이의 상부에 형성되어 ESD, 기계적 충격 또는 마모 등으로부터 센서 어레이를 보호할 수 있다. 보호층(240)에는 수지, 유리 등 주지의 재료를 포함할 수 있고, 일반적인 절연층을 포함할 수도 있다.The
절연층(250)은 센싱 전극(220)과 피드백 전극(230) 사이의 전기적인 절연을 위해 부가될 수 있다. 절연층(250)에는 SiO2, SiN, 유리 등 통상의 절연 재료가 사용될 수 있다. 절연층(250)은 절연 기능 외에도 센싱 전극(220)과 피드백 전극(230) 사이의 피드백 정전용량(Cg)을 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 피드백 정전용량(Cg)은 센싱 전극(220)과 피드백 전극(230)의 사이즈뿐만 아니라 절연층(250)의 두께 및 유전율 등을 통해서도 조절될 수 있다.The insulating
센서 어레이에는 도 2에 예시된 구성 외에도 다양한 금속층, 절연층 등이 부가될 수 있는데, 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략한다. In addition to the configuration illustrated in FIG. 2, a variety of metal layers, insulating layers, and the like may be added to the sensor array, and detailed description thereof will be omitted in order to avoid obscuring the gist of the present invention.
도 2에 도시된 증폭기(A), 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 증폭기 참조전압(Vref), 전원전압 고전위(VH) 및 전원전압 저전위(VL)는 신호처리회로의 일부를 예시한 것이다. The amplifier A, the first switching element S1, the second switching element S2, the amplifier reference voltage Vref, the power supply voltage high potential VH and the power supply voltage low potential VL shown in Fig. A part of the processing circuit is exemplified.
증폭기의 음의 입력단자(-)는 제1 스위칭 소자(S1)을 통해 센싱 전극(220)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. 이 경우 전원전압 저전위(VL)가 증폭기(A)의 신호처리를 위한 기준전위(그라운드)로 사용될 수 있다.The negative input terminal (-) of the amplifier is electrically connected to the
제1 스위칭 소자(S1)는 센싱 전극(220)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. 예를 들면, 제1 스위칭 소자(S1)는 기준상태검출 모드에서 오프되어 증폭기(A)가 지문의 영향을 배제한 상태에서 출력 전압을 생성할 수 있도록 하고, 지문검출 모드에서 온 되어 증폭기(A)가 지문의 상태에 영향을 받는 출력 전압을 생성하도록 할 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(S1)는 인접한 센서 유닛의 동작에 의한 영향을 받지 않도록 온/오프 제어될 수 있다. 제2 스위칭 소자(S2)는 피드백 정전용량(Cg)을 초기화(방전)하는데 사용될 수 있다.The first switching device S1 may selectively connect the
도 2에 예시된 증폭기(A) 관련 구성은 하나의 예시로서, 본 실시예의 신호처리회로가 도 2에 예시된 바로 한정되는 것은 아니고 다양한 변형이 가능하다.The configuration related to the amplifier A illustrated in FIG. 2 is one example, and the signal processing circuit of the present embodiment is not limited to the example illustrated in FIG. 2, and various modifications are possible.
도 3은 세 가지 동작 모드에서 전원회로로부터 신호처리회로에 공급되는 전원전압 파형을 예시적으로 나타내는 도면이다.3 is a diagram exemplarily showing a power supply voltage waveform supplied from a power supply circuit to a signal processing circuit in three operation modes.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 지문 검출 장치는 세 가지 동작 모드에서 동작할 수 있다. 제1 모드(mode 1)는 기준상태검출 모드이고, 제2 모드(mode 2)는 지문검출 모드이며, 제3 모드(mode 3)는 평가 모드일 수 있다. Referring to Fig. 3, the fingerprint detection apparatus of this embodiment can operate in three operation modes. The first mode (mode 1) may be a reference state detection mode, the second mode (mode 2) may be a fingerprint detection mode, and the third mode (mode 3) may be an evaluation mode.
기준상태검출 모드(mode 1)는 지문의 영향이 없는 상태에서 센서 어레이 및/또는 신호처리회로의 상태를 검출하는 동작 모드일 수 있다. 지문검출 모드(mode 2)는 지문의 영향을 반영한 상태에서 센서 어레이 및/또는 신호처리회로의 상태에 대한 정보를 검출하는 동작 모드일 수 있다. 평가 모드(mode 3)는 기준상태검출 모드와 지문검출 모드에서 검출된 정보에 기초하여 지문의 상태를 평가하는 동작 모드일 수 있다. The reference state detection mode (mode 1) may be an operation mode for detecting the state of the sensor array and / or the signal processing circuit in the absence of the influence of the fingerprint. The fingerprint detection mode (mode 2) may be an operation mode for detecting information on the status of the sensor array and / or the signal processing circuit while reflecting the influence of the fingerprint. The evaluation mode (mode 3) may be an operation mode for evaluating the state of the fingerprint based on the information detected in the reference state detection mode and the fingerprint detection mode.
도 3은 세 가지 동작 모드에서의 전원전압 고전위(VH)와 전원전압 저전위(VL)의 파형에 대해 네 가지 경우(case 1, case 2, case 3, case 4)를 예시하고 있다. 네 가지 예시에서 전원전압 고전위(VH)와 전원전압 저전위(VL)는 모두 가상 기준전위(VGND)에 대한 크기를 도시하고 있다. 가상 기준전위(VGND)는 지문의 전위를 가상의 기준전위로 인식하는 것으로 이해될 수 있다. FIG. 3 illustrates four cases (
기준상태검출 모드(mode 1)에서, 전원전압 고전위(VH)는 제1 고전위 레벨(VH1)을 갖고 전원전압 저전위(VL)는 제1 저전위 레벨(VL1)을 가질 수 있다. 제1 고전위 레벨(VH1) 및 제1 저전위 레벨(VL1)은 신호처리회로 중에서 기준상태검출 모드(mode 1)에서 동작하는 회로들에 선택적으로 제공되어 전원전압으로 사용될 수 있다.In the reference state detection mode (mode 1), the power supply voltage high potential VH may have a first high potential level VH1 and the power supply voltage low potential VL may have a first low potential level VL1. The first high potential level VH1 and the first low potential level VL1 may be selectively provided to the circuits operating in the reference state detection mode (mode 1) among the signal processing circuits and used as a power supply voltage.
지문검출 모드(mode 2)에서, 전원전압 고전위(VH)는 제2 고전위 레벨(VH2)을 갖고 전원전압 저전위(VL)는 제2 저전위 레벨(VL2)을 가질 수 있다. 제2 고전위 레벨(VH2) 및 제2 저전위 레벨(VL2)은 신호처리회로 중에서 지문검출 모드(mode 2)에서 동작하는 회로들에 선택적으로 제공되어 전원전압으로 사용될 수 있다. In the fingerprint detection mode (mode 2), the power supply voltage high potential VH may have the second high potential level VH2 and the power supply voltage low potential VL may have the second low potential level VL2. The second high potential level VH2 and the second low potential level VL2 may be selectively provided to circuits operating in the fingerprint detection mode (mode 2) among the signal processing circuits and used as a power supply voltage.
평가 모드(mode 3)에서, 전원전압 고전위(VH)는 제3 고전위 레벨(VH3)을 갖고 전원전압 저전위(VL)는 제3 저전위 레벨(VL3)을 가질 수 있다. 제3 고전위 레벨(VH3) 및 제3 저전위 레벨(VL3)은 신호처리회로 중에서 평가 모드(mode 3)에서 동작하는 회로들에 선택적으로 제공되어 전원전압으로 사용될 수 있다.In the evaluation mode (mode 3), the power supply voltage high potential VH may have the third high potential level VH3 and the power supply voltage low potential VL may have the third low potential level VL3. The third high potential level VH3 and the third low potential level VL3 may be selectively provided to the circuits operating in the evaluation mode (mode 3) among the signal processing circuits and used as a power supply voltage.
