KR20150111043A - Fingerprint authenticating apparatus detecting finger touch and operating method thereof - Google Patents

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KR20150111043A
KR20150111043A KR1020140034363A KR20140034363A KR20150111043A KR 20150111043 A KR20150111043 A KR 20150111043A KR 1020140034363 A KR1020140034363 A KR 1020140034363A KR 20140034363 A KR20140034363 A KR 20140034363A KR 20150111043 A KR20150111043 A KR 20150111043A
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김경생
김정민
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크루셜텍 (주)
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Abstract

Disclosed are a fingerprint authenticating apparatus and an operating method thereof. The method for operating a fingerprint authenticating apparatus according to an embodiment of the present invention includes the steps of: monitoring whether a finger is touched based on the variation of a voltage applied to a driving electrode in a sleep mode; transmitting an interrupt to an application processor (AP) if the touch of the finger is recognized; and sensing the fingerprint of the finger by entering a normal mode according to a control signal from the AP.

Description

손가락 터치를 감지하는 지문 인식 장치 및 그 동작 방법{FINGERPRINT AUTHENTICATING APPARATUS DETECTING FINGER TOUCH AND OPERATING METHOD THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fingerprint recognition apparatus and a fingerprint recognition apparatus,

본 발명은 지문 인식 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 손가락 터치를 감지한 후 지문을 센싱하는 지문 인식 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fingerprint recognition device, and more particularly, to a fingerprint recognition device for sensing a fingerprint after sensing a finger touch and an operation 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 fingerprints vary 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, crime investigation and security as personal authentication means.

이러한 지문을 인식하여 개인을 식별하기 위해 지문 인식 센서가 개발되었다. 지문 인식 센서는 사람의 손가락을 접촉하고 손가락 지문을 인식하는 장치로서, 정당한 사용자인지 여부를 판단할 수 있는 수단으로 활용되고 있다.A fingerprint recognition sensor has been developed to recognize these fingerprints and identify them. The fingerprint recognition sensor is a device for recognizing a fingerprint of a finger by contacting a finger of a person, and is used as a means for determining whether or not the user is a legitimate user.

적어도 하나의 구동 전극과 복수의 센싱 전극들로 이루어진 정전 용량 방식 지문 센서는 손가락이 지문 센서에 닿으면, 구동 전압에 응답하여 손가락의 접촉된 표면과 센싱 전극들 사이에 생성되는 커패시턴스들에 따라 지문을 센싱한다.The capacitance type fingerprint sensor having at least one driving electrode and a plurality of sensing electrodes detects fingerprints based on capacitances generated between the touching surface of the finger and the sensing electrodes in response to the driving voltage, Lt; / RTI >

그러나 지문 인식 장치가 탑재되는 전자 장치에서 정전 용량 방식 지문 센서는 지문 센서에 손가락이 접촉되지 않은 상태에서 구동 전극에 구동 전압이 인가되면, 전자 장치가 휴면 상태인 경우 등과 같이 지문 센싱을 하지 않고 있을 때에도 계속적으로 구동 전압이 인가되어, 전자 장치의 배터리 전력이 빨리 소진되는 문제가 있다. However, in the electronic device in which the fingerprint recognition device is mounted, the electrostatic capacity type fingerprint sensor does not perform the fingerprint sensing when the driving voltage is applied to the driving electrode in a state where the finger is not in contact with the fingerprint sensor, There is a problem that the driving voltage is continuously applied even when the battery voltage of the electronic device is rapidly consumed.

또한 지문 인식 장치가 탑재되는 전자 장치에서 사용자가 정전 용량 방식 지문 센서를 지문 센싱 동작을 필요로 할 때마다 수동적으로 크고 켤 경우, 사용자 편의성이 떨어질 수 있는 문제가 있다.Further, in the electronic device in which the fingerprint recognition device is mounted, when the user manually turns on the capacitive fingerprint sensor every time the fingerprint sensing operation is required, the user's convenience may be deteriorated.

그리고, 사용자 요구에 따라 다양한 디자인의 전자 장치가 나오는 경향에 비추어, 지문 인식 장치가 물리적 버튼에 위치할 수도 있고, 디스플레이 위나 디스플레이 가장자리에 전자식으로 위치할 수도 있다. 버튼식 지문 인식 장치의 경우에는 물리적 누름을 통해 지문 인식 장치가 깨어나도록 할 수 있으나, 버튼이 아닌 방식의 지문 인식 장치는 대기 상태인 경우에도 계속적으로 구동 신호가 인가되도록 하거나 다른 조작에 의하여 깨어나도록 제어하면서도, 소비전력을 최소화해야만 하는 문제점이 있다.And, in view of the tendency of electronic devices of various designs to come out according to user's demand, the fingerprint recognition device may be located on a physical button, or may be located electronically on a display or a display edge. In the case of the button-type fingerprint recognition apparatus, the fingerprint recognition apparatus can be woken up through physical pushing. However, even if the fingerprint recognition apparatus is in the standby state, There is a problem that the power consumption must be minimized.

