KR102179874B1 - Fingerprint recongnition apparatus capable of detecting forged fingerprint and driving method thereof - Google Patents

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Abstract

매트릭스 형태로 배치되며, 피사체와의 관계에서 센싱 정전용량을 형성하는 복수개의 센서 패드; 상기 복수개의 센서 패드 각각과 연결되며, 상기 센싱 정전용량의 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 복수개의 센싱 회로; 상기 복수개의 센서 패드에 피사체가 미접촉된 경우, 적어도 일부의 센서 패드로 이루어지는 그룹화된 센서 패드와 직접적으로 연결되며, 상기 그룹화된 센서 패드에 형성되는 정전용량의 합성값 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 터치 센싱부; 및 상기 터치 센싱부의 출력 신호를 비교 기준 전압과 비교하여 상기 복수개의 센싱 회로를 활성화시키는 제어 신호를 생성하는 비교부를 포함하는, 지문 인식 장치가 제공된다.A plurality of sensor pads arranged in a matrix form and forming sensing capacitance in relation to a subject; A plurality of sensing circuits connected to each of the plurality of sensor pads and outputting different signals according to the size of the sensing capacitance; When a subject is not in contact with the plurality of sensor pads, it is directly connected to a grouped sensor pad comprising at least some sensor pads, and different signals are output according to the size of the composite value of the capacitance formed on the grouped sensor pads. A touch sensing unit; And a comparison unit configured to generate a control signal for activating the plurality of sensing circuits by comparing the output signal of the touch sensing unit with a comparison reference voltage.

Description

위조 지문 감지가 가능한 지문 인식 장치 및 이의 구동 방법{FINGERPRINT RECONGNITION APPARATUS CAPABLE OF DETECTING FORGED FINGERPRINT AND DRIVING METHOD THEREOF}Fingerprint recognition device capable of detecting fake fingerprints and its driving method {FINGERPRINT RECONGNITION APPARATUS CAPABLE OF DETECTING FORGED FINGERPRINT AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 위조 지문 감지가 가능한 지문 인식 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fingerprint recognition device capable of detecting a counterfeit fingerprint and a driving method thereof.

지문의 무늬는 사람마다 다르기 때문에, 개인 식별 분야에 많이 이용되고 있다. 특히, 지문은 개인 인증 수단으로서 금융, 범죄수사, 보안 등의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.Since fingerprint patterns differ from person to person, they are widely used in the field of personal identification. In particular, fingerprints are widely used in various fields such as finance, criminal investigation, and security as a means of personal authentication.

이러한 지문을 인식하여 개인을 식별하기 위해 지문 인식 장치가 개발되었다. 지문 인식 장치는 사람의 손가락을 접촉하고 손가락 지문을 인식하는 장치로서, 정당한 사용자인지 여부를 판단할 수 있는 수단으로 활용되고 있다.A fingerprint recognition device has been developed to recognize such fingerprints to identify individuals. A fingerprint recognition device is a device that touches a person's finger and recognizes a finger fingerprint, and is used as a means to determine whether or not a user is a legitimate user.

최근에는 모바일 시장에서도 개인 인증 및 보안 강화의 필요성이 급격히 증대되고 있으며, 모바일을 통한 보안 관련 사업이 활발히 진행되고 있다. In recent years, the need for personal authentication and security reinforcement is rapidly increasing in the mobile market as well, and security related businesses through mobile are actively in progress.

지문 인식 장치를 구현하는 방식으로는 광학 방식, 열감지 방식 및 정전용량 방식 등의 다양한 인식 방식이 알려져 있다.As a method of implementing a fingerprint recognition device, various recognition methods such as an optical method, a thermal sensing method, and a capacitance method are known.

이 중, 정전용량 방식 지문 인식 장치는 복수개의 센서 패드를 포함하는데, 각각의 센서 패드와 지문의 융선(ridge) 간에 형성되는 정전용량, 센서 패드와 지문의 골(valley) 간에 형성되는 정전용량의 차이를 전기적 신호로 변환하여 기준 신호와의 크기를 비교한 후 디지털화 및 이미지화함으로써 지문 이미지를 형성하게 된다.Among them, the capacitive fingerprint recognition device includes a plurality of sensor pads, the capacitance formed between each sensor pad and the ridge of the fingerprint, and the capacitance formed between the sensor pad and the valley of the fingerprint. A fingerprint image is formed by converting the difference into an electrical signal, comparing the size with a reference signal, and then digitizing and imaging the difference.

일반적으로 정전용량 방식 지문 인식 장치는 매트릭스 형태로 배치되는 복수개의 지문 센싱 소자를 포함하는데, 이러한 지문 센싱 소자를 지속적으로 구동시켜, 손가락의 접촉 여부와 지문의 어떤 부분이 닿는지 여부를 판단하기 위해서는 그 구동을 위한 전력이 지속적으로 소비될 수밖에 없다. In general, a capacitive fingerprint recognition device includes a plurality of fingerprint sensing elements arranged in a matrix form. In order to continuously drive such a fingerprint sensing element to determine whether a finger is in contact and what part of the fingerprint is touching Electric power for its driving is bound to be continuously consumed.

이를 해결하기 위해, 지문 인식 장치를 먼저 대기 상태에 둔 후, 손가락의 접촉 여부를 판단하여 손가락 접촉 시에는 모든 지문 센싱 소자를 구동시켜 전력 소모를 줄이는 기술이 개발되었다. To solve this problem, a technology has been developed to reduce power consumption by first putting the fingerprint recognition device in a standby state, and then determining whether a finger is in contact, and driving all fingerprint sensing elements when the finger is in contact.

손가락의 접촉 여부를 판단하는 방법으로서는 복수개의 지문 센싱 소자 중 일부만을 구동시키는 방법, 별도의 전극을 추가하는 방법 등이 제안되었는데, 이러한 방법에 따르면, 지문 센싱 소자의 구동 방식을 빈번히 변경해야 하거나, 지문센서의 설계를 변경하여야 한다. As a method of determining whether a finger is in contact, a method of driving only some of a plurality of fingerprint sensing elements, a method of adding a separate electrode, etc. have been proposed. According to this method, the driving method of the fingerprint sensing element must be frequently changed, The design of the fingerprint sensor must be changed.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지문 인식 장치의 센서 패드를 그룹화한 후, 이에 손가락 터치가 검출되었을 때 지문 인식 동작이 활성화되도록 함으로써 별도 전극 또는 구동 방식 변경 등이 없이도 지문 인식 장치의 효과적인 구동을 가능하게 하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention is to solve the problems of the prior art described above. After grouping the sensor pads of the fingerprint recognition device, the fingerprint recognition operation is activated when a finger touch is detected. Its purpose is to enable effective driving of a recognition device.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the following description.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 매트릭스 형태로 배치되며, 피사체와의 관계에서 센싱 정전용량을 형성하는 복수개의 센서 패드; 상기 복수개의 센서 패드 각각과 연결되며, 상기 센싱 정전용량의 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 복수개의 센싱 회로; 상기 복수개의 센서 패드에 피사체가 미접촉된 경우, 적어도 일부의 센서 패드로 이루어지는 그룹화된 센서 패드와 직접적으로 연결되며, 상기 그룹화된 센서 패드에 형성되는 정전용량의 합성값 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 터치 센싱부; 및 상기 터치 센싱부의 출력 신호를 비교 기준 전압과 비교하여 상기 복수개의 센싱 회로를 활성화시키는 제어 신호를 생성하는 비교부를 포함하는, 지문 인식 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a plurality of sensor pads arranged in a matrix form and forming sensing capacitance in a relationship with a subject; A plurality of sensing circuits connected to each of the plurality of sensor pads and outputting different signals according to the size of the sensing capacitance; When a subject is not in contact with the plurality of sensor pads, it is directly connected to a grouped sensor pad comprising at least some sensor pads, and different signals are output according to the size of the composite value of the capacitance formed on the grouped sensor pads. A touch sensing unit; And a comparison unit configured to generate a control signal for activating the plurality of sensing circuits by comparing the output signal of the touch sensing unit with a comparison reference voltage.