이 때 전원전압 고전위(VH)와 전원전압 저전위(VL)의 차이는 동작 모드의 변화에도 불구하고 세 가지 모드 모두에서 실질적으로 일정하게 유지되고, 이렇게 실질적으로 동일하게 유지된 전압 차이는 신호처리회로의 전원전압으로 사용될 수 있다. 전원전압이 일정하게 유지될 경우 안정적인 동작이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 전원전압으로 사용되기 위해 전원전압 고전위(VH)와 전원전압 저전위(VL)의 차이가 일정하게 유지되어야만 하는 것은 아니므로 본 실시예가 그 차이를 일정하게 유지하는 것으로 한정하는 것은 아니다. At this time, the difference between the power supply voltage high potential (VH) and the power supply voltage low potential (VL) remains substantially constant in all three modes despite the change of the operation mode, It can be used as the power supply voltage of the processing circuit. And stable operation is possible when the power supply voltage is maintained constant. However, since the difference between the power supply voltage high potential (VH) and the power supply voltage low potential (VL) must not be kept constant to be used as the power supply voltage, the present embodiment is not limited to keeping the difference constant.
도 3에 예시된 제1 사례(case 1)는 VH1 > VH3 > VH2이고, VL1 > VL3 > VL2인 경우를 예시하고 있다. 제2 사례(case 2)는 VH2 > VH1 > VH3이고, VL2 > VL1 > VL3인 경우를 예시하고 있다. 제3 사례(case 3)는 VH1 > VH2 > VH3이고, VL1 > VL2 > VL3인 경우를 예시하고 있다. 제4 사례(case 4)는 VH3 > VH2 > VH1이고, VL3 > VL2 > VL1인 경우를 예시하고 있다. 이와 같이 제1 저전위 레벨(VL1), 제2 저전위 레벨(VL2) 및 제3 저전위 레벨(VL3)은 동작 모드에 따라 서로 상이한 레벨을 가질 수 있고, 동작 모드에 따른 고전위 및 저전위 레벨의 높낮이는 다양하게 설정될 수 있다. 다만, 도 3에서는 제1 저전위 레벨(VL1), 제2 저전위 레벨(VL2) 및 제3 저전위 레벨(VL3)이 동작 모드에 따라 모두 서로 상이한 레벨을 가지는 것으로 예시되어 있으나, 본 실시예가 이로 한정되는 것은 아니고 제3 저전위 레벨(VL3)은 제1 저전위 레벨(VL1) 및 제2 저전위 레벨(VL2) 중의 어느 하나와 동일하도록 설정될 수도 있다.The first case (case 1) illustrated in FIG. 3 illustrates a case where VH1> VH3> VH2, and VL1> VL3> VL2. The second case (case 2) illustrates the case where VH2> VH1> VH3, and VL2> VL1> VL3. The third case (case 3) illustrates the case where VH1> VH2> VH3, and VL1> VL2> VL3. The fourth case (case 4) illustrates the case where VH3> VH2> VH1, and VL3> VL2> VL1. As described above, the first low potential level VL1, the second low potential level VL2 and the third low potential level VL3 can have different levels according to the operation mode, and the high and low potentials The level can be set to various levels. Although the first low potential level VL1, the second low potential level VL2, and the third low potential level VL3 are illustrated as having different levels according to the operation mode in FIG. 3, The third low potential level VL3 may be set to be equal to either the first low potential level VL1 or the second low potential level VL2.
도 3에 예시된 바와 같이, 전원전압 저전위(VL)는 동작 모드에 따라 가상 기준전위(VGND)에 대해 가변될 수 있다. 전원전압 저전위(VL)는 신호처리회로의 기준전위(그라운드)로 사용될 수 있고, 이 경우 신호처리회로의 기준전위는 가상 기준전위(VGND)를 기준으로 할 때 동작 모드에 따라 가변되게 된다. 지문의 전위를 가상 기준전위(VGND)로 할 경우, 가상 기준전위(VGND)에 대한 전원전압 저전위(VL)의 변경은 지문 정전용량에 가해지는 여기 전압으로 이해될 수 있다. As illustrated in Fig. 3, the power supply voltage low potential VL can be varied with respect to the virtual reference potential VGND according to the operation mode. The power supply voltage low potential VL can be used as a reference potential (ground) of the signal processing circuit. In this case, the reference potential of the signal processing circuit is varied according to the operation mode when the virtual reference potential VGND is used as a reference. When the potential of the fingerprint is the virtual reference potential (VGND), a change in the power supply voltage low potential (VL) relative to the virtual reference potential (VGND) can be understood as an excitation voltage applied to the fingerprint capacitance.
예를 들어, 도 2에 예시한 증폭기 참조전압(Vref)이 신호처리회로 기준전위(VL)에 대해 일정한 전위를 유지한다고 가정할 경우, 증폭기 참조전압(Vref)은 가상 기준전위(VGND)에 대해 동작 모드에 따라 전위가 변하게 되고, 이로 인해 가상 기준전위(VGND)를 가지는 지문과 증폭기 음의 입력단자(-) 사이의 전위차이가 변하게 되므로 지문 정전용량(Cf) 및 피드백 정전용량(Cg)을 통해 전류가 흐르게 된다. 신호처리회로는 이러한 지문 정전용량(Cf) 및 피드백 정전용량(Cg)을 통한 전류의 흐름으로부터 지문에 대한 정보를 획득하여 지문을 인식할 수 있다. For example, when it is assumed that the amplifier reference voltage Vref illustrated in FIG. 2 is maintained at a constant potential with respect to the signal processing circuit reference potential VL, the amplifier reference voltage Vref is set to be higher than the virtual reference potential VGND The electric potential changes according to the operation mode and the potential difference between the fingerprint having the virtual reference electric potential VGND and the input terminal (-) of the amplifier sound is changed. Therefore, the fingerprint capacitance Cf and the feedback electrostatic capacitance Cg Current flows. The signal processing circuit can obtain fingerprint information from the current flow through the fingerprint capacitance (Cf) and the feedback capacitance (Cg) to recognize the fingerprint.
이와 같이, 세 가지 동작 모드에서 전원전압 고전위(VH)와 전원전압 저전위(VL)를 다르게 설정하는 경우, 지문검출 모드(mode 2)에서 사용하는 신호처리회로 기준전위(즉, VL2)를 평가 모드(mode 3)에서 사용하는 신호처리회로 기준전위(즉, VL3)와 다르게 설정할 수 있으므로 지문 검출을 위한 여기 신호(즉, 가상 기준전위(VGND)에 대한 Vref의 변화)의 크기를 자유롭게 설정할 수 있다는 장점이 있다.In this manner, when the power supply voltage high potential VH and the power supply voltage low potential VL are set differently in the three operation modes, the signal processing circuit reference potential (i.e., VL2) used in the fingerprint detection mode (mode 2) Can be set differently from the signal processing circuit reference potential (i.e., VL3) used in the evaluation mode (mode 3), so that the magnitude of the excitation signal for fingerprint detection (that is, the change in Vref with respect to the virtual reference potential VGND) There is an advantage that it can be.