따라서, 휴면 모드에서 사용자 편의성을 저해하지 않으면서도 소모 전력을 최소화 할 수 있는 지문 인식 장치가 필요하다.Accordingly, there is a need for a fingerprint recognition device capable of minimizing power consumption without hindering user convenience in the sleep mode.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 지문 인식 장치에 최소한의 전력으로 손가락을 대기만 해도 전자 장치가 깨어나도록 하는 지문 인식 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a fingerprint recognition device and a method of operating the fingerprint recognition device that cause the electronic device to wake up with minimal power to the fingerprint recognition device.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센싱 전극들 및 구동 전극을 포함하는 지문 인식 장치는 손가락의 터치를 모니터링하는 동안 상기 구동 전극에 검출 전압을 인가하고, 상기 각 센싱 전극에서 상기 손가락의 지문을 센싱하는 동안 상기 구동 전극에 구동 전압을 인가하는 전원 공급부; 상기 구동 전극의 전압 변화에 기초하여 상기 터치 여부를 모니터링하는 손가락 검출부; 및 모니터링 결과에 기초하여 인터럽트를 발생하고, 상기 전원 공급부가 상기 검출 전압 또는 상기 구동 전압을 상기 구동 전극에 인가하도록 제어하는 컨트롤 로직을 포함한다.A fingerprint recognition device including a plurality of sensing electrodes and a driving electrode according to an embodiment of the present invention applies a detection voltage to the driving electrode while monitoring the touch of a finger, A power supply unit applying a driving voltage to the driving electrode during sensing; A finger detector for monitoring whether the touching is performed based on a change in voltage of the driving electrode; And a control logic for generating an interrupt based on the monitoring result and controlling the power supply unit to apply the detection voltage or the driving voltage to the driving electrode.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 인식 장치의 동작방법은 검출 전압이 외부 전극으로 인가되고, 상기 구동 전극으로부터의 전압 변화에 기초하여 손가락의 터치 여부를 모니터링하는 단계; 상기 외부 전극에 상기 손가락의 터치가 인식되면, AP(Application Processor)로 인터럽트를 전송하는 단계; 및 상기 AP로부터의 제어신호에 따라, 구동 전압이 상기 구동 전극으로 인가되어, 복수의 센서 전극들로부터 상기 손가락의 지문을 센싱하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a fingerprint recognition apparatus, comprising: monitoring whether a finger is touched based on a change in voltage from a drive electrode to which a detection voltage is applied to an external electrode; Transmitting an interrupt to an application processor (AP) when the touch of the finger is recognized on the external electrode; And sensing a fingerprint of the finger from a plurality of sensor electrodes by applying a driving voltage to the driving electrode according to a control signal from the AP.

본 발명의 실시예들에 따른 지문 인식 장치 및 그 동작방법에 따르면, 손가락이 터치되고 있지 않은 동안에는 최소한의 대기 전력만 흐르도록 하고, 손가락 터치가 인식된 후에만 구동 전압을 인가하도록 함으로써 지문 인식 장치의 소모 전력을 최소화할 수 있다.According to the fingerprint recognition device and the operation method thereof according to the embodiments of the present invention, only the minimum standby power flows while the finger is not touched, and the drive voltage is applied only after the finger touch is recognized, Can be minimized.

본 발명의 실시예들에 따른 지문 인식 장치 및 그 동작방법에 따르면, 소모 전력을 최소화함으로써 지문 인식 장치가 탑재된 모바일 장치의 배터리 소모를 효율적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.According to the fingerprint recognition device and the operation method thereof according to the embodiments of the present invention, battery consumption of a mobile device equipped with the fingerprint recognition device can be effectively reduced by minimizing power consumption.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치의 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 손가락 검출부를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 상태 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.1 is a block diagram of a fingerprint recognition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing the finger detecting unit shown in Fig.
3 is a state diagram according to embodiments of the present invention.
4 is a timing chart for explaining an operation of the fingerprint recognition apparatus according to an 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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters 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 referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

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 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치의 블럭도이다.1 is a block diagram of a fingerprint recognition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 지문 인식 장치(100)는 칩 외부(External)에 구동 전극(50) 및 복수의 센싱 전극들(60)을 포함한다. 도시되지는 아니하였으나, 각 센싱 전극은 센싱 회로에 연결되어, 손가락이 지문 인식 장치에 접촉될 경우 손가락 표면에 기초하여 센싱 결과값을 출력한다. 지문 인식 방법에 대하여는 공지의 다양한 지문 센싱 기술에 따른다.Referring to FIG. 1, the fingerprint recognition apparatus 100 includes a driving electrode 50 and a plurality of sensing electrodes 60 on the outside of the chip. Although not shown, each sensing electrode is connected to a sensing circuit, and outputs sensing results based on the finger surface when the finger contacts the fingerprint recognition device. The fingerprint recognition method is based on various known fingerprint sensing techniques.

