KR102428996B1 - 센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법 - Google Patents

센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102428996B1
KR102428996B1 KR1020200084474A KR20200084474A KR102428996B1 KR 102428996 B1 KR102428996 B1 KR 102428996B1 KR 1020200084474 A KR1020200084474 A KR 1020200084474A KR 20200084474 A KR20200084474 A KR 20200084474A KR 102428996 B1 KR102428996 B1 KR 102428996B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing
gate
reset
sensing pixel
data
Prior art date
Application number
KR1020200084474A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220006725A (ko
Inventor
이정우
Original Assignee
주식회사 센소니아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 센소니아 filed Critical 주식회사 센소니아
Priority to KR1020200084474A priority Critical patent/KR102428996B1/ko
Publication of KR20220006725A publication Critical patent/KR20220006725A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102428996B1 publication Critical patent/KR102428996B1/ko

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
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법이 게시된다. 본 발명의 광학식 지문 센서 및 그의 구동 방법에서는, 센싱 노출 시간이 시작되기 이전에 포토 다이오드의 센싱 전류 및 이에 따른 센싱 전하가 제거된다. 그 결과, 본 발명의 광학식 지문 센서 및 그의 구동 방법에 의하면, 일정한 센싱 노출 시간 동안에 발생되는 센싱 전류가 정확히 센싱됨으로써, 양질의 지문 영상이 획득될 수 있다.

Description

센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법{OPTICAL FINGERPRINT SENSOR PERFORMING PIXEL RESET AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 지문 센서 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히, 광학식 지문 센서에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 등은 전자 장치들은 그것에 포함되는 다양한 전자 회로/모듈/칩의 동작들에 따라 다양한 기능들을 제공한다. 이때, 전자 장치의 보안이 중요해짐에 따라, 전자 장치는 인증된 사용자에게 서비스를 제공하기 위한 다양한 사용자 인증 기능을 수행한다. 이러한 사용자 인증 기능 중의 하나는 내장된 지문 센서를 통하여 사용자의 지문을 센싱하여 확인하는 것이다.
이와 같은 지문 센서의 대표적인 예가 광학식 지문 센서이다. 광학식 지문 센서는 매트릭스 구조로 배열되는 다수개의 센싱 픽셀들을 포함하며, 상기 다수개의 센싱 픽셀들 각각은 손가락에 반사된 광(光)의 세기에 따라 센싱 전류를 발생하는 포토 다이오드를 가진다. 그리고, 상기 다수개의 센싱 픽셀들 각각은 포토 다이오드에서 발생되는 상기 센싱 전류에 대응하는 센싱 전하를 대응하는 게이트 라인의 활성화에 따라 대응하는 데이터 라인으로 전송하는 센싱 픽셀 센싱 동작을 수행한다. 이후, 상기 데이터 라인으로 전송된 상기 다수개의 센싱 픽셀들의 상기 센싱 전하를 이용하여 지문 영상을 획득한다.
이때, 양질의 지문 영상을 획득하기 위해서는, 일정한 센싱 노출 시간 동안에 발생되는 센싱 전류를 정확히 센싱하는 것이 중요하다.
본 발명의 목적은 일정한 센싱 노출 시간 동안에 발생되는 센싱 전류를 정확히 센싱함으로써, 양질의 지문 영상을 획득할 수 있는 광학식 지문 센서 및 이의 구동 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면은 광학식 지문 센서에 관한 것이다. 본 발명의 일면에 광학식 지문 센서는 복수개의 게이트 라인들과 적어도 하나의 데이터 라인으로 이루어지는 매트릭스 구조상에 배열되는 다수개의 센싱 픽셀들을 포함하는 센싱 픽셀 어레이로서, 상기 다수개의 센싱 픽셀들 각각은 포토 다이오드와 전송 스위치를 포함하며, 상기 포토 다이오드는 조사되는 광(光)에 의하여 센싱 전류를 발생하고, 상기 전송 스위치는 대응하는 상기 게이트 라인의 활성화에 응답하여 상기 포토 다이오드에 발생되는 상기 센싱 전류를 따른 센싱 전하를 대응하는 상기 데이터 라인으로 전송하는 상기 센싱 픽셀 어레이; 상기 복수개의 게이트 라인들을 일정한 순서에 따라 활성화하는 게이트 구동부; 및 상기 적어도 하나의 데이터 라인에 전송되는 상기 센싱 전하의 전하량에 따른 센싱 데이터를 출력하는 데이터 독출부로서, 리셋 신호의 활성화에 응답하여 상기 적어도 하나의 데이터 라인을 기준 전압으로 리셋시키도록 구동되는 상기 데이터 독출부를 구비한다. 