앞서 설명의 편의를 위해 증폭기 참조전압(Vref)이 신호처리회로 기준전위에 대해 일정한 전위를 유지한다고 가정하였으나, 증폭기 참조전압(Vref)이 신호처리회로 기준전위에 대해 동일한 전위를 유지하지 않는 경우에도 지문 검출의 원리는 유사하게 적용될 수 있고, 이 경우 증폭기 참조전압(Vref)의 적절한 변경을 통해 여기 신호를 조절함으로써 센싱 이득을 높여 검출의 정확성을 높일 수 있는 장점이 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.Although it is assumed that the amplifier reference voltage Vref maintains a constant potential relative to the signal processing circuit reference potential for the convenience of the foregoing description, even if the amplifier reference voltage Vref does not maintain the same potential with respect to the signal processing circuit reference potential The principle of the fingerprint detection can be similarly applied. In this case, by adjusting the excitation signal by appropriately changing the amplifier reference voltage Vref, the sensing gain can be increased to improve the accuracy of detection, which will be described later .
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치(400)를 예시한다. 도 4를 참조하면, 지문 검출 장치(400)는 센서 어레이(410), 신호처리회로(430) 및 전원회로(450)를 포함할 수 있다.4 illustrates a
도 4의 지문 검출 장치(400)는 도 1을 참조하여 설명한 지문 검출 장치(100)와 유사하게 동작할 수 있는데, 차이점은 신호처리회로(430)와 전원회로(450)가 제1 전원배선(PL1) 및 제2 전원배선(PL2)을 통해 연결되어 있다는 점이다. 즉, 신호처리회로(430)는 전원회로(450)로부터 제1 전원배선(PL1) 및 제2 전원배선(PL2)을 통해 두 종류의 전원을 공급받을 수 있다. 이 경우 신호처리회로(430)는 제1 전원배선(PL1)을 통해 기준상태검출 모드에서 사용될 전원과 지문검출 모드에서 사용될 전원을 순차적으로 공급받을 수 있고, 제2 전원배선(PL2)를 통해 평가 모드에서 사용될 전원을 공급받을 수 있다. The
도 4의 실시예에서 신호처리회로(430)는 두 개의 전원배선(PL1, PL2)을 통해 공급받은 두 종류의 전원을 내부적으로 분리하여 해당 회로에 제공할 수 있다. 예를 들면, 제1 전원배선(PL1)을 통해 기준상태검출 모드에서 사용될 전원과 지문검출 모드에서 사용될 전원을 순차적으로 공급받고 기준상태검출 및 지문검출 동작을 수행하는 내부 회로에 제공하고, 제2 전원배선(PL2)를 통해 평가 모드에서 사용될 전원을 공급받고 평가 동작을 수행하는 내부 회로에 제공할 수 있다.In the embodiment of FIG. 4, the
도 5는 신호처리회로가 전원회로로부터 제1 전원배선(PL1) 및 제2 전원배선(PL2)을 통해 두 종류의 전원을 공급받는 경우의 제1 전원전압 고전위(VHA), 제1 전원전압 저전위(VLA), 제2 전원전압 고전위(VHB) 및 제2 전원전압 저전위(VLB) 파형을 예시한다. 네 개의 전압들(VHA, VLA, VHB, VLB)은 모두 가상 기준전위(VGND)를 기준으로 한 전압 레벨을 도시하고 있다.FIG. 5 is a graph showing the relationship between the first power supply voltage high potential VHA and the first power supply voltage VH when the signal processing circuit receives two kinds of power from the power supply circuit through the first power supply line PL1 and the second power supply line PL2, (VLA), a second power supply voltage high potential (VHB), and a second power supply voltage low potential (VLB) waveform. The four voltages VHA, VLA, VHB and VLB all show the voltage level with reference to the virtual reference potential VGND.
도 5를 참조하면, 제1 전원배선(PL1)을 통해 전송되는 제1 전원전압 고전위(VHA)는 기준상태검출 모드(mode 1)에서 제1 고전위 레벨(VH1)을 갖고 지문검출 모드(mode 2) 및 평가 모드(mode 3)에서 제2 고전위 레벨(VH2)를 가질 수 있다. 제1 전원배선(PL1)을 통해 전송되는 제1 전원전압 저전위(VLA)는 기준상태검출 모드(mode 1)에서 제1 저전위 레벨(VL1)을 갖고 지문검출 모드(mode 2) 및 평가 모드(mode 3)에서 제2 저전위 레벨(VL2)를 가질 수 있다.Referring to FIG. 5, the first power supply voltage high potential VHA transmitted through the first power supply line PL1 has a first high potential level VH1 in the reference state detection mode (mode 1) mode 2) and the second high potential level (VH2) in the evaluation mode (mode 3). The first power supply voltage low potential VLA transmitted through the first power supply line PL1 has a first low potential level VL1 in the reference state detection mode (mode 1) (mode 3) and a second low potential level VL2.
제2 전원배선(PL2)을 통해 전송되는 제2 전원전압 고전위(VHB)는 기준상태검출 모드(mode 1), 지문검출 모드(mode 2) 및 평가 모드(mode 3)에서 제3 고전위 레벨(VH3)을 가질 수 있고, 제2 전원전압 저전위(VLB)는 기준상태검출 모드(mode 1), 지문검출 모드(mode 2) 및 평가 모드(mode 3)에서 제3 저전위 레벨(VL3)을 가질 수 있다. The second power supply voltage high potential VHB transmitted through the second power supply line PL2 is supplied to the third high potential level VHB in the reference state detection mode (mode 1), the fingerprint detection mode (mode 2) And the second power supply voltage low potential VLB may have the third low potential level VL3 in the reference state detection mode (mode 1), the fingerprint detection mode (mode 2), and the evaluation mode (mode 3) Lt; / RTI >
이와 같이 신호처리회로가 기준상태검출 및 지문검출을 수행하는 회로와 평가 기능을 수행하는 회로를 구분하여 전원을 공급하는 경우, 평가 기능을 수행하는 회로는 모드 변화에도 불구하고 기준전위의 변화 없이 안정적인 기준전위를 사용할 수 있으면서도, 기준상태검출 및 지문검출 기능을 수행하는 회로는 기준전위를 자유롭게 변경할 수 있으므로 지문 정전용량에 인가되는 여기 전압을 자유롭게 설정할 수 있고 지문 검출의 정확성을 높일 수 있다.In this way, when the signal processing circuit divides the circuit for performing the reference state detection and the fingerprint detection and the circuit for performing the evaluation function to supply the power, the circuit performing the evaluation function can perform stable operation without changing the reference potential Since the reference potential can be used, the circuit for performing the reference state detection and the fingerprint detection function can freely change the reference potential, so that the excitation voltage applied to the fingerprint capacitance can be freely set and the accuracy of the fingerprint detection can be enhanced.
