KR20180048448A - 용량 결정 회로 및 지문 인식 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용량 결정 회로를 제공하며, 상기 용량 결정 회로는,
손가락으로부터의 터치를 수신하도록 구성되어 있는 터치 층; 상기 터치 층 아래에 배치된 차폐 층 - 상기 차폐 층과 상기 터치 층 사이에 기생 용량이 형성됨 - ; 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 결합되어, 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 제1 전압을 제1 시간에 제공하도록 구성되어 있는 구동 회로; 상기 터치 층에 전기적으로 결합되어, 상기 터치 용량을 제2 시간에 감지하도록 구성되어 있는 감지 회로; 및 제1 스위치를 포함하며, 상기 제1 스위치는 상기 차폐 층에 전기적으로 결합되어 있는 단자와 상기 구동 회로 또는 상기 터치 층에 전기적으로 결합되어 있는 다른 단자를 포함한다. 본 발명에서 제공하는 용량 결정 회로 및 지문 인식 방법은 기생 용량 효과를 제거하고 용량 감지 및 지문 인식의 정확성과 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

용량 결정 회로 및 지문 인식 시스템
본 발명은 용량 결정 회로 및 지문 인식 시스템에 관한 것으로, 특히 기생 용량 효과를 저감할 수 있는 용량 결정 회로 및 지문 인식 시스템에 관한 것이다.
기술 발전과 함께 이동 전화, 디지털 카메라, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터 및 기타 휴대용 전자 장치가 점점 더 많이 보급되고 있다. 휴대용 전자 장치는 소정의 개인 정보 보호와 함께 개인 용도로 사용된다. 전화 번호부, 사진, 개인 정보 등과 같은 휴대용 장치에 저장된 정보는 개인 소유이다. 전자 장치를 분실하면 다른 사람이 이러한 데이터에 접근하여 불필요한 손실을 초래할 수 있다. 전자 장치가 다른 사람들에 의해 사용되는 것을 방지하기 위해 암호를 사용하는 여러 가지 방법이 있지만 암호가 쉽게 퍼지거나 손상되어 보안이 저하될 수 있다. 또한, 사용자는 전자 장치를 사용하기 위해 패스워드를 기억할 필요가 있다. 사용자가 패스워드를 잊어 버리면 사용자에게 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 개인의 지문 식별은 데이터 보안을 강화하기 위해 개인 식별의 목적을 달성하기 위해 이용된다.
종래기술에서, 용량성 지문 인식 시스템은 터치 층을 이용하여 사용자의 손가락 터치를 수신하고 터치 층의 용량 변화를 감지하여 사용자의 손가락 융기(ridge)인지 또는 손가락 골(valley)인지를 판단하는 지문 인식 기법으로 널리 사용되고 있다. 터치 층이 다른 회로에 의해 간섭되는 것을 방지하기 위해, 종래 기술에서, 차폐 층은 일반적으로 IC 레이아웃의 터치 층 아래에 놓여, 차폐 층 아래의 회로로부터 간섭을 방지하기 위한 차폐 효과를 형성한다. 그렇지만, 기생 용량은 터치 층과 차폐 층 사이에 형성된다. 기생 용량의 용량은 통상적으로 용량 결정 회로 또는 용량 지문 인식 시스템이 터치 용량을 결정하는 데 영향을 미치는 터치에 의해 야기되는 터치 용량의 용량보다 크므로 지문 인식 시스템의 정확성이 떨어지게 된다.
그러므로 본 발명의 주 목적은 기생 용량 효과를 저감할 수 있는 용량 결정 회로 및 지문 인식 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 용량 결정 회로를 제공하며, 상기 용량 결정 회로는 손가락으로부터의 터치를 수신하도록 구성되어 있는 터치 층; 상기 터치 층 아래에 배치된 차폐 층 - 상기 차폐 층과 상기 터치 층 사이에 기생 용량이 형성됨 - ; 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 결합되어, 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 제1 전압을 제1 시간에 제공하도록 구성되어 있는 구동 회로; 상기 터치 층에 전기적으로 결합되어, 상기 터치 용량을 제2 시간에 감지하도록 구성되어 있는 감지 회로; 및 제1 스위치를 포함하며, 상기 제1 스위치는 상기 차폐 층에 전기적으로 결합되어 있는 단자와 상기 구동 회로 또는 상기 터치 층에 전기적으로 결합되어 있는 다른 단자를 포함한다. 본 발명에서 제공하는 용량 결정 회로 및 지문 인식 방법은 기생 용량 효과를 제거하고 용량 감지 및 지문 인식의 정확성과 성능을 향상시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 스위치의 제2 단자는 상기 구동 회로에 전기적으로 접속된다.