상기 게이트 구동부는 상기 복수개의 게이트 라인들 각각에 대하여 센싱 픽셀 리셋 동작 및 센싱 픽셀 센싱 동작을 수행하도록 구동되며, 상기 센싱 픽셀 리셋 동작은 상기 리셋 신호의 활성화 동안에 특정되는 상기 게이트 라인이 활성화되는 동작이며, 상기 센싱 픽셀 센싱 동작은 상기 리셋 신호의 비활성화 동안에 상기 특정되는 상기 게이트 라인이 활성화되는 동작이다. 그리고, 상기 복수개의 게이트 라인들 각각은 상기 센싱 픽셀 리셋 동작의 수행으로부터, 일정한 센싱 노출 시간이 경과한 후에 상기 센싱 픽셀 센싱 동작이 수행된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면은 적어도 하나의 센싱 픽셀을 포함하는 광학식 지문 센서의 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 일면에 따른 광학식 지문 센서의 구동방법에서, 상기 적어도 하나의 센싱 픽셀은 포토 다이오드와 전송 스위치를 포함하며, 상기 포토 다이오드는 조사되는 광(光)에 의하여 센싱 전류를 발생하고, 상기 전송 스위치는 대응하는 게이트 라인의 활성화에 응답하여 상기 센싱 전류에 따른 센싱 전하를 대응하는 데이터 라인으로 전송한다. 그리고, 상기 광학식 지문 센서의 구동방법은 픽셀 리셋 동작이 수행되고 일정한 센싱 노출 시간이 경과한 후에 픽셀 센싱 동작이 수행되되, 상기 픽셀 리셋 동작은 상기 적어도 하나의 센싱 픽셀에 대응하는 상기 데이터 라인이 기준 전압으로 리셋되는 동안에 대응하는 상기 게이트 라인이 활성화되는 동작이며, 상기 픽셀 센싱 동작은 상기 리셋 신호의 비활성화 동안에 상기 대응하는 상기 게이트 라인이 활성화되는 동작이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면도 광학식 지문 센서의 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 일면에 광학식 지문 센서의 구동방법에서, 상기 광학식 지문 센서는 복수개의 게이트 라인들과 적어도 하나의 데이터 라인으로 이루어지는 매트릭스 구조상에 배열되는 다수개의 센싱 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이를 가진다. 그리고, 상기 복수개의 게이트 라인들은 다수개의 게이트 그룹들로 구분된다. 이때, 상기 다수개의 센싱 픽셀들 각각은 포토 다이오드와 전송 스위치를 포함하며, 상기 포토 다이오드는 조사되는 광(光)에 의하여 센싱 전류를 발생하고, 상기 전송 스위치는 대응하는 상기 게이트 라인의 활성화에 응답하여 상기 센싱 전류에 따른 센싱 전하를 대응하는 상기 적어도 하나의 데이터 라인으로 전송한다. 그리고, 상기 광학식 지문 센서의 구동방법은 상기 게이트 그룹들 중 어느 하나의 게이트 그룹에 포함되는 게이트 라인에 대한 픽셀 리셋 동작이 수행되는 제1 구동 단계로서, 상기 픽셀 리셋 동작은 상기 적어도 하나의 데이터 라인이 기준 전압으로 리셋되는 동안에 특정되는 게이트 라인이 활성화되는 동작인 상기 제1 구동단계; 및 상기 제1 구동 단계 이후에 수행되며, 상기 게이트 그룹들 중 어느 하나의 게이트 그룹에 포함되는 게이트 라인에 대한 픽셀 센싱 동작이 수행되는 제2 구동 단계로서, 상기 픽셀 센싱 동작은 상기 적어도 하나의 데이터 라인의 리셋이 해제되는 동안에 특정되는 게이트 라인이 활성화되는 동작인 상기 제2 구동 단계를 구비한다.
상기와 같은 구성의 본 발명의 광학식 지문 센서 및 이의 구동 방법에서는, 각 센싱 픽셀들에 대하여, 센싱 노출 시간 이전에 발생된 센싱 픽셀들의 센싱 전류를 제거하는 센싱 픽셀 리셋 동작이 수행된다. 이에 따라, 센싱 픽셀 센싱 동작에서, 센싱 노출 시간 동안에 발생되는 각 센싱 픽셀들의 센싱 전류가 정확히 센싱될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 광학식 지문 센서 및 이의 구동 방법에 의하면, 양질의 지문 영상이 획득될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 지문 센서를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 하나의 센싱 픽셀 및 이와 관련된 데이터 독출부의 일부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 픽셀 리셋 동작 및 픽셀 센싱 동작에서의 리셋 신호 및 게이트 라인의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 광학식 지문 센서의 구동을 방법의 일예를 설명하기 위한 타이밍도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
한편, 본 명세서에서는 동일한 구성 및 작용을 수행하는 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호와 함께 < >속에 참조부호가 추가된다. 이때, 이들 구성요소들은 참조부호로 통칭한다. 그리고, 이들을 개별적인 구별이 필요한 경우에는, 참조부호 뒤에 '< >'가 추가된다.
