KR102102446B1 - 센서 화소 및 이를 포함하는 센서 장치 - Google Patents

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Abstract

센서 화소는, 인식 대상과 정전 용량을 형성하는 감지 전극, 및 상기 감지 전극에 연결되고, 상기 감지 전극을 이용하여 감지 신호를 생성하며, 리셋을 위한 DC 전압이 공급되는 센서 화소 회로를 포함하고, 상기 감지 전극과 커패시터를 형성하는 인식 대상에 커플링 펄스가 주기적으로 인가되고, 상기 커플링 펄스에 따라 상기 감지 신호가 변할 수 있다.

Description

센서 화소 및 이를 포함하는 센서 장치{Sensor pixel and FINGER PRINT SENSING sensor comprising the same}
본 개시는 센서 화소 및 이를 포함하는 센서 장치에 관한 것이다.
센서 장치의 표면을 보호하는 층이 두꺼워질수록 센서 장치의 인식 대상과 센서 화소 간의 용량이 작아져, 인식 대상을 감지하는데 어려움이 있다. 센서 장치 표면에 인식 대상 외에 이물질이 묻을 경우에도, 인식 대상을 감지하는데 어려움이 있다.
센서 장치의 상부에 정전기 ESD(Electrostatic　Discharge)가 가해질 경우, 인식 대상을 감지하기 위한 전극에 정상 구동 범위보다 높은 전압이 걸릴 수 있다. 감지 전극에 인가된 높은 전압에 의해 전류가 센서 화소를 구동하는 IC에 흐를 수 있다. 이는 구동 IC의 오작동, 나아가 파손의 원인이 될 수 있다.
본 개시는 센서의 감지 성능을 개선하고, 정전기 ESD에 강성한 센서 화소 및 이를 포함하는 센서 장치를 제공하고자 한다.
발명의 한 특징에 따른 센서 화소는, 인식 대상과 정전 용량을 형성하는 감지 전극, 및 상기 감지 전극에 연결되고, 상기 감지 전극을 이용하여 감지 신호를 생성하며, 리셋을 위한 DC 전압이 공급되는 센서 화소 회로를 포함하고, 상기 감지 전극과 커패시터를 형성하는 인식 대상에 커플링 펄스가 주기적으로 인가되고, 상기 커플링 펄스에 따라 상기 감지 신호가 변할 수 있다.
발명의 다른 특징에 따른 센서 장치는, 인식 대상과 정전 용량을 형성하는 감지 전극 및 상기 감지 전극에 연결되고, 상기 감지 전극을 이용하여 감지 신호를 생성하는 복수의 센서 화소, 및 상기 인식 대상에 접촉하여 커플링 펄스를 인가하는 구성을 포함하고, 상기 복수의 센서 화소에 리셋을 위한 DC 전압을 공급하며, 상기 커플링 펄스에 따라 상기 감지 신호가 변할 수 있다.
상기 센서 화소 회로는, 구동 전압에 연결되어 있는 일단을 포함하고, 제1 스캔 신호의 온 레벨에 동기되어 게이트 전압에 따르는 상기 감지 신호를 출력하는 제1 트랜지스터; 및 상기 DC 전압이 입력되는 일단 및 상기 감지 전극에 연결되는 타단을 포함하고, 제2 스캔 신호에 따라 스위칭하는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 센서 화소 회로는, 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 구동전압 사이에 연결되어 있는 제4 트랜지스터, 상기 DC 전압이 입력되는 일단 및 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 연결되는 타단을 포함하고, 상기 제2 스캔 신호에 따라 스위칭하는 제3 트랜지스터, 및 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 구동전압 사이에 연결되어 있는 저장 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 센서 화소 회로는, 상기 DC 전압과 상기 감지 전극 사이에 연결되어 있는 커플링 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 스캔 신호는 상기 제1 스캔 신호의 온 레벨 전에 온 레벨이 될 수 있다.
상기 DC 전압은 그라운드 레벨일 수 있다.
상기 DC 전압에 따라 상기 감지 신호의 크기가 조절될 수 있다.
상기 커플링 펄스의 펄스 크기에 따라 상기 감지 신호가 조절될 수 있다.
상기 구동 전압에 따라 상기 감지 신호가 조절될 수 있다.
실시 예를 통해서, 센서의 감지 성능을 개선하고, 정전기 ESD에 강성한 센서 화소 및 이를 포함하는 센서 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 센서 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 센서 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 센서 화소 회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른 센서 화소 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 인식 대상이 접촉되었을 때, 일 실시예에 따른 스캔 신호, 커플링 펄스, 트랜지스터의 게이트 전압을 나타낸 파형도이다.
도 6은 인식 대상이 접촉되지 않았을 때, 일 실시예에 따른 스캔 신호, 커플링 펄스, 트랜지스터의 게이트 전압을 나타낸 파형도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 일 실시예에 따른 센서 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 센서 장치(1)는 센서 스크린(2) 및 베젤(3)을 포함한다. 센서 스크린(2)에는 복수의 센서 화소가 구비되고, 베젤(3)은 센서 스크린(2)을 둘러싸고 있다.
베젤(3)에는 커플링 펄스가 인가되고, 인식 대상이 지문인 경우, 손가락(4)이 센서 스크린(2)에 접촉하는 동안, 베젤(3)의 상부면과 손이 영역(5) 중 적어도 일부 영역에서 접촉하게 되고, 해당 접촉 영역을 통해 펄스 전압이 손가락(4)의 지문에 인가될 수 있다. 일 실시예는 인식 대상에 커플링 펄스를 공급하기 위한 일 수단으로 베젤(3)을 이용하고 있으나, 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 인식 대상에 전기적으로 연결될 수 있는 수단을 통해 커플링 펄스가 공급될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 다른 센서 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 센서 화소 회로를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 센서 장치(1)는 센서 패널(100), 스캔 회로(200), 타이밍 제어 회로(300), 센서 신호 리드아웃 회로(400), 및 전원 공급 장치(500)를 포함한다.
센서 패널(100)은 복수의 스캔 선(S0-Sn), 복수의 데이터 선(D1-Dm), 복수의 DC 전압 선(DC1-DCm), 및 복수의 센서 화소(SPX)를 포함한다.
복수의 센서 화소(SPX)는 도 3에 도시된 센서 화소(SPX)로 구현될 수 있다.
복수의 스캔 선(S0-Sn)은 제1 방향(도 2에서 X 방향)으로 연장되어 있고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도 2에서 Y 방향)을 따라 배열되어 있다. 복수의 스캔 선(S0-Sn)을 통해 복수의 센서 화소 행 각각에 대응하는 스캔 신호가 전달된다.
도 2에서는 하나의 센서 화소 행 각각에 두 개의 스캔 선이 대응하는 것으로 도시되어 있다. 이는 센서 화소 각각이 대응하는 두 개의 스캔 신호에 따라 동작하기 때문이다. 그러나 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 센서 화소의 동작에 필요한 스캔 신호에 따라 센서 화소 행 하나에 연결되는 스캔 선의 개수는 달라질 수 있다.
복수의 DC 전압 선(DC1-DCm)은 DC 전압(VDC)가 공급되는 전압 라인(101)에 연결되어 제2 방향으로 연장되어 있고, 제2 방향과 교차하는 제1 방향을 따라 배열되어 있다. 복수의 DC 전압 선의 연장 방향 및 배열 방향은 도 2에 제한되지 않는다. 예를 들어, 복수의 DC 전압 선(DC1-DCm)은 제1 방향으로 연장되어 있고, 제2 방향을 따라 배열되어 있을 수 있다.
복수의 DC 전압 선(DC1-DCn)을 통해 복수의 센서 화소 행 각각에 대응하는 DC 전압(VDC)가 전달된다. DC 전압(VDC)은 센서 화소(SPX)의 트랜지스터(예를 들어, 도 3의 P1, P2)의 게이트 전압을 리셋할 수 있는 적절한 레벨로 설정할 수 있다. 리셋은 이전 프레임에 기입된 트랜지스터의 게이트 전압을 DC 전압(VDC)로 설정하는 동작을 의미한다.
전원 공급 장치(500)는 설정된 DC 전압(VDC)의 레벨에 따라 DC 전압(VDC)을 생성하여 공급하고, 센서 화소 회로(SPX)를 구동하기 위한 전압(VSS)을 생성하여 공급한다. DC 전압(VDC)이 그라운드 레벨인 경우, 전원 공급 장치(500) 대신 전압 라인(101)이 그라운드에 연결될 수 있다.
전원 공급 장치(500)는 DC 전압(VDC)의 레벨을 조절하여, 센서 화소에 의해 생성되는 감지 신호의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 전원 공급 장치(500)는 전압(VSS)의 레벨을 조절하여 센서 화소에 의해 생성되는 감지 신호의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 공급되는 전압(VSS)이 음의 전압으로 낮아질수록 데이터 라인(Dj)에 공급되는 감지 신호의 크기가 증가할 수 있다.
복수의 데이터 선(D1-Dm)은 제2 방향으로 연장되어 있고, 제1 방향을 따라 배열되어 있다. 복수의 데이터 선(D1-Dm)을 통해 복수의 센서 화소 각각의 데이터 신호가 센서 신호 리드아웃 회로(400)에 전달된다.
복수의 센서 화소(SPX) 각각은 대응하는 두 개의 스캔 선, 데이터 선, 및 DC 전압 선에 연결되어 있다. 복수의 센서 화소(SPX) 각각은, 대응하는 두 개의 스캔 선 중 하나를 통해 전달되는 스캔 신호에 동기되어 리셋된다. 복수의 센서 화소(SPX) 각각에서, 대응하는 DC 전압 선을 통해 전달되는 DC 전압(VDC)에 따라 트랜지스터(P1, P3)의 게이트 전압이 리셋되고, 대응하는 두 개의 스캔 선 중 다른 하나를 통해 전달되는 스캔 신호에 동기되어 대응하는 데이터 선으로 데이터 신호가 전달될 수 있다.
스캔 회로(200)는 복수의 스캔 신호를 생성하고, 복수의 스캔 선(S0-Sn)에 전달한다. 아울러, 스캔 회로(200)는 베젤(3)에 커플링 펄스(VP)를 전달할 수 있다. 커플링 펄스(VP)는 수평 주기마다 소정 레벨의 펄스 파형을 가지는 신호일 수 있다. 도 2에서는 스캔 회로(200)가 커필링 펄스(VP)를 생성하는 것으로 도시하였으나, 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 별도의 구성이 커플링 펄스(VP)를 생성할 수 있다.
실시 예에 따른 커플링 펄스(VP)는 한 프레임의 기간 동안 복수의 스캔 신호(복수의 스캔 선(Si)을 통해 전달되는 스캔 신호) 각각의 온 시점(예를 들어, 하강 에지 시점)에 동기되어 소정 기간 온 레벨(예를 들어, 로우 레벨)이 될 수 있다. 커플링 펄스(VP)의 온 레벨 기간은 대응하는 스캔 신호의 온 레벨 기간보다 짧을 수 있다. 커플링 펄스(VP)의 펄스 폭에 따라 센서 화소(SPX)에 의해 생성되는 감지 신호의 크기가 조절될 수 있다.
센서 신호 리드아웃 회로(400)는 복수의 데이터 선(D1-Dm)을 통해 전달되는 복수의 데이터 신호를 전달받고, 복수의 데이터 신호에 따라 감지된 지문에 대한 정보를 생성할 수 있다.
타이밍 제어 회로(300)는 스캔 회로(200) 및 센서 신호 리드아웃 회로(400)의 동작을 제어하는데 필요한 제어 신호(CONT1, CONT2)를 생성할 수 있다.
스캔 회로(200)는 제어 신호(CONT1)에 따라 복수의 스캔 신호 및 커플링 펄스(VP)를 생성할 수 있다. 센서 신호 리드아웃 회로(400)는 제어 신호(CONT2)에 따라 복수의 데이터 선(D1-Dm)을 통해 복수의 데이터 신호가 전달되는 시점에 동기되어 복수의 데이터 신호를 입력 받고, 인식된 지문에 대한 정보를 생성하기 위해 필요한 신호 처리를 수행할 수 있다.
도 3에서는, i번째 행, j 번째 열에 위치한 센서 화소(SPX)가 도시되어 있다. 다른 위치의 센서 화소(SPX)도 도 3에 도시된 것과 동일한 구성을 포함하고, 각 구성들이 도 3에 도시된 바와 같이 연결되어 있을 수 있다.