바람직하게, 상기 제1 스위치는 상기 구동 회로와 상기 차폐 층 간의 접속을 제2 시간에 차단한다.
바람직하게, 상기 구동 회로는, 상기 터치 층을 제어하여 상기 제1 전압을 수신하도록 구성되어 있는 구동 스위치를 포함하며, 상기 구동 스위치는 제1 시간에서 전도된다.
바람직하게, 상기 제1 스위치의 제2 단자는 상기 터치 층에 전기적으로 접속된다.
바람직하게, 상기 제1 스위치는 상기 터치 층과 상기 차폐 층 간의 접속을 제2 시간에 전도한다.
바람직하게, 상기 구동 회로는, 상기 터치 층과 상기 차폐 층을 제어하여 제1 전압을 각각 수신하도록 구성되어 있는 2개의 구동 스위치를 포함하며, 상기 2개의 구동 스위치는 제1 시간에서 전도된다.
바람직하게, 상기 감지 회로는, 증폭기; 및 상기 증폭기의 입력 단자 및 출력 단자에 결합되는 집적 커패시터를 포함한다.
전술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 지문 인식 시스템을 제공하며, 상기 지문 인식 시스템 시스템은 감지 회로; 상기 감지 회로에 결합된 복수의 픽셀 회로를 포함하며, 상기 복수의 픽셀 회로 각각은, 손가락으로부터의 터치를 수신하도록 구성되어 있는 터치 층 - 상기 터치 층과 손가락 사이에 터치 용량이 형성됨 - ; 상기 터치 층 아래에 배치된 차폐 층 - 상기 차폐 층과 상기 터치 층 사이에 기생 용량이 형성됨 - ; 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 결합되어, 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 제1 전압을 제1 시간에서 제공하도록 구성되어 있는 구동 회로; 및 제1 스위치를 포함하며, 상기 제1 스위치는, 상기 차폐 층에 전기적으로 결합되어 있는 제1 단자 및 상기 구동 회로 또는 상기 터치 층에 전기적으로 결합되어 있는 제2 단자를 포함하며, 상기 감지 회로는 상기 복수의 픽셀 회로의 터치 용량을 제2 시간에 감지한다.
전술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 기생 용량 소거 방법은 제공하며, 상기 방법은 차폐 층과 터치 층에 제1 전압을 제1 시간에 제공하는 단계; 및 상기 차폐 층을 제2 시간에 플로팅 상태로 만드는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 차폐 층을 제2 시간에 플로팅 상태로 만드는 단계는, 제1 스위치를 제2 시간에 차단하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 감지 회로는 터치 용량을 제2 시간에 감지하여 출력 전압을 생성한다.
전술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 기생 용량 소거 방법을 추가로 제공하며, 상기 방법은, 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 제1 전압을 제1 시간에 제공하는 단계; 및 제1 스위치를 통해 제2 시간에 상기 터치 층을 상기 차폐 층에 접속시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 제1 스위치를 통해 제2 시간에 상기 터치 층을 상기 차폐 층에 접속시키는 단계는, 상기 제1 스위치를 제2 시간에 전도시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 감지 회로는 터치 용량을 제2 시간에 감지하여 출력 전압을 생성한다.
