KR20030073508A - Unit fixel for capacitive semiconductor fingerprint sensor and fingerprint sensing device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정전용량식 지문습득에 관한 것으로, 특히 두 감지전극 사이에 존재하는 손가락에 의해 발생하는 정전용량(Capacitance)의 변화를 이용하여 간단하게 지문을 습득할 수 있는 정전용량식 반도체 지문감지센서의 단위화소 및 이를 이용하여 표준 CMOS 공정기술을 바탕으로 구현될 수 있는 지문감지장치와 골(Valley)과 마루(Ridge)에서 발생하는 정전용량의 차이를 검출회로를 통해 지문영상을 얻을 수 있는 정전용량식 지문감지장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to capacitive fingerprint acquisition, and in particular, a capacitive semiconductor fingerprint sensor capable of simply acquiring a fingerprint using a change in capacitance generated by a finger existing between two sensing electrodes. The unit pixel and the electrostatic capacities that can obtain the fingerprint images through the detection circuit can detect the difference in the capacitances generated in the valley and the ridges based on the standard CMOS process technology. A capacitive fingerprint sensing device.
지문은 개개인마다 각기 다른 모양과 특징을 가지고 있기 때문에 개개인의 신분확인 및 인증자료로 널리 사용되어 왔는 바, 근래에 들어서는 지문을 전기적으로 감지하여 지문영상을 습득함으로써 빠른 시간 내에 신분확인 작업을 마칠 수 있게 되었다.Since fingerprints have different shapes and characteristics, each of them has been widely used for identification and authentication of individuals. In recent years, fingerprints can be electrically detected to acquire a fingerprint image to complete identification work in a short time. It became.
이울러, 최근들어 지문감지센서는 저가의 센서들이 등장함에 따라 특수보안장치에만 응용되는 데서 벗어나 키보드, 마우스 등 PC(Personal Computer) 주변장치에 사용되는 등 점차 사용범위가 확대되고 있다. 따라서, 이러한 시장에 참여하기 위해서는 사용하기 편리하고 소규모, 저전력, 저가의 지문감지센서 기술을 확보해야 한다.In recent years, with the introduction of low-cost sensors, the fingerprint sensor sensor is being used in a PC (Personal Computer) peripheral device such as a keyboard and a mouse, and has been gradually expanded from being applied only to a special security device. Therefore, in order to participate in such a market, it is necessary to secure a fingerprint sensor technology that is easy to use and small, low power, and low cost.
한편, 지난 수 십년 동안 전기적으로 지문을 가지하기 위해 많은 방법이 연구되어 왔는데, 현재까지 발표된 방식 중에서 주요한 지문감지방식은 대체적으로 광학식(Opiical type), 열감지식(Thermal type) 그리고, 정전용량식(Capacitive type) 등으로 크게 구분될 수 있다.On the other hand, many methods have been studied to obtain an electronic fingerprint for the last several decades. Among the published methods, the major fingerprint detection methods are generally optical type, thermal type, and capacitive type. (Capacitive type) can be largely divided.
초기에 주로 사용된 광학방식은 가시광선이나 적외선을 이용하여 손가락 표면을 비추면, 반사된 빛이 광전장치(Opto-electric element)에 포착되어 지문영상을 얻을 수 있게 된다. 그러나, 이 방식은 광학장치와 광전장치가 별도로 필요하게 되므로 부피상의 그 사용범위가 제한되는 바, 특히 소형의 주변장치나 스마트카드 등에 응용되기 위해서 소형의 칩으로 제작 가능한 방식이 요구된다.In the early optical method, the reflected light is captured by an opto-electric element when the surface of the finger is illuminated by using visible light or infrared light to obtain a fingerprint image. However, since this method requires an optical device and a photoelectric device separately, its use range in volume is limited. In particular, a method capable of manufacturing a small chip is required in order to be applied to a small peripheral device or a smart card.