지문 인식 장치(100)는 칩 내부(Internal)에 전원 공급부(10,20), 손가락 검출부(30) 및 컨트롤 로직(40)을 포함한다. 도시되지는 아니하였으나, 칩 내부에는 출력된 센싱 결과값을 프로세싱하는 센싱 회로 등을 더 포함할 수 있다.The fingerprint recognition apparatus 100 includes a power supply unit 10, 20, a finger detection unit 30, and a control logic 40 in the chip Internal. Although not shown, the chip may further include a sensing circuit for processing the output value of the sensing result.

전원 공급부는 적어도 둘 이상의 전원 공급용 버퍼를 포함할 수 있다. 버퍼는 인에이블 신호에 따라 공급 전압을 기설정된 배율(Gain)로 출력하여 칩 내부의 구성요소들에 전원을 공급한다. The power supply unit may include at least two power supply buffers. The buffer outputs the supply voltage at a predetermined gain according to the enable signal to supply power to the components inside the chip.

지문 인식 장치(100)는 칩 내부와 칩 외부 사이의 입출력 인터페이스로, 복수의 출력 단자를 포함할 수 있다. 본 발명과 관계된 입출력 인터페이스로, 제1 버퍼(10)와 연결된 제1 출력단자(A), 제2 버퍼(20)와 연결된 제2 출력단자(B), 손가락 검출부(30)와 연결된 제3 출력단자(C) 및 컨트롤 로직(40)과 연결된 제4 출력단자(D)를 포함한다. The fingerprint recognition apparatus 100 is an input / output interface between the inside of the chip and the outside of the chip, and can include a plurality of output terminals. The input / output interface according to the present invention includes a first output terminal A connected to the first buffer 10, a second output terminal B connected to the second buffer 20, a third output terminal B connected to the finger detecting unit 30, And a fourth output terminal (D) connected to the control logic (40).

일 실시예로 전원 공급부는 제1 버퍼(10), 제2 버퍼(20)를 포함할 수 있다. 제1 버퍼(10)는 DC_H 전압을 생성하여 출력한다. 제2 버퍼(20)는 소정의 주기로 하이 레벨과 로우 레벨을 주기적으로 반복하는 구동 전압을 생성하여 출력한다. 실시예에 따라 제1 버퍼(10)의 DC_H전압은 제2 버퍼(20)의 구동 전압 중 하이레벨 전압보다 낮을 수 있으나, 다른 실시예에 따라 DC전압은 상기 하이레벨 전압과 동일 레벨의 전압일 수도 있다.In one embodiment, the power supply may include a first buffer 10, a second buffer 20, and the like. The first buffer 10 generates and outputs a DC_H voltage. The second buffer 20 generates and outputs a driving voltage periodically repeating high and low levels at a predetermined period. According to an embodiment, the DC_H voltage of the first buffer 10 may be lower than the high level voltage of the driving voltage of the second buffer 20, but according to another embodiment, the DC voltage may be a voltage of the same level as the high- It is possible.

제1 버퍼(10) 및 제2 버퍼(20)는 손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN, FDET_ENB)에 따라 서로 교번(mutually exclusive)하여 동작하거나 플로팅될 수 있다. 즉, 손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)가 인가될 때는 제1 버퍼(10)가 동작하여 DC_H전압을 출력하고, 제2 버퍼(20)는 역-손가락 검출 인에이블 신호(FDET_ENB)가 인가되어 구동 전압이 입력되어도 출력하지 않고 플로팅 상태가 된다. 반대로 역_손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)가 인가될 때는 제1 버퍼(10)는 DC_H전압이 입력되어도 출력하지 않고 플로팅 상태이고, 제2 버퍼(20)는 역-손가락 검출 인에이블 신호(FDET_ENB)가 인가되어 구동 전압이 인가되어도 출력하지 않고 플로팅 상태가 된다.The first buffer 10 and the second buffer 20 may be operated or floated mutually exclusive according to the finger detection enable signals FDET_EN and FDET_ENB. That is, when the finger detection enable signal FDET_EN is applied, the first buffer 10 operates to output the DC_H voltage, and the second buffer 20 receives the reverse-finger detection enable signal FDET_ENB, Even if a voltage is input, it does not output and becomes a floating state. The first buffer 10 is in a floating state without output even if the DC_H voltage is input and the second buffer 20 is in a floating state when the inverse finger detection enable signal FDET_ENB is applied, ) Is applied and the floating state is not outputted even though the driving voltage is applied.