본 발명의 용량 결정 회로 및 지문 인식 시스템은 차폐 층과 구동 회로 사이에 접속된 스위치를 사용하여 감지 단계에서 차폐 층을 플로팅 상태로 만들거나, 또는 차폐 층과 터치 층 사이에 접속된 스위치를 사용하여 감지 단계에서 차폐 층과 터치 층이 동일한 전압을 가지게 만들어, 기생 커패시턴스의 영향을 제거하여 용량 감지 및 지문 인식의 정확성 및 성능을 향상시킨다.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적은 다양한 도면에 도시되어 있는 양호한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 읽은 후 당업자에게 자명하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용량 결정 회로에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용량 결정 회로에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지문 인식 시스템에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지문 인식 시스템에 대한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동 회로에 대한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동 회로에 대한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 감지 회로에 대한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기생 용량 소거 프로세스에 대한 개략도이다.
본 발명의 목적, 기술적 솔루션, 및 이점을 더 분명하게 되도록 하기 위해, 이하에서는 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 여기서 설명된 특정한 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용량 결정 회로(10)에 대한 개략도이다. 용량 결정 회로(10)는 터치 용량의 용량을 결정하도록 구성된 지문 인식 시스템에 적용될 수 있다. 용량 검출 회로(10)는 터치 층(100), 차폐 층(102), 구동 회로(104), 감지 회로(106) 및 스위치 SW1(청구범위에 기재된 제1 스위치에 대응)을 포함한다. 집적 회로(IC) 레이아웃 내의 상부 금속층일 수 있는 터치 층(100)은 손가락 FG로부터의 터치를 수신하도록 구성된다. 터치 층(100)과 손가락 FG 사이에는 터치 용량 Cf가 형성된다. IC 레이아웃 내의 다른 금속층일 수 있는 차폐 층(102)은 터치 층(100)의 바로 아래에 놓이고 터치 층(100)과 함께 기생 용량 Cp를 형성한다. 차폐 층(102)은 차폐 층(102) 아래의 회로를 차폐하여, 차폐 층(102) 아래의 회로에 의해 야기되는 간섭으로부터 터치 층(100)을 보호하도록 구성된다. 구동 회로(104) 및 감지 회로(106)는 모두 터치 층(100)에 전기적으로 연결된다. 구동 단계(청구범위에 기재된 제1 시간에 대응)에서, 구동 회로(104)는 터치 층(100)과 차폐 층(102)에 제1 전압 V1을 인가하여 터치 용량 Cf 및 기생 용량 Cp를 충전하고(즉, 전하를 저장하고), 터치 층(100) 및 차폐 층(102)을 제1 전압 V1로 구동하는 것으로 간주한다. 제1 전압 V1은 일정 전압 또는 양의 전압 VDD일 수 있다. 감지 단계(청구범위에 기재된 제2 시간에 대응)에서, 감지 회로(106)는 터치 용량 Cf에 대한 용량 감지를 수행하여 출력 전압 Vo을 생성한다. 용량 결정 회로(10)는 출력 전압 Vo를 백엔드 회로(도 1에 도시되지 않음)에 전달하여 용량 결정 회로(10)의 위치가 손가락 FG의 손가락 융기 또는 손가락 골에 대응하는지를 결정할 수 있다.