이에 반해, 열감지식은 반도체공정에서 초전물질(Pyroelectric material)을 이용하여 지문의 골과 마루 사이의 온도차를 전압차로 변환시켜서 지문영상을 얻을 수 있는 방식으로 센서의 크기가 작아 부피로 인한 사용 상의 제약은 덜 받는다. 그러나, 이 방식으로 온도변화를 감지하기 위해서는 동작원리상 2차원 배열이 아닌 1차원 배열로 손가락을 센서 표면에 스캔(Scan)해야 하므로 습득된 1차원 데이타(Data)를 2차원 영상으로 변환해 주는 프로그램이 필요할 뿐만 아니라 스캔속도와 스캔압력에 따라 얻어진 영상이 다르게 나타날 수 있는 단점을 가지고 있다.On the other hand, thermal sensing formula uses a pyroelectric material to convert the temperature difference between the valley of the fingerprint and the floor into a voltage difference to obtain a fingerprint image. Receives less. However, in order to detect the temperature change in this manner, it is necessary to scan the finger on the surface of the sensor in a one-dimensional array rather than a two-dimensional array in order to convert the acquired one-dimensional data into a two-dimensional image. In addition to the need for a program, the obtained image may be different depending on the scanning speed and the scanning pressure.
마지막으로, 정전용량식은 두 전극 사이의 거리 또는 그 사이에 존재하는 비유전물질(Dielectric material)의 종류에 따라 정전용량이 달라지는 원리를 이용하여 감지전극(Sensing electrode)과 지문의 골 사이에서 발생하는 정전용량과, 감지전극과 지문의 마루 사이에서 발생하는 정전용량 사이의 차이를 통해 지문영상를 얻을 수 있다.Finally, the capacitance is generated between the sensing electrode and the valley of the fingerprint by using the principle that the capacitance varies depending on the distance between the two electrodes or the type of non-electric material existing therebetween. The fingerprint image can be obtained through the difference between the capacitance and the capacitance generated between the sensing electrode and the floor of the fingerprint.
이 방식은 CMOS 공정만으로 부가적 장치없이 센서를 구현할 수 있으나, 감지전극에서 발생하는 기생 정전용량(Parastic capacitance)의 영향에 민감하게 반응함으로써, 감지도(Sensitivity)가 저하될 가능성이 높다.This method can realize a sensor without an additional device by using only a CMOS process, but it is highly sensitive to the influence of parasitic capacitance generated from the sensing electrode, thereby reducing the sensitivity.
특히, 지문감지센서에서 소스 팔로워(Source follower)를 이용하거나, 감지된 값을 그대로 전달하는 방식을 이용하였으므로, 특히 기생 정전용량에 의해 감지된 데이타로부터 정확한 지문영상인식이 불가능한 문제점이 발생하게 된다.In particular, since a fingerprint follower uses a source follower or a method of transferring a sensed value as it is, in particular, accurate fingerprint image recognition is impossible from data sensed by parasitic capacitance.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 비교적 간단한 공정에 의해 제작이 가능하고, 기생 정전용량을 제거하여 감지도를 향상시킨 반도체 지문감지센서의 단위화소를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention proposed to solve the conventional problems as described above, to provide a unit pixel of the semiconductor fingerprint sensor that can be manufactured by a relatively simple process, and improved the sensitivity by removing the parasitic capacitance. The purpose.
또한, 본 발명은 전술한 단위화소를 포함하는 정전용량식 지문감지장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a capacitive fingerprint sensing device including the unit pixel described above.