본 발명의 내용을 명세서 전반에 걸쳐 설명함에 있어서, 각 구성요소에 대한 복수의 표현도 생략될 수도 있다. 예컨대 복수 개의 스위치나 복수개의 신호선으로 이루어진 구성일지라도 '스위치들', '신호선들'과 같이 표현할 수도 있고, '스위치', '신호선'과 같이 단수로 표현할 수도 있다. 이는 스위치들이 서로 상보적으로 동작하는 경우도 있고, 때에 따라서는 단독으로 동작하는 경우도 있기 때문이며, 신호선 또한 동일한 속성을 가지는 여러 신호선들, 예컨대 데이터 신호들과 같이 다발로 이루어진 경우에 이를 굳이 단수와 복수로 구분할 필요가 없기 때문이기도 하다. 이런 점에서 이러한 기재는 타당하다. 따라서 이와 유사한 표현들 역시 명세서 전반에 걸쳐 모두 이와 같은 의미로 해석되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 지문 센서를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 광학식 지문 센서는 센싱 픽셀 어레이(100), 게이트 구동부(200) 및 데이터 독출부(300)를 구비한다.
상기 센싱 픽셀 어레이(100)는 복수개의 게이트 라인들(GL)과 적어도 하나의 데이터 라인(DL)로 이루어지는 매트릭스 구조 상에 배열되는 다수개의 센싱 픽셀(PIX)들을 포함한다. 도 1에는, 512개의 게이트 라인들(GL<1:512>) 및 216개의 데이터 라인들(DL<1:256>)로 이루어지는 매트릭스 구조 상에 배열되는 512 x 256개의 센싱 픽셀들(PIX<1,1> 내지 PIX<512, 256>)들을 포함하는 센싱 픽셀 어레이(100)가 예로서 도시된다.
상기 게이트 구동부(200)는 상기 복수개의 게이트 라인들을 일정한 순서에 따라 활성화하며, 상기 데이터 독출부(300)는 상기 데이터 라인(DL<1:256>)들 각각의 센싱 전하(Qens, 도 2 참조)에 따른 센싱 데이터(DSEN)을 출력한다.
도 2는 도 1에 도시된 하나의 센싱 픽셀(PIX) 및 이와 관련된 데이터 독출부(300)의 일부 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 다수개의 센싱 픽셀(PIX)들 각각은 포토 다이오드(PD)와 전송 스위치(TSW)를 포함한다.
이때, 상기 포토 다이오드(PD)는 접지 전압(VSS)이 연결되는 P형 전극과 예비 단자(NPRE)에 연결되는 N형 전극을 가지는 PN 다이오드로 구성된다. 이러한 상기 상기 포토 다이오드(PD)는 광원(LSC)에서 발생되고 손가락(FRG)에 의하여 반사되어 조사되는 광(光)에 의하여 상기 예비 단자(NPRE)에서 접지 전압(VSS)으로 흐르는 센싱 전류(Isen)를 발생한다. 여기서, 상기 광원(LSC)은 태양일 수도 있으며, 별도로 내장될 수도 있다.
그리고, 상기 전송 스위치(TSW)는 대응하는 게이트 라인(GL)의 활성화에 응답하여 상기 예비 단자(NPRE)와 대응하는 데이터 라인(DL)을 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 전송 스위치(TSW)는 대응하는 상기 게이트 라인(GL)의 활성화에 응답하여 상기 포토 다이오드(PD)에 발생되는 상기 센싱 전류(Isen)에 따른 상기 센싱 전하(Qsen)를 대응하는 상기 데이터 라인(DL)으로 전송한다.
상기 데이터 독출부(300)는 집적 증폭유닛(310) 및 데이터 변환 유닛(330)을 구비한다. 상기 집적 증폭유닛(310)은 대응하는 상기 데이터 라인(DL)으로부터 전송되는 상기 센싱 전하(Qsen)를 집적하여 센싱 신호(XSEN)를 발생한다.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 집적 증폭유닛(310)은 증폭기(311), 피드백 캐패시터(313) 및 리셋 스위치(315)를 구비한다.