기생 용량 Cp에 의해 야기된 터치 용량 Cf의 용량을 결정하는 효과를 줄이거 나 없애기 위해 스위치 SW1의 단자는 차폐 층(102)에 전기적으로 연결되고 다른 단자는 구동 회로(104)에 전기적으로 연결된다. 구동 단계에서, 스위치 SW1은 구동 회로(104)와 차폐 층(102) 간의 접속을 전도시킨다. 이때, 구동 회로(104)는 터치 층(100)과 차폐 층(102)에 제1 전압(V1)을 제공한다. 즉, 구동 회로(104)는 터치 층(100과 차폐 층(102)을 동시에 제1 전압 V1로 구동한다. 또한, 감지 단계에서, 스위치 SW1은 구동 회로(104)와 차폐 층(102) 사이의 접속을 차단하여, 차폐 층(102)이 플로팅(floating)한다(즉, 플로팅 상태에 있게 된다). 특히, 감지 단계에서, 차폐 층(102)이 플로팅되기 때문에, 기생 용량 Cp는 감지 회로(106)의 회로 루프에 영향을 주지 않을 것이고, 따라서 잡음이 감소되고 용량 감지 및 지문 인식의 정확성이 향상된다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용량 결정 회로(20)에 대한 개략도이다. 용량 결정 회로(20)는 용량 결정 회로(10)와 유사하므로 동일한 구성요소는 동일한 표기법으로 표시된다. 용량 결정 회로(10)와는 달리, 용량 결정 회로(20)는 구동 회로(204) 및 스위치 SW2(청구범위에 기재된 제1 스위치에 대응)를 포함한다. 스위치 SW2는 터치 층(100) 및 차폐 층(102) 사이에 전기적으로 접속된다(즉, 스위치 SW2의 단자는 차폐 층(102)에 전기적으로 접속되고, 다른 단자는 터치 층(100)에 전기적으로 접속된다). 구동 회로(204)의 출력 단자는 터치 층(100)에 전기적으로 접속되며, 다른 단자는 차폐 층(102)에 전기적으로 접속된다. 구동 단계에서, 구동 회로(204)는 터치 층(100) 및 차폐 층(102)에 제1 전압 V1을 동시에 제공하며, 즉 구동 회로(204)는 터치 층(100) 및 차폐 층(102)을 제1 전압 V1으로 동시에 구동한다. 또한, 감지 단계에서, 스위치 SW2는 터치 층(100) 및 차폐 층(102) 사이의 접속을 전도시켜, 터치 층(100) 및 차폐 층(102)이 동일한 전압을 가지게 될 것이다. 이때, 기생 용량 Cp 내의 전하는 제거될 것이다. 감지 단계에서, 터치 층(100) 및 차폐 층(102)은 동일한 전압을 가지므로, 기생 용량 Cp는 0이다. 그러므로 기생 용량 Cp는 감지 회로(106)의 회로 루프에 영향을 주지 않을 것이며, 이에 의해 잡음이 감소하며 용량 감지 및 지문 인식의 정확성이 향상된다.
종래기술에서, 차폐 층은 일반적으로 접지에 접속되거나 일정 전압에 전기적으로 접속되며, 차폐 층과 터치 층 사이에 형성된 기생 용량은 터치 용량을 결정하는 감지 회로에 영향을 미치므로 지문 인식의 정확성이 감소된다. 대조적으로, 본 발명은 스위치 SW1을 이용하여 감지 단계에서 차폐 층(102)을 플로팅 상태로 만들거나 스위치 SW2를 이용하여 감지 단계에서 차폐 층(102)과 터치 층(100)을 동일한 전압을 가지게 만들어, 기생 용량 Cp에 의해 야기되는 감지 단계에서의 감지 회로에 대한 영향을 배제함으로써 커패시턴스 감지 및 지문 인식의 정확성이 향상된다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 도 2는 특정 위치의 터치 용량 Cf를 감지하도록 구성된 단일 용량 결정 회로의 실시예를 도시한다. 따라서, 복수의 용량 결정 회로가 적절하게 집적되고 배열되면, 이는 손가락 FG의 손가락 융기 또는 손가락 골을 추가로 결정하는 데 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 실시 예에 따른 지문 인식 시스템(30) 및 지문 인식 시스템(40)에 대한 개략도이다. 지문 인식 시스템(30)은 복수의 픽셀 회로 PX3, 멀티플렉서 MUX 및 감지 회로(306)를 포함하며, 지문 인식 시스템(40)은 복수의 픽셀 회로 PX4, 멀티플렉서 MUX 및 감지 회로(306)를 포함한다. 픽셀 회로 PX3 및 픽셀 회로 PX4는 각각 지문 인식 회로(10) 및 지문 인식 회로(20)와 유사하므로, 동일한 구성 요소는 동일한 표기법으로 표시된다. 