도 4에 예시된 제1 전원배선(PL1) 및 제2 전원배선(PL2)은 각각 저전위 배선과 고전위 배선을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 전원배선(PL1)은 제1 전원전압 고전위(VHA)를 제공하는 제1 고전위 배선과 제1 전원전압 저전위(VLA)를 제공하는 제1 저전위 배선을 포함할 수 있고, 제2 전원배선(PL2)은 제2 전원전압 고전위(VHB)를 제공하는 제2 고전위 배선과 제2 전원전압 저전위(VLB)를 제공하는 제2 저전위 배선을 포함할 수 있다.The first power supply line PL1 and the second power supply line PL2 illustrated in Fig. 4 may include low-potential wiring and high-potential wiring, respectively. For example, the first power supply line PL1 may include a first high potential wiring providing a first power supply voltage high potential (VHA) and a first low potential wiring providing a first power supply voltage low potential (VLA) And the second power supply line PL2 may include a second high potential wiring for providing a second power supply voltage high potential VHB and a second low potential wiring for providing a second power supply voltage low potential VLB have.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치(600)를 예시한다. 도 6을 참조하면, 지문 검출 장치(600)는 센서 어레이(610), 제1 신호처리회로(631), 제2 신호처리회로(633) 및 전원회로(650)를 포함할 수 있다.6 illustrates a
도 6의 실시예에 따른 지문 검출 장치(600)는 도 4의 실시예에 따른 지문 검출 장치(400)에 비해 제1 신호처리회로(631)와 제2 신호처리회로(633)를 포함하고 있다는 점에서 차이가 있다. 예를 들면, 도 4의 신호처리회로(430)는 도 6과 같이 제1 신호처리회로(631)와 제2 신호처리회로(633)로 분리될 수 있다. 여기서, '분리'는 공간적인 분리일 수도 있지만 공간적으로는 분리되지 않더라도 기준전위(그라운드) 관점에서 분리된 것일 수도 있다.The
제1 신호처리회로(631)는 기준상태검출 및 지문검출을 위해 동작하는 회로를 포함하고, 제1 전원배선(PL1)을 통해 제1 전원전압 고전위 및 제1 전원전압 저전위를 공급받아 동작할 수 있다. 예를 들면, 제1 신호처리회로(631)는 센서 어레이(610)에 여기 신호를 인가하고 여기 신호에 대한 센서 어레이의 반응을 검출하기 위한 회로, 제어 신호를 처리하기 위한 회로, 증폭기 참조전압 생성 회로 등을 포함할 수 있다. The first
제2 신호처리회로(633)는 평가 모드를 위해 동작하는 회로를 포함하고, 제2 전원배선(PL2)을 통해 제2 전원전압 고전위 및 제2 전원전압 저전위를 공급받아 동작할 수 있다. 예를 들면, 제2 신호처리회로(633)는 샘플앤홀드, 이득 증폭기, 아날로그/디지털 변환기 등을 포함할 수 있다. The second
제1 전원배선(PL1) 및 제2 전원배선(PL2)를 통해 공급되는 전원전압은 도 5의 실시예와 유사할 수 있다. 제1 전원배선(PL1)을 통해 공급되는 제1 전원전압 저전위(VLA)는 기준상태검출 모드(mode 1)에서 제1 저전위 레벨(VL1)을 갖고 지문검출 모드(mode 2) 및 평가 모드(mode 3)에서 제2 저전위 레벨(VL2)를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 전원전압 저전위(VLA)는 평가 모드(mode 3)에서 지문검출 모드(mode 2)와 실질적으로 동일한 전위인 제2 저전위 레벨(VL2)를 유지할 수 있다. 이 경우 지문검출에 사용되는 회로들은 지문검출 모드(mode 2)와 평가 모드(mode 3)에서 동작 기준전위(그라운드)가 변하지 않으므로 평가 모드(mode 3)가 진행되는 동안 지문검출 모드(mode 2)에서 획득한 신호를 안정적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.The power supply voltage supplied through the first power supply line PL1 and the second power supply line PL2 may be similar to the embodiment of Fig. The first power supply voltage low potential VLA supplied through the first power supply line PL1 has the first low potential level VL1 in the reference state detection mode (mode 1) (mode 3) and a second low potential level VL2. For example, the first power supply voltage low potential VLA can maintain the second low potential level VL2 which is substantially equal to the fingerprint detection mode (mode 2) in the evaluation mode (mode 3). In this case, the circuit used for fingerprint detection does not change the operation reference potential (ground) in the fingerprint detection mode (mode 2) and the evaluation mode (mode 3), so the fingerprint detection mode (mode 2) The signal obtained from the signal processing apparatus can be stably maintained.
제2 전원배선(PL2)를 통해 공급되는 제2 전원전압 저전위(VLB)는 기준상태검출 모드(mode 1), 지문검출 모드(mode 2) 및 평가 모드(mode 3)에서 실질적으로 동일한 제3 저전위 레벨(VL3)을 유지할 수 있다. 이 경우 평가 모드에서 동작하는 회로를 포함하는 제2 신호처리회로(633)는 동작 기준전위의 변화가 없으므로 안정적으로 동작할 수 있다. 제3 저전위 레벨(VL3)은 제1 저전위 레벨(VL1) 및 제2 저전위 레벨(VL2)와 다른 레벨일 수도 있지만, 제1 저전위 레벨(VL1) 및 제2 저전위 레벨(VL2) 중의 어느 하나와 동일한 레벨일 수도 있다. The second power supply voltage low potential VLB supplied through the second power supply line PL2 is substantially the same in the reference state detection mode (mode 1), the fingerprint detection mode (mode 2) and the evaluation mode (mode 3) The low potential level VL3 can be maintained. In this case, the second
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치(700)를 예시한다. 도 7을 참조하면, 지문 검출 장치(700)는 센서 어레이(710), 제1 신호처리회로(731), 제2 신호처리회로(733), 제1 전원회로(751) 및 제2 전원회로(753)를 포함할 수 있다.FIG. 7 illustrates a
도 7의 실시예에 따른 지문 검출 장치(700)는 도 6의 실시예에 따른 지문 검출 장치(600)에 비해 제1 전원회로(751)와 제2 전원회로(753)를 포함하고 있다는 점에서 차이가 있다. 예를 들면, 도 6의 전원회로(650)는 도 7과 같이 제1 전원회로(751)와 제2 전원회로(753)로 분리될 수 있다. 7 differs from the
제1 전원회로(751)는 외부로부터 전원(Vcc)을 공급받고 제1 전원배선(PL1)을 통해 제1 신호처리회로(731)로 제1 전원전압을 제공할 수 있다. 제2 전원회로(753)는 외부로부터 전원(Vcc)을 공급받고 제2 전원배선(PL2)을 통해 제2 신호처리회로(733)로 제2 전원전압을 제공할 수 있다. 여기서 제1 전원배선(PL1)을 통해 공급되는 제1 전원전압 및 제2 전원배선(PL2)을 통해 공급되는 제2 전원전압은 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 유사할 수 있다.The first
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치(800)를 예시한다. 도 8을 참조하면, 지문 검출 장치(800)는 센서 어레이(810), 제1 신호처리회로(831), 제2 신호처리회로(833), 레벨 시프터(835), 제1 전원회로(851) 및 제2 전원회로(853)를 포함할 수 있다.FIG. 8 illustrates a
도 8의 실시예에 따른 지문 검출 장치(800)는 도 7의 실시예에 따른 지문 검출 장치(700)에 비해 레벨 시프터(835)를 포함하고 있다는 점에서 차이가 있다. 앞서 언급한 바와 같이 제1 신호처리회로(831)는 제1 배선(PL1)을 통해 공급되는 제1 전원전압을 사용하여 기준상태검출 및 지문검출 기능을 수행할 수 있고, 제2 신호처리회로(833)는 제2 배선(PL2)을 통해 공급되는 제2 전원전압을 사용하여 동작하면서 제1 신호처리회로(831)에서 검출한 신호를 수신하고 검출된 신호에 대한 평가 기능을 수행할 수 있다. 이 경우 제1 신호처리회로(831)와 제2 신호처리회로(833)는 서로 다른 기준전위 및 전압 레벨에서 동작할 수 있으므로 제1 신호처리회로(831)와 제2 신호처리회로(833)의 동작 전압 차이에 대한 조정이 필요할 수 있다. 레벨 시프터(835)는 제1 신호처리회로(831)에서 검출한 신호를 제2 신호처리회로(833)에서 사용할 수 있는 전압 레벨의 신호로 변환하여 제2 신호처리회로(833)로 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 도 8에서는 레벨 시프터(835)가 제1 신호처리회로(831) 및 제2 신호처리회로(833)와는 별개의 구성으로 예시되어 있으나, 레벨 시프터(835)는 제1 신호처리회로(831) 및 제2 신호처리회로(833) 중의 어느 하나에 포함될 수도 있다.The
도 9는 신호처리회로의 전압 이득을 계산하기 위한 등가 회로를 예시하고 있고, 도 10은 도 9의 등가 회로의 주요 변수들의 파형을 예시적으로 보여주고 있다.Fig. 9 illustrates an equivalent circuit for calculating the voltage gain of the signal processing circuit, and Fig. 10 illustrates an exemplary waveform of the main parameters of the equivalent circuit of Fig.