상기 증폭기(311)는 음(-)의 입력단으로 상기 데이터 라인(DL)의 상기 센싱 전하(Qsen)를 수신하고, 양(+)의 입력단으로 상기 기준 전압(VREF)을 수신하며, 출력단으로 상기 센싱 신호(XSEN)를 발생한다.
상기 피드백 캐패시터(313)는 상기 증폭기(311)의 음(-)의 입력단과 상기 증폭기의 출력단 사이에 형성된다.
그리고, 상기 리셋 스위치(315)는 상기 리셋 신호(RST)의 활성화에 응답하여 상기 증폭기(311)의 음(-)의 입력단과 상기 증폭기의 출력단을 전기적으로 연결한다.
이에 따라, 상기 센싱 신호(XSEN)의 전압 레벨은 집적되는 상기 센싱 전하(Qsen)의 전하량에 따른다. 그리고, 상기 데이터 라인(DL)은 리셋 신호(RST)의 활성화에 응답하여 기준 전압(VREF)으로 리셋된다. 여기서, 상기 기준 전압(VREF)은 약 1.5V이다.
상기 데이터 변환 유닛(330)은 상기 집적 증폭유닛(310)에서 제공되는 상기 센싱 신호(XSEN)를 이용하여 상기 센싱 데이터(DSEN)를 발생한다. 이때, 상기 센싱 데이터(DSEN)는 상기 센싱 신호(XSEN)의 전압레벨에 상응하는 데이터값을 가진다.
결과적으로, 상기와 같은 구성의 상기 데이터 독출부(300)는 데이터 라인들(DL<1:512>)에 전송되는 상기 센싱 전하(Qsen)의 전하량에 따른 센싱 데이터(DSEN)를 출력하게 된다. 그리고, 상기 데이터 라인들(DL<1:512>)은 상기 리셋 신호(RST)의 활성화에 응답하여 상기 기준 전압(VREF)으로 리셋된다.
한편, 양질의 지문 영상을 획득하기 위해서는, 일정한 센싱 노출 시간 동안에 발생되는 센싱 전류(Isen) 즉, 센싱 전하(Qsen)를 정확히 센싱하는 것이 중요하다. 이를 위하여, 상기 센싱 노출 시간이 시작되기 이전에 센싱 픽셀(PIX)에 존재하는 센싱 전류(Isen) 및 이에 따른 센싱 전하(Qsen)를 제거하는 것이 필요하다.
이를 위하여, 본 발명의 광학식 지문 센서에서 상기 게이트 구동부(200)는 상기 복수개의 게이트 라인(GL<1:512>)들 각각에 대하여 '센싱 픽셀 리셋 동작' 및 '센싱 픽셀 센싱 동작'을 수행하도록 구동된다. 이때, 상기 복수개의 게이트 라인(GL<1:512>)들 각각의 상기 '센싱 픽셀 센싱 동작'은 각각의 상기 '센싱 픽셀 리셋 동작'으로부터 일정한 센싱 노출 시간이 경과된 후에 수행된다.
여기서, 상기 '센싱 픽셀 리셋 동작'은 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 리셋 신호(RST)의 활성화 동안에 특정되는 상기 게이트 라인(GL)이 활성화되는 동작이다. 이러한, 상기 '센싱 픽셀 리셋 동작'에 의하여, 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 센싱 픽셀(PIX)의 상기 예비 단자(NPRE)은 상기 기준 전압(VREF)으로 제어된다.
이때, 상기 포토 다이오드(PD)에는 역방향의 전압이 형성되므로, 상기 포토 다이오드(PD)에 흐르는 센싱 전류(Isen) 및 이에 따른 센싱 전하(Qsen)은 거의 '0'이다. 즉, 상기 센싱 픽셀(PIX)이 리센된다.
그리고, 상기 '센싱 픽셀 센싱 동작'은 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 리셋 신호(RST)의 비활성화 동안에 상기 특정되는 상기 게이트 라인(GL)이 활성화되는 동작이다. 이러한 상기 '센싱 픽셀 센싱 동작'에서, 상기 센싱 노출 시간 동안에 조사되는 광(光)에 의하여 상기 포토 다이오드(PD)에서 센싱 전류(Isen)가 발생되고, 이에 따른 센싱 전하(Qsen)가 대응하는 데이터 라인(DL)으로 제공된다. 그리고, 상기 데이터 라인(DL)의 상기 센싱 전하(Qsen)는 상기 데이터 독출부(300)의 상기 집적 증폭유닛(310)에 의하여 집적되어 상기 센싱 신호(XSEN)로 발생된다.