감지 회로(306)는 멀티플렉서 MUX를 통해 복수의 화소 회로 PX3의 터치 층(100)에 결합되어(또는 복수의 화소 회로 PX4의 터치 층(100)에 결합되어), 복수의 픽셀 회로 PX3 내의 서로 다른 픽셀 회로 PX3의 터치 층(100)에 의해 형성된 터치 용량 Cf를 다른 시간에 감지한다(또는 복수의 픽셀 회로 PX4 내의 서로 다른 픽셀 회로 PX4의 터치 층(100)에 의해 형성된 터치 용량 Cf를 다른 시간에 감지한다). 픽셀 회로 PX3 및 PX4의 세부 사항은 위의 단락을 참조할 수 있으며, 간략화를 위해 여기에서는 설명하지 않는다. 지문 인식 시스템(30)과 지문 인식 시스템(40)은 모두 기생 용량 Cp에 의해 야기된 터치 용량 Cf의 용량을 결정하는 것에 대한 영향을 제거하여 용량 감지 및 지문 인식의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 구동 회로 및 감지 회로의 회로 구조는 종래기술에 공지되어 있으며, 아래에 설명한다. 도 5 내지 도 7을 참조한다. 도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 실시예에 따른 구동 회로(504) 및 구동 회로(604)의 개략도이다. 도 7은 각각 본 발명의 실시예에 따른 감지 회로(706)의 개략도이다. 구동 회로(504)는 구동 회로(104)를 구현하도록 구성될 수 있으며, 구동 스위치 SD1을 포함하며, 여기서 구동 스위치 SD1은 제1 전압 V1을 수신한다. 구동 단계에서, 구동 스위치 SD1은 전도되고(ON), 감지 단계에서, 구동 스위치 SD1는 차단된다(OFF). 또한, 구동 회로(604)는 구동 회로(204)를 구현하도록 구성될 수 있으며, 구동 스위치 SD1 및 SD2를 포함할 수 있다. 구동 스위치 SD1의 단자는 제1 전압 V1을 수신하고 다른 단자는 터치 층(100)에 전기적으로 접속된다. 구동 스위치 SD2의 단자는 제1 전압 V1을 수신하고 다른 단자는 차폐 층(102)에 전기적으로 접속된다. 구동 단계에서, 구동 스위치 SD1 및 SD2는 전도되고(ON), 감지 단계에서, 구동 스위치 SD1 및 SD2는 차단된다(OFF).
또한, 감지 회로(706)는 감지 회로(106 또는 306)를 구현하도록 구성될 수 있으며, 감지 스위치 SS, 증폭기 Amp 및 적분 커패시터 Cint를 포함할 수 있다. 집적 커패시터 Cint는 증폭기 Amp의 입력 단자와 출력 단자 사이에 결합된다. 증폭기 Amp 및 적분 커패시터 Cint는 적분기를 형성한다. 감지 스위치 SS는 증폭기 Amp의 입력 단자와 터치 층(100) 사이에 결합된다. 구동 단계에서, 감지 스위치 SS는 차단되는 반면, 감지 단계에서, 감지 스위치 SS는 구동되고 터치 용량 Cf 내의 전하는 적분 커패시터 Cint로 흘러 적분 커패시터 Cint에 저장될 것이다. 적분기는 그에 따라 출력 전압 Vo를 생성하고 그 출력 전압 Vo를 백엔드 회로에 전달하여 터치 용량 Cf를 감지함으로써, 손가락 FG의 손가락 융기 및 손가락 골을 결정할 수 있다.
또한, 기생 용량 Cp는 일반적으로 적분기의 피드백 회로에 영향을 미치므로 증폭기 Amp는 더 많은 잡음을 겪게 되어 용량 감지 및 지문 인식의 성능이 저하된다. 이와 비교하여, 본 발명은 기생 용량 Cp의 영향을 제거하고 증폭기 Amp의 잡음을 감소시켜 용량 감지 및 지문 인식의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 용량 결정 회로 및 픽셀 회로의 작동은 기생 용량 소거 프로세스로 더 요약될 수 있다. 도 8을 참조하면, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기생 용량 소거 프로세스(80)에 대한 개략도이다. 기생 용량 소거 프로세스(80)는 용량 결정 회로(10 및 20) 또는 픽셀 회로 PX3 및 PX4에 의해 실행될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 기생 용량 소거 프로세스(80)는 다음의 단계를 포함한다:
단계 800: 터치 층(100) 및 차폐 층(102)을 제1 전압으로 구동한다.