지문 인식 장치(100)는 칩 외부에서 제1 출력단자(A)와 중간 노드(TxOut IN)의 일단 사이에 연결된 100㏀ 내지 10㏁ 의 저항을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 도시된 바와 같이, 지문 인식 장치(100)는 칩 외부에서 제2 출력단자(B)와 중간 노드(TxOut IN)를 연결하고, 제3 출력단자(C)와 중간 노드(TxOut IN)를 연결하여, 서로 쇼트되도록 연결할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 도시되지는 않았으나, 지문 인식 장치(100)는 칩 외부에서 제2 출력단자(B)와 중간 노드(TxOut IN)를 연결하고, 제3 출력단자(C)와 중간 노드(TxOut IN) 이외의 구동 전극의 타단에 연결된 제2 중간 노드에 연결하여, 구동전극에 전압을 인가하는 노드와 구동전극으로부터 모니터링 전압을 출력하는 노드를 분리하여 구현할 수 있다. The fingerprint recognition apparatus 100 may include a resistance of 100 k OMEGA to 10 M OMEGA connected between the first output terminal A and one end of the intermediate node TxOut IN outside the chip. According to one embodiment, as illustrated, the fingerprint recognition apparatus 100 connects the second output terminal B and the intermediate node TxOut IN outside the chip, and connects the third output terminal C and the intermediate node TxOut IN) can be connected and shorted together. According to another embodiment, although not shown, the fingerprint recognition apparatus 100 connects the second output terminal B and the intermediate node TxOut IN outside the chip, and connects the third output terminal C and the intermediate node TxOut IN), and a node for applying a voltage to the driving electrode and a node for outputting a monitoring voltage from the driving electrode may be separated from each other.

손가락 검출부(30)는 손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)에 따라 온/오프 되어 동작한다. 즉, 손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)가 인가되어 제1 버퍼(10)가 동작시에만 턴-온되어 동작한다. The finger detecting unit 30 operates on / off according to the finger detection enable signal FDET_EN. That is, the finger detection enable signal FDET_EN is applied and the first buffer 10 is turned on only during operation.

손가락 검출부(30)는 중간 노드(TxOUT IN)로부터 제3 출력단자(C)를 통해 입력되는 전압을 모니터링하여 손가락의 터치여부를 검출한다. 일 실시예로 손가락 검출부(30)는 구동전극(50)에의 손가락 터치 여부에 따라 변화하는 전압의 변화를 모니터링한다. The finger detecting unit 30 monitors the voltage input through the third output terminal C from the intermediate node TxOUT IN to detect whether the finger is touched. In one embodiment, the finger detecting unit 30 monitors a change in voltage that varies depending on whether the finger touches the driving electrode 50.

다양한 실시예에 따라 손가락 검출부(30)는 전압 뿐만 아니라 칩 내부의 회로에 흐르는 전류(Is)의 변화도 모니터링 할 수 있다.According to various embodiments, the finger detecting unit 30 can monitor not only the voltage but also the change in the current Is flowing in the circuit inside the chip.

손가락 검출부(30)는 손가락 검출부 리셋 신호(FDET_Reset)에 따라 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 재설정될 수 있다. The finger detecting unit 30 can be reset in hardware or software according to the finger detecting unit reset signal FDET_Reset.

컨트롤 로직(40)은 손가락 검출부(30)의 모니터링 결과(FDET_OUT)에 응답하여 인터럽트 신호(IRQ)를 제4 출력 단자를 통해 출력할 수 있다. 인터럽트 신호(IRQ)는 모바일 AP(Application Processor)로 전송되어 손가락이 터치되었음을 알린다.The control logic 40 may output the interrupt signal IRQ through the fourth output terminal in response to the monitoring result FDET_OUT of the finger detecting section 30. [ The interrupt signal IRQ is transmitted to the mobile AP (Application Processor) to inform that the finger is touched.