도 1은 다른 전압을 가진 두 평행평판에서 발생하는 전기장의 흐름을 도시한 개념도,1 is a conceptual diagram showing the flow of an electric field occurring in two parallel plates with different voltages,
도 2는 인접한 두 평행평판에서 발생하는 전기장의 흐름을 도시한 개념도,2 is a conceptual diagram showing the flow of electric fields occurring in two adjacent parallel plates,
도 3은 두 인접평판 위에 손가락의 마루와 골이 놓인 단면과 전기장의 흐름을 도시한 개념도,3 is a conceptual diagram showing the flow of the electric field and the cross section of the floor and the valley of the finger on two adjacent flat plates,
도 4는 여러 유형의 감지전극의 일예를 도시한 평면도,4 is a plan view illustrating one example of various types of sensing electrodes;
도 5는 본 발명에 따른 정전용량식 지문감지센서의 단위화소를 도시한 상세회로도,5 is a detailed circuit diagram illustrating a unit pixel of a capacitive fingerprint sensor according to the present invention;
도 6은 도 5의 단위화소에서 발생 가능한 기생 캐패시터를 도시한 상세회로도,FIG. 6 is a detailed circuit diagram illustrating a parasitic capacitor that may occur in the unit pixel of FIG. 5;
도 7은 도 5의 단위화소를 포함하는 지문감지장치를 도시한 블럭도.7 is a block diagram illustrating a fingerprint sensing device including the unit pixel of FIG. 5.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
50 : 감지부50: detector
51 : 적분부51: integral part
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 센싱 여부를 제어하는 제1 제어신호와 센싱된 데이타의 전달 여부를 제어하는 제2 제어신호에 응답하여 지문영상을 센싱하는 감지부; 및 상기 제2 제어신호에 응답하여 상기 센싱된 지문영상 데이타를 증폭 및 전달하는 스위치드 캐패시터 형의 적분부를 포함하는 정전용량식 지문감지센서의 단위화소를 제공한다.The present invention for achieving the above object, the sensing unit for sensing the fingerprint image in response to the first control signal for controlling whether the sensing and the second control signal for controlling the transmission of the sensed data; And a switched capacitor type integrator configured to amplify and transfer the sensed fingerprint image data in response to the second control signal.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기 단위화소가 다수 배열된 화소어레이; 상기 화소어레이 중 한 행을 선택하여 그 데이타를 버스라인에 전달하는 행선택부; 상기 버스라인을 통해 전달된 신호를 저장 및 전달하는 저장 및 전달부; 상기 저장 및 전달부에 일시 저장된 상기 데이타를 순차적으로 출력하도록 열을 지정하는 열선택부; 및 상기 열선택부에 의해 선택되어 상기 저장 및 전달부로 부터 전달되는 상기 데이타를 증폭하여 출력하는 출력부를 포함하는 지문감지장치를 제공한다.In addition, the present invention for achieving the above object is a pixel array in which a plurality of the unit pixels are arranged; A row selector which selects one row of the pixel arrays and transfers the data to a bus line; A storage and transmission unit for storing and transmitting a signal transmitted through the bus line; A column selector which specifies a column to sequentially output the data temporarily stored in the storage and transfer unit; And an output unit for amplifying and outputting the data selected by the heat selector and transmitted from the storage and transfer unit.
본 발명은, 지문감지센서의 단위화소를 스위치드 캐패시터형의 적분부를 포함하도록 구성함으로써, CMOS 공정상 단위화소 내에 존재하는 금속 콘택 또는 감지전극과 연산증폭기 등에 존재하는 기생 정전용량을 효과적으로 제거하며, 두 평판을 이용하여 보다 효과적으로 지문영상의 감지도를 높이는 것을 기술적 특징으로 한다.According to the present invention, the unit pixel of the fingerprint sensor includes an integrated portion of a switched capacitor type, thereby effectively removing parasitic capacitance present in the metal contact or the sensing electrode and the operational amplifier, etc., present in the unit pixel in the CMOS process. It is a technical feature to increase the sensitivity of the fingerprint image more effectively by using a flat plate.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도 1은 다른 전압을 가진 두 평행평판에서 발생하는 전기장의 흐름을 도시한 개념도이며, 도 2는 인접한 두 평행평판에서 발생하는 전기장의 흐름을 도시한 개념도이며, 도 3은 두 인접평판 위에 손가락의 마루와 골이 놓인 단면과 전기장의 흐름을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating the flow of an electric field generated in two parallel plates with different voltages, FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the flow of an electric field occurring in two adjacent parallel plates, and FIG. Conceptual diagram showing the flow of electric field and the cross section on which the floor and valley are placed.