한편, 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 광학식 지문 센서에서는, 상기 복수개의 게이트 라인(GL)들은 다수개의 게이트 그룹(GR)들로 구분된다.
본 명세서에서는, 상기 복수개의 게이트 라인(GL)들은 2개의 게이트 그룹(GR)들으로 구분되는 것으로 가정된다. 하지만, 이는 설명의 간략화를 위한 것일 뿐이며, 상기 상기 복수개의 게이트 라인(GL)들이 3개의 게이트 그룹(GR)들로 구분될 수 있음은 자명하다.
본 명세서에서, 게이트 그룹(GR<1>)에는 게이터 라인들(GL<1:256>)이 포함되며, 게이트 그룹(GR<2>)에는 게이터 라인들(GL<257:512>)이 포함된다.
이때, 상기 게이트 구동부(200)는 상기 게이트 그룹(GR)과 동일한 갯수의 게이트 구동 유닛(UGDR)들을 구비한다. 본 명세서에서는, 게이트 그룹(GR)의 갯수가 '2'이므로, 상기 게이트 구동부(200)는 2개의 게이트 구동 유닛들(UGDR<1>, UGDR<2>)을 포함하는 것으로 가정된다.
여기서, 상기 게이트 구동 유닛(UGDR<1>)은 상기 게이트 그룹(GR<1>)의 게이터 라인들(GL<1:256>)을 구동하며, 상기 게이트 구동 유닛(UGDR<2>)은 상기 게이트 그룹(GR<2>)의 게이터 라인들(GL<257:512>)을 구동한다.
본 발명의 광학식 지문 센서에서, 상기 게이트 그룹(GR)들 각각은 각각은 자신의 센싱 픽셀 리셋 구간(도 4 참조)에서 자신에 포함되는 상기 다수개의 게이트 라인(GL)들 모두에 대하여 상기 '센싱 픽셀 리셋 동작'의 수행을 완료한 후에, 상기 센싱 픽셀 리셋 구간(도 4 참조) 이후에 진행되는 센싱 픽셀 센싱 구간(도 4 참조)에서 상기 '센싱 픽셀 센싱 동작'을 수행하도록 구동된다.
본 실시예에서는, 상기 게이트 그룹(GR<1>)에 포함되는 상기 게이트 라인(GL<1:256>)은 첫번째 게이트 라인(GL<1>)에서 256번째 게이트 라인(GL<256>)까지 모두가 상기 '센싱 픽셀 리셋 동작'의 수행을 완료한 후에, 상기 센싱 픽셀 센싱 구간(도 4 참조)에서 첫번째 게이트 라인(GL<1>)에서 256번째 게이트 라인(GL<256>)까지의 상기 '센싱 픽셀 센싱 동작'이 수행된다.
그리고, 상기 게이트 그룹(GR<2>)에 포함되는 상기 게이트 라인(GL<257:512>)은 257번째 게이트 라인(GL<257>)에서 512번째 게이트 라인(GL<512>)까지 모두가 상기 '센싱 픽셀 리셋 동작'의 수행을 완료한 후에, 상기 센싱 픽셀 센싱 구간(도 4 참조)에서 257번째 게이트 라인(GL<257>)에서 512번째 게이트 라인(GL<512>)까지의 상기 '센싱 픽셀 센싱 동작'이 수행된다.
이와 같이, 동일한 상기 게이트 그룹(GR)에 포함되는 상기 다수개의 게이트 라인(GL)들 모두에 대하여 상기 '센싱 픽셀 리셋 동작'의 수행을 완료한 후에, 센싱 픽셀 센싱 구간(도 4 참조)에서 상기 '센싱 픽셀 센싱 동작'이 수행되는 경우, 상기 센싱 픽셀(PIX)은 반사광에 노출(exposure)되는 센싱 노출 시간을 일정하게 확보할 수 있는 장점이 있다.
만약, 각 게이트 라인(GL)의 단위로 센싱 픽셀 리셋 동작 후 바로 센싱 픽셀 센싱 동작을 수행하는 경우에는, 센싱 노출 시간이 지나치게 짧게 되는 문제점이 생길 수 있다. 또한, 전체 게이트 라인(GL<1:512>)의 단위로 센싱 픽셀 리셋 동작 후 바로 센싱 픽셀 센싱 동작을 수행하는 경우에는, 센싱 노출 시간이 지나치게 길어 센싱 픽셀(PIX)의 포토 다이오드(PD)가 포화 영역(saturation region)에서 동작하게 문제점이 생길 수 있다.
따라서, 하나의 게이트 그룹(GL)에 포함되는 게이트 라인(GL)의 수를 적절히 조절함으로써, 적절한 센싱 노출 시간을 확보할 수 있게 된다.