모바일 AP는 인터럽트 신호(IRQ)에 응답하여 지문 인식 장치(100)에 대한 제어신호(CON)를 컨트롤 로직(40)으로 전송할 수 있다. 컨트롤 로직(40)은 제어신호(CON)에 기초하여 손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN, FDET_ENB)를 출력한다. 또한,컨트롤 로직(40)은 제어신호(CON)에 기초하여 손가락 검출부 리셋 신호(FDET_Reset)를 출력한다.The mobile AP may send the control signal CON to the control logic 40 in response to the interrupt signal IRQ. The control logic 40 outputs the finger detection enable signals FDET_EN and FDET_ENB based on the control signal CON. Further, the control logic 40 outputs the finger detection unit reset signal FDET_Reset based on the control signal CON.

도 2는 도 1에 도시된 손가락 검출부의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram showing an embodiment of the finger detecting unit shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 손가락 검출부(30)는 중간 노드(TxOut IN)으로부터의 모니터링 전압과 기설정된 임계치(Vth)를 비교하여 모니터링 결과를 출력한다. 일 실시예로, 손가락 검출부(30)는 비교기(31) 및 스위치(32)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the finger detecting unit 30 compares a monitoring voltage from an intermediate node TxOut IN with a predetermined threshold value Vth to output a monitoring result. In one embodiment, the finger detection section 30 may include a comparator 31 and a switch 32. [

비교기(31)는 구동전극(50)에의 손가락 터치 여부에 따른 모니터링 전압과 기설정된 임계치(Vth)를 비교한다. 이때 임계치(Vth)는 설계 및 공정상 의도된 값으로 셋팅될 수 있다. 스위치(32)는 손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)가 인가된 경우에만 턴-온 되어 비교기(31)의 출력값을 모니터링 결과(FDET_OUT)로 출력한다.The comparator 31 compares the monitoring voltage with a predetermined threshold value Vth according to whether the finger touches the driving electrode 50 or not. At this time, the threshold value Vth can be set to a value intended by design and process. The switch 32 is turned on only when the finger detection enable signal FDET_EN is applied and outputs the output value of the comparator 31 to the monitoring result FDET_OUT.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 상태 다이어그램이다.3 is a state diagram according to embodiments of the present invention.

도 1 및 도 3을 참고하면, 지문 인식 장치(100)는 딥 슬립(Deep Sleep) 모드, 슬립(Sleep) 모드, 검출(Detect) 모드, 웨이크업(Wake Up) 모드 및 노말(Normal) 모드로 동작한다.Referring to FIGS. 1 and 3, the fingerprint recognition apparatus 100 includes a deep sleep mode, a sleep mode, a detect mode, a wake up mode, and a normal mode .

딥 슬립 모드에서, 지문 인식 장치(100)는 최소한의 대기전력만 공급받고 있는 유휴(Idle) 상태이다. 즉, 딥 슬립 모드는 모바일 장치의 AP에 의해서 깨워지는 완전 유휴 상태이다.In the deep sleep mode, the fingerprint recognition apparatus 100 is in an idle state in which only a minimum standby power is supplied. That is, the deep sleep mode is a fully idle state awakened by the AP of the mobile device.

슬립 모드는 지문 인식 장치(100)는 AP가 아니라 컨트롤 로직(40)에 의해 스스로 깨어날 수 있는 유휴 상태이다. 컨트롤 로직이 손가락 검출 인에이블 신호를 생성하여,지문 인식 장치의 전원 공급부에 손가락 검출 인에이블 신호를 인가하면, 슬립 모드에서 검출 모드가 된다. The sleep mode is an idle state in which the fingerprint recognition apparatus 100 can wake up itself by the control logic 40, not by the AP. When the control logic generates the finger detection enable signal and applies the finger detection enable signal to the power supply unit of the fingerprint recognition apparatus, the detection mode is set in the sleep mode.

검출 모드에서, 지문 인식 장치(100)는 제1 버퍼(10)를 동작시켜 구동 전극(50)에 DC_H 전압을 인가한다. 손가락이 구동 전극(50)에 터치 되어 중간 노드(TxOut IN)에서의 전압 변화가 모니터링 되면(Finger Touch), 지문 인식 장치(100)는 인터럽트 신호(IRQ)를 모바일 장치의 AP로 전송한다. 지문 인식 장치(100)는 모바일 장치의 AP로부터 인터럽트 신호(IRQ)에 대응한 제어신호(CON)를 수신하면, 웨이크업 모드로 진입한다.In the detection mode, the fingerprint recognition device 100 operates the first buffer 10 to apply the DC_H voltage to the driving electrode 50. [ When the finger is touched to the driving electrode 50 and the voltage change at the intermediate node TxOut IN is monitored (Finger Touch), the fingerprint recognition device 100 transmits the interrupt signal IRQ to the AP of the mobile device. When the fingerprint recognition device 100 receives the control signal CON corresponding to the interrupt signal IRQ from the AP of the mobile device, the fingerprint recognition device 100 enters the wake-up mode.