도 9를 참조하면, 지문 정전용량(Cf)은 가상 기준전위(VGND)와 증폭기의 음의 입력단자(-) 사이에 연결되고, 피드백 정전용량(Cg)은 증폭기의 음의 입력단자(-)와 증폭기 출력단자 사이에 연결되어 있다. 가상 기준전위(VGND)에 대해 증폭기 참조전압(Vref)을 가변하면 증폭기 참조전압(Vref)의 변화가 여기 전압이 되어 지문 정전용량(Cf)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 도 9는 증폭기 참조전압(Vref)의 변화를 여기 전압으로 사용하는 방식에 적용될 수 있는 등가 회로이다.9, the fingerprint capacitance Cf is connected between the virtual reference potential VGND and the negative input terminal (-) of the amplifier, and the feedback capacitance Cg is connected to the negative input terminal (-) of the amplifier. And the amplifier output terminal. When the amplifier reference voltage Vref is varied with respect to the virtual reference potential VGND, the change in the amplifier reference voltage Vref becomes the excitation voltage, so that information on the fingerprint capacitance Cf can be obtained. 9 is an equivalent circuit that can be applied to a method of using a change in the amplifier reference voltage Vref as an excitation voltage.
도 9의 등가 회로를 통해 증폭기 출력전압(Vo)을 계산하기 위해 전원전압 저전위(VL), 증폭기 참조전압(Vref), 증폭기 출력전압(Vo), 피드백 정전용량전압(Vcg) 및 위 전압들의 모드 변화에 따른 전압 변화량을 도 10에 예시한 바와 같이 정의할 수 있다. 제1 모드(mode 1)는 기준상태검출 모드이고 제2 모드(mode 2)는 지문검출 모드일 수 있다. The amplifier reference voltage Vref, the amplifier output voltage Vo, the feedback capacitance voltage Vcg, and the upper voltage Vc are calculated to calculate the amplifier output voltage Vo through the equivalent circuit of Fig. The voltage change amount according to the mode change can be defined as illustrated in FIG. The first mode (mode 1) may be a reference state detection mode, and the second mode (mode 2) may be a fingerprint detection mode.
도 10을 참조하면, 전원전압 저전위(VL), 증폭기 참조전압(Vref), 증폭기 출력전압(Vo) 및 피드백 정전용량전압(Vcg)은 모두 가상 기준전위(VGND)를 기준으로 한 전압 레벨이 도시되어 있고, 가상 기준전위(VGND)는 지문의 전위일 수 있다. 전원전압 저전위(VL), 증폭기 참조전압(Vref), 증폭기 출력전압(Vo) 및 피드백 정전용량전압(Vcg)은 모두 제1 모드(mode 1)에 비해 제2 모드(mode 2)에서 변경된 전압 레벨을 가질 수 있는데, 그 이유는 증폭기 참조전압(Vref)의 변화에 기인한 것으로 해석될 수 있다. 증폭기 참조전압의 변화량(△Vref)은 전원전압 저전위(VL)의 변화량인 △Vp 및 증폭기 참조전압(Vref)의 자체적인 변화량인 △Vr을 포함할 수 있다. 10, the power supply voltage low potential VL, the amplifier reference voltage Vref, the amplifier output voltage Vo, and the feedback capacitance voltage Vcg all have a voltage level based on the virtual reference potential VGND And the virtual reference potential VGND may be the potential of the fingerprint. The power supply voltage low potential VL, the amplifier reference voltage Vref, the amplifier output voltage Vo and the feedback capacitance voltage Vcg are both higher than the first mode (mode 1) Level, which can be interpreted to be due to a change in the amplifier reference voltage Vref. The amount of change ΔVref of the amplifier reference voltage may include ΔVp which is the variation amount of the power source voltage low potential VL and ΔVr which is the amount of variation of the amplifier reference voltage Vref itself.
증폭기 참조전압(Vref)의 자체적인 변화량인 △Vr은 아래 수학식 1과 같이 제1 모드(mode 1)에서 증폭기 기준전위(VL1)에 대한 참조전압(Vref1)의 크기(Vref1 - VL1)와 제2 모드(mode 2)에서 증폭기 기준전위(VL2)에 대한 참조전압(Vref2)의 크기(Vref2 - VL2)의 차이를 의미한다. 즉, 증폭기 기준전위(VL)를 기준으로 할 경우의 참조전압(Vref)의 변화량을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.Vr1, which is the variation amount of the amplifier reference voltage Vref, is calculated by multiplying the amplitude Vref1-VL1 of the reference voltage Vref1 with respect to the amplifier reference voltage VL1 in the first mode (mode 1) (Vref2 - VL2) of the reference voltage (Vref2) to the amplifier reference potential (VL2) in the first mode (mode 2). That is, the amount of change of the reference voltage Vref when the amplifier reference potential VL is taken as a reference.
[수학식 1][Equation 1]
이와 같이, 지문검출 모드(mode 2)에서의 참조전압(Vref2)과 제2 저전위 레벨(VL2)의 차이는 기준상태검출 모드(mode 1)에서의 참조전압(Vref1)과 제1 저전위 레벨(VL1)의 차이와 상이하게 설정될 수 있다. △Vr은 참조전압(Vref)의 총 변화량(△Vref)에서 전원전압 저전위(VL)의 변화량인 △Vp에 의한 변화를 제외하고 참조전압(Vref)의 크기를 증폭기 기준전위(VL)에 대해 자체적으로 변화시킨 양으로 이해될 수도 있다. △Vo은 증폭기 출력전압의 변화량이며, △Vcg는 피드백 정전용량(Cg)의 전압 변화량을 의미한다.As described above, the difference between the reference voltage Vref2 and the second low potential level VL2 in the fingerprint detection mode (mode 2) is the difference between the reference voltage Vref1 in the reference state detection mode (mode 1) (VL1). Vr represents the magnitude of the reference voltage Vref with respect to the amplifier reference potential VL except for the change by the change amount DELTA Vp which is the variation amount of the power supply voltage low potential VL from the total variation amount DELTA Vref of the reference voltage Vref It may be understood as an amount that has been changed by itself. DELTA Vo is a change amount of the amplifier output voltage, and DELTA Vcg is a voltage change amount of the feedback capacitance Cg.