바람직하기로는, 적어도 하나의 상기 게이트 그룹(GR)의 상기 센싱 픽셀 리셋 구간은 적어도 하나의 다른 상기 게이트 그룹(GR)의 상기 센싱 픽셀 센싱 구간과 중첩된다. 이 경우, 본 발명의 광학식 지문 센서의 동작 속도가 향상된다.
도 1에서, 제어부(400)는 상기 리셋 신호(RST) 및 상기 게이트 라인들(GL<1:512>)의 활성화를 제어한다. 이러한 상기 제어부(400)는 당업자라면 용이하게 구현할 수 있으므로, 본 명세서에서는, 그에 대한 구체적인 기술은 생략된다.
이어서, 상기와 같은 구성의 본 발명의 광학식 지문 센서의 구동 방법에 대하여 살펴본다.
본 발명의 광학식 지문 센서의 구동방법은 적어도 하나의 센싱 픽셀(PIX)에 대한 센싱 픽셀 리셋 동작이 수행되고 일정한 센싱 노출 시간이 경과한 후에 적어도 하나의 센싱 픽셀(PIX)에 대한 센싱 픽셀 센싱 동작이 수행됨에 유의한다.
도 4는 본 발명의 광학식 지문 센서의 구동을 방법의 일예를 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 광학식 지문 센서의 구동방법은 서로 비중첩되는 제1 구동 단계(P-DR<1>)및 제2 구동 단계(P-DR<2>)를 포함한다.
이때, 상기 제1 구동 단계(P-DR<1>)에서는, 상기 데이터 라인(DL)이 기준 전압으로 리셋되는 동안에 상기 게이트 그룹(GL<1>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<1:256>)이 활성화된다. 즉, 상기 제1 구동 단계(P-DR<1>)에서는, 상기 게이트 그룹(GL<1>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<1:256>)과 연결되는 센싱 픽셀(PIX)들 대한 '센싱 픽셀 리셋 동작'이 수행된다.
그리고, 상기 제2 구동 단계(P-DR<2>)에서는, 상기 리셋 신호(RST)가 비활성화되어 상기 데이터 라인(DL)의 리셋이 해제되는 동안에 상기 게이트 그룹(GL<1>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<1:256>)이 활성화된다. 즉, 상기 제2 구동 단계(P-DR<2>)에서는, 상기 게이트 그룹(GL<1>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<1:256>)의 연결되는 상기 센싱 픽셀(PIX)에 대한 '센싱 픽셀 센싱 동작'이 수행된다.
또한, 상기 제2 구동 단계(P-DR<2>)에서는, 상기 데이터 라인(DL)이 기준 전압으로 리셋되는 동안에 상기 게이트 그룹(GL<2>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<257:512>)이 활성화된다. 즉, 상기 제2 구동 단계(P-DR<1>)에서는, 상기 게이트 그룹(GL<2>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<257:512>)과 연결되는 상기 센싱 픽셀(PIX)에 대한 센싱 픽셀 리셋 동작도 함께 수행된다.
이와 같이, 제2 구동 단계(P-DR<2>)에서 상기 게이트 그룹(GL<1>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<1:256>)에 대한 센싱 픽셀 센싱 동작과 상기 게이트 그룹(GL<2>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<257:512>)에 대한 센싱 픽셀 리셋 동작도 함께 수행됨으로써, 본 발명의 광학식 지문 센서의 동작 속도가 향상됨은 전술한 바와 같다.
한편, 본 발명의 광학식 지문 센서의 구동 방법에서 제1 구동 단계(P-DR<1>)은 이전 프레임의 상기 게이트 그룹(GL<2>)에 포함되는 상기 게이트 라인들(GL<257:512>)에 대한 '센싱 픽셀 센싱 동작'이 함께 수행될 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 광학식 지문 센서의 동작 속도가 더욱 향상된다.