도 3에서 슬립 모드와 검출 모드는 다양한 실시예에 따라 구동 전극에 DC_H 전압을 인가하는 점에서는 동일하고, 손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)가 인가되는지 여부에 따라 슬립 모드와 검출 모드로 구분될 수 있다.3, the sleep mode and the detection mode are the same in that the DC_H voltage is applied to the driving electrodes according to various embodiments, and the sleep mode and the detection mode can be classified into the sleep mode and the detection mode depending on whether the finger detection enable signal FDET_EN is applied have.

지문 인식 장치(100)는 웨이크업 모드에서 지문 센싱에 필요한 준비를 마친 후 노말 모드로 진입하여 지문 센싱 또는 지문 센싱을 이용한 네비게이션(방향/속도) 센싱 동작을 수행한다.After the fingerprint recognition apparatus 100 is ready for fingerprint sensing in the wakeup mode, the fingerprint recognition apparatus 100 enters a normal mode and performs a navigation (direction / speed) sensing operation using fingerprint sensing or fingerprint sensing.

지문 인식 장치(100)는 노말 모드에서 동작하다가 AP의 제어 또는 컨트롤 로직의 제어에 따라 슬립 모드 또는 딥 슬립 모드로 변환할 수 있다.The fingerprint recognition apparatus 100 can operate in the normal mode and can switch to the sleep mode or the deep sleep mode according to control of the AP or control logic of the AP.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.4 is a timing chart for explaining an operation of the fingerprint recognition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1, 도 3 및 도 4를 참고하면, 지문 인식 장치(100)는 검출 모드(손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)를 인가되는 동안)에 중간 노드(TxOut In)를 통해 구동 전극에 기설정된 직류(DC_H)의 전압을 인가할 수 있다. 이때 슬립 모드(손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)를 인가되지 않는 동안)에서도 상기 직류 전압(DC_H)을 구동 전극에 공급할 수 있다. 1, 3, and 4, the fingerprint recognition apparatus 100 is configured to set a predetermined DC voltage to the driving electrode through the intermediate node TxOut In during the detection mode (while the finger detection enable signal FDET_EN is applied) (DC_H) can be applied. At this time, the DC voltage DC_H can be supplied to the driving electrode even in the sleep mode (while the finger detection enable signal FDET_EN is not applied).

검출 모드에서 구동 전극에 손가락 터치(Finger Touch)가 있으면, 사람의 몸이 접지가 되어 DC_H 전압이 사람의 몸으로 분배되어 전압 레벨이 떨어진다. 이때 손가락에 흐르는 전류(IF)는 구동 전극에서 분배된 전압에 의한 전류로 소정 레벨까지 증가한다. 그러나 검출 모드에서 구동 전극에 손가락 터치 발생시, 손가락 검출부(30)가 모니터링하는 전류(IS)는 중간 노드(TxOUT IN)에서 전압 변화가 있는 동안에만 흐르고, DC_H 전압과 접지 전압이 인가되는 동안에는 흐르지 않을 수 있다.If there is a finger touch on the driving electrode in the detection mode, the human body is grounded and the DC_H voltage is distributed to the human body and the voltage level drops. At this time, the current I F flowing to the finger increases to a predetermined level by the current due to the voltage distributed from the driving electrode. However, when the finger is touched on the driving electrode in the detection mode, the current I S monitored by the finger detecting unit 30 flows only while the voltage at the intermediate node TxOUT IN is changed, and flows while the DC_H voltage and the ground voltage are applied .

손가락 터치에 의한 중간 노드(TxOUT IN)의 전압이 기설정된 임계치(Vth)보다 떨어지면, 손가락 검출부(30)는 손가락 터치를 감지하고, 모니터링 결과(FDET_OUT)를 컨트롤 로직(40)으로 출력한다. When the voltage of the intermediate node TxOUT IN by the finger touch is lower than a preset threshold Vth, the finger detecting unit 30 senses the finger touch and outputs the monitoring result FDET_OUT to the control logic 40. [