일반적으로, 다른 전압을 가진 두 평행평판 사이에서는 도 1에 도시된 바와 같이 평판 중심에서는 직선형의 전기장(Electric field)이 발생하고, 평판 테두리에서는 유선형의 프린징필드(Fringing field)가 발생하는 바, 이러한 전기장은 정전용량의 변화에 영향을 준다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이 인접한 두 평판에서는 프린징필드에 의한 전기장이 주로 발생하게 되고, 또한 그에 해당하는 정전용량이 형성된다. 한편, 이러한 정전용량은 두 평판 사이에 존재하는 비유전물질의 종류에 따라 상이하게 다른 값을 갖는다.In general, as shown in FIG. 1, a straight electric field is generated at the center of the plate and a streamlined fringing field is generated at the edge of the plate between two parallel plates having different voltages. This electric field affects the change in capacitance. On the other hand, as shown in FIG. 2, the two adjacent flat plates mainly generate an electric field by the fringing field, and a corresponding capacitance is formed. On the other hand, the capacitance has a different value depending on the type of non-dielectric material present between the two plates.
즉, 인체에 피부와 같은 상대적으로 큰 비유전율(Dielectric constant)을 가진 물질이 평판 사이에 존재하는 경우에는 큰 정전용량 값을 갖지만 공기(Air)와 같이 상대적으로 작은 비유전율을 가진 물질이 평판 사이에 존재하는 경우에는 작은 정전용량 값을 갖게 된다.That is, when a material having a relatively large dielectric constant such as skin exists between the plates in the human body, a material having a large capacitance value, such as air, has a relatively small dielectric constant between the plates. If is present at, it has a small capacitance value.
전술한 현상은 도 3에 도시된 바와 같이, 두 평판 위에 손가락이 접촉되어 있는 경우에도 적용이 된다. 손가락 지문의 마루영역과 접촉하는 평판영역에서는 직접 접촉한 표피의 높은 비유전율 때문에 큰 정전용량 값을 갖지만 골영역에 해당하는 평판영역에서는 표피와 직접 닿지 않고 낮은 비유전율을 갖는 공기가 채워져 있기 때문에 작은 정전용량을 갖는다.The above phenomenon is also applied to the case where the finger is in contact with the two flat plates, as shown in FIG. In the flat area that is in contact with the floor area of the finger print, it has a large capacitance value because of the high dielectric constant of the skin directly contacted. Has a capacitance.
따라서, 지문의 골과 마루의 영역에 따라 다르게 나타나는 정전용량의 차이를 통해 지문영상을 얻을 수 있으며, 정전용량의 변화 및 증대를 위해 감지전극의 유형을 여러가지로 하고 있는 바, 도 4는 이러한 여러 유형의 감지전극의 일예를 도시한 평면도인 바, 정전용량의 변화 및 증대를 위해 다양한 유형의 평판을 레이아웃함으로써 프린징필드를 증가시킬 수 있다.Therefore, the fingerprint image can be obtained through the difference in capacitance that appears differently depending on the valley and the floor of the fingerprint, and various types of sensing electrodes are provided for changing and increasing the capacitance. As a plan view showing an example of a sensing electrode of the present invention, the fringing field can be increased by laying out various types of flat plates for changing and increasing capacitance.
도 5는 본 발명에 따른 정전용량식 지문감지센서의 단위화소를 도시한 상세회로도이다.5 is a detailed circuit diagram illustrating a unit pixel of a capacitive fingerprint sensor according to the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 단위화소는, 센싱 여부를 제어하는 제1 제어신호(φ1)와 센싱된 데이타의 전달 여부를 제어하는 제2 제어신호(φ2)에 응답하여 지문영상을 센싱하는 감지부(50)와, 제2 제어신호(φ2)에 응답하여 센싱된 지문영상 데이타를 증폭 및 전달하는 스위치드 캐패시터 형의 적분부(51)를 구비하여 구성된다.Referring to FIG. 5, the unit pixel of the present invention may display a fingerprint image in response to a first control signal φ 1 for controlling whether the sensing signal is sensed and a second control signal φ 2 for controlling the transmission of the sensed data. And a sensing unit 50 for sensing and a switched capacitor type integrating unit 51 for amplifying and transferring the sensed fingerprint image data in response to the second control signal φ 2 .