정리하면, 상기와 같은 본 발명의 광학식 지문 센서 및 그의 구동 방법에서는, 센싱 노출 시간이 시작되기 이전에 포토 다이오드의 센싱 전류 및 이에 따른 센싱 전하가 제거된다. 그 결과, 본 발명의 광학식 지문 센서 및 그의 구동 방법에 의하면, 일정한 센싱 노출 시간 동안에 발생되는 센싱 전류가 정확히 센싱됨으로써, 양질의 지문 영상이 획득될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 광학식 지문 센서에 있어서,
    복수개의 게이트 라인들과 적어도 하나의 데이터 라인으로 이루어지는 매트릭스 구조상에 배열되는 다수개의 센싱 픽셀들을 포함하는 센싱 픽셀 어레이로서, 상기 다수개의 센싱 픽셀들 각각은 포토 다이오드와 전송 스위치를 포함하며, 상기 포토 다이오드는 조사되는 광(光)에 의하여 센싱 전류를 발생하고, 상기 전송 스위치는 대응하는 상기 게이트 라인의 활성화에 응답하여 상기 포토 다이오드에 발생되는 상기 센싱 전류를 따른 센싱 전하를 대응하는 상기 데이터 라인으로 전송하는 상기 센싱 픽셀 어레이;
    상기 복수개의 게이트 라인들을 일정한 순서에 따라 활성화하는 게이트 구동부; 및
    상기 적어도 하나의 데이터 라인에 전송되는 상기 센싱 전하의 전하량에 따른 센싱 데이터를 출력하는 데이터 독출부로서, 리셋 신호의 활성화에 응답하여 상기 적어도 하나의 데이터 라인을 기준 전압으로 리셋시키도록 구동되는 상기 데이터 독출부를 구비하며,
    상기 게이트 구동부는
    상기 복수개의 게이트 라인들 각각에 대하여 센싱 픽셀 리셋 동작 및 센싱 픽셀 센싱 동작을 수행하도록 구동되며, 상기 센싱 픽셀 리셋 동작은 상기 리셋 신호의 활성화 동안에 특정되는 상기 게이트 라인이 활성화되는 동작이며, 상기 센싱 픽셀 센싱 동작은 상기 리셋 신호의 비활성화 동안에 상기 특정되는 상기 게이트 라인이 활성화되는 동작이며,
    상기 복수개의 게이트 라인들 각각은
    상기 센싱 픽셀 리셋 동작의 수행으로부터, 일정한 센싱 노출 시간이 경과한 후에 상기 센싱 픽셀 센싱 동작이 수행되며,
    상기 복수개의 게이트 라인들은
    각각이 다수개의 게이트 라인들을 포함하는 다수개의 게이트 그룹들로 구분되며,
    상기 게이트 구동부는
    다수개의 게이트 구동 유닛들을 포함하되, 상기 다수개의 게이트 구동 유닛들 각각은 대응하는 게이트 그룹에 포함되는 상기 다수개의 게이트 라인들을 구동하며,
    상기 게이트 그룹들 각각은
    자신의 센싱 픽셀 리셋 구간에서 자신에 포함되는 상기 다수개의 게이트 라인들 모두에 대하여 상기 센싱 픽셀 리셋 동작의 수행을 완료한 후에, 상기 자신의 센싱 픽셀 리셋 구간 이후에 진행되는 자신의 센싱 픽셀 센싱 구간에서 상기 센싱 픽셀 센싱 동작을 수행하도록 구동되며,
    적어도 하나의 상기 게이트 그룹의 상기 센싱 픽셀 리셋 구간은
    적어도 하나의 다른 상기 게이트 그룹의 상기 센싱 픽셀 센싱 구간과 중첩되는 것을 특징으로 하는 광학식 지문 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 독출부는
    상기 적어도 하나의 데이터 라인으로부터 전송되는 상기 센싱 전하를 집적하여 센싱 신호를 발생하며, 상기 센싱 신호의 전압레벨은 집적되는 상기 센싱 전하의 전하량에 따르는 집적 증폭유닛으로서, 상기 대응하는 데이터 라인은 상기 리셋 신호의 활성화에 응답하여 상기 기준 전압으로 리셋되는 상기 집적 증폭유닛; 및
    상기 센싱 신호를 이용하여 상기 센싱 데이터를 발생하는 데이터 변환 유닛으로서, 상기 센싱 데이터는 상기 센싱 신호의 전압레벨에 상응하는 데이터값을 가지는 상기 데이터 변환 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학식 지문 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 집적 증폭 유닛은
    음(-)의 입력단으로 상기 대응하는 데이터 라인의 상기 센싱 전하를 수신하고, 양(+)의 입력단으로 상기 기준 전압을 수신하며, 출력단으로 상기 센싱 신호를 발생하는 증폭기;
    상기 증폭기의 음(-)의 입력단과 상기 증폭기의 출력단 사이에 형성되는 피드백 캐패시터; 및
    상기 리셋 신호의 활성화에 응답하여 상기 증폭기의 음(-)의 입력단과 상기 증폭기의 출력단을 전기적으로 연결하는 리셋 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학식 지문 센서.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 광학식 지문 센서의 구동방법에 있어서,
    상기 광학식 지문 센서는
    복수개의 게이트 라인들과 적어도 하나의 데이터 라인으로 이루어지는 매트릭스 구조상에 배열되는 다수개의 센싱 픽셀들을 포함하는 센싱 픽셀 어레이를 가지며,
    상기 복수개의 게이트 라인들은
    다수개의 게이트 그룹들로 구분되며,
    상기 다수개의 센싱 픽셀들 각각은
    포토 다이오드와 전송 스위치를 포함하며, 상기 포토 다이오드는 조사되는 광(光)에 의하여 센싱 전류를 발생하고, 상기 전송 스위치는 대응하는 상기 게이트 라인의 활성화에 응답하여 상기 센싱 전류에 따른 센싱 전하를 대응하는 상기 적어도 하나의 데이터 라인으로 전송하며,
    상기 광학식 지문 센서의 구동방법은
    상기 게이트 그룹들 중 어느 하나의 게이트 그룹에 포함되는 게이트 라인에 대한 센싱 픽셀 리셋 동작이 수행되는 제1 구동 단계로서, 상기 센싱 픽셀 리셋 동작은 상기 적어도 하나의 데이터 라인이 기준 전압으로 리셋되는 동안에 특정되는 게이트 라인이 활성화되는 동작인 상기 제1 구동단계; 및