도 9 및 도 10을 통해 증폭기 출력전압(Vo)의 변화량을 계산할 수 있다. 먼저 제1 모드(mode 1)에서의 증폭기 출력전압인 Vo1은 아래 수학식 2와 같이 증폭기 참조전압(Vref1)과 피드백 정전용량전압(Vcg1)으로부터 계산될 수 있다. 수학식 2는 증폭기(A)가 이상적일 경우 증폭기 음의 입력단자(-)는 양의 입력단자(+)와 동일한 전위가 되는 것을 가정하고 있다.9 and 10, the change amount of the amplifier output voltage Vo can be calculated. First, the amplifier output voltage Vo1 in the first mode (mode 1) can be calculated from the amplifier reference voltage Vref1 and the feedback capacitance voltage Vcg1 as shown in
[수학식 2]&Quot; (2) "
제1 모드(mode 1)에서 제2 모드(mode 2)로 전환되면 증폭기 참조전압의 변화량(△Vref)에 기인하여 증폭기 음의 입력단자(-)와 가상 기준전위(VGND) 사이의 전위차이가 변하게 되고, 이에 따라 지문 정전용량(Cf)으로 전류가 흐르게 된다. 지문 정전용량(Cf)에 흐르는 전류는 증폭기(A) 출력단자로부터 피드백 정전용량(Cg)을 통해서 공급되므로 피드백 정전용량(Cg)의 전위도 변하게 된다. 지문 정전용량(Cf)의 전하 변화량은 피드백 정전용량(Cg)의 전하 변화량과 동일하다는 원리를 사용하여 제2 모드(mode 2)에서의 피드백 정전용량의 전위(Vcg2)를 유도하면 아래 수학식 3과 같다. When the mode is switched from the first mode (mode 1) to the second mode (mode 2), the potential difference between the input terminal (-) of the amplifier sound and the virtual reference potential VGND changes due to the change amount ΔVref of the amplifier reference voltage And the current flows to the fingerprint capacitance Cf. Since the current flowing in the fingerprint capacitance Cf is supplied from the output terminal of the amplifier A through the feedback capacitance Cg, the potential of the feedback capacitance Cg also changes. If the potential Vcg2 of the feedback capacitance in the second mode (mode 2) is derived using the principle that the amount of charge change of the fingerprint capacitance Cf is the same as the amount of change in charge of the feedback capacitance Cg, Respectively.
[수학식 3]&Quot; (3) "
수학식 3을 사용하여 제2 모드에서의 출력 전압(Vo2)을 계산한 후 수학식 2에서 구한 제1 모드에서의 출력 전압(Vo1)과의 차이(△Vo)를 계산하면 아래 수학식 4와 같다.The output voltage Vo2 in the second mode is calculated using
[수학식 4]&Quot; (4) "
수학식 4에서 한가지 고려되어야 할 점은, 출력전압 변화량(△Vo)은 가상 기준전위(VGND)를 기준으로 할 때의 증폭기 출력전압(Vo)의 변화량이라는 것이다. 증폭기(A)와 그 주변회로를 포함하는 신호처리회로는 전원전압 저전위(VL)를 기준전압(그라운드)으로 사용하고 있으므로, 신호처리회로가 인식하는 증폭기 출력전압은 증폭기 출력전압(Vo)에서 전원전압 저전위(VL)를 뺀 값이다. 따라서 신호처리회로 관점에서의 증폭기 출력전압의 변화량(△Vo')은 아래 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.One thing to consider in Equation (4) is that the output voltage change amount? Vo is a change amount of the amplifier output voltage Vo with reference to the virtual reference potential VGND. Since the signal processing circuit including the amplifier A and its peripheral circuit uses the power supply voltage low potential VL as the reference voltage (ground), the amplifier output voltage recognized by the signal processing circuit is the output voltage Vo Is the value obtained by subtracting the power supply voltage low potential (VL). Therefore, the change amount? Vo 'of the amplifier output voltage from the viewpoint of the signal processing circuit can be defined as shown in Equation (5) below.
[수학식 5]&Quot; (5) "
수학식 5에 수학식 4를 대입하면 신호처리회로 관점에서의 증폭기 출력전압의 변화량(△Vo')은 아래 수학식 6과 같이 계산될 수 있다.Substituting Equation (4) into Equation (5), the amount of change (? Vo ') of the amplifier output voltage in terms of the signal processing circuit can be calculated by Equation (6) below.
[수학식 6]&Quot; (6) "
수학식 6을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치에 의하면 신호처리회로 관점에서의 증폭기 출력전압의 변화량(△Vo')은 전원전압 저전위 변화량(△Vp)에도 영향을 받지만 증폭기 참조전압의 자체적인 변화량(△Vr)에 의해서도 영향을 받게 되고, 이로 인해 지문 정전용량(Cg)을 검출함에 있어서 출력의 변화량을 크게 하여 검출 감도(sensitivity)를 높일 수 있는 장점이 있다.As can be seen from Equation (6), according to the fingerprint detection apparatus according to the embodiment of the present invention, the amount of change (? Vo ') of the amplifier output voltage from the viewpoint of the signal processing circuit is also the power supply voltage low potential change amount (Vr) of the amplifier reference voltage, thereby increasing the detection sensitivity by increasing the amount of change in the output signal when detecting the fingerprint capacitance (Cg). have.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지문 검출 방법을 예시한다. 도 11에 예시된 지문 검출 방법은 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 다양한 지문 검출 장치의 실시예 중의 어느 하나에 의해 수행될 수 있다. 도 3을 참조하면서 도 11에 예시된 지문 검출 방법을 설명한다.11 illustrates a fingerprint detection method according to another embodiment of the present invention. The fingerprint detection method illustrated in Fig. 11 can be performed by any of the embodiments of the various fingerprint detection devices described with reference to Figs. The fingerprint detection method illustrated in FIG. 11 will be described with reference to FIG.
S1110 단계에서, 신호처리회로는 전원회로로부터 제1 고전위 레벨(VH1) 및 제1 저전위 레벨(VL1)을 공급받고 제1 고전위 레벨(VH1) 및 제1 저전위 레벨(VL1)의 차이를 전원전압으로 사용하여 기준 상태를 검출할 수 있다. In step S1110, the signal processing circuit receives the first high potential level VH1 and the first low potential level VL1 from the power supply circuit and receives the difference between the first high potential level VH1 and the first low potential level VL1 Can be used as a power supply voltage to detect the reference state.
S1130 단계에서, 신호처리회로는 전원회로로부터 제2 고전위 레벨(VH2) 및 제2 저전위 레벨(VL2)을 공급받고 제2 고전위 레벨(VH2) 및 제2 저전위 레벨(VL2)의 차이를 전원전압으로 사용하여 지문 상태를 검출할 수 있다. In step S1130, the signal processing circuit receives the second high level (VH2) and the second low level (VL2) from the power supply circuit and receives the difference between the second high level (VH2) and the second low level Can be used as a power supply voltage to detect the fingerprint state.
S1150 단계에서 신호처리회로는 전원회로로부터 제3 고전위 레벨(VH3) 및 제3 저전위 레벨(VL3)을 공급받고 제3 고전위 레벨(VH3) 및 제3 저전위 레벨(VL3)의 차이를 전원전압으로 사용하여 지문 상태를 평가할 수 있다. In step S1150, the signal processing circuit receives the third high potential level VH3 and the third low potential level VL3 from the power supply circuit and receives the difference between the third high potential level VH3 and the third low potential level VL3 The power supply voltage can be used to evaluate the fingerprint status.
도 11에 예시된 지문 검출 방법을 수행하는 경우에 제1 저전위 레벨(VL1)과 제2 저전위 레벨(VL2) 및 제3 저전위 레벨(VL3)은 서로 상이하게 설정될 수 있고, 이 경우 지문검출 단계에서 사용하는 신호처리회로 기준전위(그라운드)를 평가 단계에서 사용하는 신호처리회로 기준전위(그라운드)와 다르게 설정할 수 있으므로 지문 검출을 위한 여기 신호의 크기를 자유롭게 설정할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 본 실시예가 이와 같이 한정되는 것은 아니고, 제3 저전위 레벨(VL3)은 제1 저전위 레벨(VL1) 및 제2 저전위 레벨(VL2) 중의 어느 하나와 동일할 수도 있다.The first low potential level VL1, the second low potential level VL2 and the third low potential level VL3 may be set to be different from each other in the case of performing the fingerprint detection method illustrated in Fig. 11, Since the signal processing circuit reference potential (ground) used in the fingerprint detection step can be set different from the signal processing circuit reference potential (ground) used in the evaluation step, the magnitude of the excitation signal for fingerprint detection can be freely set. However, the present embodiment is not limited in this manner, and the third low potential level VL3 may be the same as either the first low potential level VL1 or the second low potential level VL2.