여기서, 감지부(50)는 두 평판을 감지전극으로 하는 핑거 캐패시터(Cf)를 이용하여 상기 지문영상을 센싱하는 바, 전술한 두 평판은 사각형의 평행평판(도 4의 (a)), 사각고리형의 평판(도 4의 (b)) 또는 육각고리형의 평판(도 4의 (c)) 등을 이용하는 것이 바람직하며, 두 평판 사이의 인접면을 늘려 프린징필드를 증가시킬 수 있다.Here, the sensing unit 50 senses the fingerprint image using a finger capacitor Cf having two flat plates as the sensing electrodes. The two flat plates are quadrangular parallel flat plates (FIG. 4A) and quadrangles. It is preferable to use an annular flat plate (FIG. 4B) or a hexagonal flat plate (FIG. 4C). The fringing field can be increased by increasing an adjacent surface between the two flat plates.
한편, 도 5에 도시된 본 발명의 일실시예에서의 감지부(50)는 제1 제어신호(φ1)를 게이트 입력으로 하고 프리차지신호(Vpre)를 일입력으로 하는 제1 트랜지스터(TR1)와, 제2 제어신호(φ2)를 게이트 입력으로 하고, 그 일측이 제1 트랜지스터(TR1)와 핑거 캐패시터(Cf)의 일측에 공통접속되고 타측이 접지전원단에 접속된 제2 트랜지스터(TR2)와, 제1 제어신호(φ1)를 게이트 입력으로 하고, 핑거 캐패시터(Cf)의 타측과 접지전원단 사이에 접속된 제3 트랜지스터(TR3)와, 제2 제어신호(φ2)를 게이트 입력으로 하고, 핑거 캐패시터(Cf)의 타측에 그 일측이 접속된 제4 트랜지스터(TR4)를 포함하며,Meanwhile, the sensing unit 50 according to the exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIG. 5 may include the first transistor TR1 having the first control signal φ 1 as a gate input and the precharge signal Vpre as one input. ) And a second transistor having a second control signal φ 2 as a gate input, one side of which is commonly connected to one side of the first transistor TR1 and the finger capacitor Cf and the other side of which is connected to a ground power supply terminal. TR2) and the first control signal φ 1 as the gate input, and the third transistor TR3 and the second control signal φ 2 connected between the other side of the finger capacitor Cf and the ground power supply terminal. A fourth transistor TR4 which is a gate input and whose one side is connected to the other side of the finger capacitor Cf,
전술한 적분부(51)는, 제4 트랜지스터(TR4)의 타측과 그 부입력단이 접속되고, 그 정입력단이 접지전원단에 접속된 연산증폭기(Amp)와, 연산증폭기(Amp)에 부궤환 루프를 이루는 궤환 캐패시터(Cr)와, 제2 제어신호(φ2)를 게이트 입력으로 하고 궤환 캐패시터(Cr)와 병렬 접속된 스위칭 트랜지스터(TR5)를 포함한다.The integrating unit 51 described above has a negative feedback to the operational amplifier Amp and the operational amplifier Amp in which the other side of the fourth transistor TR4 and its negative input terminal are connected, and the positive input terminal thereof is connected to the ground power supply terminal. A feedback capacitor Cr forming a loop and a switching transistor TR5 connected in parallel with the feedback capacitor Cr with the second control signal φ 2 as a gate input.
한편, 도시된 트랜지스터'TR6'은 행선택신호(RS)에 의해 스위칭 동작을 하여 전술한 단위화소에서 감지된 지문영상 데이타를 후단으로 전달한다.On the other hand, the transistor 'TR6' shown in the switching operation by the row selection signal (RS) transfers the fingerprint image data detected by the aforementioned unit pixel to the rear end.
이하, 전술한 구성을 갖는 단위화소의 동작을 상세히 살펴본다.Hereinafter, the operation of the unit pixel having the above-described configuration will be described in detail.
초기에, 제1 제어신호(φ1)를 "로직 하이"로 제2 제어신호(φ2)를 "로직 로우"로 하면, TR1과 TR3 및 TR5는 턴-온되므로 프리차지신호(Vpre)에 의해 핑거 캐패시터(Cf)가 "Vpre"로 충전되고, 궤환 캐패시터(Cr)는 완전 방전된다.Initially, when the first control signal φ 1 is "logic high" and the second control signal φ 2 is "logic low", TR1, TR3, and TR5 are turned on so that the precharge signal Vpre is applied. The finger capacitor Cf is charged to " Vpre ", and the feedback capacitor Cr is completely discharged.