단계 802: 차폐 층(102)을 플로팅 상태(floting)로 만들거나, 터치 층(100)을 차폐 층(102)에 접속시킨다.
기생 용량 소거 프로세스(80)에서, 단계(800)는 구동 단계에서 용량 결정 회로(10, 20) 또는 픽셀 회로 PX3, PX4의 작동을 나타내며, 단계(802)는 감지 단계에서 용량 결정 회로(10, 20) 또는 픽셀 회로 PX3, PX4의 작동을 나타낸다. 단계(802)에서, 용량 결정 회로(10) 또는 픽셀 회로 PX3은 차단 스위치 SW1을 이용해서 차폐 층(102)을 플로팅 상태로 만드는 반면, 용량 결정 회로(20) 또는 픽셀 회로 PX4는 차단 스위치 SW2를 이용해서 터치 층(100)과 차폐 층(102)이 동일한 전압을 가지게 만든다. 기생 용량 소거 프로세스(80)의 나머지 상세한 설명에 대해서는 위의 단락을 참조하며, 이에 대해서는 간략화를 위해 여기서 설명하지 않는다.
요약하면, 본 발명은 차폐 층과 구동 회로 사이에 접속된 스위치를 사용하여 감지 단계에서 차폐 층을 플로팅 상태로 만들거나, 또는 차폐 층과 터치 층 사이에 접속된 스위치를 사용하여 감지 단계에서 차폐 층과 터치 층이 동일한 전압을 가지게 만들어, 기생 커패시턴스의 영향을 제거하여 용량 감지 및 지문 인식의 정확성 및 성능을 향상시킨다.
당업자는 본 발명의 교시를 유지하면서 장치 및 방법의 많은 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 상기 개시는 첨부된 청구범위의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (23)

  1. 용량 결정 회로로서,
    손가락으로부터의 터치를 수신하도록 구성되어 있는 터치 층 - 상기 터치 층과 손가락 사이에 터치 용량이 형성됨 - ;
    상기 터치 층 아래에 배치된 차폐 층 - 상기 차폐 층과 상기 터치 층 사이에 기생 용량이 형성됨 - ;
    상기 터치 층과 상기 차폐 층에 결합되어, 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 제1 전압을 제1 시간에 제공하도록 구성되어 있는 구동 회로;
    상기 터치 층에 전기적으로 결합되어, 상기 터치 용량을 제2 시간에 감지하도록 구성되어 있는 감지 회로; 및
    제1 스위치
    를 포함하며, 상기 제1 스위치는,
    상기 차폐 층에 전기적으로 결합되어 있는 제1 단자; 및
    상기 구동 회로 또는 상기 터치 층에 전기적으로 결합되어 있는 제2 단자
    를 포함하는, 용량 결정 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치의 제2 단자는 상기 구동 회로에 전기적으로 접속되는, 용량 결정 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 구동 회로와 상기 차폐 층 간의 접속을 제2 시간에 차단하는, 용량 결정 회로.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 터치 층을 제어하여 상기 제1 전압을 수신하도록 구성되어 있는 구동 스위치
    를 포함하며,
    상기 구동 스위치는 상기 제1 시간에서 전도되는, 용량 결정 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치의 제2 단자는 상기 터치 층에 전기적으로 접속되는, 용량 결정 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 터치 층과 상기 차폐 층 간의 접속을 상기 제2 시간에 전도하는, 용량 결정 회로.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 터치 층과 상기 차폐 층을 제어하여 제1 전압을 각각 수신하도록 구성되어 있는 2개의 구동 스위치
    를 포함하며,
    상기 2개의 구동 스위치는 상기 제1 시간에서 전도되는, 용량 결정 회로.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    증폭기; 및
    상기 증폭기의 입력 단자 및 출력 단자에 결합되는 집적 커패시터
    를 포함하는, 용량 결정 회로.