    상기 제1 구동 단계 이후에 수행되며, 상기 게이트 그룹들 중 어느 하나의 게이트 그룹에 포함되는 게이트 라인에 대한 센싱 픽셀 센싱 동작이 수행되는 제2 구동 단계로서, 상기 센싱 픽셀 센싱 동작은 상기 적어도 하나의 데이터 라인의 리셋이 해제되는 동안에 특정되는 게이트 라인이 활성화되는 동작인 상기 제2 구동 단계를 구비하며,
    상기 복수개의 게이트 라인들은
    상기 적어도 하나의 게이트 그룹을 포함하는 다수개의 게이트 그룹들로 구분되며,
    상기 제2 구동 단계에서는,
    상기 다수개의 게이트 그룹들 중 다른 어느 하나의 게이트 그룹에 포함되는 상기 게이트 라인에 대한 상기 센싱 픽셀 리셋 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 광학식 지문 센서의 구동방법.
  9. 삭제
KR1020200084474A 2020-07-09 2020-07-09 센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법 KR102428996B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200084474A KR102428996B1 (ko) 2020-07-09 2020-07-09 센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200084474A KR102428996B1 (ko) 2020-07-09 2020-07-09 센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220006725A KR20220006725A (ko) 2022-01-18
KR102428996B1 true KR102428996B1 (ko) 2022-08-04

Family

ID=80052353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200084474A KR102428996B1 (ko) 2020-07-09 2020-07-09 센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102428996B1 (ko)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102163717B1 (ko) * 2018-11-13 2020-10-08 실리콘 디스플레이 (주) 센서 화소, 이를 포함하는 지문 및 이미지 센서 및 그 구동 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220006725A (ko) 2022-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3836002B1 (en) Indicia reader for size-limited applications
TWI524737B (zh) 用於感測器故障檢測的系統及方法
JP5958740B2 (ja) 固体撮像素子および駆動方法、並びに、電子機器
KR102009189B1 (ko) 이미지 센서 및 2행 동시 독출 방법
CN106851142B (zh) 支持各种操作模式的图像传感器
US20070138375A1 (en) Image sensor, test system and test method for the same
RU2010139526A (ru) Устройство съемки изображения и система камеры
CN110650303B (zh) 图像传感器、像素阵列和图像传感器的操作方法
US20060192079A1 (en) Image sensor
EP2840780A1 (en) Solid-state image capture device
JP2008085994A5 (ko)
US20140132814A1 (en) Semiconductor integrated circuit, current control method, ad converter, solid-state imaging device, and electronic system
TW200834902A (en) Solid-state imaging device and imaging apparatus
US20150029376A1 (en) Solid-state image pickup apparatus
EP3313069B1 (en) Image sensor, control method, and electronic device
KR970014163A (ko) 촬상 장치(Image Pick-up Apparatus)
JP2003152952A (ja) イメージセンサヘッドおよびこれを備えた画像読み取り装置
KR102428996B1 (ko) 센싱 픽셀 리셋을 수행하는 광학식 지문 센서 및 그의 구동방법
JP2011004327A (ja) 積分回路および光検出装置
KR20220108608A (ko) 비전 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치
US20080303914A1 (en) Image sensor array architecture for improved resolution switching
US6414292B1 (en) Image sensor with increased pixel density
US10848700B2 (en) Imaging device with switch circuit
US9883124B2 (en) Solid-state imaging device
CN102655572A (zh) 图像传感器

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant