KR20150122498A

KR20150122498A - Fingerprint detecting apparatus and gain control method thereof

Info

Publication number: KR20150122498A
Application number: KR1020140048847A
Authority: KR
Inventors: 김경생; 김정민
Original assignee: 크루셜텍 (주)
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2015-11-02

Abstract

According to an embodiment, provided is a fingerprint detection device which comprises: a sensor array which includes a plurality of sensing cells outputting a response signal in response to the application of a drive signal, and at least one dummy cell storing a reference value based on an environmental factor affecting each fingerprint sensing; and a compensation unit for comparing an output signal from the dummy cell with an output signal from the sensing cell, and controlling an amplification gain of the output signals according to the comparison result.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fingerprint detection apparatus and a gain control method thereof,

본 발명은 지문 검출 장치 및 이의 이득 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 센서 어레이의 일부 영역을 기준값을 출력하는 영역으로 활용하여 환경 또는 사용자의 특성 변화에도 향상된 인식률을 보이는 지문 검출 장치 및 이의 이득 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fingerprint detection apparatus and a gain control method thereof, and more particularly, to a fingerprint detection apparatus and a fingerprint detection apparatus using the sensor array as a region for outputting a reference value, To a gain control method.

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.

지문 인식 센서를 구현하는 방식으로는 광학방식, 열감지 방식 및 정전용량 방식 등의 다양한 인식 방식이 알려져 있다. 이 중 정전용량 방식의 지문 인식 센서는 사람의 손가락 표면이 도전성 감지 패턴에 접촉될 때 지문의 골과 마루 형상에 따른 정전용량의 변화를 검출함으로써 지문의 모양(지문 패턴)을 획득한다.Various recognition methods such as an optical method, a thermal sensing method, and a capacitive sensing method are known as a method of implementing a fingerprint recognition sensor. Among them, the capacitive type fingerprint recognition sensor acquires the shape of the fingerprint (fingerprint pattern) by detecting the change of capacitance according to the shape of the fingerprint and the floor when the finger surface of the person touches the conductive detection pattern.

최근에는 휴대용 장치를 통해, 전화, 문자 메시지 전송 서비스와 같은 통신 기능뿐 아니라, 금융, 보안 등 개인 정보가 활용되는 다양한 부가 기능이 제공되고 있으며, 휴대용 장치의 잠금 장치에 대한 필요성이 더욱 중요하게 부각되고 있다. 이러한 휴대용 장치의 잠금 효과를 향상시키기 위하여, 지문 인식을 통한 잠금 장치가 장착된 단말기를 본격적으로 개발하고 있다.In recent years, various additional functions utilizing personal information such as finance and security have been provided not only in communication functions such as telephone and text message transmission service through portable devices, but also in the necessity of locking devices of portable devices. . In order to improve the locking effect of such a portable device, a terminal equipped with a locking device through fingerprint recognition is being developed in earnest.

한편, 지문 인식 센서는 사람의 손가락과 직접적으로 접촉하여 전기적 신호를 발생시키기 때문에, 사람 손가락의 온도, 습도, 지문 오염 정도, 센서 오염 정도 등의 환경적인 요인에 따라 인식률의 차이를 보인다.On the other hand, since the fingerprint sensor directly contacts the finger of the person and generates an electric signal, the recognition rate differs according to the environmental factors such as temperature, humidity, fingerprint pollution degree, sensor pollution degree of the finger.

예를 들면, 손가락 표면의 습도가 사람마다 달라 동일한 지문 인식 센서에 대해 지문 인식 동작을 행하더라도 지문 인식의 정확도 또는 그 인식률에 차이가 발생할 수 있다. 손에 땀이 많고 습하거나 유분이 많은 사람의 경우, 지문의 특징을 추출할 수 있는 지문 이미지를 획득하기 어려운 문제점이 있다. 반대로 손이 매우 건조한 경우도 마찬가지이다. 즉, 보통의 피부 조건과 다른 조건을 갖는 사람들의 경우 지문 센서를 사용하는데 있는 인식률 및 사용성이 떨어지는 문제점이 있다.For example, even if the humidity of the finger surface differs for each person and the fingerprint recognition operation is performed on the same fingerprint recognition sensor, the accuracy of the fingerprint recognition or the recognition rate may differ. There is a problem that it is difficult to obtain a fingerprint image capable of extracting features of a fingerprint in the case of a person who is sweaty on the hand and has a lot of moisture or oil. Conversely, the hands are very dry as well. That is, the people who have different conditions from the normal skin condition have a problem that the recognition rate and usability of the fingerprint sensor are inferior.

따라서, 정상적인 지문 인식을 가능하게 하면서도 개개인의 특성까지 실시간으로 고려하여 지문 인식의 정확도 또한 향상시킬 수 있는 기술에 대한 개발이 필요하다. Therefore, it is necessary to develop a technology capable of improving the accuracy of fingerprint recognition while realizing normal fingerprint recognition while considering individual characteristics in real time.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art.

또한, 본 발명의 목적은, 지문 검출 장치에 있어서, 지문의 이미지 획득에 영향을 미칠 수 있는 환경적인 요인에 대한 기설정된 기준값에 기초하여 지문 센싱 셀로부터 출력되는 신호의 이득 제어를 함으로써, 인식률을 최적화시킬 수 있도록 하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a fingerprint detection apparatus capable of controlling the gain of a signal output from a fingerprint sensing cell based on a predetermined reference value for an environmental factor that may affect image acquisition of the fingerprint, So that it can be optimized.

보다 상세하게는, 사용성과 인식율이 현저히 떨어지는 사용자의 경우, 지문 센서로부터 획득한 신호의 이득을 제어하여 지문 인식율을 높여줌으로써 지문 센서의 사용성을 증가시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.More particularly, the present invention provides a method for increasing the usability of a fingerprint sensor by increasing the fingerprint recognition rate by controlling a gain of a signal acquired from the fingerprint sensor, in the case of a user whose usability and recognition rate are significantly lowered.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 출력하는 복수개의 센싱 셀들 및 각각 지문 센싱에 영향을 미치는 환경 요인에 기초한 기준값을 저장하는 적어도 하나의 더미 셀을 포함하는 센서 어레이; 및 상기 더미 셀로부터의 출력 신호와 상기 센싱 셀로부터의 출력 신호를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 출력 신호들의 증폭 이득을 제어하는 보상부를 포함하는, 지문 검출 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for sensing a fingerprint image, the apparatus comprising: a plurality of sensing cells for outputting a response signal in response to application of a driving signal; A sensor array including a dummy cell; And a compensator which compares an output signal from the dummy cell and an output signal from the sensing cell, and controls an amplification gain of the output signals in accordance with the comparison result.

상기 더미 셀은 외부 피사체로부터의 응답신호가 인가되지 않을 수 있다. The response signal from the external object may not be applied to the dummy cell.

상기 보상부는, 상기 센싱 셀에 연결된 센싱 회로의 증폭기 이득을 제어할 수 있다. The compensation unit may control an amplifier gain of a sensing circuit connected to the sensing cell.

상기 센싱 회로는 상기 증폭기의 입력단과 출력단 사이의 임피던스를 가변시키는 이득 컨트롤러를 포함하고, 상기 보상부는, 상기 이득 컨트롤러를 제어할 수 있다. The sensing circuit may include a gain controller for varying an impedance between an input terminal and an output terminal of the amplifier, and the compensation unit may control the gain controller.

상기 이득 컨트롤러는, 일단이 상기 증폭기의 입력단과 연결되는 복수개의 정전용량들, 및 상기 복수개의 정전용량들의 타단과 각각 상기 증폭기의 출력단을 선택적으로 연결시키는 스위치를 포함하고, 상기 보상부는, 상기 스위치의 온오프를 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. Wherein the gain controller includes a plurality of capacitances one end of which is connected to the input of the amplifier and a switch for selectively connecting the other end of the plurality of capacitances and the output terminal of the amplifier, Off control of the on-off control signal.

상기 더미 셀이 복수 개인 경우, 외부 피사체의 특성 또는 상기 지문 검출 장치의 특성에 기초하여 기설정된 서로 다른 기준값을 각각 출력할 수 있다. When there are a plurality of dummy cells, it is possible to output different preset reference values based on the characteristics of the external subject or the characteristics of the fingerprint detecting device.

상기 보상부는, 상기 센싱 셀로부터의 출력 신호가 상기 더미 셀들로부터의 출력 신호들 중 어느 신호에 근접한 지를 판단한 후, 상기 증폭 이득을 제어할 수 있다. The compensation unit may control the amplification gain after determining whether the output signal from the sensing cell is close to which of the output signals from the dummy cells.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 출력하는 복수개의 셀들로 구성된 센서 어레이를 갖는 지문 검출 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 센서 어레이에 포함된 더미 셀 및 센싱 셀로부터의 출력 신호를 각각 추출하는 단계; 상기 추출된 출력 신호들을 상호 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 센싱 셀로부터의 출력 신호의 증폭 이득을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 더미 셀은 지문 센싱시 영향을 미치는 환경 요인에 따라 기설정된 기준값을 상기 출력 신호로 출력하는 것인, 지문 검출 장치의 동작 제어 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of operating a fingerprint detection device having a sensor array including a plurality of cells outputting a response signal in response to application of a driving signal, Respectively; Comparing the extracted output signals; And controlling an amplification gain of an output signal from the sensing cell according to a result of the comparison, wherein the dummy cell outputs a predetermined reference value as the output signal according to an environmental factor affecting the fingerprint sensing, , And a method of controlling the operation of the fingerprint detection device.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서 어레이의 일부 영역을 환경적인 요인에 대한 정보를 제공하는 복수의 셀들을 포함한 더미 셀 영역으로 구현하고, 이로부터 출력되는 신호를 기준값으로 함으로써, 나머지 센싱 셀 영역으로부터의 출력 신호에 대한 증폭 이득을 최적화시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a part of the sensor array is implemented as a dummy cell region including a plurality of cells providing information on environmental factors, and a signal output from the dummy cell region is used as a reference value, Can optimize the amplification gain for the output signal.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지문 검출 장치에 있어서 사용자의 손가락 특성 및 환경의 영향에 따른 다양한 기준값을 설정하여, 이를 기초로 지문 센싱 셀로부터의 출력 신호에 대한 증폭 이득을 제어함으로써, 어떠한 환경에서도 인식률 저하를 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, various reference values according to the influence of the user's finger characteristic and environment are set in the fingerprint detecting device and the amplification gain for the output signal from the fingerprint sensing cell is controlled based on the setting, It is possible to prevent the recognition rate from lowering.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 부분 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 센싱 회로에 포함되는 이득 컨트롤러의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치에서의 이득 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a view showing a schematic configuration of an electronic apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a fingerprint detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a partial circuit diagram of a fingerprint detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram illustrating a configuration of a gain controller included in a sensing circuit of a fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing the configuration of a fingerprint detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a gain control method in a fingerprint detection 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 전자 기기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전자 기기는 적어도 일부분에 지문 검출 장치(100)를 구비할 수 있다. 도면에서는 지문 검출 장치(100)가 전자 기기의 일측 가장자리에 형성되는 것으로 도시되었으나, 어느 위치에 형성되어도 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니다.Referring to FIGS. 1 and 2, the electronic device may include a fingerprint detection device 100 at least in part. Although the fingerprint detection device 100 is illustrated as being formed on one edge of the electronic device, the fingerprint detection device 100 may be formed at any position without departing from the scope of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기는 소정의 데이터 처리를 수행하여 사용자가 원하는 동작을 수행하는 디지털 기기일 수 있다. 전자 기기는 입력부와 표시부(300)를 구비할 수 있으며, 입력부를 통한 사용자의 소정 동작 명령에 의해 이루어지는 동작에 대한 상태를 표시부(300)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 전자 기기는 표시부(300)를 보호하며, 전자 기기의 전면(前面)을 형성하는 커버유리(500)를 포함할 수 있다.The electronic device according to an embodiment of the present invention may be a digital device that performs predetermined data processing to perform a desired operation by the user. The electronic device may include an input unit and a display unit 300 and may provide a status of an operation performed by a user's predetermined operation command through the input unit to the user through the display unit 300. [ In addition, the electronic apparatus may include a cover glass 500 that protects the display unit 300 and forms a front surface of the electronic apparatus.

도 1에서는 전자 기기의 표시부(300)가 터치스크린 방식으로 구현되어 그 자체로서 입력부의 역할을 동시에 하는 것으로 도시되었으나, 입력부는 예를 들면, 키보드 또는 키패드 방식으로 구현되어 표시부(300)와 별도로 구비될 수도 있다.1, the display unit 300 of the electronic device is implemented by a touch screen method and functions as an input unit itself. However, the input unit may be implemented by a keyboard or a keypad, for example, .

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기는 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘, 태블릿 PC, 스마트폰, 개인용 컴퓨터, 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기, 내비게이션 등과 같은 디지털 기기를 포괄하는 용어로서 이해되어야 한다.An electronic apparatus according to an embodiment of the present invention includes a memory unit and a microprocessor for loading a digital signal such as a tablet PC, a smart phone, a personal computer, a workstation, a PDA, a web pad, a mobile phone, It should be understood as a term covering equipment.

본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치(100)는 슬라이드 형으로 구현될 수 있다. 슬라이드 형 지문 검출 장치(100)는 슬라이딩 방식으로 움직이는 손가락의 지문을 센싱하여 단편적인 지문 영상들을 읽어 들인 후, 이 단편 지문 영상을 하나의 영상으로 정합하여 온전한 지문 영상을 구현하는 방식으로 지문 인식을 수행한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치(100)는 이에 제한되지 않으며 센서 상에 손가락을 대면 지문이 읽히는 에어리어(area) 방식 등으로 구현될 수도 있음은 물론이다.The fingerprint detecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can be implemented as a slide type. The slide type fingerprint detection apparatus 100 reads a fingerprint image of a finger moving in a sliding manner to read a fragmentary fingerprint image and then integrates the fingerprint image into a single image to implement a complete fingerprint image. . However, the fingerprint detection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is not limited thereto, and it is needless to say that the fingerprint detection apparatus 100 may be implemented by an area method in which a fingerprint is read when a finger is placed on the sensor.

지문 검출 장치(100)는 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 출력하는 복수개의 센싱 셀들 및 적어도 하나의 더미 셀로 이루어지는 센서 어레이(110), 외부 전극(130)을 포함한다. 외부 전극(130)은 센서 어레이(110)와는 별도로 구비된다. 외부 전극(130)은 지문 감지를 위한 구동 신호를 피사체(손가락)로 송출하는 기능을 한다.The fingerprint detection device 100 includes a sensor array 110 and an external electrode 130, which are formed of a plurality of sensing cells and at least one dummy cell for outputting a response signal in response to application of a driving signal. The external electrode 130 is provided separately from the sensor array 110. The external electrode 130 functions to transmit a driving signal for fingerprint detection to a subject (finger).

도 1에서는 외부 전극(130)이 센서 어레이(110)를 둘러싸는 링(Ring) 형태로 형성되는 실시예를 도시하였으나, 외부 전극(130)은 센서 어레이(110)의 일부만을 감싸도록 형성될 수도 있다. 또한, 프레임의 형태로 센서 어레이(110)와 이격되어 형성될 수도 있고, 센서 어레이(110)의 상면과 동일한 평면 또는 평행한 평면에 배치되도록 소정의 형상(예를 들면, 반전된 "U"자 형상)으로 형성될 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 외부 전극(130)은 특정 형태에 한정되지 않는다. 1, the external electrodes 130 are formed in the form of a ring surrounding the sensor array 110. However, the external electrodes 130 may be formed to surround only a part of the sensor array 110 have. It is also possible to form the sensor array 110 apart from the sensor array 110 in the form of a frame and to have a predetermined shape (for example, a reversed "U" Shape). The external electrode 130 according to the embodiment of the present invention is not limited to a specific form.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fingerprint detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 지문 검출 장치는 센서 어레이(110)를 포함한다. 센서 어레이(110)는 복수의 행과 열을 이루는 복수개의 셀(SD, SD')로 이루어진다. Referring to FIG. 3, the fingerprint detection apparatus includes a sensor array 110. The sensor array 110 is made up of a plurality of cells SD and SD 'forming a plurality of rows and columns.

센서 어레이(110)는 적어도 2개의 영역으로 나뉘며, 이 중 제1 영역은 더미 셀 영역(111), 제2 영역은 센싱 셀 영역(112)으로 이루어진다. 도 3에서는 일 실시예에 따라 더미 셀 영역(111)이 2행으로 이루어지며 센싱 셀 영역(112)을 기준으로 상대적으로 상부 영역에 배치되는 것으로 예시되었지만, 다른 실시예에 따라 더미 셀 영역(111)은 센서 어레이(110)의 일부 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 더미 셀 영역(111)은 센서 어레이(110)의 가장자리에 형성될 수도 있고, 센싱 셀 영역(112)의 하부 영역 또는 센싱 셀 영역(112)의 중앙 영역 등에 형성될 수도 있다. The sensor array 110 is divided into at least two regions. The first region includes a dummy cell region 111 and the second region includes a sensing cell region 112. 3, the dummy cell region 111 is formed in two rows and the sensing cell region 112 is relatively positioned in the upper region. However, according to another embodiment, the dummy cell region 111 May be disposed in a portion of the sensor array 110. [ For example, the dummy cell region 111 may be formed at the edge of the sensor array 110, or may be formed at a lower region of the sensing cell region 112, a central region of the sensing cell region 112, or the like.

더미 셀 영역(111)과 센싱 셀 영역(112) 모두 복수 개의 셀(SD, SD')로 이루어지며, 각각의 셀(SD, SD')은 동일하게 센서 패드(SP, SP'), 및 상기 센서 패드(SP, SP')로부터의 출력 신호가 입력되는 센싱 회로(SC, SC')를 포함한다. 센싱 회로(SC, SC')는 각 셀(SD, SD') 당 하나씩 구비될 수도 있고, 다른 실시예에 따라 복수의 셀(SD, SD')들을 소정의 단위로 하는 셀 그룹마다 하나씩 구비될 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 더미 셀 영역(111)의 지문 센싱 셀(SD)를 '더미 셀(SD)', 센싱 셀 영역(112)의 지문 센싱 셀(SD')을 '센싱 셀(SD')'이라 칭하기로 한다. Each of the dummy cell region 111 and the sensing cell region 112 includes a plurality of cells SD and SD 'and each of the cells SD and SD' has the same sensor pad SP and SP ' And sensing circuits SC and SC 'to which output signals from the sensor pads SP and SP' are input. The sensing circuits SC and SC 'may be provided for each cell SD and SD', and one sensing cell may be provided for each cell group having a predetermined number of cells SD and SD ' It is possible. Hereinafter, for convenience of explanation, the fingerprint sensing cell SD of the dummy cell region 111 is referred to as a dummy cell SD and the fingerprint sensing cell SD 'of the sensing cell region 112 is referred to as a sensing cell SD ')'.

본 발명의 실시예에서는 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호는 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호와 비교되며, 그 결과에 따라 센싱 셀(SD')의 출력 신호의 크기가 보상된다. 즉, 더미 셀(SD)의 출력 신호가 기준값이 되어, 센싱 셀(SD')의 출력 신호의 현재 상태를 모니터링하는 데에 이용된다. In the embodiment of the present invention, the output signal from the sensing cell SD 'is compared with the output signal from the dummy cell SD, and the magnitude of the output signal of the sensing cell SD' is compensated according to the comparison result. That is, the output signal of the dummy cell SD becomes a reference value, and is used to monitor the current state of the output signal of the sensing cell SD '.

더미 셀(SD)이 기준값을 출력 신호로 내보내기 위해서는 실제 사람의 손가락 또는 환경의 영향과 무관한 신호를 일정하게 출력하여야 할 것이다. 즉, 더미 셀은 외부 피사체(예를 들어 구동 신호가 인가되는 손가락 등)로부터의 응답신호가 인가되지 않도록 구현된다. 일 실시예로, 더미 셀(SD)의 센서 패드(SP)는 사람의 손가락과 전기적으로 접촉하지 않도록 절연 물질 등에 의해 코팅될 수 있다. In order for the dummy cell SD to output the reference value as an output signal, it is necessary to output a signal irrelevant to the influence of an actual human finger or environment. That is, the dummy cell is implemented such that a response signal from an external subject (e.g., a finger to which a driving signal is applied) is not applied. In one embodiment, the sensor pad SP of the dummy cell SD may be coated with an insulating material or the like so as not to be in electrical contact with a human finger.

기준값은 사람의 손가락 상태(예를 들면 젖은 상태인지, 건조한 상태인지, 물이 묻은 상태인지 등)에 따라 측정될 수 있는 범위 내의 값들에 기초하여 기설정되는 값일 수 있다. 또는 지문 검출 장치 및 지문 검출 장치가 탑재되는 단말 장치의 공정상 요인에 의하여 변화 가능한 변수를 반영하여 셋팅되는 값일 수 있다. 또는 손가락의 상태 및 상기 공정상 요인을 모두 반영한 값일 수 있다.The reference value may be a value preset based on values within a range that can be measured according to the finger state of the person (e.g., whether it is wet, dry, watery, etc.). Or may be a value set by reflecting variables that can be changed by a factor of a process of the terminal device on which the fingerprint detecting device and the fingerprint detecting device are mounted. Or may be a value reflecting both the state of the finger and the factor of the process.

한편, 센싱 셀(SD')의 센서 패드(SP')는 사람의 손가락과 전기적으로 접촉하며, 지문의 융선과 골 중 접하는 부위에 따라 서로 다른 출력 신호를 생성한다. On the other hand, the sensor pad SP 'of the sensing cell SD' is in electrical contact with a finger of a human, and generates different output signals depending on the ridge of the fingerprint and the contact portion of the finger.

더미 셀(SD)로부터의 출력 신호(센싱 회로(SC)로부터의 출력 신호)와 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호(센싱 회로(SC')로부터의 출력 신호)는 모두 신호 처리부(140)로 입력되는데, 그 출력 신호 중 일부가 추출되어 보상부(200)로 입력된다. 즉, 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호와 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호가 보상부(200)로 입력되어 상호 비교된다. 보상부(200)로 입력된 신호 간의 비교 및 이를 기초로 한 제어 동작에 대해서는 후에 상세히 설명하기로 한다. Both the output signal from the dummy cell SD (the output signal from the sensing circuit SC) and the output signal from the sensing cell SD '(the output signal from the sensing circuit SC' And a part of the output signal is extracted and input to the compensation unit 200. [ That is, the output signal from the dummy cell SD and the output signal from the sensing cell SD 'are input to the compensation unit 200 and are compared with each other. The comparison between the signals input to the compensation unit 200 and the control operation based thereon will be described in detail later.

일 실시예에 따른 신호 처리부(140)는 필터부(141), 샘플 앤 홀드부(142), RDC(Related Data Calibration)(143), PGA(Programmable Gain Amplifier)(144), DSG(Differential Signal Generator)(145), ADC(Analog to Digital Converter)(146)를 포함할 수 있다.The signal processing unit 140 includes a filter unit 141, a sample and hold unit 142, a Related Data Calibration 143, a Programmable Gain Amplifier (PGA) 144, a Differential Signal Generator ) 145, and an analog-to-digital converter (ADC)

필터부(141)는 셀(SD, SD')로부터의 출력 데이터의 노이즈를 제거하는 기능을 한다. 복수개의 셀(SD, SD')로부터 출력되는 데이터를 분석하여 지문 이미지를 획득하게 되는 것인데, 셀(SD, SD')의 출력 데이터에는 외부 노이즈 등에 의한 데이터 성분이 포함되어 있을 수밖에 없다. 따라서, 필터부(141)는 로우 패스 필터 등을 구비하여 이러한 노이즈를 제거하는 기능을 한다. The filter unit 141 functions to remove noise of output data from the cells SD and SD '. The data output from the cells SD and SD 'is analyzed to obtain a fingerprint image. The output data of the cells SD and SD' must contain data components due to external noise or the like. Therefore, the filter unit 141 includes a low-pass filter or the like to remove such noise.

샘플 앤 홀드부(142)는 필터부(141)에 의해 노이즈가 제거된 데이터를 샘플링하여 이를 유지하고, 그 값을 저장하는 기능을 한다. 샘플 앤 홀드부(142)의 샘플링 주기는 소정의 클록 신호에 의해 제어된다. The sample and hold unit 142 functions to sample the noise-removed data by the filter unit 141, to hold the sampled data, and to store the sampled value. The sampling period of the sample and hold section 142 is controlled by a predetermined clock signal.

RDC(143)는 샘플 앤 홀드부(142)의 출력 데이터, 즉, 노이즈의 영향이 제거된 후 일정 주기로 샘플링된 셀(SD, SD')로부터의 출력 데이터에 대해 오프셋을 조절하는 기능을 한다. The RDC 143 controls the offset of the output data of the sample and hold unit 142, that is, the output data from the cells SD and SD 'sampled at regular intervals after the influence of the noise is removed.

PGA(144)는 센싱 데이터를 일정 비율로 증폭하는 기능을 한다. 사람의 손가락 지문은 융선과 골로 이루어지기 때문에, 셀(SD, SD')에 융선이 닿는지, 아니면 골이 닿는지에 따라 다른 출력 데이터가 생성되게 된다. 즉, 셀(SD, SD')에 융선이 닿았을 경우와 골이 닿았을 때 서로 다른 크기의 출력 데이터가 생성되는데, 그 크기의 차이를 크게 하기 위해서는 PGA(144)의 이득을 높이고, 반대로 그 크기의 차이를 좁히기 위해서는 PGA(144)의 이득을 낮추어 제어할 수 있다. The PGA 144 functions to amplify the sensing data at a predetermined ratio. Since the fingerprint of a person's finger is composed of ridges and valleys, different output data are generated depending on whether the ridges SD and SD 'touch the ridges or the ridges. That is, output data of different sizes are generated when the ridges touch the cells SD and SD 'and when the ridges touch the valleys. To increase the size difference, the gain of the PGA 144 is increased. On the contrary, In order to narrow the difference in size, the gain of the PGA 144 can be controlled to be lowered.

ADC(146)는 아날로그 형태의 센싱 데이터를 디지털화하는 기능을 한다. 디지털 형태로 변환된 데이터는 입출력부(150)에 입력된다.The ADC 146 functions to digitize the sensing data of the analog form. The data converted into the digital form is input to the input / output unit 150.

상기에서는 센싱 회로(SC, SC')에서 출력되는 신호가 보상부(200)로 입력되는 경우를 도시하였으나, 다른 실시예로 신호 처리부(140)의 출력신호, 즉, ADC(146)의 출력 신호가 보상부(200)로 입력될 수도 있다. The output signal of the signal processing unit 140, that is, the output signal of the ADC 146, is supplied to the compensation unit 200. However, May be input to the compensation unit 200. [

즉, 더미 셀(SD)의 센싱 회로(SC)로부터의 출력 신호가 신호 처리부(140)를 통과한 결과값과 센싱 셀(SD)의 센싱 회로(SC)로부터의 출력 신호가 신호 처리부(140)를 통과한 결과값이 보상부(200)로 입력될 수도 있다. That is, the output signal of the sensing circuit SC of the sensing cell SD and the result of the output signal of the sensing circuit SC of the dummy cell SD passing through the signal processor 140 pass through the signal processor 140, The resultant value may be input to the compensation unit 200. [

입출력부(150)에 입력된 데이터들은 센서 어레이(110)의 전체 데이터 형태로 출력되며, 입출력부(150)로부터 출력된 값은 추후 호스트 장치(예를 들면, 모바일 장치 또는 모바일 장치 내 특정 지능소자나 특정 어플리케이션 등)로 전달되며, 취합을 통해 지문 이미지 생성이 가능해진다. The data input to the input / output unit 150 is output as the entire data format of the sensor array 110, and the value output from the input / output unit 150 is output to a host device (for example, a mobile device or a specific intelligent device Or a specific application), and the fingerprint image can be generated through the collection.

보상부(200)는 더미 셀로부터의 출력 신호와 센싱 셀로부터의 출력 신호를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 출력 신호들의 증폭 이득을 제어한다. 일 실시예에 따른 보상부(200)는 비교부(210)와 이득 결정부(220)를 포함한다. The compensation unit 200 compares the output signal from the dummy cell with the output signal from the sensing cell and controls the amplification gain of the output signals according to the comparison result. The compensation unit 200 according to an embodiment includes a comparison unit 210 and a gain determination unit 220.