상기 복수개의 센싱 회로 각각은, 제1 입력단이 상기 센서 패드와 제1 스위치를 통해 선택적으로 연결되는 증폭기; 상기 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결되며, 제2 스위치에 의해 양단의 전위차가 제어되는 피드백 정전용량을 포함하고, 상기 제1 스위치, 제2 스위치 및 상기 증폭기의 출력단에 연결된 제3 스위치가 모두 온 상태로 제어됨으로써, 상기 센서 패드와 터치 센싱부가 직접적으로 연결될 수 있다.Each of the plurality of sensing circuits may include an amplifier having a first input terminal selectively connected to the sensor pad through a first switch; It is connected between the first input terminal and the output terminal of the amplifier, and includes a feedback capacitance in which a potential difference between both ends is controlled by a second switch, and a third switch connected to the first switch, the second switch and the output terminal of the amplifier is All are controlled to be on, so that the sensor pad and the touch sensing unit can be directly connected.

상기 터치 센싱부는, 제1 입력단이 상기 적어도 일부의 센서 패드와 제4 스위치를 통해 선택적으로 연결되는 증폭기; 상기 증폭기의 제1 입력단과 출력단 사이에 연결되며, 제5 스위치에 의해 양단의 전위차가 제어되는 피드백 정전용량을 포함할 수 있다.The touch sensing unit may include an amplifier to which a first input terminal is selectively connected to the at least some sensor pads through a fourth switch; It is connected between the first input terminal and the output terminal of the amplifier, and may include a feedback capacitance in which a potential difference between both ends is controlled by a fifth switch.

상기 지문 인식 장치는, 상기 비교부의 출력 신호를 안정화 하기 위한 슈미트 트리거 회로를 더 포함할 수 있다.The fingerprint recognition device may further include a Schmitt trigger circuit for stabilizing the output signal of the comparison unit.

상기 지문 인식 장치는, 상기 복수개의 센싱 회로와 함께 활성화되어 당해 인식되는 지문에 대한 위조 여부를 판별하는 위조 지문 검출부를 더 포함할 수 있다.The fingerprint recognition device may further include a forged fingerprint detection unit that is activated together with the plurality of sensing circuits to determine whether the recognized fingerprint is forged.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 매트릭스 형태로 배치되며 피사체와의 관계에서 센싱 정전용량을 형성하는 복수개의 센서 패드 중 적어도 일부가 상호 연결되도록 그룹화시키는 단계; 그룹화된 센서 패드에 형성되는 정전용량의 합성값 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 터치 센싱부가 상기 그룹화된 센서 패드와 직접적으로 연결되도록 하는 단계; 및 상기 터치 센싱부의 출력단 전압 크기와 비교 기준 전압 간의 차이가 기 설정된 범위를 초과하는 경우, 그룹화된 센서 패드와 상기 터치 센싱부와의 연결을 차단하고, 상기 복수개의 센서 패드와 각각 연결된 센싱 회로가 활성화도록 하는 단계를 포함하는, 지문 인식 장치의 구동 방법이 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, at least some of the plurality of sensor pads arranged in a matrix form and forming a sensing capacitance in a relationship with a subject are grouped to be interconnected; Allowing a touch sensing unit that outputs different signals to be directly connected to the grouped sensor pads according to the magnitude of a combined value of capacitance formed on the grouped sensor pads; And when the difference between the voltage level of the output terminal of the touch sensing unit and the comparison reference voltage exceeds a preset range, the connection between the grouped sensor pad and the touch sensing unit is cut off, and a sensing circuit connected to each of the plurality of sensor pads is A method of driving a fingerprint identification device is provided, comprising the step of enabling activation.

본 발명에 따르면, 지문 인식 장치의 센서 패드를 그룹화한 후, 이에 손가락 터치가 검출되었을 때 지문 인식 동작이 활성화되도록 함으로써 별도 전극 또는 구동 방식 변경 등이 없이도 지문 인식 장치의 효과적인 구동이 가능해진다. According to the present invention, after the sensor pads of the fingerprint recognition device are grouped, the fingerprint recognition operation is activated when a finger touch is detected therein, so that the fingerprint recognition device can be effectively driven without a separate electrode or a driving method change.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식 지문 인식 장치를 구비한 전자기기를 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 지문 인식 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 손가락 미접촉 시의 지문 센싱 소자의 구동 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 모든 센서 패드가 단락되어 하나의 전극으로 구동되는 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 터치 센싱부의 동작을 설명하는 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 인식 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
1 is a view showing an electronic device having a capacitive fingerprint recognition device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing the configuration of a general fingerprint recognition device.
3 is a circuit diagram showing the configuration of a sensing circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a driving state of a fingerprint sensing device when a finger is not in contact according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating that all sensor pads are short-circuited and driven by one electrode according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing the configuration of a fingerprint recognition device according to an embodiment of the present invention.
7 is a timing diagram illustrating an operation of a touch sensing unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a configuration of a fingerprint recognition device according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 정전용량 방식 지문 인식 장치를 구비한 전자기기를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an electronic device having a capacitive fingerprint recognition device according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 전자기기(1)는 적어도 일부분에 구비되는 지문 인식 장치(10), 및 터치 스크린 방식으로 입력부를 대신하며, 사용자에게 전자기기(1)의 구동 상태를 표시해주는 표시부(20)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the electronic device 1 is a fingerprint recognition device 10 provided in at least a portion, and a display unit 20 that replaces an input unit with a touch screen method and displays a driving state of the electronic device 1 to a user. ) Can be included.

지문 인식 장치(10)는 복수개의 지문 센싱 소자로 이루어지는데, 각각의 지문 센싱 소자는 손가락과의 관계에 의해 형성되는 센싱 정전용량의 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하고, 이러한 신호를 종합함으로써 지문 이미지가 획득될 수 있다.The fingerprint recognition device 10 is composed of a plurality of fingerprint sensing elements, and each fingerprint sensing element outputs different signals according to the size of the sensing capacitance formed by the relationship with the finger, and synthesizes these signals. An image can be acquired.

도 2는 도 1의 지문 인식 장치(10)의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the fingerprint recognition apparatus 10 of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 지문 인식 장치(10)는 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 지문 센싱 소자(100), 샘플 앤 홀드부(200), PGA(Programmable Gain Amplifier: 300), DSG(Differential Signal Generator: 400) 및 ADC(Analog to Digital Converter: 500)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the fingerprint recognition device 10 includes a plurality of fingerprint sensing elements 100 arranged in a matrix form, a sample and hold unit 200, a programmable gain amplifier (PGA) 300, and a differential signal generator (DSG). 400) and ADC (Analog to Digital Converter: 500).

각각의 지문 센싱 소자(100)는 센서 패드(110)와 센싱 회로(120)로 구성된다. 센서 패드(110)는 손가락과의 관계에서 센싱 정전용량을 형성하며, 센싱 회로(120)는 상기 센싱 정전용량의 크기에 따른 출력 신호를 생성해낸다. 센싱 회로(120)의 상세 구성 및 동작에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.Each fingerprint sensing element 100 includes a sensor pad 110 and a sensing circuit 120. The sensor pad 110 forms a sensing capacitance in relation to the finger, and the sensing circuit 120 generates an output signal according to the size of the sensing capacitance. A detailed configuration and operation of the sensing circuit 120 will be described later with reference to FIG. 3.

샘플 앤 홀드부(200)는 멀티플렉서(미도시됨)에 의해 선택되는 특정 센싱 회로(120)로부터 출력되는 신호를 샘플링하여 이를 유지하고 그 값을 저장하는 기능을 수행한다.The sample and hold unit 200 samples a signal output from a specific sensing circuit 120 selected by a multiplexer (not shown), maintains it, and stores the value.

PGA(300)는 샘플 앤 홀드부(200)로부터 출력되는 신호를 일정 비율로 증폭하는 기능을 수행한다. 증폭의 정도는 현재 샘플 앤 홀드부(200)에서 출력되는 신호의 크기 등에 따라 가변될 수 있다. The PGA 300 performs a function of amplifying a signal output from the sample and hold unit 200 at a predetermined ratio. The degree of amplification may vary depending on the size of a signal currently output from the sample and hold unit 200.

DSG(400)는 PGA(300)에 의해 증폭된 신호를 차동 신호(Differential Signal)로 변환하는 기능을 수행하고, ADC(500)는 아날로그 형태의 신호를 디지털화하는 기능을 수행한다. The DSG 400 performs a function of converting a signal amplified by the PGA 300 into a differential signal, and the ADC 500 performs a function of digitizing an analog signal.

도 3은 도 2에 도시된 센싱 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing the configuration of the sensing circuit shown in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 센싱 회로(120)는 제1 입력단(N1)이 센서 패드(110)와 제1 스위치(S1)에 의해 선택적으로 연결되고, 제2 입력단(N2)에 제1 기준 전압(Vref)이 입력되는 제1 증폭기(A1), 제1 증폭기(A1)의 제1 입력단(N1)과 출력단(N3) 사이에 연결되는 피드백 정전용량(Cfb), 상기 피드백 정전용량(Cfb) 양단의 전위를 제어하는 제2 스위치(S2), 제1 증폭기(A1)의 출력단(N3) 신호를 선택적으로 출력시키기 위한 제3 스위치(S3)를 포함한다.Referring to FIG. 3, in the sensing circuit 120, a first input terminal N1 is selectively connected by a sensor pad 110 and a first switch S1, and a first reference voltage ( A first amplifier (A1) to which Vref) is input, a feedback capacitance (Cfb) connected between the first input terminal (N1) and the output terminal (N3) of the first amplifier (A1), and both ends of the feedback capacitance (Cfb). And a second switch S2 for controlling a potential, and a third switch S3 for selectively outputting a signal of the output terminal N3 of the first amplifier A1.

제1 기준 전압(Vref)은 본 명세서에서 제1 증폭기(A1)의 제2 입력단(N2)으로 공급되는 것으로 설명되나, 외부 전극(미도시됨)을 통해 공급될 수도 있다. 이 경우, 외부 전극을 통한 제1 기준 전압(Verf)이 사람의 손가락으로 공급되고, 그 응답 신호가 센서 패드(110)에 제공될 수 있다.The first reference voltage Vref is described herein as being supplied to the second input terminal N2 of the first amplifier A1, but may be supplied through an external electrode (not shown). In this case, the first reference voltage Verf through the external electrode may be supplied to the human finger, and a response signal thereof may be provided to the sensor pad 110.

지문 센싱 시, 센싱 회로(120)의 동작을 설명하면 다음과 같다. When sensing the fingerprint, the operation of the sensing circuit 120 will be described as follows.

먼저, 제1 스위치(S1) 및 제3 스위치(S3)가 온 상태로 전환되면 센싱 회로(120)가 동작 가능한 상태가 된다.First, when the first switch S1 and the third switch S3 are turned on, the sensing circuit 120 is in an operable state.

이 때, 제2 스위치(S2)가 온 상태로 전환되면, 제1 증폭기(A1)의 피드백 정전용량(Cfb)이 리셋된다.At this time, when the second switch S2 is turned on, the feedback capacitance Cfb of the first amplifier A1 is reset.

다음으로, 제2 스위치(S2)가 오프 상태로 전환되고 제1 기준 전압(Vref)이 하이 레벨에서 로우 레벨로, 또는 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환된다. 이 때, 센서 패드(110)와 손가락 사이에 형성되는 센싱 정전용량(Cf)의 크기에 따른 제1 증폭기(A1)의 출력 전압(Vout)이 형성된다.Next, the second switch S2 is switched to an off state and the first reference voltage Vref is switched from a high level to a low level or a low level to a high level. At this time, the output voltage Vout of the first amplifier A1 is formed according to the size of the sensing capacitance Cf formed between the sensor pad 110 and the finger.

제1 증폭기(A1)의 출력 전압(Vout)의 크기는 다음과 같이 표현될 수 있다. The magnitude of the output voltage Vout of the first amplifier A1 may be expressed as follows.

Figure 112018041227560-pat00001
Figure 112018041227560-pat00001

상기 수학식 1은 제1 기준 전압(Vref)이 하이 레벨(VrefH)로 유지되다가 제2 스위치(S2)가 오프인 상태에서 로우 레벨(VrefL)로 전환되는 경우의 출력 전압(Vout) 값을 나타내는 것이다. Equation 1 represents the value of the output voltage Vout when the first reference voltage Vref is maintained at the high level VrefH and then switched to the low level VrefL when the second switch S2 is off. will be.

이러한 지문 센싱 동작에 있어서는, 센싱 패드(110)마다 각각 존재하는 센싱 회로(120)가 모두 주기적으로 동작하게 되어 많은 전력이 요구된다. 즉, 손가락의 접촉 여부 확인과 무관하게 모든 센싱 회로(120)가 지문 이미지 획득을 위한 지문 센싱 동작을 수행하여 전력 소모가 많을 수 밖에 없다. In such a fingerprint sensing operation, since the sensing circuits 120, which are present for each sensing pad 110, are all operated periodically, a lot of power is required. That is, regardless of whether a finger is in contact, all the sensing circuits 120 perform a fingerprint sensing operation for obtaining a fingerprint image, so that power consumption is inevitably increased.

따라서, 손가락 미접촉 상태일 경우에는 지문 센싱 동작을 수행하지 않고, 손가락의 접촉 여부가 확인되면, 지문 이미지 획득을 위한 지문 센싱 동작을 수행하는 것이 전력 소비 효율화 측면에서 바람직하다.Therefore, it is preferable in terms of power consumption efficiency to perform a fingerprint sensing operation for obtaining a fingerprint image when the finger is not in contact without performing a fingerprint sensing operation in the non-contact state.

즉, 지문 인식 장치가 대기 상태에 있다가, 손가락의 접촉 여부가 확인되면 웨이크업(wake-up)되어, 지문 센싱 동작을 수행하는 것이 바람직할 것이다. That is, it is preferable that the fingerprint recognition apparatus is in a standby state and wakes up when it is confirmed whether a finger is in contact, and performs a fingerprint sensing operation.

도 4는 일 실시예에 따라 손가락 미접촉 시의 지문 센싱 소자의 구동 상태를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a driving state of a fingerprint sensing element when a finger is not in contact according to an exemplary embodiment.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에서는, 지문 인식 장치가 대기 상태에 있을 때, 적어도 일부의 지문 센싱 소자(100)에 포함되는 센싱 회로(120)의 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)가 모두 온 상태로 유지된다. Referring to FIG. 4, in an embodiment of the present invention, when the fingerprint recognition device is in a standby state, first to third switches S1 to S1 to 3 of the sensing circuit 120 included in at least some of the fingerprint sensing elements 100 All S3) remain on.

제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)가 모두 온 상태로 유지되면, 센서 패드(110)가 제1 증폭기(A1)의 출력단(N3)과 단락(short) 상태가 된다.When all of the first to third switches S1 to S3 are kept in an on state, the sensor pad 110 is in a short state with the output terminal N3 of the first amplifier A1.

만약, 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)가 모두 온 상태를 유지하는 지문 센싱 소자(100)의 출력단, 즉, 센싱 회로(120)의 출력단을 모두 연결하면, 해당 지문 센싱 소자(100)에 포함되는 센서 패드(110)는 모두 동전위로 유지되는 단락 상태가 될 것이다. If the first to third switches S1 to S3 are all connected to the output terminals of the fingerprint sensing element 100, that is, the output terminals of the sensing circuit 120, the corresponding fingerprint sensing element 100 All of the sensor pads 110 included in it will be in a short-circuit state maintained in a coincident state.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 모든 지문 센싱 소자의 제1 내지 제3 스위치를 온 상태로 유지하는 경우의 센서 패드 간 연결 관계를 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a connection relationship between sensor pads when first to third switches of all fingerprint sensing elements are maintained in an on state according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 모든 지문 센싱 소자의 제1 내지 제3 스위치를 온 상태로 전환하고, 멀티플렉서(미도시됨)를 제어하여, 모든 지문 센싱 소자의 출력단을 연결한다면, 모든 센서 패드(110)가 단락되어 하나의 전극으로 구동하는 것과 등가화될 수 있다. Referring to FIG. 5, if the first to third switches of all the fingerprint sensing elements are turned on and the multiplexer (not shown) is controlled to connect the output terminals of all the fingerprint sensing elements, all sensor pads 110 May be shorted to be equivalent to driving with one electrode.

도 5에는 모든 지문 센싱 소자의 제1 내지 제3 스위치를 온 상태로 유지하는 경우를 예시하였지만, 적어도 일부의 지문 센싱 소자에 포함되는 제1 내지 제3 스위치가 온 상태로 구동되면 족하다. 5 illustrates a case in which the first to third switches of all fingerprint sensing elements are kept in an on state, but it is sufficient if the first to third switches included in at least some of the fingerprint sensing elements are driven in the ON state.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 6 is a diagram showing the configuration of a fingerprint recognition device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치는 도 2를 참조하여 설명한 지문 인식 장치에 터치 센싱부(600), 비교부(700), 슈미트 트리거 회로(800)가 추가적으로 구비된다.6, the fingerprint recognition device according to an embodiment of the present invention further includes a touch sensing unit 600, a comparison unit 700, and a Schmitt trigger circuit 800 to the fingerprint recognition device described with reference to FIG. 2 do.

터치 센싱부(600)는 제1 입력단(N4)이 일 이상의 지문 센싱 소자(100)의 센싱 회로(120)와 제4 스위치(S4)를 통해 선택적으로 연결되고, 제2 입력단(N5)에는 제2 기준 전압(Vref_t)이 공급되는 제2 증폭기(A2), 제2 증폭기(A2)의 제1 입력단(N4)과 출력단(N6) 사이에 연결되는 피드백 정전용량(Cfb_t), 상기 피드백 정전용량(Cfb_t) 양단의 전위를 제어하는 제5 스위치(S5), 제2 증폭기(A2)의 출력단(N6) 신호를 선택적으로 출력시키기 위한 제6 스위치(S6)를 포함한다.In the touch sensing unit 600, the first input terminal N4 is selectively connected through the sensing circuit 120 and the fourth switch S4 of one or more fingerprint sensing elements 100, and the second input terminal N5 is 2 The second amplifier A2 to which the reference voltage Vref_t is supplied, the feedback capacitance Cfb_t connected between the first input terminal N4 and the output terminal N6 of the second amplifier A2, and the feedback capacitance ( Cfb_t) and a fifth switch (S5) for controlling the potentials of both ends, and a sixth switch (S6) for selectively outputting a signal of the output terminal (N6) of the second amplifier (A2).

다만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 대기 모드에서 터치 센싱부(600)의 동작을 제4 스위치(S4)만으로 제어할 수 있으므로, 출력 신호를 제어하는 제6 스위치(S6)는 생략(단락)될 수도 있다.However, according to another embodiment of the present invention, since the operation of the touch sensing unit 600 in the standby mode can be controlled only by the fourth switch S4, the sixth switch S6 for controlling the output signal is omitted (short circuit). ) May be.