  9. 지문 인식 시스템으로서,
    감지 회로;
    상기 감지 회로에 결합된 복수의 픽셀 회로
    를 포함하며,
    상기 복수의 픽셀 회로 각각은,
    손가락으로부터의 터치를 수신하도록 구성되어 있는 터치 층 - 상기 터치 층과 손가락 사이에 터치 용량이 형성됨 - ;
    상기 터치 층 아래에 배치된 차폐 층 - 상기 차폐 층과 상기 터치 층 사이에 기생 용량이 형성됨 - ;
    상기 터치 층과 상기 차폐 층에 결합되어, 상기 터치 층과 상기 차폐 층에 제1 전압을 제1 시간에서 제공하도록 구성되어 있는 구동 회로; 및
    제1 스위치
    를 포함하며, 상기 제1 스위치는,
    상기 차폐 층에 전기적으로 결합되어 있는 제1 단자; 및 상기 구동 회로 또는 상기 터치 층에 전기적으로 결합되어 있는 제2 단자
    를 포함하며,
    상기 감지 회로는 상기 복수의 픽셀 회로의 터치 용량을 제2 시간에 감지하는, 지문 인식 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스위치의 제2 단자는 상기 구동 회로에 전기적으로 접속되는, 지문 인식 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 구동 회로와 상기 차폐 층 간의 접속을 상기 제2 시간에 차단하는, 지문 인식 시스템.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 터치 층을 제어하여 상기 제1 전압을 수신하도록 구성되어 있는 구동 스위치
    를 포함하며,
    상기 구동 스위치는 상기 제1 시간에서 전도되는, 지문 인식 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스위치의 제2 단자는 상기 터치 층에 전기적으로 접속되는, 지문 인식 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 터치 층과 상기 차폐 층 간의 접속을 상기 제2 시간에 전도하는, 지문 인식 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 터치 층과 상기 차폐 층을 제어하여 제1 전압을 각각 수신하도록 구성되어 있는 2개의 구동 스위치
    를 포함하며,
    상기 2개의 구동 스위치는 제1 시간에서 전도되는, 지문 인식 시스템.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    증폭기; 및
    상기 증폭기의 입력 단자 및 출력 단자에 결합되는 집적 커패시터
    를 포함하는, 지문 인식 시스템.
  17. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 회로의 터치 층 및 상기 감지 회로에 결합되어 있는 멀티플렉서
    를 더 포함하는 지문 인식 시스템.
  18. 차폐 층과 터치 층 사이에 기생 용량이 형성되는, 제9항에서의 지문 인식 시스템의 픽셀 회로에 적용되는 기생 용량 소거 방법으로서,
    상기 차폐 층과 상기 터치 층에 제1 전압을 제1 시간에 제공하는 단계; 및
    상기 차폐 층을 제2 시간에 플로팅 상태(floting)로 만드는 단계
    를 포함하는 기생 용량 소거 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 차폐 층을 제2 시간에 플로팅 상태로 만드는 단계는,
    제1 스위치를 제2 시간에 차단하는 단계
    를 포함하는, 기생 용량 소거 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    감지 회로가 터치 용량을 제2 시간에 감지하여 출력 전압을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 기생 용량 소거 방법.