일 실시예에 따른 비교부(210)는 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호와 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호 크기를 서로 비교한다. 이 경우, 비교부(210)는 2개의 신호를 비교하는 통상의 아날로그 회로로 구현될 수 있다. 또한, 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호와 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호 크기가 서로 비교될 뿐만 아니라, 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호 크기가 어느 범주에 있는지 파악될 수도 있다.The comparing unit 210 compares the output signal from the dummy cell SD with the output signal from the sensing cell SD '. In this case, the comparator 210 may be implemented as a normal analog circuit for comparing two signals. In addition, not only the output signal from the dummy cell SD and the output signal from the sensing cell SD 'are compared with each other, but also the category of the output signal from the sensing cell SD' .

예를 들면, 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호를 전압 분배기 등을 통해 다단계로 구분한 후, 각 단계에 해당하는 신호와 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호를 비교함으로써, 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호의 크기 범위를 파악해낼 수 있다. 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호 크기는 이득 결정부(220)에 의해 회로에 적용될 이득 결정 시, 적용되는 이득의 정도를 결정하는 데에 기초 정보로 활용될 수 있다. For example, an output signal from the dummy cell SD is divided into a plurality of stages by a voltage divider or the like, and then a signal corresponding to each stage is compared with an output signal from the sensing cell SD ' ') Of the output signal from the output terminal. The magnitude of the output signal from the sensing cell SD 'can be utilized as basic information for determining the degree of gain to be applied when the gain to be applied to the circuit is determined by the gain determination unit 220. [

다른 실시예에 따른 비교부(210)는 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호가 신호 처리부(140)를 통과한 값과 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호가 신호 처리부(140)를 통과한 값을 비교할 수 있다. 이 경우, 비교부(210)는 2개의 디지털 신호를 비교하는 통상의 디지털 비교기로 구현될 수 있다. 예를 들면, 2개의 디지털 신호 간 각 자리수를 비교하여, 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호가 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호와 동일해질 때까지 그 값을 증감시키면서 카운트를 진행하는 장치로 구현될 수 있다. The comparison unit 210 may compare the value obtained by passing the output signal from the dummy cell SD through the signal processing unit 140 and the output signal from the sensing cell SD ' You can compare the values. In this case, the comparator 210 may be implemented by a conventional digital comparator that compares two digital signals. For example, it is possible to compare the number of digits between two digital signals and to count the number of digits while increasing or decreasing the value until the output signal from the sensing cell SD 'becomes equal to the output signal from the dummy cell SD . &Lt; / RTI >

전술한 바와 같이, 더미 셀(SD) 및 센싱 셀(SD') 모두 복수개로 이루어질 수 있는데, 각 복수개의 셀(SD, SD')들 중 대표값을 얻기 위한 회로가 비교부(210)에 추가될 수 있다. 예를 들면, 복수개의 더미 셀(SD)로부터의 출력값의 평균값을 산출하고, 복수개의 센싱 셀(SD')로부터의 출력값의 평균값 산출하여 양자를 비교할 수 있다. 복수개의 더미 셀(SD)로부터 출력되는 값들이 동일하다면, 더미 셀(SD)로부터 출력되는 값들에 대해서는 대표값 산출이 생략될 수도 있음은 물론이다. As described above, a plurality of dummy cells SD and sensing cells SD 'may be formed, and a circuit for obtaining a representative value among the plurality of cells SD and SD' may be added to the comparison unit 210 . For example, an average value of output values from a plurality of dummy cells SD can be calculated, and an average value of output values from a plurality of sensing cells SD 'can be calculated and compared. It goes without saying that, if the values output from the plurality of dummy cells SD are the same, the representative value calculation may be omitted for the values output from the dummy cell SD.

일 실시예에 따른 이득 결정부(220)는 비교부(210)의 출력값에 기초하여 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기를 보상하기 위한 이득을 결정할 수 있다.The gain determination unit 220 according to an exemplary embodiment may determine a gain for compensating an output signal size of the sensing cell SD 'based on an output value of the comparison unit 210. [

더미 셀(SD)로부터의 출력 신호 크기는 지문 검출 장치의 설계시에 필요에 따라 조절 가능하다. 예를 들면, 더미 셀(SD)의 센서 패드(SP) 상에 코팅되는 절연 물질의 종류, 더미 셀의 센싱 회로에 포함되는 피드백 임피던스, 더미 셀(SD)의 센싱 회로(SC)에 포함되는 증폭기의 이득 등을 적절히 조절하여 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호 크기를 적절히 조절할 수 있다. The size of the output signal from the dummy cell SD is adjustable as needed when designing the fingerprint detection device. For example, the type of the insulating material coated on the sensor pad SP of the dummy cell SD, the feedback impedance included in the sensing circuit of the dummy cell, the amplifier included in the sensing circuit SC of the dummy cell SD, The magnitude of the output signal from the dummy cell SD can be appropriately adjusted.

일 실시예에 따르면, 더미 셀(SD)의 출력 신호 크기는 이상적인 경우의 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기로 세팅될 수 있다. 이 경우, 더미 셀(SD)의 출력 신호 크기와 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기(또는 그 대표값)와의 비교값을 통해, 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기가 더미 셀(SD)의 출력 신호 크기와 동일해지도록 제어할 수 있다.According to one embodiment, the output signal magnitude of the dummy cell SD may be set to the output signal magnitude of the sensing cell SD 'in the ideal case. In this case, the output signal size of the sensing cell SD 'is larger than the output signal size of the sensing cell SD' through the comparison value between the output signal size of the dummy cell SD and the output signal size of the sensing cell SD ' The output signal size of the output signal is equal to the output signal size of the output signal.

한편, 다른 실시예에 따르면, 더미 셀(SD)의 출력 신호 크기는 사람의 손가락 특성을 고려한 특정 크기일 수 있다. 사람의 손가락은 온도, 습도, 오염 정도 등의 특성을 가질 수 있는데, 예를 들면, 적절한 온도, 습도, 오염 정도의 특성을 갖는 손가락에 대한 지문 인식 동작 시 출력될 수 있는 신호의 크기로 세팅될 수 있다. 또는, 사람의 손가락의 습도가 낮을 때 또는 높을 때 등 특정 특성을 가지는 손가락에 대한 지문 인식 동작 시 출력될 수 있는 신호의 크기로 세팅될 수 있다. 이 경우, 더미 셀(SD)의 출력 신호 크기와 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기(또는 그 대표값)와의 비교값을 통해 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기를 적절히 제어할 수 있다. 예를 들어, 더미 셀(SD)의 출력 신호 크기가 손가락이 건조한 사람에 대한 지문 인식 동작 시 출력될 수 있는 신호의 크기이고, 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기와 더미 셀(SD)의 출력 신호 크기의 비교 결과, 그 크기가 동일한 범위 내에 있다면, 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기를 일정 정도 증가시키는 제어를 할 수 있을 것이다. Meanwhile, according to another embodiment, the output signal size of the dummy cell SD may be a specific size considering human finger characteristics. The finger of a human being may have characteristics such as temperature, humidity, degree of contamination, and the like. For example, the finger may be set to a size of a signal that can be output in a fingerprint recognition operation for a finger having a proper temperature, humidity, . Or the size of a signal that can be output in a fingerprint recognition operation for a finger having a specific characteristic, such as when the humidity of the human finger is low or high. In this case, the magnitude of the output signal of the sensing cell SD 'can be appropriately controlled through the comparison value between the magnitude of the output signal of the dummy cell SD and the magnitude of the output signal of the sensing cell SD' . For example, the size of the output signal of the dummy cell SD is the size of a signal that can be output in a fingerprint recognition operation for a person who is dry with the finger, and the size of the output signal of the sensing cell SD ' As a result of comparison of the output signal magnitudes, if the magnitudes are within the same range, the magnitude of the output signal of the sensing cell SD 'may be increased to some extent.

센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기 제어는 회로 상에 존재하며 신호 크기에 대한 증폭 기능을 하는 구성요소의 이득을 제어하는 방식으로 수행될 수 있다. 이를 위해 이득 결정부(220)는 비교기(110)로부터의 출력값을 토대로 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기를 증폭시켜야 하는 정도, 즉, 이득을 결정할 수 있다. Control of the output signal magnitude of the sensing cell SD 'may be performed in a manner that controls the gain of components that are present on the circuit and that perform an amplification function on the signal magnitude. To this end, the gain determiner 220 can determine the gain, that is, the degree to which the magnitude of the output signal of the sensing cell SD 'must be amplified based on the output value from the comparator 110.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이득 결정부(220)는 결정된 이득을 센싱 셀(SD')의 센싱 회로(SC')에 포함되연결된는 증폭기에 적용하는 방식으로 센싱 셀(SD')의 출력 신호 크기 제어를 할 수 있다(CON 1). According to an embodiment of the present invention, the gain determination unit 220 determines the gain of the sensing cell SD 'by applying the determined gain to the amplifier included in the sensing circuit SC' of the sensing cell SD ' Signal size can be controlled (CON 1).

다른 실시예에 따르면, 이득 결정부(220)는 결정된 이득을 센싱 셀(SD')의 출력 신호를 처리하는 신호 처리부(140)의 PGA(144)에 적용할 수 있다(CON 2). PGA(144)는 기설정된 알고리즘에 따라 통해 증폭기 또는 증폭률을 선택할 수 있도록 하는 구성요소이다. PGA(144)는 센싱 회로(SC')의 출력 신호들을 증폭하는 기능을 하기 때문에, 예를 들어, PGA(144)에 이 적용되게 되면, 손가락의 융선과 닿는 센서 패드(SP')로부터의 출력 신호와 골과 닿는 센서 패드(SP')로부터의 출력 신호 간 차이를 증가시킬 수 있다.According to another embodiment, the gain determination unit 220 may apply the determined gain to the PGA 144 of the signal processing unit 140 that processes the output signal of the sensing cell SD '(CON2). The PGA 144 is a component that allows the user to select an amplifier or amplification factor according to a predetermined algorithm. Since the PGA 144 functions to amplify the output signals of the sensing circuit SC ', for example, when the PGA 144 is applied to the PGA 144, the output from the sensor pad SP' The difference between the signal and the output signal from the sensor pad SP 'touching the valley can be increased.

이하에서는 이득 결정부(220)가 결정된 이득을 센싱 회로(SC')에 포함되는 증폭기에 적용하는 방식을 설명하기로 한다(CON1). Hereinafter, a method of applying the determined gain to the amplifier included in the sensing circuit SC 'will be described (CON1).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치의 부분 회로도이다. 4 is a partial circuit diagram of a fingerprint detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 센싱 회로(SC')는 증폭기(A)를 포함하여 구성된다. 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)은 센서 패드(SP')와 연결되며, 증폭기(A)의 제2 입력단에는 기준 전압(Vref)이 공급된다. 증폭기(A)의 제1 입력단(N1) 및 제2 입력단은 각각 반전 입력단 및 비반전 입력단일 수 있다. 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)과 출력단(N2) 사이에는 이득 컨트롤러(GC)가 연결된다. 이득 컨트롤러(GC)는 증폭기(A)의 입력단과 출력단 사이의 임피던스를 가변시켜, 결과적으로 증폭기(A)의 이득을 가변시키기 위한 구성요소이다. Referring to FIG. 4, the sensing circuit SC 'comprises an amplifier A. FIG. The first input terminal N1 of the amplifier A is connected to the sensor pad SP 'and the second input terminal of the amplifier A is supplied with the reference voltage Vref. The first input (N1) and the second input of amplifier (A) may each be an inverting input and a noninverting input, respectively. A gain controller GC is connected between the first input terminal N1 and the output terminal N2 of the amplifier A. The gain controller GC is a component for varying the impedance between the input terminal and the output terminal of the amplifier A and consequently varying the gain of the amplifier A.

이득 결정부(220)에 의해 결정된 이득에 의해 이득 컨트롤러(GC)를 제어하기 위한 제어 신호(도 3의 CON 1)가 생성되며, 이에 따라 이득 컨트롤러(GC)가 제어된다. A control signal (CON1 in Fig. 3) for controlling the gain controller GC is generated by the gain determined by the gain determiner 220, and thereby the gain controller GC is controlled.

이득 컨트롤러(GC)는 가변 임피던스 소자를 포함하여, 증폭기(A)의 이득을 변경시키는 기능을 할 수 있다. The gain controller GC includes a variable impedance element, and can function to change the gain of the amplifier A. [

도 5는 이득 컨트롤러(GC)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 5 is a diagram showing an embodiment of the gain controller GC.

도 5를 참조하면, 이득 컨트롤러(GC)는 일단이 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)과 연결되는 복수의 정전용량(C1, C2, C3, C4)을 포함할 수 있다. 복수의 정전용량(C1, C2, C3, C4)의 타단은 각각 스위치(S1, S2, S3, S4)에 의해 증폭기(A)의 출력단(N2)과 선택적으로 연결된다. 도 5에는 4개의 정전용량(C1, C2, C3, C4)을 예시하였지만, 정전용량의 개수는 이와 달라질 수 있다. 5, the gain controller GC may include a plurality of capacitances C1, C2, C3, C4 connected to a first input N1 of the amplifier A. The other ends of the plurality of capacitances C1, C2, C3 and C4 are selectively connected to the output terminal N2 of the amplifier A by the switches S1, S2, S3 and S4, respectively. Although four capacitances (C1, C2, C3, and C4) are illustrated in FIG. 5, the number of capacitances may be different.

증폭기(A)의 이득은 다음과 같이 결정된다. The gain of the amplifier A is determined as follows.

여기서, Vout은 증폭기(A)의 출력 신호이고, Cfb는 증폭기(A)의 피드백 정전용량, 즉, 복수의 정전용량(C1, C2, C3, C4) 중 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)과 출력단(N2) 사이에 연결된 정전용량(C1, C2, C3, C4)의 합성 정전용량이다. 한편, Vdrv는 외부 전극(130)에 인가되는 구동 전압의 크기이고, Cdrive는 센서 패드(SP)와 손가락 사이에 형성되는 정전용량이다.Here, Vout is the output signal of the amplifier A and Cfb is the feedback capacitance of the amplifier A, that is, the first input terminal N1 of the amplifier A among the plurality of capacitances C1, C2, C3, C2, C3, C4 connected between the output terminal N2 and the output terminal N2. Vdrv is the magnitude of the driving voltage applied to the external electrode 130, and Cdrive is the capacitance formed between the sensor pad SP and the finger.

상기 수학식 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 증폭기(A)의 이득은 증폭기(A)의 피드백 임피던스, 즉, 제1 입력단(N1)과 출력단(N2) 사이의 임피던스를 가변시킴으로써 제어할 수 있다. As can be seen from Equation 1, the gain of the amplifier A can be controlled by varying the feedback impedance of the amplifier A, that is, the impedance between the first input terminal N1 and the output terminal N2 .

만약 이득 결정부(220)가 센싱 셀(SD')의 출력 신호를 증가 또는 감소시킬 것으로 결정하였다면, 정전용량(C1, C2, C3, C4)을 증폭기(A)의 피드백 정전용량으로 연결시키는 복수개의 스위치(S1, S2, S3, S4)를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 일례로, 센싱 셀(SD')의 출력 신호를 증가시킬 때에는 제어 신호(도 3의 CON1)에 따라 복수개의 스위치(S1, S2, S3, S4) 중 일부의 스위치가 온 상태에서 오프 상태로 전환되도록 제어하여 (예를 들어 S1 on, S2 off, S3 off, S4 off), 증폭기(A)의 피드백 정전용량의 크기(Cfb)가 작아지고, 이에 따라, 증폭기(A)의 이득이 증가하도록 제어할 수 있다. If the gain determination unit 220 determines to increase or decrease the output signal of the sensing cell SD ', then a plurality of capacitances C1, C2, C3, C4 may be coupled to the feedback capacitance of the amplifier A, It is possible to generate a control signal for controlling the switches S1, S2, S3, and S4. For example, when increasing the output signal of the sensing cell SD ', some of the switches S1, S2, S3, and S4 are switched from the on state to the off state according to the control signal (CON1 in FIG. 3) (For example, S1 on, S2 off, S3 off, S4 off) so that the magnitude Cfb of the feedback capacitance of the amplifier A becomes small, and thus the gain of the amplifier A is increased can do.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 6 is a view showing another embodiment of a touch detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 센서 어레이(110)에 포함되는 더미 셀 영역(111)은 복수개의 서브 더미 셀 영역(111a, 111b)으로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 6, the dummy cell region 111 included in the sensor array 110 of the touch sensing apparatus according to another embodiment of the present invention may be divided into a plurality of sub-dummy cell regions 111a and 111b.

전술한 바와 같이, 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호 크기는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있는데, 더미 셀 영역(111)을 복수개의 서브 더미 셀 영역(111a, 111b)으로 구분하여, 각각의 서브 더미 셀 영역(111a, 111b)에서 서로 다른 기준값이 출력되도록 할 수 있다. As described above, the size of the output signal from the dummy cell SD can be appropriately selected as needed. The dummy cell region 111 is divided into a plurality of sub-dummy cell regions 111a and 111b, Different reference values can be output from the dummy cell regions 111a and 111b.

예를 들어, 손가락의 습도는 사람마다 다를 수 있는데, 제1 서브 더미 셀 영역(111a)에 속하는 더미 셀(SD)로부터는 사람 손가락의 습도 분포에 있어서 특정값 이하의 낮은 습도를 갖는 손가락에 대한 지문 인식 동작시 생성되는 신호가 출력되도록 세팅할 수 있고, 제2 서브 더미 셀 영역(111b)에 속하는 더미 셀(SD)로부터는 상기 특정값보다 높은 습도를 갖는 손가락에 대한 지문 인식 동작시 생성되는 신호가 출력되도록 할 수 있다. For example, the humidity of the finger may vary from person to person. From the dummy cell SD belonging to the first sub-dummy cell region 111a, the humidity distribution of the finger of a finger A signal generated in the fingerprint recognition operation can be set to be output, and a dummy cell SD belonging to the second sub-dummy cell region 111b is generated in a fingerprint recognition operation for a finger having a humidity higher than the specific value So that a signal can be outputted.

이 경우, 센싱 셀(SD')로부터 출력되는 신호는 제1 서브 더미 셀 영역(111a)에 속하는 더미 셀(SD)로부터의 출력신호 및 제2 서브 더미 셀 영역(111b)에 속하는 더미 셀(SD)로부터의 출력신호와 순차적으로 또는 동시에 비교될 수 있다. In this case, a signal output from the sensing cell SD 'is divided into an output signal from the dummy cell SD belonging to the first sub-dummy cell region 111a and an output signal from the dummy cell SD belonging to the second sub- May be sequentially or simultaneously compared with the output signal from the output terminal (not shown).

그 비교는 보상부(200)의 비교기(210)에 의해 수행되며, 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호가 어느 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호와 근접한 지를 판단하게 되고, 이에 따라 현재 지문 인식 대상이 되는 손가락의 특성 또는 지문 인식 환경이 파악될 수 있다. 이득 결정부(220)는 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호의 크기가 복수개의 서브 더미 셀 영역(111a, 111b)으로부터 출력되는 신호 중 어느 신호와 동일한 범위 내에 있는지 여부에 따라 제어 대상 및 조절되어야 하는 이득을 결정한다. The comparison is performed by the comparator 210 of the compensator 200 to determine whether the output signal from the sensing cell SD 'is close to the output signal from which dummy cell SD, The characteristics of the finger to be recognized or the fingerprint recognition environment can be grasped. The gain determiner 220 determines whether the magnitude of the output signal from the sensing cell SD 'is within the same range as the signal output from the plurality of sub-dummy cell regions 111a and 111b, To be determined.

이상에서는 서브 더미 셀 영역(111a, 111b)이 2개로 구분되는 경우를 예시하였으나, 그 개수는 필요에 따라 증가할 수도 있음은 물론이다. 즉, 서로 다른 기준값을 출력하는 서브 더미 셀 영역은 3개 이상으로 구비될 수도 있다. 서로 다른 기준값은 외부 피사체, 예를 들면, 사람 손가락의 특성 또는 지문 검출 장치의 특성에 기초하여 기 설정된 서로 다른 값일 수 있다. 예를 들어, 상황에 따라 기준값을 다양하게 두어 센싱 셀(SD’)로부터의 출력 신호가 어느 범위에 속하는지를 정밀하게 판단하고 그에 따라 센싱 셀(SD’)로부터의 출력 신호를 정밀하게 제어할 필요성이 클수록 서브 더미 셀 영역의 개수는 많아질 수 있다. In the above description, the sub-dummy cell regions 111a and 111b are divided into two sub-cells, but the number of the sub-dummy cell regions 111a and 111b may be increased as needed. That is, three or more sub dummy cell regions for outputting different reference values may be provided. The different reference values may be different values set on the basis of the characteristics of the external subject, for example, the human finger or the characteristics of the fingerprint detection device. For example, it is necessary to precisely determine to which range the output signal from the sensing cell SD 'belongs by varying the reference value according to the situation, and precisely control the output signal from the sensing cell SD' The larger the number of sub-dummy cell regions.

한편, 비교기(210)의 비교 결과, 현재 센싱 셀(SD')로부터 출력되는 신호가 건조한 손가락에 대해 지문 인식 동작을 수행할 때 생성되는 신호의 크기의 범위에 있는 것으로 판단된다면, 이득 결정부(220)는 센싱 회로(SC')의 증폭기 이득을 증가시킬 것으로 결정하여, 이에 해당하는 제어 신호를 생성할 수 있다(CON 1). On the other hand, if it is determined that the signal output from the current sensing cell SD 'is in the range of the magnitude of the signal generated when performing the fingerprint recognition operation on the dry finger as a result of the comparison by the comparator 210, 220 may determine to increase the amplifier gain of the sensing circuit SC 'and generate a corresponding control signal (CON 1).

또한, 반대로 현재 센싱 셀(SD')로부터 출력되는 신호가 습한 손가락에 대해 지문 인식 동작을 수행할 때 생성되는 신호의 크기의 범위에 있는 것으로 판단된다면, 이득 결정부(220)는 센싱 회로(SC')의 증폭기 이득을 감소시킬 것으로 결정하여, 이에 해당하는 제어 신호를 생성할 수 있다(CON 2).On the contrary, if it is determined that the signal output from the current sensing cell SD 'is in the range of the magnitude of the signal generated when performing the fingerprint recognition operation on the humid finger, the gain determination unit 220 determines that the sensing circuit SC ') And may generate a corresponding control signal (CON 2).

결정된 이득을 신호 처리부(140)에 포함되는 PGA(144; 도 3 참조)에 적용할 수도 있음은 앞서 설명한 바와 같다. And the determined gain may be applied to the PGA 144 (see FIG. 3) included in the signal processing unit 140 as described above.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치에서의 이득 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a gain control method in a fingerprint detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라 지문 검출 장치의 이득 제어 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of controlling a gain of a fingerprint detecting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7. FIG.

먼저, 센서 어레이(110)에 있어서 더미 셀 영역(111)에 포함되는 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호와, 센싱 셀 영역(112)에 포함되는 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호를 추출한다(S100).First, an output signal from the dummy cell SD included in the dummy cell region 111 and an output signal from the sensing cell SD 'included in the sensing cell region 112 are extracted from the sensor array 110 (S100).

다음으로, 추출된 신호들을 서로 비교함으로써, 센싱 셀(SD')로부터 출력되는 신호의 크기 상태를 파악한다(S200). 이러한 비교는 보상부(200)의 비교부(210)에 의해 수행된다. 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호가 이상적인 환경에서 지문 인식 동작시 출력되는 신호의 크기로 설정된 경우에는 센싱 셀(SD')로부터 출력되는 신호와 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호 간 차이 존재 여부가 파악될 수 있고, 더미 셀(SD)로부터의 출력 신호가 특정 환경에서 지문 인식 동작시 출력되는 신호의 크기로 설정된 경우에는 센싱 셀(SD')로부터 출력되는 신호와의 비교를 통해 현재 지문 인식 동작이 어떠한 환경에서, 어떠한 특성을 가지는 손가락을 대상으로 행해지는 지가 파악된다. Next, by comparing the extracted signals, the magnitude state of the signal output from the sensing cell SD 'is grasped (S200). This comparison is performed by the comparing unit 210 of the compensating unit 200. If the output signal from the dummy cell SD is set to the magnitude of the signal output in the fingerprint recognition operation in an ideal environment, whether there is a difference between the signal output from the sensing cell SD 'and the output signal from the dummy cell SD And when the output signal from the dummy cell SD is set to the size of the signal outputted in the fingerprint recognition operation in a specific environment, the signal is compared with the signal output from the sensing cell SD ' It is understood in which environment the operation is performed and the finger having the characteristic is performed.

그 후에는, 파악된 정보를 기초로 하여, 지문 검출 장치에 존재하는 회로에 적용될 이득을 결정한다(S300). 이러한 결정은 이득 결정부(220)에 의해 이루어질 수 있으며, 이득 적용의 대상 및 적용될 이득의 정도가 결정된다. 적용될 이득의 정도는 현재 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호 크기, 또는 센싱 셀(SD')로부터의 출력 신호가 복수개의 서브 더미 셀 영역(111a, 111b) 중 어느 영역으로부터의 출력 신호 크기에 가까운지 여부에 따라 결정될 수 있다. Thereafter, the gain to be applied to the circuit existing in the fingerprint detecting apparatus is determined based on the detected information (S300). This determination can be made by the gain determination unit 220, and the object of the gain application and the degree of gain to be applied are determined. The magnitude of the gain to be applied depends on the size of the output signal from the current sensing cell SD 'or the output signal from the sensing cell SD' to the output signal size from any one of the sub-dummy cell regions 111a and 111b And can be determined depending on whether or not it is near.

결정된 이득은 센싱 셀(SD')에 포함되는 센싱 회로(SC')에 적용될 수도 있고, 신호 처리부(140)의 PGA(144)에 적용될 수도 있다(S400). 센싱 회로(SC')에 적용할 시에는 센싱 회로(SC')의 증폭기(A)의 피드백 임피던스를 조절하기 위한 제어 신호를 생성함으로써 행해질 수 있다. The determined gain may be applied to the sensing circuit SC 'included in the sensing cell SD' or may be applied to the PGA 144 of the signal processing unit 140 (S400). And may be performed by generating a control signal for adjusting the feedback impedance of the amplifier A of the sensing circuit SC 'when it is applied to the sensing circuit SC'.

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 검출 장치
300: 표시부
500: 커버 유리
110: 센서 어레이
111: 더미 셀 영역
112: 센싱 셀 영역
130: 외부 전극
140: 신호 처리부
141: 필터부
142: 샘플 앤 홀드부
143: RDC
144: PGA
145: DSG
146: ADC
150: 입출력부
220: 보상부
210: 비교부
220: 이득 결정부 100: fingerprint detection device
300:
500: Cover glass
110: sensor array
111: dummy cell area
112: sensing cell region
130: external electrode
140: Signal processor
141:
142: Sample and hold section
143: RDC
144: PGA
145: DSG
146: ADC
150: Input /
220:
210:
220:

Claims

A sensor array including a plurality of sensing cells for outputting a response signal in response to application of a driving signal and at least one dummy cell for storing a reference value based on environmental factors each affecting fingerprint sensing; And
And a compensator which compares an output signal from the dummy cell with an output signal from the sensing cell and controls an amplification gain of the output signals in accordance with the comparison result.

The method according to claim 1,
Wherein the dummy cell is not applied with a response signal from an external subject.

The method according to claim 1,
Wherein the compensation unit controls an amplifier gain of a sensing circuit connected to the sensing cell.

The method of claim 3,
Wherein the sensing circuit includes a gain controller for varying an impedance between an input terminal and an output terminal of the amplifier,
And the compensating unit controls the gain controller.

5. The method of claim 4,
Wherein the gain controller comprises:
And a switch for selectively connecting the other end of the plurality of capacitances and the output terminal of the amplifier, respectively,
And the compensating section generates a control signal for controlling on / off of the switch.

The method of claim 1, further comprising:
And outputs different preset reference values based on characteristics of an external subject or characteristics of the fingerprint detection device.

The method according to claim 6,
Wherein the compensation unit controls the amplification gain after determining which signal among the output signals from the dummy cells is closer to the output signal from the sensing cell.

A method of operating a fingerprint detection device having a sensor array composed of a plurality of cells outputting a response signal in response to application of a drive signal,
Extracting output signals from dummy cells and sensing cells included in the sensor array;
Comparing the extracted output signals; And
And controlling amplification gain of an output signal from the sensing cell according to a result of the comparison,
The dummy cell
And outputting the predetermined reference value as the output signal according to an environmental factor affecting the fingerprint sensing.