또한, 제1 고전위 레벨(VH1)과 제1 저전위 레벨(VL1)의 차이, 제2 고전위 레벨(VH2)와 제2 저전위 레벨(VL2)의 차이 및 제3 고전위 레벨(VH3)과 제3 저전위 레벨(VL3)의 차이는 실질적으로 동일할 수 있고, 이 경우 신호처리회로의 전원전압은 세 단계에서 공통적으로 일정한 크기를 유지하므로 안정적인 신호 처리가 가능하다는 장점이 있다. The difference between the first high potential level VH1 and the first low potential level VL1, the difference between the second high potential level VH2 and the second low potential level VL2, and the difference between the third high potential level VH3, And the third low potential level VL3 may be substantially equal to each other. In this case, since the power supply voltage of the signal processing circuit is commonly kept constant in three stages, stable signal processing is possible.
또한, 지문검출 단계에서의 증폭기 참조전압과 제2 저전위 레벨(VL2)의 차이는 기준상태검출 단계에서의 증폭기 참조전압과 제1 저전위 레벨(VL1)의 차이와 상이하게 설정될 수 있고, 이 경우 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이 전원전압 저전위의 변화량(△Vp)뿐만 아니라 증폭기 참조전압 자체의 변화량(△Vr)에 의해서도 출력 전압이 영향을 받으므로 지문 정전용량의 검출 감도를 높이는 장점이 있다.The difference between the amplifier reference voltage and the second low potential level VL2 in the fingerprint detection step can be set to be different from the difference between the amplifier reference voltage and the first low potential level VL1 in the reference state detection step, In this case, as described with reference to Fig. 10, since the output voltage is influenced not only by the variation amount (? Vp) of the power supply voltage low potential but also the variation amount (? Vr) of the amplifier reference voltage itself, .
도 12는 또 다른 실시예에 따라 신호처리회로로 공급되는 전원전압 파형을 예시적으로 나타내는 도면이다. 12 is a diagram exemplarily showing a power supply voltage waveform supplied to a signal processing circuit according to another embodiment.
도 12를 참조하면, 기준상태검출 모드(mode 1)와 지문검출 모드(mode 2)는 순차적으로 수행되고, 평가 모드(mode 3)는 기준상태검출 모드(mode 1) 및 지문검출 모드(mode 2)와 동시에 수행될 수 있다. 이 경우 평가 모드(mode 3)를 위한 별도의 시간을 할당할 필요가 없으므로 고속으로 동작할 수 있다는 장점이 있다. 이 때, 평가 모드(mode 3)는 이전 단계에서 기준상태검출 모드(mode 1) 및 지문검출 모드(mode 2)를 통해 검출한 신호들을 현재 단계에서 처리하는 방식으로 기준상태검출 모드(mode 1) 및 지문검출 모드(mode 2)와 동시에 수행될 수 있지만, 본 실시예가 이로 한정되는 것은 아니고 현재 단계에서 기준상태검출 모드(mode 1) 및 지문검출 모드(mode 2)를 통해 검출한 신호들을 동일 단계에서 동시에 처리할 수도 있다. 12, the reference state detection mode (mode 1) and the fingerprint detection mode (mode 2) are sequentially performed, and the evaluation mode (mode 3) is a reference state detection mode (mode 1) ). ≪ / RTI > In this case, since there is no need to allocate a separate time for the evaluation mode (mode 3), it is possible to operate at a high speed. In this case, the evaluation mode (mode 3) is a mode in which the signals detected through the reference state detection mode (mode 1) and the fingerprint detection mode (mode 2) in the previous step are processed in the current step, And the fingerprint detection mode (mode 2). However, the present embodiment is not limited to this, and the signals detected through the reference state detection mode (mode 1) and the fingerprint detection mode (mode 2) Can be processed at the same time.
도 12에서 제1 전원배선(PL1)을 통해 신호처리회로로 공급되는 제1 전원전압 고전위(VHA)와 제1 전원전압 저전위(VLA), 제2 전원배선(PL2)을 통해 신호처리회로로 공급되는 제2 전원전압 고전위(VHB)와 제2 전원전압 저전위(VLB)는 도 5를 통해 설명한 바와 유사할 수 있다.12, the first power supply voltage high potential VHA, the first power supply voltage low potential VLA, and the second power supply line PL2, which are supplied to the signal processing circuit through the first power supply line PL1, The second power supply voltage high potential VHB and the second power supply voltage low potential VLB that are supplied to the second power supply voltage VLB may be similar to those described with reference to FIG.
앞서 도 11을 참조하여 설명한 지문 검출 방법의 경우에도, 도 12의 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 기준상태검출 단계(S1110) 및 지문검출 단계(S1130)는 순차적으로 수행되고 평가 단계(S1150)는 기준상태검출 단계(S1110) 및 지문검출 단계(S1130)와 동시에 수행될 수 있다.11, the reference state detecting step (S1110) and the fingerprint detecting step (S1130) are sequentially performed, and the evaluation step (S1150) is performed in the same manner as described above with reference to Fig. 12 The reference state detecting step S1110 and the fingerprint detecting step S1130.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 기준상태검출 모드와 지문검출 모드 및 평가 모드에서 가상 기준전위(예, 지문 전위)에 대해 서로 상이한 레벨을 가지는 기준전위를 사용함으로써 지문 검출을 위한 여기 신호를 자유롭게 설정할 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 평가 기능을 수행하는 회로는 모드 변화에도 불구하고 기준전위를 일정하게 유지하여 안정적으로 동작할 수 있다. 또한 지문 검출을 위한 여기 신호로서 전원전압 저전위의 변화뿐만 아니라 증폭기 참조전압 자체의 변화도 함께 활용함으로써 지문 정전용량의 검출 감도를 높일 수 있다. As described above, according to the embodiments of the present invention, by using the reference potential having a different level from each other for the virtual reference potential (e.g., fingerprint potential) in the reference state detection mode, the fingerprint detection mode, and the evaluation mode, And the circuit performing the evaluation function can stably operate by keeping the reference potential constant in spite of the mode change. In addition, as the excitation signal for fingerprint detection, not only the change in the power supply voltage low potential but also the change in the amplifier reference voltage itself can be used to increase the detection sensitivity of the fingerprint capacitance.