또한, 제2 기준 전압(Vref_t)은 본 명세서에서 제2 증폭기(A2)의 제2 입력단(N5)으로 공급되는 것으로 설명되나, 외부 전극(미도시됨)을 통해 공급될 수도 있다. 이 경우, 외부 전극을 통한 제2 기준 전압(Verf_t)이 사람의 손가락으로 공급되고, 그 응답 신호가 센서 패드(110)에 제공될 수 있다.Further, the second reference voltage Vref_t is described herein as being supplied to the second input terminal N5 of the second amplifier A2, but may be supplied through an external electrode (not shown). In this case, the second reference voltage Verf_t through the external electrode may be supplied to the human finger, and a response signal thereof may be provided to the sensor pad 110.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 터치 센싱부(600)의 동작을 설명하기로 한다. Hereinafter, an operation of the touch sensing unit 600 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

도 7은 터치 센싱부(600)의 제4 내지 제6 스위치(S4 내지 S6)의 동작을 설명하는 타이밍도이다. 7 is a timing diagram illustrating operations of the fourth to sixth switches S4 to S6 of the touch sensing unit 600.

도 7에서 S4 내지 S6은 각각 제4 내지 제6 스위치(S4 내지 S6)에 공급되는 제어 신호를 나타내고, 제어 신호가 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환될 때 각각의 스위치는 오프 상태에서 온 상태로 전환된다. In Fig. 7, S4 to S6 represent control signals supplied to the fourth to sixth switches (S4 to S6), respectively, and when the control signal is switched from a low level to a high level, each switch is switched from an off state to an on state. do.

또한, 도 7에서는 제2 기준 전압(Vref_t)이 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환되는 경우를 예시하였지만, 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환되는 실시예도 가능하며, 이 때에도, 이하의 설명은 그대로 적용된다. In addition, although FIG. 7 illustrates a case in which the second reference voltage Vref_t is switched from a high level to a low level, an embodiment in which the second reference voltage Vref_t is switched from a low level to a high level is also possible, and the following description applies as it is.

참고적으로, 제2 기준 전압(Vref_t)과 관련된 설명에서 로우 레벨과 하이 레벨은 증폭기(A2)의 전원 레벨(ground, Vdd)을 의미하는 것은 아니다. For reference, in the description related to the second reference voltage Vref_t, the low level and the high level do not mean the power levels ground and Vdd of the amplifier A2.

먼저, 지문 인식 장치가 대기 상태일 경우, 손가락의 접촉 여부를 감지하기 위해 제4 스위치 및 제6 스위치(S4 및 S6)가 온 상태로 전환된다(제1 구간; T1).First, when the fingerprint recognition device is in a standby state, the fourth and sixth switches S4 and S6 are turned on to detect whether or not a finger is in contact (first section; T1).

도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 센싱 회로(120)의 스위치들이 모두 온 상태로 유지되는 지문 센싱 소자(100)의 센서 패드(110)들은 멀티플렉서(미도시됨)에 의해 그룹화되어 상호 단락 상태가 되는데, 이러한 그룹화된 센서 패드(110)는 제4 스위치(S4)가 온 상태로 유지됨에 따라, 터치 센싱부(600)의 제2 증폭기(A2)와 연결된다.As described with reference to FIG. 5, the sensor pads 110 of the fingerprint sensing element 100 in which all the switches of the sensing circuit 120 are kept in an on state are grouped by a multiplexer (not shown), so that a mutual short state is achieved. However, the grouped sensor pad 110 is connected to the second amplifier A2 of the touch sensing unit 600 as the fourth switch S4 is maintained in the ON state.

다음으로, 제2 구간(T2)에서는 제5 스위치(S5)가 온 상태로 전환되어 제2 증폭기(A2)의 피드백 정전용량(Cfb_t)이 리셋된다. 제5 스위치(S5)가 온 상태로 유지되는 동안, 피드백 정전용량(Cfb_t)의 양단은 같은 전위를 갖게 되고, 제2 증폭기(A2)의 출력단(N6) 전압(Vout_t)은 제2 기준 전압(Vref_t)의 하이 레벨(VrefH_t)과 동일해진다.Next, in the second period T2, the fifth switch S5 is turned on and the feedback capacitance Cfb_t of the second amplifier A2 is reset. While the fifth switch S5 is maintained in the on state, both ends of the feedback capacitance Cfb_t have the same potential, and the voltage Vout_t of the output terminal N6 of the second amplifier A2 is a second reference voltage ( It becomes the same as the high level (VrefH_t) of Vref_t).

그 후, 제3 구간(T3)에서 제5 스위치(S5)가 오프 상태로 전환되어 손가락 접촉 여부를 확인할 수 있는 상태가 된다. After that, the fifth switch S5 is turned off in the third section T3 to be in a state in which it is possible to check whether a finger is in contact.

제4 구간(T4)에서는 제2 기준 전압(Vref_t)이 하이 레벨(VrefH_t)에서 로우 레벨(VrefL_t)로 전환되는데, 그룹화된 센서 패드(110)에 손가락이 접촉되면, 제2 증폭기(A2)의 출력단(N6) 전압(Vout_t)의 크기가 변화하게 된다. 이러한 출력단(N6) 전압(Vout_t)은 다음과 같이 표현될 수 있다.In the fourth period T4, the second reference voltage Vref_t is switched from the high level VrefH_t to the low level VrefL_t. When a finger touches the grouped sensor pad 110, the second amplifier A2 The magnitude of the voltage Vout_t of the output terminal N6 changes. The voltage Vout_t of the output terminal N6 may be expressed as follows.

Figure 112018041227560-pat00002
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여기서, 터치 정전용량(Cf_t, 미도시됨)은, 그룹화된 센서 패드(110)와 손가락 간의 관계에 의해 형성되는 정전용량이다.Here, the touch capacitance Cf_t (not shown) is a capacitance formed by a relationship between the grouped sensor pad 110 and a finger.

상기 터치 정전용량(Cf_t)의 크기는 손가락이 접근할수록 증가되므로, 손가락 그룹화된 센서 패드(110)에의 손가락 접촉에 따라 제2 증폭기(A2)의 출력단(N6) 전압(Vout_t)은 VrefH_t로부터 감소하게 된다. Since the size of the touch capacitance Cf_t increases as the finger approaches, the voltage Vout_t of the output terminal N6 of the second amplifier A2 decreases from VrefH_t according to the finger contact with the finger-grouped sensor pad 110. do.

그룹화된 센서 패드(110)에 형성되는 센싱 정전용량(Cf_t)은 각각의 센서 패드(110)에 형성되는 센싱 정전용량(Cf)이 합성되어 형성되는 값이기 때문에, 터치 정전용량(Cf_t)의 크기는 각각의 센서 패드(110)에 형성되는 센싱 정전용량(Cf)의 크기에 비해 상당히 큰 값일 수 있다.Since the sensing capacitance Cf_t formed on the grouped sensor pads 110 is a value formed by combining the sensing capacitances Cf formed on each sensor pad 110, the size of the touch capacitance Cf_t May be a value considerably larger than the size of the sensing capacitance Cf formed in each sensor pad 110.