컨트롤 로직(40)은 제1 버퍼(10)의 출력이 플로팅 상태가 되도록 제어하고, AP로 인터럽트 신호(IRQ)를 전송한다. AP는 인터럽트 신호(IRQ)에 응답하여 제어신호를 컨트롤 로직(40)으로 회신하고, 컨트롤 로직(40)은 AP의 제어신호에 따라 소정의 시간동안 웨이크업 하여 노말 모드로 진입한다. 지문 인식 장치(100)는 컨트롤 로직(40)이 역-손가락 검출 인에이블 신호(FDET_EN)를 인가하면, 노말 모드로서 제2 버퍼(20)를 동작 시켜 구동 전극(50)에 구동 전압을 인가한다. 지문 인식 장치(100)는 노말 모드에서 각 센서 전극을 통해 지문 센싱을 수행한다. The control logic 40 controls the output of the first buffer 10 to be in a floating state and transmits an interrupt signal IRQ to the AP. The AP returns a control signal to the control logic 40 in response to the interrupt signal IRQ, and the control logic 40 wakes up for a predetermined time according to the control signal of the AP to enter the normal mode. The fingerprint recognition apparatus 100 operates the second buffer 20 as the normal mode to apply the driving voltage to the driving electrode 50 when the control logic 40 applies the reverse finger detection enable signal FDET_EN . The fingerprint recognition apparatus 100 performs fingerprint sensing through each sensor electrode in the normal mode.

그 결과, 손가락 터치가 일어나기 전에는 중간 노드(TxOUT IN)를 통해 구동 전극으로 인가되는 전압은 약한 DC_H 전압이 인가되면서 회로 내 전류(Is)가 흐르지 않아 전력 소비가 최소화된다. 반면 손가락 터치에 의해 지문 인식 장치가 웨이크업 된 이후에는 DC_H보다 높은 레벨의 구동전압이 인가되며 지문이 센싱된다. 즉, 노말 모드에 진입하기 전의 슬립 모드, 검출 모드, 웨이크업 모드에서는 전력소모가 최소화 됨으로써 지문 인식 장치가 탑재된 전자 장치의 배터리를 최소한으로 소비하는 효과가 있다.As a result, before the finger touch occurs, the voltage applied to the driving electrode through the intermediate node TxOUT IN is weak DC_H voltage, so that the in-circuit current Is does not flow, so that the power consumption is minimized. On the other hand, after the fingerprint recognition device is woken up by a finger touch, a driving voltage higher than DC_H is applied and the fingerprint is sensed. That is, power consumption is minimized in the sleep mode, the detection mode, and the wakeup mode before entering the normal mode, so that the battery of the electronic device on which the fingerprint recognition device is mounted is minimized.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

100 : 지문 인식 장치
10 : 제1 버퍼
20 : 제2 버퍼
30 : 손가락 검출부
40 : 컨트롤 로직100: Fingerprint reader
10: first buffer
20: second buffer
30:
40: Control logic

Claims (10)