일 실시예에 따른 센서 화소(SPX)는 감지 전극(13) 및 센서 화소 회로(20)를 포함한다.
센서 화소 회로(20)는 5 개의 트랜지스터(P1-P5) 및 저장 커패시터(Cst)를 포함한다.
감지 전극(13)은 지문에서 대응하는 영역을 센싱하기 위한 전극이다. 감지 전극(13) 상에 지문 접촉 시 감지 커패시터(Cfp)가 형성된다. 트랜지스터(P1)의 게이트는 노드(N1)에 연결되어 있고, 그 양단은 노드(N2) 및 노드(N3) 사이에 연결되어 있다. 트랜지스터(P2)의 게이트는 노드(N2)에 연결되어 있고, 그 양단은 노드(N3)와 트랜지스터(P4)의 소스 전극 사이에 연결되어 있다. 트랜지스터(P2)는 노드(N2)의 전압 즉, 게이트 전압(VG2)에 따라 전류 또는 전압을 출력하고, 트랜지스터(P2)에 의해 출력되는 전류 또는 전압이 인식 결과를 지시하는 감지 신호이다.
트랜지스터(P3)의 게이트는 스캔 선(Si-1)에 연결되어 있고, 그 양단은 노드(N2)와 노드(N4) 사이에 연결되어 있다. 트랜지스터(P4)의 게이트는 스캔 선(Si)에 연결되어 있고, 트랜지스터(P4)의 드레인은 데이터 선(Dj)에 연결되어 있다. 트랜지스터(P5)의 게이트는 스캔 선(Si-1)에 연결되어 있고, 노드(N1) 및 노드(N4) 사이에 연결되어 있다. 감지 전극(10)은 노드(N1)에 연결되어 있고, 저장 커패시터(Cst)는 노드(N2)와 노드(N3) 사이에 연결되어 있다. 전압(VSS)은 노드(N3)에 공급된다. 전압(VSS)은 센싱 화소를 구동하기 위한 전압 레벨로서, 일 실시예에서는 음의 전압일 수 있다.
트랜지스터(P5) 및 트랜지스터(P3)가 턴 온 되어, 트랜지스터(P1)의 게이트 및 트랜지스터(P2)의 게이트가 DC 전압(VDC)에 의해 리셋된다.
노드(N1)는 감지 커패시터(Cfp)를 통해 인식 대상에 커플링 되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인식 대상이 손가락(4)의 지문인 경우, 노드(N1)는 감지 커패시터(Cfp)를 통해 지문과 커플링 되어 있다. 커플링 펄스(VP)가 온 레벨로 하강하면, 커플링 펄스(VP)의 전압 감소분이 커패시터(Cfp) 및 기생 커패시터(도시하지 않음)에 의해 분배되어 노드(N1)의 전압은 감소한다.
저장 커패시터(Cst)는 트랜지스터(P1)에 흐르는 전류 또는 트랜지스터(P1)를 통해 출력되는 전압에 따라 결정된 트랜지스터(P2)의 게이트 전압을 유지할 수 있다.
트랜지스터(P4)는 대응하는 스캔 신호(예를 들어, 스캔 선(Si)을 통해 전달되는 스캔 신호)에 의해 턴 온 된다. 그러면, 트랜지스터(P2)에 흐르는 전류 는 데이터 신호로서 데이터 선(Dj)을 통해 센서 신호 리드아웃 회로(400)에 전달된다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른 센서 화소 회로를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 센서 화소와 비교하여, 센서 화소 회로(21)는 커플링 커패시터(Ccp)를 포함한다. 커플링 커패시터(Ccp)는 노드(N1)와 노드(N4) 사이에 연결되어 있다.
노드(N1)는 감지 커패시터(Cfp)를 통해 손가락(4)에 커플링 되어 있다. 커플링 펄스(VP)가 온 레벨로 하강하면, 커플링 펄스(VP)의 전압 감소분이 두 커패시터(Cfp, Ccp) 및 기생 커패시터(도시하지 않음)에 의해 분배되어 노드(N1)의 전압은 감소한다.