  21. 차폐 층과 터치 층 사이에 기생 용량이 형성되는, 제9항에서의 지문 인식 시스템의 픽셀 회로에 적용되는 기생 용량 소거 방법으로서,
    상기 터치 층과 상기 차폐 층에 제1 전압을 제1 시간에 제공하는 단계; 및
    제1 스위치를 통해 제2 시간에 상기 터치 층을 상기 차폐 층에 접속시키는 단계
    를 포함하는 기생 용량 소거 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    제1 스위치를 통해 제2 시간에 상기 터치 층을 상기 차폐 층에 접속시키는 단계는,
    상기 제1 스위치를 제2 시간에 전도시키는 단계
    를 포함하는, 기생 용량 소거 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    감지 회로가 터치 용량을 제2 시간에 감지하여 출력 전압을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 기생 용량 소거 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102139912B1 (ko) * 2019-10-18 2020-07-31 주식회사 블루티움 플렉서블 터치센서장치 및 이를 포함하는 웨어러블 터치 디바이스

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11656716B2 (en) 2015-08-19 2023-05-23 Novatek Microelectronics Corp. Control method for optical fingerprint sensor and touch controller
US11308306B2 (en) 2015-08-19 2022-04-19 Novatek Microelectronics Corp. Control method for optical fingerprint sensor and related control circuit
US11295108B2 (en) 2015-08-19 2022-04-05 NOVATEK Microeletronics Corp. Control method for optical fingerprint sensor and related control circuit and optical fingerprint sensor
CN105373776A (zh) * 2015-10-28 2016-03-02 深圳市汇顶科技股份有限公司 像素模块及指纹识别系统
CN107980141B (zh) * 2017-10-18 2021-12-17 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹传感器和终端设备
KR20200131644A (ko) 2019-05-14 2020-11-24 삼성전자주식회사 터치 감지 회로를 포함하는 디스플레이 및 그 동작 방법
US11366544B2 (en) * 2019-09-27 2022-06-21 Novatek Microelectronics Corp. Touch scheme with an internal capacitor reduction method
TW202142933A (zh) * 2020-05-06 2021-11-16 神盾股份有限公司 具有指紋感測功能的電子裝置
CN113033302B (zh) * 2021-02-09 2023-12-26 敦泰电子（深圳）有限公司 指纹采集电路、芯片及电子设备
CN113837165B (zh) * 2021-11-30 2022-04-15 广州粤芯半导体技术有限公司 电容式指纹传感器及电路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015230599A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 株式会社ジャパンディスプレイ センサ付き表示装置及びその駆動方法
US20160188949A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Elan Microelectronics Corporation Fingerprint sensing device and fingerprint sensing method thereof

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6429666B1 (en) * 2000-04-17 2002-08-06 Sentronics Corporation Capacitive circuit array for fingerprint sensing
US20150233989A1 (en) * 2012-10-12 2015-08-20 J-Metrics Technology Co., Ltd. Capacitive sensing array device with high sensitivity and high frame rate and electronic apparatus using the same
CN104424468A (zh) * 2013-08-22 2015-03-18 上海方立数码科技有限公司 一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案
CN111382711B (zh) * 2014-03-12 2024-01-26 艾迪克斯生物识别普通股份公司 指纹检测装置及其驱动方法
US9152841B1 (en) * 2014-03-24 2015-10-06 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensor with improved sensing element
US9638549B2 (en) * 2014-10-31 2017-05-02 Ememory Technology Inc. Integrated capacitance sensing module and associated system
CN104536638A (zh) * 2015-01-07 2015-04-22 小米科技有限责任公司 触摸按键和指纹识别实现方法、装置及终端设备
KR102002081B1 (ko) * 2015-06-19 2019-07-22 크루셜텍 (주) 지문 검출 장치 및 이의 구동 방법
TWM516193U (zh) * 2015-06-29 2016-01-21 Round P Technology Co Ltd 降低寄生電容之指紋辨識感測器
US9785821B2 (en) * 2015-08-28 2017-10-10 Synaptics Incorporated Capacitive sensor architecture for biometric sensing
CN106775036B (zh) * 2015-10-30 2024-05-28 京东方科技集团股份有限公司 一种触控模组、其驱动方法及显示装置
CN205121586U (zh) * 2015-11-04 2016-03-30 圆台科技有限公司 降低寄生电容的指纹辨识感测器
TWI622935B (zh) * 2016-07-20 2018-05-01 速博思股份有限公司 免除干擾的指紋辨識裝置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015230599A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 株式会社ジャパンディスプレイ センサ付き表示装置及びその駆動方法
US20160188949A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 Elan Microelectronics Corporation Fingerprint sensing device and fingerprint sensing method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102139912B1 (ko) * 2019-10-18 2020-07-31 주식회사 블루티움 플렉서블 터치센서장치 및 이를 포함하는 웨어러블 터치 디바이스

Also Published As

Publication number Publication date
KR102009260B1 (ko) 2019-08-09
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EP3506147A1 (en) 2019-07-03
WO2018035759A1 (zh) 2018-03-01
US10346667B2 (en) 2019-07-09
US20180060637A1 (en) 2018-03-01

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