복수의 센싱 전극들 및 구동 전극을 포함하는 지문 인식 장치에 있어서,
손가락의 터치를 모니터링하는 동안 상기 구동 전극에 검출 전압을 인가하고, 상기 각 센싱 전극에서 상기 손가락의 지문을 센싱하는 동안 상기 구동 전극에 구동 전압을 인가하는 전원 공급부;
상기 구동 전극의 전압 변화에 기초하여 상기 터치 여부를 모니터링하는 손가락 검출부; 및
모니터링 결과에 기초하여 인터럽트를 발생하고, 상기 전원 공급부가 상기 검출 전압 또는 상기 구동 전압을 상기 구동 전극에 인가하도록 제어하는 컨트롤 로직을 포함하는 지문 인식 장치.A fingerprint recognition device comprising a plurality of sensing electrodes and a driving electrode,
A power supply unit applying a detection voltage to the driving electrode while monitoring a touch of the finger and applying a driving voltage to the driving electrode while sensing the fingerprint of the finger at each sensing electrode;
A finger detector for monitoring whether the touching is performed based on a change in voltage of the driving electrode; And
Wherein the control logic generates an interrupt based on the monitoring result and controls the power supply unit to apply the detection voltage or the drive voltage to the drive electrode. 제1항에 있어서,
상기 검출 전압은 상기 구동 전압의 하이레벨보다 작은 레벨의 직류 전압인, 지문 인식 장치.The method according to claim 1,
Wherein the detection voltage is a DC voltage of a level lower than the high level of the drive voltage. 제1항에 있어서, 상기 전원 공급부는
상기 검출 전압을 생성하는 제1 버퍼;
상기 제1 버퍼의 출력단자와 상기 외부 전극 사이에 연결된 저항; 및
상기 구동 전압을 생성하는 제2 버퍼를 포함하는 지문 인식 장치. The plasma display apparatus of claim 1, wherein the power supply unit
A first buffer for generating the detection voltage;
A resistor connected between the output terminal of the first buffer and the external electrode; And
And a second buffer for generating the driving voltage. 제3항에 있어서, 상기 전원 공급부는
상기 모니터링 중에는 상기 제1 버퍼가 동작하고, 상기 제2 버퍼는 플로팅 상태이며,
상기 지문 센싱 중에는 상기 제1 버퍼가 플로팅 상태이고, 상기 제2 버퍼가 동작하는 것인, 지문 인식 장치.4. The apparatus of claim 3, wherein the power supply unit
During the monitoring, the first buffer is active, the second buffer is in a floating state,
Wherein during the fingerprint sensing, the first buffer is in a floating state and the second buffer is operated. 제1항에 있어서, 상기 손가락 검출부는
상기 손가락의 터치에 따라 상기 구동 전극의 전압이 기설정된 임계치보다 작아지면, 상기 모니터링 결과를 상기 컨트롤 로직에 전송하는 것인, 지문 인식 장치.The finger detecting apparatus according to claim 1,
And transmits the monitoring result to the control logic when the voltage of the driving electrode becomes smaller than a preset threshold value in accordance with a touch of the finger. 제5항에 있어서, 상기 손가락 검출부는
모니터링된 상기 외부 전극의 전압과 상기 임계치를 비교하는 비교부;
상기 비교부의 출력을 상기 모니터링 중에만 상기 모니터링 결과로 출력하고, 상기 지문 센싱 중에는 출력하지 않도록 제어하는 스위치를 포함하는, 지문 인식 장치.6. The apparatus according to claim 5, wherein the finger detecting unit
A comparator for comparing the voltage of the external electrode monitored and the threshold value;
And a switch for outputting the output of the comparison unit as the monitoring result only during the monitoring and not outputting the output during the fingerprint sensing. 제3항에 있어서,
상기 제1 버퍼의 출력 단자에 연결된 제1 출력단자;
상기 제2 버퍼의 출력 단자에 연결된 제2 출력단자;
상기 손가락 검출부에 연결된 제3 출력단자;
칩 외부에서 상기 구동 전극과 연결된 중간 노드; 및
상기 칩 외부에서 상기 제1 출력단자와 상기 중간 노드 사이에 연결되는 저항을 더 포함하고,
상기 제2 출력단자 및 상기 제3 출력단자는 상기 칩 외부에서 상기 중간 노드와 연결되어 서로 쇼트(short)되는 것인, 지문 인식 장치.The method of claim 3,
A first output terminal connected to an output terminal of the first buffer;
A second output terminal connected to the output terminal of the second buffer;
A third output terminal connected to the finger detection unit;
An intermediate node connected to the driving electrode outside the chip; And
Further comprising a resistor connected between the first output terminal and the intermediate node outside the chip,
Wherein the second output terminal and the third output terminal are connected to the intermediate node outside the chip and are shorted to each other. 검출 전압이 외부 전극으로 인가되고, 상기 구동 전극으로부터의 전압 변화에 기초하여 손가락의 터치 여부를 모니터링하는 단계;
상기 외부 전극에 상기 손가락의 터치가 인식되면, AP(Application Processor)로 인터럽트를 전송하는 단계; 및
상기 AP로부터의 제어신호에 따라, 구동 전압이 상기 구동 전극으로 인가되어, 복수의 센서 전극들로부터 상기 손가락의 지문을 센싱하는 단계를 포함하는 지문 인식 장치의 동작방법.Monitoring whether or not a finger is touched based on a change in voltage from the drive electrode when a detection voltage is applied to the external electrode;
Transmitting an interrupt to an application processor (AP) when the touch of the finger is recognized on the external electrode; And
And sensing a fingerprint of the finger from a plurality of sensor electrodes by applying a drive voltage to the drive electrode according to a control signal from the AP. 제8항에 있어서,
상기 검출 전압은 상기 구동 전압의 하이레벨보다 작은 레벨의 직류 전압인, 지문 인식 장치의 동작방법.9. The method of claim 8,
Wherein the detection voltage is a DC voltage having a level lower than the high level of the drive voltage. 제8항에 있어서, 상기 인터럽트를 전송하는 단계는
상기 구동 전극에 연결된 모니터링 노드의 전압이 상기 손가락의 접촉에 의해 상기 검출 전압으로부터 기설정된 임계전압 이하로 줄어들면, 상기 손가락의 터치로 인식하는 단계; 및
상기 터치가 인식되면, 상기 인터럽트를 발생하는 단계를 포함하는 지문 인식 장치의 동작방법.
9. The method of claim 8, wherein transmitting the interrupt
Recognizing the voltage of the monitoring node connected to the driving electrode as a touch of the finger when the voltage of the monitoring node is reduced from the detection voltage to a predetermined threshold voltage or less; And
And if the touch is recognized, generating the interrupt.
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