트랜지스터(P4)를 통해 데이터 라인(Dj)에 공급되는 신호 크기를 제어하기 위해서 커플링 커패시터(Ccp)가 추가될 수 있다. 예를 들어, 커플링 커패시터(Ccp)가 추가되어 용량이 증가하면, 커플링 커패시터(Ccp)가 없을 때와 비교하여, 트랜지스터(P1)의 게이트 전압은 커플링 펄스(VP)에 의한 감소 정도가 감소하고, 트랜지스터(P2)를 통해 데이터 라인(Dj)에 신호가 감소한다. 커플링 커패시터(Ccp)의 용량이 증가할수록, 트랜지스터(P1)의 게이트 전압은 커플링 펄스(VP)에 의한 감소 정도가 감소하여, 트랜지스터(P2)를 통해 데이터 라인(Dj)에 신호가 감소할 수 있다.
도 5는 인식 대상이 접촉되었을 때, 일 실시예에 따른 스캔 신호, 커플링 펄스, 트랜지스터의 게이트 전압을 나타낸 파형도이다.
구체적으로, 인식 대상은 손가락의 지문이고, 도 5는 지문의 마루(ridge)가 해당 센서 화소(SPXij)에 접촉된 경우의 파형도일 수 있다.
시점 T1에 스캔 선(Si-1)에 전달되는 스캔 신호(S[I-1])가 온 레벨인 로우 레벨로 하강한다. 그러면, 트랜지스터(P3) 및 트랜지스터(P5)가 턴 온 되고, DC 전압(VDC)가 노드(N1) 및 노드(N2)에 공급되어, 트랜지스터(P1)의 게이트 전압(VG1) 및 트랜지스터(P2)의 게이트 전압(VG2)은 DC 전압(VDC) 레벨로 리셋된다.
시점 T1 이전의 트랜지스터(P1)의 게이트 전압(VG1) 및 트랜지스터(P2)의 게이트 전압(VG2) 각각은 이전 프레임에서 결정된 전압 레벨이고, 스캔 신호(S[I-1])에 동기되어 리셋되면 이전 프레임에 결정된 전압 레벨에 관계없이 DC 전압(VDC)으로 리셋된다. 도 5에서 게이트 전압(VG1)은 초기화 전압과 동일한 전압인 것으로 도시되어 있으나 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 게이트 전압(VG2)에 대해서는 이전 프레임에 결정된 전압 레벨을 특정하지 않고, 빗금친 영역으로 나타내었다.
기간 T2 동안, 로우 레벨의 커플링 펄스(VP)가 베젤(3)에 공급되어, 손가락(4)의 전압이 커플링 펄스(VP)의 로우 레벨에 따라 감소된다. 해당 센서 화소(SPXij)의 노드(N1)의 전압은 DC 전압(VDC)이 공급되므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 커플링 펄스(VP)가 노드(N1)의 전압 레벨에 영향을 주지 못할 수 있다.
시점 T3에 스캔 신호(S[I-1])가 오프 레벨인 하이 레벨로 상승하고, 트랜지스터(P3) 및 트랜지스터(P5)가 턴 오프 된다.
시점 T4에 스캔 선(Si)에 전달되는 스캔 신호(S[I])가 온 레벨인 로우 레벨로 하강한다. 그러면, 트랜지스터(P4)가 턴 온 되어, 트랜지스터(P2)에 흐르는 전류 또는 트랜지스터(P2)를 통해 전달되는 전압이 데이터 라인(Dj)을 통해 센서 신호 리드아웃 회로(400)로 전달된다.
시점 T4 이후에, 기간 T5 동안, 로우 레벨의 커플링 펄스(VP)가 베젤(3)에 공급되어, 손가락(4)의 전압이 커플링 펄스(VP)의 로우 레벨에 따라 감소된다. 그러면, 시점 T51부터 게이트 전압(VG1)은 커플링 펄스(VP)의 로우 레벨에 따라 감소하고, 트랜지스터(P1)의 도통 정도가 증가하여 저장 커패시터(Cst)가 방전하여, 트랜지스터(P2)의 게이트 전압(VG2)은 감소하기 시작한다. 시점 T52에 커플링 펄스(VP)가 하이 레벨로 상승하고, 게이트 전압(VG1)은 커플링 펄스(VP)의 하이 레벨에 따라 증가하며, 트랜지스터(P1)의 도통 정도가 감소하여 저장 커패시터(Cst)의 방전이 감소한다. 시점 T52 이후에 게이트 전압(VG2)은 소정 레벨의 전압으로 수렴한다.
DC 전압(VDC)의 레벨에 따라 게이트 전압(VG2)의 레벨(V1)이 조절되고, 전압(VSS) 또는 커플링 펄스(VP)의 펄스 폭에 따라 게이트 전압(VG2)의 레벨(V2)가 조절된다. 이와 같이, 트랜지스터(P2)의 게이트 전압 범위에 따라 트랜지스터(P4)를 통해 데이터 라인에 전달되는 전류 또는 전압 즉, 감지 신호의 크기가 조절된다.
도 6은 인식 대상이 접촉되지 않았을 때, 일 실시예에 따른 스캔 신호, 커플링 펄스, 트랜지스터의 게이트 전압을 나타낸 파형도이다.
구체적으로, 인식 대상은 손가락의 지문이고, 도 5는 지문의 골(valley)이 해당 센서 화소 위에 위치할 때의 파형도일 수 있다. 도 5를 참조로 한 앞선 설명에서 기간 T1-T3의 동작과 도 6의 기간 T10-T11의 동작이 동일하여, 상세한 설명은 생략한다.
시점 T11에 스캔 신호(S[I-1])가 오프 레벨인 하이 레벨로 상승하고, 트랜지스터(P3) 및 트랜지스터(P5)가 턴 오프 된다.
시점 T12에 스캔 선(Si)에 전달되는 스캔 신호(S[I])가 온 레벨인 로우 레벨로 하강한다. 그러면, 트랜지스터(P4)가 턴 온 되어, 트랜지스터(P2)에 흐르는 전류 또는 트랜지스터(P2)를 통해 전달되는 전압이 데이터 라인(Dj)를 통해 센서 신호 리드아웃 회로(400)로 전달된다.
시점 T12 이후에, 기간 T13 동안, 로우 레벨의 커플링 펄스(VP)가 베젤(3)에 공급되어, 손가락(4) 지문의 전압이 커플링 펄스(VP)의 로우 레벨에 따라 감소된다. 그러나, 지문의 골인 경우 감지 커패시터(Cfp)의 용량이 매우 작아 실질적으로 커플링 펄스(VP)가 게이트 전압(VG1)에 영향을 주지 못한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 기간(T13) 동안 게이트 전압(VG1)은 트랜지스터(P1)을 도통 시킬 정도의 전압 변화가 없다. 따라서 게이트 전압(VG2)의 전압 역시 변동이 없다.
일 실시예에 따른 커플링 펄스(VP)는 센서 화소 회로 내에 공급되는 것이 아니고, 인식 대상에 직접 인가되어, 전압 범위에 제한이 상대적으로 낮다. 따라서, 센서 표면의 보호층이 두꺼워져 감지 커패시터(Cfp)의 용량이 감소되는 조건에서도, 일 실시예에 따른 센서 장치는 커플링 펄스(VP)의 전압 범위를 증가시켜 감지 커패시터(Cfp)의 용량 감소를 보상할 수 있다.
또한, 센서 장치 표면에 인식 대상 외에 이물질이 묻을 경우에도, 이물질에는 커플링 펄스가 인가되지 않으므로, 이물질은 감지되지 않는다. 커플링 펄스가 인가된 대상만 감지될 수 있다.
아울러, 센서 장치의 상부에 정전기 ESD(Electrostatic　Discharge)가 가해질 경우, 센서 화소 회로 내에 커플링 펄스가 ESD의 영향을 받기 쉽다. 일 실시에에서는 DC 전압이 센서 화소 회로 내에 공급되므로, 펄스 파형이 인가되는 센서 화소 회로에 비해 ESD에 대해서 더 강할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 센서 장치
2: 센서 스크린
3: 베젤
100: 센서 패널
200: 스캔 회로
300: 타이밍 제어 회로
400: 센서 신호 리드아웃 회로
500: 전원 공급 장치

Claims (18)

  1. 인식 대상과 정전 용량을 형성하는 감지 전극; 및
    상기 감지 전극에 연결되고, 상기 감지 전극을 이용하여 감지 신호를 생성하며, 리셋을 위한 DC 전압이 공급되는 센서 화소 회로를 포함하고,
    상기 감지 전극과 커패시터를 형성하는 인식 대상에 커플링 펄스가 주기적으로 인가되고, 상기 커플링 펄스에 따라 상기 감지 신호가 변하는 것을 특징으로 하고,
    상기 센서 화소 회로는,
    구동 전압에 연결되어 있는 일단을 포함하고, 제1 스캔 신호의 온 레벨에 동기되어 게이트 전압에 따르는 상기 감지 신호를 출력하는 제1 트랜지스터;
    상기 DC 전압이 입력되는 일단 및 상기 감지 전극에 연결되는 타단을 포함하고, 제2 스캔 신호에 따라 스위칭하는 제2 트랜지스터;
    상기 DC 전압이 입력되는 일단 및 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 연결되는 타단을 포함하고, 상기 제2 스캔 신호에 따라 스위칭하는 제3 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 구동전압 사이에 연결되어 있는 제4 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 구동전압 사이에 연결되어 있는 저장 커패시터를 포함하는, 센서 화소.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 화소 회로는,
    상기 DC 전압과 상기 감지 전극 사이에 연결되어 있는 커플링 커패시터를 더 포함하는, 센서 화소.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 스캔 신호는 상기 제1 스캔 신호의 온 레벨 전에 온 레벨이 되는, 센서 화소.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 DC 전압은 그라운드 레벨인, 센서 화소.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 DC 전압에 따라 상기 감지 신호의 크기가 조절되는, 센서 화소.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 커플링 펄스의 펄스 크기에 따라 상기 감지 신호가 조절되는, 센서 화소.
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 구동 전압에 따라 상기 감지 신호가 조절되는, 센서 화소.
  10. 인식 대상과 정전 용량을 형성하는 감지 전극 및 상기 감지 전극에 연결되고, 상기 감지 전극을 이용하여 감지 신호를 생성하는 복수의 센서 화소; 및
    상기 인식 대상에 접촉하여 커플링 펄스를 인가하는 구성을 포함하고,
    상기 복수의 센서 화소에 리셋을 위한 DC 전압을 공급하며, 상기 커플링 펄스에 따라 상기 감지 신호가 변하는 것을 특징으로 하고,
    상기 복수의 센서 화소 회로 각각은,
    구동 전압에 연결되어 있는 일단을 포함하고, 제1 스캔 신호의 온 레벨에 동기되어 게이트 전압에 따르는 상기 감지 신호를 출력하는 제1 트랜지스터;
    상기 DC 전압이 입력되는 일단 및 상기 감지 전극에 연결되는 타단을 포함하고, 제2 스캔 신호에 따라 스위칭하는 제2 트랜지스터;
    상기 DC 전압이 입력되는 일단 및 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 연결되는 타단을 포함하고, 상기 제2 스캔 신호에 따라 스위칭하는 제3 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 구동전압 사이에 연결되어 있는 제4 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 구동전압 사이에 연결되어 있는 저장 커패시터를 포함하는, 센서 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 센서 화소 회로 각각은,
    상기 DC 전압과 상기 감지 전극 사이에 연결되어 있는 커플링 커패시터를 더 포함하는, 센서 장치.
  14. 제10항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제2 스캔 신호는 상기 제1 스캔 신호의 온 레벨 전에 온 레벨이 되는, 센서 장치.
  15. 제10항 또는 제13항에 있어서,
    상기 DC 전압은 그라운드 레벨인, 센서 장치.
  16. 제10항 또는 제13항에 있어서,
    상기 DC 전압에 따라 상기 감지 신호의 크기가 조절되는, 센서 장치.
  17. 제10항 또는 제13항에 있어서,
    상기 커플링 펄스의 펄스 크기에 따라 상기 감지 신호가 조절되는, 센서 장치.
  18. 제10항 또는 제13항에 있어서,
    상기 구동 전압에 따라 상기 감지 신호가 조절되는, 센서 장치.
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