다음으로, 제1 제어신호(φ1)를 "로직 로우"로 제2 제어신호(φ2)를 "로직 하이"로 하면, TR2와 TR4는 턴-온되고 TR1, TR3, TR5는 턴-오프되어 핑거캐패시터(Cf)의 양단이 접지전압단과 동일한 전압 레벨을 갖게되므로, 핑거 캐패시터(Cf)에 충전되어 있던 전하(Charge)들은 궤환 캐패시터(Cr)로 이동하게 되고, 출력전압(Vout)은 이동한 전하의 양만큼 상승하게 된다.Next, when the first control signal φ 1 is "logic low" and the second control signal φ 2 is "logic high", TR2 and TR4 are turned on and TR1, TR3, TR5 are turned off. Since both ends of the finger capacitor Cf have the same voltage level as the ground voltage terminal, the charges charged in the finger capacitor Cf move to the feedback capacitor Cr, and the output voltage Vout moves. It will rise by the amount of one charge.
이상의 동작이 완료되면 행선택신호(RS)에 의해 TR6이 턴온되어 출력전압(Vout)이 버스라인을 통해 후단으로 전달되는 바, 전술한 동작을 통해 큰 정전용량 값을 갖는 마루영역에서는 큰 출력전압을 얻을 수 있고, 작은 정전용량 값을 갖는 골영역에서는 작은 출력전압을 얻을 수 있다. 따라서, 이러한 출력전압 값을 통해 지문의 골과 마루를 구별할 수 있다When the above operation is completed, TR6 is turned on by the row selection signal RS and the output voltage Vout is transmitted to the rear end through the bus line. In the floor area having a large capacitance value through the above-described operation, a large output voltage is obtained. In the valley region having a small capacitance value, a small output voltage can be obtained. Therefore, the valley and the floor of the fingerprint can be distinguished from these output voltage values.
도 6은 도 5의 단위화소에서 발생 가능한 기생 캐패시터를 도시한 상세회로도이다.FIG. 6 is a detailed circuit diagram illustrating a parasitic capacitor that may occur in the unit pixel of FIG. 5.
도 6을 참조하면, 이는 발생 가능한 기생 캐패시터의 위치를 보여주고 있다. 그러나, 이러한 기생 캐패시터들은 전술한 회로 동작으로 모두 제거가 가능해진다.Referring to FIG. 6, this shows the positions of possible parasitic capacitors. However, these parasitic capacitors can all be removed by the above-described circuit operation.
즉, 감지전극으로 작용하는 한쪽 평판에서 발생 가능한 기생 캐패시터(Cp1)은 초기에 Vpre로 충전되지만 다음 상태에서 제2 제어신호(φ2)가 "로직 하이"가 되면 Cp1에 존재하는 모든 전하는 TR2를 통해 모두 방전되며, 또한 다른 감지전극으로 작용하는 다른 평판에서 발생 가능한 기생 캐패시터(Cp2)와 연산증폭기(Amp)의 부입력단자에서 발생하는 기생 캐패시터(Cp3)는 회로 동작 동안 양단이 모두 접지전압단과 동일한 전압 레벨을 갖게되어 전하 이동에 관여를 할 수 없게 되므로, 기생 효과에 의한 영향이 모두 제거됨을 알 수 있다.That is, the parasitic capacitor Cp1 that can be generated in one of the plates serving as the sensing electrode is initially charged with Vpre, but when the second control signal φ 2 becomes “logic high” in the next state, all the electric charges present in Cp1 carry TR2. Parasitic capacitor (Cp2) and parasitic capacitor (Cp3) generated at the negative input terminal of operational amplifier (Amp), which are all discharged through the other plate acting as other sensing electrodes, are connected to the ground voltage terminal Since the same voltage level is prevented from being involved in charge transfer, it can be seen that all the effects of the parasitic effect are eliminated.
도 7은 도 5의 단위화소를 포함하는 지문감지장치를 도시한 블럭도이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating a fingerprint sensing device including unit pixels of FIG. 5.
도 7을 참조하면, 본 발명의 지문감지장치는 전술한 단위화소(700)가 다수 배열된 화소어레이(70)와, 화소어레이(70) 중 한 행을 선택하여 그 데이타를 버스라인에 전달하는 행선택부(71)와, 상기 버스라인을 통해 전달된 신호를 저장 및 전달하는 저장 및 전달부(72)와, 저장 및 전달부(72)에 일시 저장된 데이타를 순차적으로 출력하도록 열을 지정하는 열선택부(73)와, 열선택부(73)에 의해 선택되어 저장 및 전달부(72)로 부터 전달되는 데이타를 증폭하여 출력하는 출력부(74)를 구비하여 구성되며,Referring to FIG. 7, the fingerprint sensing device of the present invention selects one of the pixel array 70 and the pixel array 70 in which a plurality of unit pixels 700 are arranged, and transfers the data to the bus line. A row selector 71, a storage and transfer unit 72 for storing and transmitting a signal transmitted through the bus line, and a column for sequentially outputting data temporarily stored in the storage and transfer unit 72; And a heat selector 73 and an output unit 74 for amplifying and outputting data selected by the heat selector 73 and transmitted from the storage and transfer unit 72,
전술한 저장 및 전달부(72)는, 상기 버스라인을 통해 전달된 데이타를 버퍼링하는 버퍼(720)와, 버퍼링된 데이타를 저장한 후, 열선택부(73)의 선택신호에 응답하여 출력부로 전달하는 저장부(721)를 포함하는 바, 저장부(721)는 샘플앤드홀드 회로를 포함하는 구성을 갖는다.The above-described storage and transfer unit 72 stores a buffer 720 for buffering the data transferred through the bus line, and stores the buffered data, and then, in response to the selection signal of the column selector 73, outputs the output to the output unit. The storage unit 721 includes a transfer unit, and the storage unit 721 has a configuration including a sample and hold circuit.
상기한 구성을 갖는 지문감지장치의 동작을 살펴 본다.The operation of the fingerprint sensing device having the above configuration will be described.
먼저, 전술한 동작에 의해 발생한 각 단위화소(700)의 출력전압(Vout)은 행선택부(71)의 행선택신호(RS)에 의해 순서대로 한 행씩 행버스라인(Column bus line)에 전달되고, 그 값은 버퍼(720)를 거쳐 샘플앤드홀드 내의 캐패시터(C1 ∼ Cn)에 저장된다. 이 값은 열선택부(73)에 의해 순차적으로 선택된 후, 제3 제어신호(Φ3)에 응답하여 동작하는 적분기 형태의 출력부(74)를 통해 증폭되어 "V0"로 출력된다.First, the output voltage Vout of each unit pixel 700 generated by the above-described operation is transferred to the column bus line one by one in order by the row select signal RS of the row selector 71. The value is stored in the capacitors C1 to Cn in the sample and hold via the buffer 720. This value is amplified by the shape of the integrator output (74) operative after selected in sequence, in response to a third control signal (Φ 3) by the column selecting section 73 are outputted to the "V0".
전술한 본 발명은, 종래의 지문감지장치들이 가지고 있는 여러가지 문제점 특히, 기생 캐패시터 효과를 단위화소의 변경을 통해 효과적으로 제거하며, 감지도를 향상시킬 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.The present invention described above has been described through various embodiments of the present invention, which can effectively remove various problems of the conventional fingerprint sensing devices, in particular, by changing the unit pixel, and improve the sensitivity.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 지문감지장치의 감지도를 높여 지문인식 데이타에 기초한 인증의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.The present invention as described above can be expected to increase the sensitivity of the fingerprint detection device to improve the reliability of the authentication based on the fingerprint recognition data.
또한, 본 발명은 표준 CMOS 공정기술을 바탕으로 간단하고 별도의 부가장치가 필요없어 지문감지장치의 생산 비용을 감소시켜 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, the present invention can be expected to improve the price competitiveness by reducing the production cost of the fingerprint sensing device is simple and does not require an additional device based on the standard CMOS process technology.
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