만약, 터치 센싱부(600)의 피드백 정전용량(Cfb_t)의 크기가 센싱 회로(120)의 피드백 정전용량(Cfb)의 크기와 동일하다면 작은 노이즈 또는 작은 터치 정전용량(Cf_t)에도 제2 증폭기(A2)의 출력단(N6) 전압(Vout_t)의 변화가 커지게 되어, 손가락 터치에 대한 감지가 정확히 이루어지지 않게 된다. If the size of the feedback capacitance Cfb_t of the touch sensing unit 600 is the same as the size of the feedback capacitance Cfb of the sensing circuit 120, the second amplifier is also used for small noise or small touch capacitance Cf_t. The change in the voltage Vout_t of the output terminal N6 of A2) increases, so that the detection of a finger touch is not performed accurately.

따라서, 터치 센싱부(600)의 피드백 정전용량(Cfb_t)의 크기는 센싱 회로(120)의 피드백 정전용량(Cfb)의 크기보다 큰 값으로 설정되는 것이 바람직하다.Accordingly, the size of the feedback capacitance Cfb_t of the touch sensing unit 600 is preferably set to a value larger than the size of the feedback capacitance Cfb of the sensing circuit 120.

제2 증폭기(A2)의 출력단(N6) 전압(Vout_t)은 비교부(700)로 입력되며, 비교부(700)는 이를 비교 기준 전압(Vcomp)과 비교하여, 출력 신호를 생성해낸다. The voltage Vout_t of the output terminal N6 of the second amplifier A2 is input to the comparison unit 700, and the comparison unit 700 compares it with the comparison reference voltage Vcomp to generate an output signal.

이를 위해, 비교부(700)는 제1 입력단(N7)이 터치 센싱부(600)의 출력단(N6)과 연결되고, 제2 입력단(N8)에는 비교 기준 전압(Vcomp)이 인가되는 제3 증폭기(A3)를 포함할 수 있다.To this end, the comparison unit 700 is a third amplifier to which the first input terminal N7 is connected to the output terminal N6 of the touch sensing unit 600 and the comparison reference voltage Vcomp is applied to the second input terminal N8. (A3) may be included.

즉, 제3 증폭기(A3)의 제1 입력단(N7)으로 입력되는 신호는 출력단(N6) 전압(Vout_t)이 되며, 상기 출력단(N6) 전압(Vout_t)이 비교 기준 전압(Vcomp)보다 낮은 경우, 하이 레벨의 신호를 출력한다.That is, when the signal input to the first input terminal N7 of the third amplifier A3 becomes the voltage Vout_t of the output terminal N6, and the voltage Vout_t of the output terminal N6 is lower than the comparison reference voltage Vcomp , Output a high level signal.

비교부(700)에서 하이 레벨 신호가 출력되는 경우, 손가락 터치가 발생했다는 것이므로, 센싱 회로(120)에서 지문 이미지 획득을 위한 센싱 동작을 수행하기 위해 제4 스위치 및 제6 스위치(S4, S6)가 오프 상태로 전환된다(제5 구간; T5). 제6 스위치(S6)가 구비되지 않는 실시예에서는 제4 스위치(S4)만 오프 상태로 전환되는 것은 물론이다. When the high-level signal is output from the comparison unit 700, it means that a finger touch has occurred, and thus the fourth and sixth switches S4 and S6 in order to perform a sensing operation for obtaining a fingerprint image in the sensing circuit 120 Is switched to the off state (the fifth section; T5). It goes without saying that in the embodiment in which the sixth switch S6 is not provided, only the fourth switch S4 is switched to the off state.

즉, 제5 구간(T5)에서, 센싱 회로(120)와 터치 센싱부(600)와의 연결을 오프 상태로 제어하고, 지문 센싱 소자(100)의 센싱 회로(120)에 있어서 제1 내지 제3 스위치(S1 내지 S3)를 모두 오프 상태로 전환한 후, 도 3을 참조하여 설명한 과정에 따라 지문 인식 동작을 수행하게 된다.That is, in the fifth period T5, the connection between the sensing circuit 120 and the touch sensing unit 600 is controlled to be turned off, and the first to third sensing circuits 120 of the fingerprint sensing element 100 are After switching all the switches S1 to S3 to the off state, a fingerprint recognition operation is performed according to the process described with reference to FIG. 3.

또한, 제 5 구간(T5), 즉 지문 인식 동작을 수행할 시에는 터치 센싱부(600)가 구동되지 않아도 되기 때문에, 터치 센싱부(600)에 대한 구동 전원 및 제2 기준 전압(Vref_t)의 인가는 중지될 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 기준 전압(Vref_t)은 다시 하이 레벨(VrefH_t)로 전환될 수도 있으며, 터치 센싱부(600)에 구동 전원이 인가될 수도 있음은 물론이다.In addition, since the touch sensing unit 600 does not need to be driven in the fifth period T5, that is, when the fingerprint recognition operation is performed, the driving power for the touch sensing unit 600 and the second reference voltage Vref_t are Licensing may be suspended. Meanwhile, as illustrated in FIG. 7, the second reference voltage Vref_t may be converted back to the high level VrefH_t, and driving power may be applied to the touch sensing unit 600.

한편, 제 4 구간(T4)에서 비교부(700)가 하이 레벨 신호를 출력하지 않을 경우(손가락 터치가 검출되지 않는 경우), 제 4 구간(T4) 종료 후 제4 스위치 및 제6 스위치(S4, S6)는 오프 상태로 전환되고, 제 1 구간(T1) 내지 제 4 구간(T4)을 다시 수행하게 된다. 또는, 이 경우, 제4 구간(T4) 종료 후 제4 스위치 및 제6 스위치(S4, S6)의 온 상태를 지속적으로 유지하고, 제2 구간(T2) 내지 제4 구간(T4)을 다시 수행할 수도 있다. On the other hand, when the comparison unit 700 does not output a high level signal in the fourth section T4 (when a finger touch is not detected), the fourth switch and the sixth switch S4 are finished after the fourth section T4 is finished. , S6) is switched to the off state, and the first to fourth sections T1 to T4 are performed again. Alternatively, in this case, after the end of the fourth section (T4), the fourth and sixth switches (S4, S6) are continuously maintained, and the second section (T2) to the fourth section (T4) are performed again. You may.

슈미트 트리거 회로(800)는 비교부(700)의 출력 신호가 외부 노이즈에 의해 영향 받는 것을 방지하기 위한 회로이다. 즉, 비교기의 출력 신호를 안정화하는 역할을 수행하기 위해 구비되는 것으로, 이러한 슈미트 트리거 회로(800)는 생략될 수도 있다.The Schmitt trigger circuit 800 is a circuit for preventing the output signal of the comparator 700 from being affected by external noise. That is, it is provided to stabilize the output signal of the comparator, and the Schmitt trigger circuit 800 may be omitted.

이처럼 본 발명에서는 일 이상의 센서 패드(110)를 그룹화시켜, 이에 손가락이 접촉되는지를 판단한 후, 지문 인식 동작의 시작 여부를 결정하므로, 지문 센싱 소자(100)에 별도의 전극이 추가되지 않아도 된다. As described above, in the present invention, since one or more sensor pads 110 are grouped, it is determined whether a finger is in contact therewith, and then whether or not a fingerprint recognition operation is started, a separate electrode does not need to be added to the fingerprint sensing element 100.

또한, 지문 인식 장치의 대기 상태에서, 각각의 지문 센싱 소자(100)에 포함되는 센싱 회로(120)의 제1 증폭기(A1)마다 전원이 인가되지 않아도 되며, 터치 센싱부(600)의 제2 증폭기 및 비교부(700)의 제3 증폭기(A2 및 A3)에만 전원이 인가되기 때문에, 지문 인식 장치의 대기 상태에서의 전력 효율이 크게 개선될 수 있다. In addition, in the standby state of the fingerprint recognition device, power does not need to be applied to each of the first amplifiers A1 of the sensing circuits 120 included in each fingerprint sensing element 100, and the second Since power is applied only to the third amplifiers A2 and A3 of the amplifier and comparator 700, power efficiency in the standby state of the fingerprint recognition device can be greatly improved.

도 6에서의 샘플 앤 홀드부(200), PGA(300), DSG(400), ADC(500)의 기능은 도 2를 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다. The functions of the sample and hold unit 200, the PGA 300, the DSG 400, and the ADC 500 in FIG. 6 are the same as those described with reference to FIG. 2, and the description thereof will be omitted here.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 인식 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 8 is a diagram illustrating a configuration of a fingerprint recognition device according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 지문 인식 장치는 도 6을 참조하여 설명한 지문 인식 장치에 위조 지문 감지부(900)를 추가적으로 구비할 수 있다. Referring to FIG. 8, the fingerprint recognition apparatus of the present invention may additionally include a forged fingerprint detection unit 900 to the fingerprint recognition apparatus described with reference to FIG. 6.

앞서 설명한 바와 같이, 그룹화된 센서 패드(110)에 손가락 터치가 발생하면, 슈미트 트리거 회로(800)로부터 하이 레벨의 신호가 출력되는데, 이 신호의 출력에 따라, 지문 센싱 소자(100)의 지문 인식 동작이 수행됨과 동시에 위조 지문 감지부(900)가 활성화될 수 있다. As described above, when a finger touch occurs on the grouped sensor pad 110, a high-level signal is output from the Schmitt trigger circuit 800, and according to the output of this signal, the fingerprint sensing element 100 recognizes the fingerprint. At the same time as the operation is performed, the forged fingerprint detection unit 900 may be activated.

위조 지문 감지부(900)는 당해 지문 인식 동작을 통해 제어부(1000)에 의해 획득되는 지문 이미지 또는 특징점을 기 등록된 지문 이미지 또는 특징점과 비교하는 방식을 통해 당해 인식된 지문이 위조 지문인지 여부를 판별할 수 있다. The counterfeit fingerprint detection unit 900 determines whether the recognized fingerprint is a counterfeit fingerprint by comparing the fingerprint image or feature point acquired by the control unit 1000 through the fingerprint recognition operation with a previously registered fingerprint image or feature point. Can be identified.

또한, 당해 접촉된 피사체의 전기적 특성을 통해 위조 지문을 검출할 수도 있으며, 이 외에도 다양한 방식을 통해 위조 지문 검출 동작을 수행할 수 있다. In addition, a counterfeit fingerprint may be detected through the electrical characteristics of the subject in contact, and a counterfeit fingerprint detection operation may be performed through various methods.

이러한 위조 지문 감지부(900)는 터치 센싱부(600)에 의해 손가락 터치가 감지되었을 때에만, 즉, 비교기(700)의 출력 신호가 하이 레벨 신호가 출력되어 지문 인식 장치의 지문 인식 동작이 활성화될 때에만 구동되기 때문에, 대기 전력이 감소될 수 있다. The forged fingerprint detection unit 900 activates the fingerprint recognition operation of the fingerprint recognition device only when a finger touch is detected by the touch sensing unit 600, that is, the output signal of the comparator 700 outputs a high level signal. Since it is driven only when it is turned on, standby power can be reduced.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. In the above, the present invention has been described by specific matters such as specific elements and limited embodiments and drawings, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , Anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the above-described embodiments and should not be defined, and all modifications equivalently or equivalently to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the spirit of the present invention. I would say.

1: 전자기기
10: 지문 인식 장치
20: 표시부
100: 지문 센싱 소자
110: 센서 패드
120: 센싱 회로
200: 샘플 앤 홀드부
300: PGA
400: DSG
500: ADC
600: 터치 센싱부
700: 비교부
800: 슈미트 트리거 회로
900: 위조 지문 감지부
1000: 제어부
1: electronic devices
10: fingerprint reader
20: display
100: fingerprint sensing element
110: sensor pad
120: sensing circuit
200: sample and hold unit
300: PGA
400: DSG
500: ADC
600: touch sensing unit
700: comparison unit
800: Schmitt trigger circuit
900: counterfeit fingerprint detection unit
1000: control unit

Claims (6)

매트릭스 형태로 배치되며, 피사체와의 관계에서 센싱 정전용량을 형성하는 복수개의 센서 패드;
상기 복수개의 센서 패드 각각과 연결되며, 상기 센싱 정전용량의 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 복수개의 센싱 회로;
상기 복수개의 센서 패드에 피사체가 미접촉된 경우, 적어도 일부의 센서 패드로 이루어지는 그룹화된 센서 패드와 직접적으로 연결되며, 상기 그룹화된 센서 패드에 형성되는 정전용량의 합성값 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 터치 센싱부; 및
상기 터치 센싱부의 출력 신호를 비교 기준 전압과 비교하여 상기 복수개의 센싱 회로를 활성화시키는 제어 신호를 생성하는 비교부를 포함하고,
상기 복수개의 센싱 회로 각각은,
제1 입력단(N1)이 상기 센서 패드와 제1 스위치를 통해 선택적으로 연결되는 증폭기; 및
상기 증폭기의 상기 제1 입력단(N1)과 출력단 사이에 연결되며, 제2 스위치에 의해 양단의 전위차가 제어되는 제 1 피드백 정전용량을 포함하고,
상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 증폭기의 출력단에 연결된 제3 스위치가 모두 온 상태로 제어됨으로써, 상기 센서 패드와 터치 센싱부가 직접적으로 연결되고,
상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 모두 온 상태로 제어하여, 상기 복수개의 센서 패드를 하나의 전극으로 등가화하고,
상기 등가화된 복수개의 센서 패드에 터치가 검출되었을 때 지문 센싱 동작을 활성화하고,
상기 터치 센싱부는,
제1 입력단(N4)이 상기 적어도 일부의 센서 패드와 제4 스위치를 통해 선택적으로 연결되는 증폭기 및
상기 제4 스위치를 통해 선택적으로 연결되는 증폭기의 상기 제1 입력단(N4)과 상기 출력단 사이에 연결되며, 제5 스위치에 의해 양단의 전위차가 제어되는 제 2 피드백 정전용량을 포함하고,
상기 제 2 피드백 정전용량의 크기는 상기 제 1 피드백 정전용량의 크기보다 크고,
대기 상태에서 상기 복수개의 센싱 회로 각각에 포함된 증폭기에 전원이 공급되지 않도록 제어하는, 지문 인식 장치.
A plurality of sensor pads arranged in a matrix form and forming sensing capacitance in relation to a subject;
A plurality of sensing circuits connected to each of the plurality of sensor pads and outputting different signals according to the size of the sensing capacitance;
When a subject is not in contact with the plurality of sensor pads, it is directly connected to a grouped sensor pad comprising at least some sensor pads, and different signals are output according to the size of the composite value of the capacitance formed on the grouped sensor pads. A touch sensing unit; And
Comprising a comparison unit for generating a control signal for activating the plurality of sensing circuits by comparing the output signal of the touch sensing unit with a comparison reference voltage,
Each of the plurality of sensing circuits,
An amplifier to which a first input terminal N1 is selectively connected to the sensor pad through a first switch; And
A first feedback capacitance connected between the first input terminal N1 and the output terminal of the amplifier and controlling a potential difference between both ends by a second switch,
The first switch, the second switch, and the third switch connected to the output terminal of the amplifier are all controlled to be on, so that the sensor pad and the touch sensing unit are directly connected,
The first switch, the second switch, and the third switch are all turned on to equalize the plurality of sensor pads to one electrode,
When a touch is detected on the plurality of equivalent sensor pads, a fingerprint sensing operation is activated,
The touch sensing unit,
An amplifier in which the first input terminal N4 is selectively connected through the at least some sensor pads and a fourth switch, and
A second feedback capacitance connected between the first input terminal (N4) and the output terminal of the amplifier selectively connected through the fourth switch, and controlling a potential difference between both ends by a fifth switch,
The size of the second feedback capacitance is greater than the size of the first feedback capacitance,
In a standby state, the fingerprint recognition apparatus controls so that power is not supplied to an amplifier included in each of the plurality of sensing circuits.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 비교부의 출력 신호를 안정화 하기 위한 슈미트 트리거 회로를 더 포함하는, 지문 인식 장치.
The method of claim 1,
Further comprising a Schmitt trigger circuit for stabilizing the output signal of the comparison unit, fingerprint recognition device.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 센싱 회로와 함께 활성화되어 당해 인식되는 지문에 대한 위조 여부를 판별하는 위조 지문 검출부를 더 포함하는, 지문 인식 장치.
The method of claim 1,
A fingerprint recognition apparatus further comprising a forged fingerprint detection unit that is activated together with the plurality of sensing circuits to determine whether the recognized fingerprint is forged.
매트릭스 형태로 배치되며 피사체와의 관계에서 센싱 정전용량을 형성하는 복수개의 센서 패드 중 적어도 일부가 상호 연결되도록 그룹화시키는 단계;
그룹화된 센서 패드에 형성되는 정전용량의 합성값 크기에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 터치 센싱부가 상기 그룹화된 센서 패드와 직접적으로 연결되도록 하는 단계; 및
상기 터치 센싱부의 출력단 전압 크기와 비교 기준 전압 간의 차이가 기 설정된 범위를 초과하는 경우, 그룹화된 센서 패드와 상기 터치 센싱부와의 연결을 차단하고, 상기 복수개의 센서 패드와 각각 연결된 센싱 회로가 활성화도록 하는 단계를 포함하고,
상기 복수개의 센싱 회로 각각은,
제1 입력단(N1)이 상기 센서 패드와 제1 스위치를 통해 선택적으로 연결되는 증폭기; 및
상기 증폭기의 상기 제1 입력단(N1)과 출력단 사이에 연결되며, 제2 스위치에 의해 양단의 전위차가 제어되는 제 1 피드백 정전용량을 포함하고,
상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 증폭기의 출력단에 연결된 제3 스위치가 모두 온 상태로 제어됨으로써, 상기 센서 패드와 터치 센싱부가 직접적으로 연결되고,
상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 모두 온 상태로 제어하여, 상기 복수개의 센서 패드를 하나의 전극으로 등가화하고,
상기 등가화된 복수개의 센서 패드에 터치가 검출되었을 때 지문 센싱 동작을 활성화하고,
상기 터치 센싱부는,
제1 입력단(N4)이 상기 적어도 일부의 센서 패드와 제4 스위치를 통해 선택적으로 연결되는 증폭기 및
상기 제4 스위치를 통해 선택적으로 연결되는 증폭기의 상기 제1 입력단(N4)과 상기 출력단 사이에 연결되며, 제5 스위치에 의해 양단의 전위차가 제어되는 제 2 피드백 정전용량을 포함하고,
상기 제 2 피드백 정전용량의 크기는 상기 제 1 피드백 정전용량의 크기보다 크고,
대기 상태에서 상기 복수개의 센싱 회로 각각에 포함된 증폭기에 전원이 공급되지 않도록 제어하는, 지문 인식 장치의 구동 방법.
Grouping at least some of the plurality of sensor pads arranged in a matrix form and forming a sensing capacitance in a relationship with a subject to be interconnected;
Allowing a touch sensing unit that outputs different signals to be directly connected to the grouped sensor pads according to the magnitude of a combined value of capacitance formed on the grouped sensor pads; And
When the difference between the voltage level of the output terminal of the touch sensing unit and the comparison reference voltage exceeds a preset range, the connection between the grouped sensor pad and the touch sensing unit is cut off, and a sensing circuit connected to the plurality of sensor pads is activated. Includes the step of making,
Each of the plurality of sensing circuits,
An amplifier to which a first input terminal N1 is selectively connected to the sensor pad through a first switch; And
A first feedback capacitance connected between the first input terminal N1 and the output terminal of the amplifier and controlling a potential difference between both ends by a second switch,
The first switch, the second switch, and the third switch connected to the output terminal of the amplifier are all controlled to be on, so that the sensor pad and the touch sensing unit are directly connected,
The first switch, the second switch, and the third switch are all turned on to equalize the plurality of sensor pads to one electrode,
When a touch is detected on the plurality of equivalent sensor pads, a fingerprint sensing operation is activated,
The touch sensing unit,
An amplifier in which the first input terminal N4 is selectively connected through the at least some sensor pads and a fourth switch, and
A second feedback capacitance connected between the first input terminal N4 and the output terminal of the amplifier selectively connected through the fourth switch and controlling a potential difference between both ends by a fifth switch,
The size of the second feedback capacitance is larger than the size of the first feedback capacitance,
A method of driving a fingerprint recognition apparatus, controlling power to not be supplied to an amplifier included in each of the plurality of sensing circuits in a standby state.
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