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.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
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 foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (17)
상기 신호처리회로로 제1 전원전압과 제2 전원전압의 두 종류의 전원을 제공하는 전원회로;를 포함하되,
상기 제1 전원전압은 제1 전원전압 고전위(VHA)와 제1 전원전압 저전위(VLA)의 쌍으로 제공되고, 상기 제2 전원전압은 제2 전원전압 고전위(VHB)와 제2 전원전압 저전위(VLB)의 쌍으로 제공되며,
상기 신호처리회로는 기준상태검출 모드 및 지문검출 모드에서 상기 제1 전원전압을 사용하고 평가 모드에서 상기 제2 전원전압을 사용하고,
상기 기준상태검출 모드에서 상기 지문검출 모드로 전환될 때, 상기 제1 전원전압 저전위(VLA)는 가상 기준전위에 대해 소정의 변화량(△Vp)으로 변경되고, 상기 증폭기의 참조전압은 상기 제1 전원전압 저전위(VLA)에 대해 자체적인 변화량(△Vr)으로 변경되며,
상기 제1 전원전압 저전위의 변화량(△Vp)과 상기 증폭기 참조전압 자체의 변화량(△Vr)은 함께 증폭기 참조전압의 변화량(△Vref)에 포함되어 지문 검출을 위한 여기 전압으로 사용되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치. A signal processing circuit including an amplifier for receiving and processing a signal corresponding to a capacitance due to a fingerprint from the sensor array; And
And a power supply circuit for providing the signal processing circuit with two types of power supplies: a first power supply voltage and a second power supply voltage,
The first power supply voltage is provided in a pair of a first power supply voltage high potential (VHA) and a first power supply voltage low potential (VLA), and the second power supply voltage is supplied to a second power supply voltage high potential (VHB) Are provided in a pair of voltage low potential (VLB)
Wherein the signal processing circuit uses the first power supply voltage in the reference state detection mode and the fingerprint detection mode and uses the second power supply voltage in the evaluation mode,
The first power supply voltage low potential (VLA) is changed to a predetermined variation amount (? Vp) with respect to the virtual reference potential when the reference state detection mode is switched to the fingerprint detection mode, and the reference voltage of the amplifier Is changed to its own change amount (DELTA Vr) with respect to one power supply voltage low potential (VLA)
The variation amount? Vp of the first power supply voltage low potential and the variation amount? Vr of the amplifier reference voltage itself are included in the variation amount? Vref of the amplifier reference voltage and used as the excitation voltage for fingerprint detection The fingerprint detection device comprising:
상기 기준상태검출 모드와 상기 지문검출 모드는 순차적으로 수행되고,
상기 평가 모드는 상기 기준상태검출 모드 및 상기 지문검출 모드와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치. The method according to claim 1,
Wherein the reference state detection mode and the fingerprint detection mode are sequentially performed,
Wherein the evaluation mode is performed simultaneously with the reference state detection mode and the fingerprint detection mode.
상기 제1 전원전압과 상기 제2 전원전압은 서로 다른 전원배선을 통해 제공되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first power supply voltage and the second power supply voltage are provided through different power wiring lines.
상기 신호처리회로가 상기 제1 전원전압을 사용하여 기준 상태를 검출하는 기준상태검출 단계;
상기 신호처리회로가 상기 제1 전원전압을 사용하여 지문 상태를 검출하는 지문검출 단계; 및
상기 신호처리회로가 상기 제2 전원전압을 사용하여 지문 상태를 평가하는 평가 단계;를 포함하되,
상기 기준상태검출 단계에서 상기 지문검출 단계로 전환될 때, 상기 제1 전원전압 저전위(VLA)는 가상 기준전위에 대해 소정의 변화량(△Vp)으로 변경되고, 상기 증폭기의 참조전압은 상기 제1 전원전압 저전위(VLA)에 대해 자체적인 변화량(△Vr)으로 변경되며,
상기 제1 전원전압 저전위의 변화량(△Vp)과 상기 증폭기 참조전압 자체의 변화량(△Vr)은 함께 증폭기 참조전압의 변화량(△Vref)에 포함되어 지문 검출을 위한 여기 전압으로 사용되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 방법.A signal processing circuit including an amplifier for receiving and processing a signal corresponding to a capacitance due to the fingerprint from the sensor array, and a signal processing circuit provided in a pair of the first power supply voltage high potential (VHA) and the first power supply voltage low potential And a second power supply voltage provided as a pair of a first power supply voltage, a second power supply voltage high potential (VHB) and a second power supply voltage low potential (VLB) to the signal processing circuit A fingerprint detection method performed by a fingerprint detection device comprising:
A reference state detecting step in which the signal processing circuit detects a reference state using the first power supply voltage;
A fingerprint detection step in which the signal processing circuit detects the fingerprint state using the first power supply voltage; And
And an evaluation step of the signal processing circuit evaluating a fingerprint state using the second power supply voltage,
Wherein the first power supply voltage low potential (VLA) is changed to a predetermined variation amount (? Vp) with respect to a virtual reference potential when the reference state detecting step is switched to the fingerprint detecting step, and the reference voltage of the amplifier Is changed to its own change amount (DELTA Vr) with respect to one power supply voltage low potential (VLA)
The variation amount? Vp of the first power supply voltage low potential and the variation amount? Vr of the amplifier reference voltage itself are included in the variation amount? Vref of the amplifier reference voltage and used as the excitation voltage for fingerprint detection The fingerprint detection method comprising:
상기 기준상태검출 단계와 상기 지문검출 단계는 순차적으로 수행되고,
상기 평가 단계는 상기 기준상태검출 단계 및 상기 지문검출 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 지문 검출 방법.The method of claim 12,
Wherein the reference state detecting step and the fingerprint detecting step are sequentially performed,
Wherein the evaluating step is performed simultaneously with the reference state detecting step and the fingerprint detecting step.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20170138384 | 2017-10-24 | ||
KR1020170138384 | 2017-10-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101897150B1 true KR101897150B1 (en) | 2018-09-12 |
Family
ID=63592982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170156705A KR101897150B1 (en) | 2017-10-24 | 2017-11-22 | Fingerprint detection apparatus and the method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101897150B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110138258A (en) * | 2009-03-23 | 2011-12-26 | 소나베이션, 인크. | Improved multiplexer for a piezo ceramic identification device |
KR101698145B1 (en) * | 2013-07-09 | 2017-01-19 | 핑거프린트 카드즈 에이비 | Fingerprint sensing system and method |
-
2017
- 2017-11-22 KR KR1020170156705A patent/KR101897150B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110138258A (en) * | 2009-03-23 | 2011-12-26 | 소나베이션, 인크. | Improved multiplexer for a piezo ceramic identification device |
KR101698145B1 (en) * | 2013-07-09 | 2017-01-19 | 핑거프린트 카드즈 에이비 | Fingerprint sensing system and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9721140B2 (en) | Sensing method of fingerprint sensor and related sensing circuit | |
US9600705B2 (en) | Capacitive fingerprint sensing device with current readout from sensing elements | |
US10790822B2 (en) | Switching arrangement and method for a capacitive sensor | |
US10191588B2 (en) | Coordinate input device and display device with the same | |
US10223572B2 (en) | Fingerprint detecting apparatus and driving method thereof | |
US9953200B2 (en) | Capacitive fingerprint sensor | |
US9953204B2 (en) | Fingerprint sensing system with sensing reference potential providing circuitry | |
US8681110B2 (en) | Sensing circuit for use with capacitive touch panel | |
US9710690B1 (en) | Fingerprint sensing system with adaptive power control | |
KR102002081B1 (en) | Fingerprint detecting apparatus and driving method thereof | |
US9613247B2 (en) | Sensing method and circuit of fingerprint sensor | |
US9904426B2 (en) | Capacitive type touch input device with compensation circuit for stray capacitance | |
US20160188948A1 (en) | Sensing method and circuit of fingerprint sensor | |
KR101897150B1 (en) | Fingerprint detection apparatus and the method | |
EP3694006B1 (en) | Input device | |
US10482307B2 (en) | Fingerprint sensing system and method utilizing edge-compensating structure | |
US20230058404A1 (en) | Capacitance detection device and input device | |
TWI559232B (en) | Sensing method and circuit of fingerprint sensor | |
JP2023004303A (en) | Capacitance detection circuit and electronic apparatus | |
EP1555535A1 (en) | Potential fixing device, potential fixing method, and capacitance mearuing instrument | |
KR20190115859A (en) | Fingerprint recognition sensor for reducing the influence of parasitic capacitance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |