KR20180132496A - Operating method of optical fingerprint sensor and operating method of electronic device and display device including thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시의 기술적 사상은 지문 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광학식 지문 센서의 동작 방법, 이를 포함하는 전자 장치의 동작 방법 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD [0002] The present invention relates to a fingerprint sensor, and more particularly, to a method of operating an optical fingerprint sensor, an operation method of the electronic device including the fingerprint sensor, and a display device.
최근 유무선 통신 기술 및 스마트 디바이스 관련 기술이 급속도로 발전함에 따라, 이를 안전하게 이용할 수 있는 보안 방법의 하나인 사용자 인증을 수행하기 위하여 사용자의 지문을 이용하는 방식이 증가하고 있다. 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같은 모바일 장치에 있어서 사용의 편리성 및 크기의 최적화를 위하여, 지문 센서가 터치 스크린(또는 디스플레이)에 탑재된 온-디스플레이 지문 센서가 요구되고 있다.As wired / wireless communication technology and smart device related technology rapidly develop, a method of using a fingerprint of a user is increasing in order to perform user authentication, which is one of security methods that can securely use it. In order to optimize usability and size in mobile devices such as smart phones and tablet PCs, there is a demand for an on-display fingerprint sensor in which a fingerprint sensor is mounted on a touch screen (or display).
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는 광학식 지문 센서 및 이를 포함하는 전자 장치의 소비 전류를 감소시키고, 광학식 지문 센서에 광을 제공하는 디스플레이 패널의 화소들의 열화를 개선하는데 있다.The problem to be solved by the technical idea of the present disclosure is to reduce the consumption current of the optical fingerprint sensor and the electronic device including the same and to improve deterioration of the pixels of the display panel which provide light to the optical fingerprint sensor.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른, 지문으로부터 반사된 반사 광을 기초로 지문 이미지를 센싱하는 지문 센서의 동작 방법에 있어서, 상기 지문 센서 상에 적층되는 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로에 발광(light on)을 요청하는 제1 신호를 전송하는 단계; 상기 디스플레이 패널로부터 조사되는 광을 기초로 상기 디스플레이 패널 상의 오브젝트를 스캔하는 단계; 및 상기 디스플레이 구동 회로에 소광(light off)을 요청하는 제2 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of operating a fingerprint sensor that senses a fingerprint image based on reflected light reflected from a fingerprint, the method comprising: driving a display panel stacked on the fingerprint sensor Transmitting a first signal to the display driving circuit to request light on; Scanning an object on the display panel based on light emitted from the display panel; And transmitting a second signal requesting light-off to the display driving circuit.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치는, 복수의 화소들을 포함하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에 영상이 표시되도록 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되며, 상기 디스플레이 패널의 상기 복수의 화소들 중 적어도 일부로부터 방출되는 광을 기초로 지문을 센싱하는 지문 센서를 포함하고, 지문 센싱 동작 시, 상기 지문 센서가 상기 디스플레이 패널의 발광 및 소광을 제어할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a display device including: a display panel including a plurality of pixels; A display driving circuit for driving the display panel so that an image is displayed on the display panel; And a fingerprint sensor disposed under the display panel and sensing a fingerprint based on light emitted from at least a part of the plurality of pixels of the display panel, wherein, in a fingerprint sensing operation, It is possible to control light emission and extinction of light.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른, 지문 센서가 적층된 터치 스크린을 포함하는 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 지문 센서가 상기 터치 스크린의 디스플레이 층을 구동하는 디스플레이 구동 회로에 발광 요청 신호를 전송하는 단계; 상기 디스플레이 구동 회로가 상기 발광 요청 신호에 기초하여, 상기 터치 스크린 상의 지문 센싱 영역 중 적어도 일부 영역에 포함되는 디스플레이 화소들을 발광시키는 단계; 및 상기 지문 센서가 상기 터치 스크린으로부터 조사되는 광을 기초로 상기 터치 스크린 상의 오브젝트를 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating an electronic device including a touch screen in which a fingerprint sensor is laminated, the fingerprint sensor including a display driving circuit for driving a display layer of the touch screen, Transmitting a light emission request signal to the light emitting device; Emitting the display pixels included in at least a part of the fingerprint sensing area on the touch screen based on the light emission request signal; And a step of the fingerprint sensor scanning an object on the touch screen based on light emitted from the touch screen.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른, 지문 센서의 지문 판단 방법은, 픽셀 어레이 상의 일 방향으로부터 센싱 신호를 획득하는 단계; 이미지 처리기가 상기 센싱 신호의 주파수 성분을 분석하는 단계; 및 프로세서가 상기 센싱 신호의 주파수 성분 중 제1 주파수 대역에 해당하는 주파수 성분을 기초로 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 지문인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of determining a fingerprint of a fingerprint sensor, including: obtaining a sensing signal from one direction on a pixel array; The image processor analyzing a frequency component of the sensing signal; And determining whether the object on the fingerprint sensing area is a fingerprint based on a frequency component corresponding to a first frequency band among frequency components of the sensing signal.
본 개시의 실시예에 따른, 광학식 지문 센서의 동작 방법에 따르면, 광학식 지문 센서가 광원의 발광 및 소광을 제어함으로써, 지문 센서의 소비 전류가 감소될 수 있으며, 광원으로서 동작하는 디스플레이 패널의 화소들의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 지문 센서가 지문 센싱 영역에 접촉 또는 근접한 오브젝트가 지문이라고 판단되는 경우에 지문 이미지를 생성하고, 애플리케이션 프로세서에 지문 패턴 매칭을 위하여 지문 이미지를 제공함으로써, 애플리케이션 프로세서의 불필요한 지문 이미지 매칭 동작이 방지될 수 있으며, 지문 센서 및 애플리케이션 프로세서의 소비 전류가 감소될 수 있다.According to the method of operating the optical fingerprint sensor according to the embodiment of the present disclosure, the optical fingerprint sensor controls the light emission and the extinction of the light source, so that the consumption current of the fingerprint sensor can be reduced, Deterioration can be prevented. In addition, a fingerprint image is generated when the fingerprint sensor is judged to be a fingerprint by touching or in proximity to the fingerprint sensing area, and the fingerprint image is provided to the application processor for fingerprint pattern matching, thereby preventing an unnecessary fingerprint image matching operation And the consumption current of the fingerprint sensor and the application processor can be reduced.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸다.
도 2는 A-A' 라인에 따른 도 1의 디스플레이 패널 및 지문 센서의 수직 단면도의 일 예이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서 및 디스플레이 구동 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 지문 센서 및 디스플레이 구동 회로의 동작을 시간에 따라 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서와 디스플레이 구동 회로의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서 및 디스플레이 구동 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서와 디스플레이 구동 회로의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서의 일 구현예를 나타낸다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 구동 회로의 일 구현예를 나타낸다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타낸다.
도 11은 A-A' 라인에 따른 도 10의 터치 스크린 패널 및 지문 센서의 수직 단면도의 일 예를 나타낸다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 지문 센서가 터치 컨트롤러로부터 센싱 요청 신호를 수신하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 개시의 실시예에 따른 모바일 장치를 나타내는 블록도이다.
도 14 및 도 15는 도 13의 모바일 장치의 구성들의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 사람의 지문의 일부를 나타내는 도면이다.
도 17a는 이상적인 지문 패턴의 신호 세기를 주파수 도메인 상에 나타낸 그래프이고, 도 17b는 예시적인 지문 센싱 신호의 신호 세기를 주파수 도메인 상에 나타낸 그래프이다. 도 18은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센싱 영역 상의오브젝트가 지문인지 여부를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 19a 및 도 19b는 지문 센싱 영역 상에서 복수의 센싱 신호를 획득하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 20은 지문 센싱 영역 상의 복수의 방향에서 복수의 센싱 신호를 획득하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 개시의 실시예에 따른, 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 지문인지 여부를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 22는 복수의 센싱 신호의 신호 세기를 주파수 도메인 상에 나타낸 그래프이다.
도 23은 본 개시의 실시예에 따른, 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 지문인지 여부를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 24는 본 개시의 실시예에 따른 스마트폰을 나타내는 도면이다.1 shows a display device according to an embodiment of the present disclosure;
FIG. 2 is a vertical sectional view of the display panel and the fingerprint sensor of FIG. 1 taken along the line AA '.
3 is a diagram for explaining the operation of the fingerprint sensor and the display driving circuit according to the embodiment of the present disclosure.
FIG. 4 is a diagram showing the operation of the fingerprint sensor and the display drive circuit of FIG. 3 over time.
5 is a flowchart showing the operation of the fingerprint sensor and the display drive circuit according to the embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram for explaining the operation of the fingerprint sensor and the display driving circuit according to the embodiment of the present disclosure.
7 is a flowchart showing the operation of the fingerprint sensor and the display drive circuit according to the embodiment of the present disclosure.
8 shows an embodiment of a fingerprint sensor according to an embodiment of the present disclosure.
Fig. 9 shows an embodiment of a display driving circuit according to the embodiment of the present disclosure.
Figure 10 shows a touch screen device according to an embodiment of the present disclosure;
11 shows an example of a vertical cross-sectional view of the touch screen panel and fingerprint sensor of Fig. 10 according to line AA '.
12A, 12B, and 12C are diagrams illustrating a method of receiving a sensing request signal from a touch controller by a fingerprint sensor.
13 is a block diagram illustrating a mobile device in accordance with an embodiment of the present disclosure.
Figures 14 and 15 are flow charts illustrating the operation of the configurations of the mobile device of Figure 13;
16 is a view showing a part of a person's fingerprint.
FIG. 17A is a graph showing the signal intensity of the ideal fingerprint pattern on the frequency domain, and FIG. 17B is a graph showing the signal intensity of the exemplary fingerprint sensing signal on the frequency domain. 18 is a flowchart illustrating a method for determining whether or not an object on a fingerprint sensing area according to an embodiment of the present disclosure is a fingerprint.
19A and 19B are diagrams illustrating a method of acquiring a plurality of sensing signals on a fingerprint sensing area.
20 is a diagram showing a method of acquiring a plurality of sensing signals in a plurality of directions on a fingerprint sensing area.
21 is a flowchart illustrating a method for determining whether an object on the fingerprint sensing area is a fingerprint, according to an embodiment of the present disclosure.
22 is a graph showing signal intensities of a plurality of sensing signals in the frequency domain.
23 is a flowchart illustrating a method for determining whether an object on a fingerprint sensing area is a fingerprint, according to an embodiment of the present disclosure.
24 is a diagram illustrating a smartphone according to an embodiment of the present disclosure;
이하, 본 개시의 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. Embodiments of the present disclosure are described below in connection with the accompanying drawings.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸다.1 shows a display device according to an embodiment of the present disclosure;
본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는 스마트폰 (smart phone), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 이동 전화기, 태블릿(tablet) PC(Personal Computer), PDA(Personal Digital Assistant), EDA (Enterprise Digital Assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(Portable Multimedia Player), PND(Personal Navigation Device 또는 Portable Navigation Device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 웨어러블 컴퓨터, 사물 인터넷(internet of things(IoT)) 장치, 만물 인터넷 (internet of everything(IoE)) 장치, 드론(drone), 또는 e-북(e-book)으로 구현될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 기능, 및 지문 인식 기능을 갖는 다양한 종류의 전자 장치 중 하나일 수 있다. A
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 패널(100), 디스플레이 구동 회로(200) 및 지문 센서(300)를 포함할 수 있다. 지문 센서(300)는 디스플레이 패널(100)의 하부에 배치될 수 있다. 지문 센서(300)는 반도체 칩 또는 반도체 패키지로 구현되어 디스플레이 패널(100)의 일 면에 부착될 수 있다. 디스플레이 장치(1000)는 다른 구성들을 더 포함할 수 있으며, 예컨대 디스플레이 장치(1000)가 모바일 장치인 경우, 애플리케이션 프로세서(이하 AP라고 함)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a
디스플레이 패널(100)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 화소들(PX)을 포함하며, 프레임 단위로 이미지를 표시할 수 있다. 디스플레이 패널(100)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이, ECD(Electrochromic Display), DMD(Digital Mirror Device), AMD(Actuated Mirror Device), GLV(Grating Light Valve), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 중 하나로 구현될 수 있고, 그 밖에 다른 종류의 평판 디스플레이 또는 플렉서블 디스플레이로 구현될 수 있다. 이하, 디스플레이 패널(100)은 OLED(organic LED) 디스플레이로 구현되는 것을 예를 들어 설명하기로 한다. The
실시예에 있어서, 디스플레이 패널(100)은 터치 센싱 어레이(또는 터치 센싱 층) 및/또는 포스 센싱 어레이(또는 포스 센싱 층)를 더 포함할 수 있다. 터치 센싱 어레이 및/또는 포스 센싱 어레이를 포함하는 디스플레이 패널(100)은 터치 스크린 패널로 지칭될 수 있다. 디스플레이 패널(100)이 터치 센싱 어레이 및/또는 포스 센싱 어레이를 더 포함하는 경우, 디스플레이 장치(1000)는 터치 센싱 어레이 및/또는 포스 센싱 어레이로부터 제공되는 터치 센싱 신호들을 기초로 터치 입력을 산출하거나 포스의 크기를 산출하는 회로들, 예컨대 터치 컨트롤러(또는 터치 센싱 회로라고 함) 및/또는 포스 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the
디스플레이 구동 회로(200)는 외부 프로세서, 예컨대 AP로부터 제공되는 영상 데이터를 영상 신호들로 변환하고, 영상 신호들을 디스플레이 패널(100)에 제공함으로써, 디스플레이 패널(100)에 영상을 표시할 수 있다. The
또한, 디스플레이 구동 회로(200)는 지문 센서(300)가 지문 센싱 동작을 수행할 때, 디스플레이 패널(100) 상의 지문 센싱 영역(101)의 전부 또는 일부 영역에서 광을 방출하도록 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다. 한편, 지문 센싱 영역은 하부에 지문 센서(300)가 배치된 디스플레이 패널(100)의 x-y 평면 상의 영역을 의미한다. 도 1에는 하나의 지문 센싱 영역(101)이 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수개의 지문 센싱 영역이 디스플레이 패널(100)의 x-y 평면 상에 배치될 수 있다. 지문 센싱 영역(101)의 하부에는 지문 센서(300) 또는 지문 센서(300)의 픽셀 어레이, 즉 지문 센싱 어레이가 배치될 수 있다. 지문 센싱 영역(101)의 전부 또는 일부에 포함되는 화소(PX)들, 예컨대 OLED 화소들이 광원으로서 동작할 수 있다. 이하, 본 개시에서 광원은 지문 센싱 영역(101)의 전부 또는 일부에 포함되는 화소(PX)들을 의미한다. 디스플레이 구동 회로(200)는 지문 센싱 영역(101)의 전부 또는 일부 영역에 포함되는 광원을 발광시키거나 소광시킬 수 있다. The
지문 센서(300)는 지문의 융선(ridge)과 융선 사이의 골(valley)에 의해 반사된 광을 센싱함으로써 지문을 인식하는 광학적 방식의 지문 센서일 수 있다. 지문 센서(300)는 디스플레이 패널(100)로부터 제공되는 광을 기초로 지문 센싱 영역을 스캔함으로써, 지문 센싱 동작을 수행할 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 이미지를 생성하고, 지문 이미지를 AP에 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역(101) 상의 오브젝트, 다시 말해서 지문 센싱 영역(101) 상에 접촉하거나 또는 근접한 오브젝트가 사람의 지문인지 여부를 판단할 수 있다. 이하, 본 개시에서, 지문 센싱 영역(101) 또는 디스플레이 패널(100) 상의 오브젝트는 지문 센싱 영역(101) 또는 디스플레이 패널(100) 상에 접촉한 오브젝트뿐만이 아니라, 근접한 오브젝트를 의미한다. The
지문 센서(300)는 지문 센싱 동작을 수행할 때, 디스플레이 패널(100)이 지문 센싱 영역(101)의 일부 또는 전부에서 광을 방출하도록 디스플레이 구동 회로(200)를 제어할 수 있다. 지문 센서(300)는 디스플레이 구동 회로(200)에 발광(light on) 요청 신호 또는 소광(light off) 요청 신호를 전송할 수 있다. 실시예에 있어서, 지문 센서(300)는 발광 요청 신호(LON)와 함께 부분 영역 정보, 예컨대 지문 센싱 영역(101) 중 발광될 부분 영역에 대한 정보를 디스플레이 구동 회로(200)에 전송할 수 있다.The
지문 센서(300)는 지문 스캔 준비가 완료되면, 디스플레이 구동 회로(200)에 발광 요청 신호(LON)를 전송할 수 있다. 또한, 지문 스캔이 완료되면 지문 센서(300)는 즉시 디스플레이 구동 회로(200)에 소광 요청 신호(LOFF)를 전송할 수 있다. The
디스플레이 패널(100)의 지문 센싱 영역(101)에 포함되는 화소(PX)들은 지문 센싱 동작 시 고휘도의 광을 방출하는 광원으로 동작할 수 있다. 화소(PX)들이 광을 방출하는 시간이 길어지면 화소(PX)들이 열화될 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 성능이 열화될 수 있다. 그러나, 본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)에서는, 지문 센서(300)의 제어 하에 지문 센서(300)가 실제로 지문을 스캔하는 구간에만 디스플레이 패널(100)의 지문 센싱 영역(101)의 화소(PX)들이 발광함으로써, 지문 센싱을 위한 발광 시간을 최소화할 수 있다. The pixels PX included in the
실시예에 있어서, 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역(101)의 일부 영역만 센싱하고, 지문 센싱 영역(101) 상의 오브젝트가 사람의 지문인지 판단할 수 있다. 예컨대, 지문 센서(300)는 부분 이미지를 생성하고, 생성된 부분 이미지가 사람의 지문 이미지인지 여부를 판단할 수 있다. 또는 지문 센서(300)는 상기 일부 영역의 적어도 두 방향에서, 출력되는 센싱 신호를 기초로 오브젝트가 사람의 지문인지 판단할 수 있다. 이때, 디스플레이 구동 회로(200)는 지문 센싱 영역(101) 전부가 아닌 상기 일부 영역에 포함되는 광원만 발광시킬 수 있다. 예컨대, 디스플레이 구동 회로(200)는 지문 센서(300)로부터 발광 요청 신호와 함께 수신되는 부분 영역 정보를 기초로 지문 센싱 영역(101) 중 상기 부분 영역 정보에 대응하는 부분 영역에 포함되는 광원을 발광시킬 수 있다. In the embodiment, the
지문 센서(300)는 지문 센싱 영역(101) 상의 오브젝트가 사람의 지문이라고 판단되는 경우, 다시 지문 스캔 동작을 수행하여 지문 이미지, 다시 말해서 전체 지문 이미지를 생성하고 생성된 지문 이미지를 AP에 제공할 수 있다. 이에 따라, 지문 센싱 영역(101)에 사람의 지문이 접촉할 때(또는 근접할 때)만 지문 센서(300)가 전체 지문 이미지를 생성하므로, 지문 센싱 영역(101)의 화소(PX)들이 발광하는 시간이 감소될 수 있으며, 지문 센서(300)의 소비전류가 감소될 수 있다. When the
또한, AP는 수신되는 지문 이미지의 패턴을 사용자의 지문 패턴과 비교하여, 매칭 여부를 판단하는데, 지문 이미지가 사람의 지문 이미지가 아닌 경우 패턴 비교 동작이 제거될 수 있으므로, AP의 소비 전력이 감소될 수 있다. Also, the AP compares the pattern of the received fingerprint image with the fingerprint pattern of the user to determine whether the fingerprint image matches the fingerprint image. If the fingerprint image is not a fingerprint image of a person, the pattern comparison operation can be removed. .
도 2는 A-A' 라인에 따른 도 1의 디스플레이 패널 및 지문 센서의 수직 단면도의 일 예이다. 도 2를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 복수의 화소들(PX), 예컨대 OLED 화소들을 포함하는 디스플레이 층(110), 백플레인(120) 및 커버 글라스(130)를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(100)은 다른 층들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(100)이 터치 스크린 패널로 구현될 경우, 디스플레이 패널(100)은 복수의 터치 센싱 유닛들 및/또는 복수의 포스 센싱 유닛들을 포함하는 터치 센싱 층을 더 포함할 수 있다. 2 is a vertical cross-sectional view of the display panel and the fingerprint sensor of Fig. 1 taken along line A-A '. Referring to FIG. 2, the
사용자의 지문(FP)이 디스플레이 패널(100)의 커버 글라스(130) 상에 접촉되거나 또는 커버 글라스(130)에 근접할 때, 복수의 화소들(PX)로부터의 광이 사용자의 지문으로 전달 및 반사되고, 반사된 광은 백플레인(120)을 투과하여 지문 센서(300)로 전달될 수 있다. The light from the plurality of pixels PX is transmitted to the fingerprint of the user and the fingerprint of the user is detected when the fingerprint FP of the user touches the
지문 센서(300)는 반도체 칩 또는 반도체 패키지로 구현되어 디스플레이 패널(100)의 일 면, 예컨대 디스플레이 패널(100)의 하면에 부착될 수 있다. 지문 센서(300)는 픽셀 어레이(310) 및 지문 컨트롤러(320)를 포함할 수 있다. The
픽셀 어레이(310)는 복수의 센싱 픽셀들을 포함할 수 있으며, 복수의 센싱 픽셀은 각각 광전 변환 소자(예컨대, 포토 다이오드, 포토트랜지스터, 포토 게이트 및 핀드 포토 다이오드 등)를 포함할 수 있다. 복수의 센싱 픽셀들 각각은 지문의 서로 다른 영역에 의해 반사된 광을 센싱하며, 센싱된 광에 대응하는 전기 신호를 발생할 수 있다. 각각의 센싱 픽셀은 지문의 융선(ridge) 반사된 광에 대응하는 전기 신호를 발생하거나, 융선 사이의 골(valley)에 반사된 광에 대응하는 전기 신호를 발생할 수 있다. 광이 반사된 지문의 형태에 따라 각각의 센싱 픽셀에서 센싱된 광의 양은 달라질 수 있으며, 센싱된 광의 양에 따라 서로 다른 레벨을 갖는 전기 신호가 생성될 수 있다.The
지문 컨트롤러(320)는 픽셀 어레이(310)의 복수의 센싱 픽셀들로부터 제공되는 전기 신호들, 즉 아날로그 센싱 신호들을 수신하고, 아날로그 센싱 신호들에 대한 처리 동작을 통해 지문 이미지를 생성할 수 있다. The
픽셀 어레이(310) 및 지문 컨트롤러(320)는 서로 다른 별개의 웨이퍼(또는, 반도체 기판) 상에 형성될 수 있으며, 이 때 픽셀 어레이(310)와 지문 컨트롤러(320)는 별개의 칩으로 분류될 수 있다. 실시예에 있어서, 픽셀 어레이(310)가 구현된 반도체 칩은 지문 컨트롤러(320)가 구현된 반도체 칩 상에 적층될 수 있다. 또는, 다른 실시예로서, 픽셀 어레이(310)와 지문 컨트롤러(320)는 하나의 반도체 칩 내에 구현될 수도 있다.The
지문 센서(300)는 집광부(330)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(100)의 백플레인(120)을 통과한 반사된 광은 집광부(330)를 통과하여 픽셀 어레이(310)로 입사될 수 있다. 비제한적으로, 집광부(330)는 복수의 핀 홀들을 포함하는 핀 홀 마스크, 초박형 렌즈 등으로 구현될 수 있다. The
실시예에 있어서, 집광부(330)는 픽셀 어레이(310)에 적층되거나, 또는 픽셀 어레이(310)를 구현하기 위한 공정 과정에서, 픽셀 어레이(310)를 구성하는 하나 이상의 레이어에 레이어 형태로 적층될 수 있다. 다시 말해서, 집광부(330)와 픽셀 어레이(310)는 일체형으로 형성될 수 있다. In an embodiment, the
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서 및 디스플레이 구동 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 지문 센서 및 디스플레이 구동 회로의 동작을 시간에 따라 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the fingerprint sensor and the display drive circuit according to the embodiment of the present disclosure, and FIG. 4 is a diagram showing the operation of the fingerprint sensor and the display drive circuit of FIG. 3 over time.
도 3 및 도 4를 참조하면, 지문 센서(300)는 외부로부터 지문 센싱 요청 신호(SREQ)를 수신하고, 지문 스캔 준비를 할 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 스캔 전, 예컨대 PR 구간 동안, 내부 회로가 정상적으로 지문 센싱을 위한 동작을 수행할 수 있도록 셋팅할 수 있다. 지문 스캔 준비가 완료되면, 지문 센서(300)는 디스플레이 구동 회로(200)에 발광 요청 신호(LON)를 전송할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(200)는 발광 요청 신호(LON)에 응답하여 디스플레이 패널(100)을 구동할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(200)는 지문 센싱 영역(101)의 전부 또는 일부에 포함되는 광원들에 높은 계조를 나타내는 신호(VH)를 제공함으로써, 광원을 고휘도로 발광시킬 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 4, the
이때, 지문 센서(300)는 지문 스캔 동작을 수행할 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역(101)의 전부 또는 일부에 대응하는 복수의 센싱 픽셀들로부터 제공되는 전기 신호들, 즉 아날로그 센싱 신호들을 수신할 수 있다. 지문 센서(300)는 상기 아날로그 센싱 신호들을 디지털 센싱 신호로 변환할 수 있다. At this time, the
지문 스캔 동작이 완료되면, 지문 센서(300)는 디스플레이 구동 회로(200)에 소광 요청 신호(LOFF)를 전송할 수 있다. 소광 요청 신호(LOFF)에 응답하여 디스플레이 구동 회로(200)는 디스플레이 패널(100)의 구동을 중단할 수 있으며, 이에 따라 광원들을 소광시킬 수 있다. When the fingerprint scan operation is completed, the
지문 센서(300)는 지문 스캔 구간 이후, 예컨대 SP 구간 동안, 수신된 아날로그 센싱 신호들을 디지털 센싱 신호들로 변환하고 변환된 신호들, 즉 센싱 신호들을 기초로 지문 이미지 또는 부분 이미지를 생성할 수 있다. 또는 지문 센서(300)는 센싱 신호들 또는 부분 이미지의 주파수 성분을 분석할 수 있다. The
발광 요청 신호(LON) 및/또는 소광 요청 신호(LOFF)가 지문 센서(300) 이외의 장치, 예컨대 AP로부터 제공되는 경우, 지문 센서(300)의 동작 상태에 관계없이 발광 요청 신호(LON) 및/또는 소광 요청 신호(LOFF)가 디스플레이 구동 회로(200)로 전송될 수 있다. 디스플레이 구동 회로(200)는 지문 센서(300)가 지문을 스캔하는 구간 이외의 구간에 광원들을 발광시킬 수 있다. When the light emission request signal LON and / or the extinction request signal LOFF are provided from an apparatus other than the
그러나, 전술한 본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 장치(도 1의 1000)의 지문 센서(300) 및 디스플레이 구동 회로(200)의 동작에 따르면, 지문 센싱 동작 시, 지문 센서(300)가 직접 디스플레이 구동 회로(200)를 제어함으로써, 실제로 지문 센서(300)가 지문 스캔하는 구간에만 디스플레이 패널(100)의 지문 센싱 영역(101)의 화소(PX)들이 발광할 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치(1000)의 소비 전류의 낭비가 방지되고 지문 센싱을 위한 광원들의 발광 시간이 최소화될 수 있다.However, according to the operations of the
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서와 디스플레이 구동 회로의 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 5는 지문 센서(300)가 지문 센싱 영역 전체를 스캔하는 경우를 나타낸다. 5 is a flowchart showing the operation of the fingerprint sensor and the display drive circuit according to the embodiment of the present disclosure. 5 shows a case where the
도 5를 참조하면, 지문 센서(300)는 지문 센싱 요청 신호를 수신할 수 있다(S110). 지문 센서(300)는 외부 프로세서, 터치 컨트롤러 또는 센서 허브 등으로부터 지문 센싱 요청 신호를 수신할 수 있다. Referring to FIG. 5, the
지문 센서(300)는 내부 회로를 셋팅할 수 있다(S120). 이에 따라 지문 센서(300)가 지문 스캔 준비를 할 수 있다. 내부 회로, 예컨대 아날로그 회로의 바이어스가 세팅될 수 있다. The
이후, 완전 지문 센싱, 다시 말해서 지문 센싱 영역 전체를 스캔하는 동작이 수행될 수 있다(S130). 지문 센서(300)는 지문 스캔 준비가 완료되면, 발광 요청 신호를 디스플레이 구동 회로(200)에 전송할 수 있다(S131). 디스플레이 구동 회로(200)는 발광 요청 신호에 응답하여 지문 센싱 영역의 광원을 발광시킬 수 있으며(S133), 광원이 발광되면, 지문 센서(300)는 지문 스캔 동작을 수행할 수 있다(S132). Thereafter, the entire fingerprint sensing operation, that is, the entire fingerprint sensing area, may be performed (S130). When the
지문 스캔 동작이 완료되면, 지문 센서(300)는 소광 요청 신호를 디스플레이 구동 회로(200)에 전송할 수 있다(S134). 디스플레이 구동 회로(200)는 소광 요청 신호에 응답하여 지문 센싱 영역의 광원을 소광시킬 수 있다(S136).When the fingerprint scan operation is completed, the
소광 요청 신호 전송 후, 또는 소광 요청 신호 전송과 동시에 지문 센서(300)는 센싱 신호들을 처리, 예컨대 이미지 처리하여 지문 이미지를 생성할 수 있다(S135). 지문 센서(300)는 지문 센싱 완료 신호 또는 생성된 지문 이미지를 출력할 수 있다(S140). 예컨대 지문 센서(300)는 지문 센싱 완료 신호 또는 생성된 지문 이미지를 AP에 전송할 수 있다. After transmitting the extinction request signal or simultaneously transmitting the extinction request signal, the
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서 및 디스플레이 구동 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 지문 센서(300)가 지문 센싱 영역(101)의 일부 영역을 스캔하는 동작을 나타낸다. 6 is a diagram for explaining the operation of the fingerprint sensor and the display driving circuit according to the embodiment of the present disclosure. 6 shows an operation in which the
도 6의 지문 센서(300) 및 디스플레이 구동 회로(200)의 동작은 도 3을 참조하여 설명한 지문 센서(300) 및 디스플레이 구동 회로(200)의 동작과 유사하다. 다만, 지문 센서(300)는 발광 요청 신호(LON)와 함께 부분 영역 정보(PAIF)를 디스플레이 구동 회로(200)에 전송할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(200)는 지문 센싱 영역(101) 중 부분 영역 정보(PAIF)에 대응하는 부분 영역(PA)의 광원을 발광시킬 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역(101) 전체가 아닌 부분 영역(PA)에 대하여 지문 스캔 동작을 수행할 수 있다. The operations of the
실시예에 있어서, 부분 영역 정보(PAIF)는 부분 영역(PA)에 대한 어드레스를 포함할 수 있다. 또는 복수의 부분 영역(PA)이 미리 설정되고, 부분 영역 정보(PAIF)는 복수의 부분 영역(PA) 중 하나를 나타내는 인덱스를 포함할 수 있다.In the embodiment, the partial area information PAIF may include an address for the partial area PA. Or a plurality of partial areas PA are preset, and the partial area information PAIF may include an index indicating one of the plurality of partial areas PA.
다른 실시예에 있어서, 복수의 부분 영역(PA)이 미리 설정되고, 발광 요청 신호(LON)가 디스플레이 구동 회로(200)에 제공될 때마다, 미리 설정된 순서에 따라 복수의 부분 영역(PA) 중 하나가 선택될 수 있다. In another embodiment, each time a plurality of partial areas PA are set in advance and the light emission request signal LON is provided to the
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서와 디스플레이 구동 회로의 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 7은 지문 센서(300)가 지문 센싱 영역의 일부 영역, 다시 말해서 부분 영역(도 6의 PA)를 스캔하는 경우를 나타낸다. 7 is a flowchart showing the operation of the fingerprint sensor and the display drive circuit according to the embodiment of the present disclosure. 7 shows a case where the
도 7을 참조하면, 지문 센서(300)는 지문 센싱 요청 신호를 수신하고(S210), 니부 회로를 셋팅할 수 있다(S220). S210 단계 및 S220 단계는 도 5의 S110 단계 및 S120 단계와 유사하다. Referring to FIG. 7, the
이후, 부분 지문 센싱, 다시 말해서 지문 센싱 영역의 부분 영역을 스캔하는 동작이 수행될 수 있다(S130). 지문 센서(300)는 지문 스캔 준비가 완료되면, 발광 요청 신호 및 부분 영역 정보를 디스플레이 구동 회로(200)에 전송할 수 있다(S231). 디스플레이 구동 회로(200)는 발광 요청 신호에 응답하여 지문 센싱 영역 중 부분 영역 정보에 대응하는 부분 영역의 광원을 발광시킬 수 있으며(S233), 부분 영역의 광원이 발광되면, 지문 센서(300)는 부분 영역에 대한 지문 스캔 동작을 수행할 수 있다(S232). Subsequently, partial fingerprint sensing, that is, an operation of scanning a partial area of the fingerprint sensing area may be performed (S130). When the
지문 스캔 동작이 완료되면, 지문 센서(300)는 소광 요청 신호를 디스플레이 구동 회로(200)에 전송할 수 있다(S234). 디스플레이 구동 회로(200)는 소광 요청 신호에 응답하여 부분 영역의 광원을 소광시킬 수 있다(S236).When the fingerprint scan operation is completed, the
소광 요청 신호 전송 후, 또는 소광 요청 신호 전송과 동시에 지문 센서(300)는 센싱 신호들을 처리, 예컨대 이미지 처리하여 부분 이미지를 생성할 수 있다(S235). After transmitting the extinction request signal or simultaneously transmitting the extinction request signal, the
지문 센서(300)는 부분 이미지가 지문 이미지인지 여부를 판단할 수 있다(S240). 예컨대 지문 센서(235)는 부분 이미지의 적어도 두 방향에서 추출되는 신호들의 주파수 성분을 기초로 부분 이미지가 지문 이미지인지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 사람의 지문인지 판단할 수 있다. 다른 예로서, 지문 센서(300)는 적어도 두 방향의 센싱 신호들의 주파수 성분을 기초로 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 사람의 지문인지 판단할 수 있다. 이에 대해서는 도 16내지 도 23을 참조하여 추후 상세하게 설명하기로 한다. The
지문 센서(300)는 부분 이미지가 지문 이미지라고 판단되면, 완전 지문 이미지를 획득하기 위한 완전 지문 센싱을 수행할 수 있다(S260). 즉, 지문 센서(300)는 오브젝트가 사람의 지문이라고 판단되면, 완전 지문 센싱을 수행할 수 있다. 완전 지문 센싱은 도 5의 S130 단계에 따라 수행될 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 이미지를 획득하고, 획득된 지문 이미지를 프로세서에 전송할 수 있다. 지문 센서(300)는 부분 이미지가 지문 이미지가 아니라고 판단되면, 부분 이미지를 폐기할 수 있다(S250). If it is determined that the partial image is a fingerprint image, the
이에 따라, 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역의 부분 영역을 스캔하여, 지문 센싱 영역에 접촉한 오브젝트가 사람의 지문인지 여부를 먼저 판단한 후, 사람의 지문이라고 판단되는 경우에만, 지문 센싱 영역 전체를 스캔하여 지문 이미지를 획득하고, 획득된 지문 이미지를 지문 패턴 매칭을 위하여 AP에 제공할 수 있다. Accordingly, the
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센서의 일 예를 나타낸다. 8 shows an example of a fingerprint sensor according to an embodiment of the present disclosure.
도 8을 참조하면, 지문 센서(300a)는 픽셀 어레이(310)지문 컨트롤러(320) 및 집광부(330)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한 픽셀 어레이(310), 지문 컨트롤러(320) 및 집광부(330)에 대한 설명은 본 실시예에 따른 픽셀 어레이(310), 지문 컨트롤러(320) 및 집광부(330)에 적용될 수 있다. Referring to FIG. 8, the
집광부(330)는 오브젝트, 예컨대 지문에 의해 반사된 반사 광(L)을 모으거나 또는 수신할 수 있다. 반사 광(L)은 집광부(330)를 통과하여 픽셀 어레이(310)로 입사될 수 있다. 비제한적으로, 집광부(330)는 복수의 핀 홀들을 포함하는 핀 홀 마스크, 초박형 렌즈 등으로 구현될 수 있다. The
픽셀 어레이(310)는 복수의 센싱 픽셀들을 포함할 수 있으며, 복수의 센싱 픽셀들 각각은 반사 광(L)을 센싱하며, 센싱된 광에 대응하는 전기 신호, 즉 아날로그 센싱 신호를 발생할 수 있다. The
지문 컨트롤러(320)는 픽셀 어레이(310)의 복수의 센싱 픽셀들로부터 제공되는 아날로그 센싱 신호들을 수신하고, 아날로그 센싱 신호들에 대한 처리 동작을 통해 지문 이미지 또는 부분 이미지를 생성할 수 있다. The
지문 컨트롤러(320)는 센싱 회로(321), 컨트롤러(322), 신호 처리기(323), 버퍼(324), 제1 인터페이스(325) 및 제2 인터페이스(326)를 포함할 수 있다.The
센싱 회로(321)는 픽셀 어레이(310)로부터 아날로그 센싱 신호들을 수신하고, 수신된 아날로그 센싱 신호들을 디지털 센싱 신호들로 변환할 수 있다. 센싱 회로(321)는 복수의 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 복수의 아날로그-디지털 변환기 각각은 픽셀 어레이(310)에 연결된 각 채널 중 대응하는 채널로부터 제공되는 아날로그 센싱 신호를 디지털 센싱 신호로 변환할 수 있다. 디지털 변환된 센싱 신호는 신호 처리기(323)에 제공되거나, 또는 버퍼(334)에 임시 저장된 후, 신호 처리기(323)에 제공될 수 있다. The
버퍼(324)는 센싱 회로(331)로부터 제공되는 센싱 신호를 임시 저장할 수 있다. 버퍼(324)는 또한 지문 센서(300a)의 동작을 위하여 설정된 다양한 종류의 설정값, 알고리즘 등을 저장할 수 있다. 버퍼(324)는 휘발성 메모리(volatile memory) 또는 불휘발성 메모리(nonvolatile memory) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 불휘발성 메모리는 ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM) 등을 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는 DRAM (Dynamic RAM), SRAM (Static RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FeRAM (Ferroelectric RAM) 등을 포함할 수 있다.The
신호 처리기(323)는 센싱 신호들을 기초로 지문 이미지 또는 부분 이미지를 생성할 수 있다. 신호 처리기(323)는 또한 센싱 신호들 또는 부분 이미지에 포함된 센싱 신호들의 주파수 성분을 분석할 수 있다. 예컨대 신호 처리기(323)는 센싱 신호들로부터 특정 주파수 대역의 신호를 추출할 수 있다. 이를 위해, 신호 처리기(323)는 주파수 분석 필터(323_1)를 구비할 수 있다.The
주파수 분석 필터(323_1)는 예컨대, FFT(Fast Fourier Transform) 필터, 디지털 IIR(Infinite Impulse Response) 필터, 밴드 패스 필터 등을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 주파수 분석 필터(323_1)는 다양한 종류의 디지털 필터를 포함할 수 있다. The frequency analysis filter 323_1 may include, for example, a fast Fourier transform (FFT) filter, a digital IIR (Infinite Impulse Response) filter, a band pass filter, and the like. However, it is not limited thereto, and the frequency analysis filter 323_1 may include various kinds of digital filters.
컨트롤러(322)는 지문 센서(300a)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(322)는 센싱 회로(321)의 구동 타이밍을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(322)는 제2 인터페이스(326)를 통해 디스플레이 구동 회로(200)에 발광 요청 신호 및/또는 소광 요청 신호를 전송할 수 있다. 실시예에 있어서, 지문 센서(300a)는 디스플레이 구동 회로(200)와 동기되어 동작할 수 있으며, 컨트롤러(322)는 제2 인터페이스(326)를 통해 디스플레이 구동 회로(200)에 동기 신호, 예컨대 수직 동기 신호 및/또는 수평 동기 신호를 전송하거나 또는 디스플레이 구동 회로(200)로부터 동기 신호를 수신할 수 있다. The
지문 센서(300a)가 전체 지문 센싱 동작 시, 컨트롤러(322)는 신호 처리기(323)로부터 제공되는 지문 이미지를 제1 인터페이스(325)를 통해 AP로 전송할 수 있다. When the
지문 센서(300a)가 부분 지문 센싱 동작 시, 컨트롤러(322)는 신호 처리기(323)로부터 제공되는 센싱 신호들의 주파수 특성을 기초로 오브젝트가 사람의 지문인지 판단할 수 있다. 실시예에 있어서, 컨트롤러(322)는 부분 이미지가 지문 이미지인지 판단할 수 있다. 오브젝트가 사람의 지문이라고 판단되면, 컨트롤러(322)는 지문 센서(300a)가 완전 지문 센싱 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 실시예에 있어서, 부분 이미지가 지문 이미지가 아니라고 판단되면, 컨트롤러(322)는 부분 이미지를 폐기할 수 있다. When the
제1 인터페이스(325)는 지문 센서(300a)가 외부 프로세서, 예컨대 AP와 통신하기 위한 통신 회로이고, 제2 인터페이스(326)는 지문 센서(300a)가 디스플레이 구동 회로(200)와 통신하기 위한 통신 회로일 수 있다. 실시예에 있어서, 제1 인터페이스(325) 및 제2 인터페이스(326)는 하나의 회로로서 구현될 수 있다. The
제1 인터페이스(325) 및 제2 인터페이스(326)는 동종 또는 이종의 인터페이스일 수 있다. 제1 인터페이스(325) 및 제2 인터페이스(326)는 각각 RGB 인터페이스, CPU 인터페이스, 시리얼 인터페이스(serial interface), MDDI(Mobile display digital interface), I2C(inter integrated circuit) 인터페이스, SPI(serial pheripheral interface), MCU(micro controller unit) 인터페이스, MIPI(Mobile industry processor interface), eDP(embedded displayport) 인터페이스, D-sub(D-subminiature), 광 인터페이스(optical interface), D-sub(D-subminiature) 또는 HDMI(high definition multimedia interface) 중 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 제1 인터페이스(325) 및 제2 인터페이스(326)는 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure Digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다. 제1 인터페이스(325) 및 제2 인터페이스(326)는 이 외에도 다양한 직렬 또는 병렬 인터페이스를 포함할 수 있다.The
실시예에 있어서, 제2 인터페이스(326)는 단순 입/출력 핀(또는 패드)일 수 있다. 예를 들어, 제2 인터페이스(326)는 범용 입/출력 핀(General Purpose I/O, GPIO)으로 구현될 수 있다. In an embodiment, the
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 구동 회로의 일 예를 나타낸다. 설명의 편의를 위하여, 디스플레이 패널(100)을 함께 도시한다.Fig. 9 shows an example of a display drive circuit according to the embodiment of the present disclosure. For convenience of explanation, the
도 9를 참조하면, 디스플레이 구동 회로(200a)는 데이터 드라이버(210), 스캔 드라이버(220), 컨트롤 로직(230), 제1 인터페이스(240) 및 제2 인터페이스(250)를 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(200a)는 이외에도 전압 생성 회로, 영상 신호 처리 회로 등을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the
스캔 드라이버(220)는 컨트롤 로직(230)으로부터 제공되는 제1 제어 신호(CTRL1)에 응답하여, 디스플레이 패널(100)의 스캔 라인들(SL1~SLn)에 온 신호를 공급함으로써, 스캔 라인들(SL1~SLn)을 선택할 수 있다. 디스플레이 동작 시, 스캔 드라이버(220)는 디스플레이 패널(100)의 스캔 라인들(SL1~SLn)을 순차적으로 선택할 수 있다. 지문 센싱 동작 시, 스캔 드라이버(220)는 디스플레이 패널(100)의 스캔 라인들(SL1~SLn) 중 일부, 예컨대 발광 영역에 대응하는 스캔 라인들을 순차적으로 또는 동시에 선택할 수 있다. The
데이터 드라이버(210)는 제2 제어 신호(CTRL2)에 응답하여, 영상 데이터(DATA)를 아날로그 신호인 영상 신호들(예컨대 데이터(DATA)의 각 픽셀 데이터에 대응하는 계조 전압)로 변환하고, 영상 신호들을 데이터 라인들(DL1~DLm)에 제공할 수 있다. 데이터 드라이버(210)는 화소들(PX)이 지문 센싱 동작을 위한 광원으로서 동작할 때, 최고 계조를 나타내는 영상 신호들을 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 일부 라인들, 예컨대 발광 영역에 대응하는 라인들에 제공할 수 있다. The
컨트롤 로직(230)은 디스플레이 구동 회로(200a)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤 로직(230)은 데이터 드라이버(210) 및 스캔 드라이버(220)의 구동 시점을 제어할 수 있으며, 타이밍 컨트롤러로 지칭될 수 있다. 컨트롤 로직(230)은 제1 인터페이스(240)를 통해, 외부 프로세서, 예컨대 AP로부터 제공되는 영상 데이터 및 제어 신호들(예컨대 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 클럭 신호 등)을 수신하고, 수신된 제어 신호들에 기초하여 데이터 드라이버(210) 및 스캔 드라이버(220)를 제어하기 위한 제1 제어 신호(CTRL1) 및 제2 제어 신호(CTRL2)를 생성할 수 있다. 또한, 컨트롤 로직(230)은 영상 데이터를 데이터 드라이버(210)와의 인터페이스 사양에 맞도록 포맷을 변환하고, 변환된 영상 데이터(DATA)를 데이터 드라이버(210)에 전송할 수 있다. The
컨트롤 로직(230)은 또한, 제2 인터페이스(250)를 통해, 지문 센서(300)로부터 발광 요청 신호 및 소광 요청 신호를 수신하고, 발광 요청 신호에 응답하여, 지문 센싱 영역의 일부 또는 전부의 광원, 다시 말해서 지문 센싱 영역의 일부 또는 전부에 포함되는 화소들(PX)을 발광시키고, 소광 요청 신호에 응답하여, 광원들을 소광시킬 수 있다. The
컨트롤 로직(230)은 제2 인터페이스(250)를 통해 지문 센서(300)로부터 동기 신호를 수신하거나, 또는 지문 센서(300)에 동기 신호를 전송하고, 지문 센서(300)에 동기되어 제1 제어 신호(CTRL1) 및 제2 제어 신호(CTRL2)를 생성하고, 생성된 제1 제어 신호(CTRL1) 및 제2 제어 신호(CTRL2)를 기초로 데이터 드라이버(210) 및 스캔 드라이버(220)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 제1 제어 신호(CTRL1) 및 제2 제어 신호(CTRL2)에 응답하여 데이터 드라이버(210) 및 스캔 드라이버(220)가 동작함으로써, 지문 센싱 영역의 일부 또는 전부의 광원이 발광 또는 소광할 수 있다. The
제1 인터페이스(240)는 디스플레이 구동 회로(200a)가 외부 프로세서, 예컨대 AP와 통신하기 위한 통신 회로이고, 제2 인터페이스(250)는 디스플레이 구동 회로(200a)가 지문 센서(300)와 통신하기 위한 통신 회로일 수 있다. 실시예에 있어서, 제1 인터페이스(24) 및 제2 인터페이스(250)는 하나의 회로로서 구현될 수 있다. 제1 인터페이스(24) 및 제2 인터페이스(250)는 각각 도 8을 참조하여 전술한 다양한 인터페이스들 중 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 제2 인터페이스(250) 는 단순 입/출력 핀(또는 패드)일 수 있다. 예를 들어, 제2 인터페이스(250)는 범용 입/출력 핀(General Purpose I/O, GPIO)으로 구현될 수 있다. The
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타낸다. Figure 10 shows a touch screen device according to an embodiment of the present disclosure;
터치 스크린 장치(2000)는 디스플레이 기능, 터치 인식 기능 및 지문 인식 기능을 갖는 다양한 종류의 전자 장치 중 하나일 수 있다. 예컨대, 터치 스크린 장치(2000)는 도 1을 참조하여 전술한 다양한 전자 장치 중의 하나일 수 있다.The
터치 스크린 장치(2000)는 터치 스크린 패널(2100), 터치 스크린 구동 회로(2200) 및 지문 센서(300)를 포함할 수 있다. 도 10에 도시 되지는 않았으나, 터치 스크린 장치(2000)는 AP를 더 포함할 수 있다. The
터치 스크린 패널(2100)은 영상을 표시할 수 있으며, 터치 스크린 패널(2100) 상에 발생하는 터치 입력을 센싱할 수 있다. 터치 스크린 패널(2100)은 디스플레이 층 및 터치 센서 층을 포함할 수 있으며, 터치 센서 층은 디스플레이 층의 상부에 배치되거나, 또는 디스플레이 층과 일체로서 형성될 수 있다. The
도 11은 A-A' 라인에 따른 도 10의 터치 스크린 패널 및 지문 센서의 수직 단면도의 일 예를 나타낸다. 도 11의 수직 단면도는 도 2의 수직 단면도와 유사하다. 다만, 터치 스크린 패널(2100)은 터치 센서 층(140)을 더 포함할 수 있다. 일 예로서, 도 12에 도시된 바와 같이, 터치 센서 층(140)은 디스플레이 층(110)과 커버 글라스(130) 사이에 개재될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 터치 센서 층(140)은 화소(PX)들과 일체로서 형성될 수도 있다. 11 shows an example of a vertical cross-sectional view of the touch screen panel and the fingerprint sensor of Fig. 10 according to the line A-A '. The vertical cross-sectional view of Figure 11 is similar to the vertical cross-sectional view of Figure 2. However, the
터치 센서 층(140)에는 터치 센서가 구현될 수 있으며, 터치 센서는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 터치 센싱 유닛을 포함할 수 있다. 터치 센서는 터치 스크린 패널(2100) 상의 터치 입력을 센싱하고, 센싱 신호, 예컨대 터치 센싱 신호를 생성할 수 있다. 터치 센서는 터치 센싱 신호를 터치 컨트롤러(400)에 제공할 수 있다. The
터치 센서는 정전 용량 방식의 센서로 구현될 수 있다. 터치 센서(20)는 x-y 평면 상에 행열로 배치되는 터치 센싱 유닛들을 포함할 수 있다. 터치 센싱 유닛들은 터치 센싱 층(140)내에 배치되는 센서 전극으로 구현될 수 있다. 센서 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 구현될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 터치 센서는 저항막 방식(Resistive Overlay), 표면초음파 방식(Surface Acoustic Wave), 적외선 방식(Infrared), 표면탄성파 방식, 인덕티브 방식 등 다양한 방식의 센서로 구현될 수 있다. The touch sensor can be implemented by a capacitive sensor. The
실시예에 있어서, 터치 스크린 패널(2100)은 터치 스크린 패널(2100) 상에 발생하는 터치 입력의 포스를 센싱할 수 있다. 터치 스크린 패널(2100)은 포스 센서를 더 포함할 수도 있다. 포스 센서는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 포스 센싱 유닛을 포함할 수 있으며, 복수의 포스 센싱 유닛은 매트릭스 형태로 배열되거나 또는 행 및 열로 배열되는 복수의 포스 센싱 전극들로 구현될 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 센서 및 포스 센서는 센싱 전극을 공유할 수도 있다. In an embodiment, the
터치 스크린 구동 회로(2200)는 디스플레이 구동 회로(200) 및 터치 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(200) 및 터치 컨트롤러(400)는 별개의 반도체 칩에 형성될 수 있다. 또는 디스플레이 구동 회로(200) 및 터치 컨트롤러(400)는 하나의 반도체 칩에 집적될 수도 있다. The touch
디스플레이 구동 회로(200)는 터치 스크린 패널(2100), 즉 터치 스크린 패널(2100)의 디스플레이 층(110)에 영상을 표시하거나 또는 지문 센서(300)가 지문 센싱 동작 시, 지문 센싱 영역(101)의 광원을 발광시킬 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 디스플레이 구동 회로(200)의 동작은 본 실시예의 디스플레이 구동 회로(200)에 적용될 수 있다. 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The
터치 컨트롤러(400)는 터치 센싱 층(140)에 구동 신호를 제공하고, 상기 구동 신호를 기초로 터치 센싱 층(140)으로부터 수신되는 센싱 신호를 처리하여 터치 입력 발생 여부 및 터치 좌표를 산출할 수 있다. The
한편, 터치 컨트롤러(400)는, 터치 스크린 장치(2000)가 저전력 모드로 동작하되 다만 터치 센싱 기능을 수행하도록 설정된 경우(예컨대 always on touch 모드), 터치 스크린 패널(2000 상에 터치 입력 또는 임계 레벨 이상의 터치 포스가 발생되면, 지문 센서(300)에 직접적으로 또는 간접적으로 센싱 요청 신호(SREQ)를 제공할 수 있다. Meanwhile, when the
지문 센서(300)는 터치 컨트롤러(400)로부터 제공되는 센싱 요청 신호(SREQ)에 응답하여 저전력 모드, 예컨대 슬립 모드에서 동작 모드, 예컨대 노말 동작 모드로 전환되며, 지문 센싱 동작을 수행할 수 있다. The
지문 센서(300)는 지문 스캔 준비 완료 후, 디스플레이 구동 회로(200)에 발광 요청 신호(LON)를 전송하고, 이후, 지문 스캔이 완료되면, 디스플레이 구동 회로(200)에 소광 요청 신호(LOFF)를 전송할 수 있다.The
지문 센서(300) 및 디스플레이 구동 회로(200)의 동작은 도 1을 참조하여 전술한 바와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. The operations of the
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 지문 센서가 터치 컨트롤러로부터 센싱 요청 신호(SREQ)를 수신하는 방법을 설명하는 도면이다.12A, 12B and 12C are diagrams for explaining how a fingerprint sensor receives a sensing request signal SREQ from a touch controller.
도 12a를 참조하면, 지문 센서(300)는 터치 컨트롤러(400)로부터 직접적으로 센싱 요청 신호(SREQ)를 수신할 수 있다. 지문 센서(300)와 터치 컨트롤러(400)는 각각 직접 통신을 위한 인터페이스를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 12A, the
도 12b 및 도 12c를 참조하며, 지문 센서(300)는 터치 컨트롤러(400)로부터 간접적으로 센싱 요청 신호(SREQ)를 수신할 수 있다.Referring to FIGS. 12B and 12C, the
도 12b를 참조하면, 지문 센서(300) 및 터치 컨트롤러(400)는 각각 외부 프로세서, 예컨대 AP(500)와 통신할 수 있다. 터치 컨트롤러(400)는 AP(500)를 통해 지문 센서(300)에 센싱 요청 신호(SREQ)를 전송할 수 있다. 한편, 터치 스크린 장치(도 10의 2000)가 저전력 모드로 동작 시, AP(500)는 슬립 상태(또는 저전력 상태)일 수 있다. 다만, AP(500)는 저전력 영역(510)을 구비할 수 있으며, 저전력 영역(510)은 AP(500)가 슬립 상태일 때, 전부 또는 일부 동작을 수행할 수 있다. 저전력 영역(510)은 터치 컨트롤러(400)로부터 수신되는 센싱 요청 신호(SREQ)를 지문 센서(300)에 제공할 수 있다. Referring to FIG. 12B, the
도 12c를 참조하면, 지문 센서(300) 및 터치 컨트롤러(400)는 각각 센서 허브(600)에 연결되며, 센서 허브(600)를 통해 AP(500)와 통신할 수 있다. Referring to FIG. 12C, the
센서 허브(600)는 각종 센서들과 AP(500) 사이에 연결되며, 각종 센서들로부터 수신되는 데이터, 정보, 알림 등을 AP(500)에 제공하고, AP(500)로부터 제공되는 제어신호를 센서들로 전송할 수 있다. The
도 12c에서, 센서 허브(600)는 터치 컨트롤러(400)로부터 제공되는 터치 좌표 및 지문 센서(300)로부터 제공되는 지문 이미지를 AP(500)에 제공할 수 있다. 터치 컨트롤러(400)는 센서 허브(600)를 통해 센싱 요청 신호(SREQ)를 지문 센서(300)에 전송할 수 있다. 12C, the
한편, 도 12c에서, 센서 허브(600)는 AP(500)와 별개의 구성으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 센서 허브(600)는 AP(500)에 포함될 수 있다.12C, the
도 13은 본 개시의 실시예에 따른 모바일 장치를 나타내는 블록도이다. 모바일 장치는 도 10의 터치 스크린 장치로서 구현될 수 있으며, 터치 스크린 패널을 포함할 수 있다. 13 is a block diagram illustrating a mobile device in accordance with an embodiment of the present disclosure. The mobile device may be implemented as the touch screen device of FIG. 10, and may include a touch screen panel.
모바일 장치(3000)는, 디스플레이 구동 회로(200), 지문 센서(300), 터치 컨트롤러(400) 및 AP(500)를 포함할 수 있다. 터치 스크린 패널은 생략하기로 한다. 도 1 내지 도 13을 참조하여 디스플레이 구동 회로(200), 지문 센서(300), 터치 컨트롤러(400) 및 AP(500)에 대하여 설명한 내용은 본 실시예에 적용될 수 있다. The
AP(500)는 모바일 장치(3000)의 전반적인 동작을 제어한다. AP(500)는 디스플레이 구동 회로(200), 지문 센서(300) 및 터치 컨트롤러(400)와 통신할 수 있으며, 디스플레이 구동 회로(200), 지문 센서(300) 및 터치 컨트롤러(400)를 제어할 수 있다.The
구체적으로, 디스플레이 동작 시, AP(500)는 디스플레이 구동 회로(200)에 영상 데이터(IDATA)를 제공할 수 있다. 터치 센싱 동작 시, AP(500)는 터치 컨트롤러(400)로부터 제공되는 터치 좌표(Txy)를 기초로 사용자가 원하는 동작을 수행하도록 모바일 장치(3000)를 제어할 수 있다. 예컨대 AP(500)는 터치 스크린 패널 상에 표시되는 사용자 인터페이스가 다양한 종류의 애플리케이션에 대한 아이콘들을 포함하고 있을 때, 터치 좌표(Txy)에 대응하는 아이콘에 해당하는 애플리케이션 또는 프로그램을 실행시킬 수 있다. Specifically, in the display operation, the
지문 센싱 동작 시, AP(500)는 지문 센서(300)로부터 제공되는 지문 이미지(FPI)를 수신하고, 지문 이미지(FPI)를 기초로 사용자 인증을 수행할 수 있다. 예컨대 AP(500)는 지문 이미지(FPI)로부터 지문 패턴을 획득하고, 획득된 지문 패턴과 미리 설정된 사용자 지문의 패턴을 비교함으로써, 지문 패턴 매칭 여부를 판단할 수 있다. 지문 패턴이 매칭되면, AP(500)는 사용자 인증 성공으로 판단하고, 사용자 인증에 따른 다양한 동작을 수행할 수 있다. In the fingerprint sensing operation, the
예컨대, 모바일 장치가 잠금 상태일 경우, 사용자 인증이 성공하면, AP(500)는 모바일 장치를 잠금 해지 상태로 전환할 수 있다. 또는 AP(500)는 사용자 인증에 성공한 사용자가 보안 데이터를 이용하고자 하는 경우, 보안 데이터에 접속하거나, 보안 데이터 처리 동작을 수행할 수 있다. For example, when the mobile device is locked, if the user authentication is successful, the
한편, AP(500)는 보안 데이터, 예컨대 중요 데이터를 처리하는 보안 영역을 포함하며, 지문 이미지(FPI)는 보안 영역으로 수신될 수 있다. AP(500)는 일반 환경(Rich Execution Environment)(REE) 및 보안 환경(Trusted Execution Environment)(TEE)을 포함할 수 있으며, 보안 영역(TZ)에는 보안 환경이 적용될 수 있다. 보안 영역(TZ)과 다른 영역들, 예컨대 일반 영역들은 물리적으로 분리된 형태, 소프트웨어 적으로 분리된 형태, 또는 물리적인 분리와 소프트웨어적인 분리를 모두 이용한 형태로 구현될 수 있다. Meanwhile, the
지문 센싱 동작 시, 지문 센서(300)는 디스플레이 구동 회로(200)를 제어할 수 있다. 지문 센서(300)는 디스플레이 구동 회로(200)에 발광 요청 신호(LON) 및/또는 소광 요청 신호(LOFF)를 전송할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(200)는 지문 센서(300)로부터 수신되는 발광 요청 신호(LON) 및/또는 소광 요청 신호(LOFF)에 응답하여, 터치 스크린 패널(도 10의 2100) 상의 지문 센싱 영역(101)의 전부 또는 일부에 포함되는 광원들을 발광 또는 소광시킬 수 있다. In the fingerprint sensing operation, the
지문 센서(300)는 AP(500)로부터 지문 센싱 커맨드를 수신하고, 지문 센싱 커맨드에 응답하여 동작할 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 센싱 동작이 완료되면, 지문 센싱 완료 신호 및 지문 이미지(FPI)를 AP(500)에 제공할 수 있다.The
한편, 모바일 장치(3000)가 저전력 모드로 동작 시, AP(500)는 슬립 모드(또는 저전력 모드)일 수 있다. AP(500)는 동작을 중단하거나 또는 AP(500)의 일부 영역만이 동작할 수 있다.On the other hand, when the
이때, 터치 스크린 패널 상에 터치 입력이 감지되면, 지문 센서(300)가 지문 센싱 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 터치 컨트롤러(400)가 터치 스크린 패널 상에 발생하는 터치 입력을 감지하고, 센싱 요청 신호(SREQ)를 지문 센서(300)에 제공할 수 있다. 도 14에서는, 터치 컨트롤러(400)가 직접 센싱 요청 신호(SREQ)를 지문 센서(300)에 제공하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 도 13b 및 13c를 참조하여 설명한 바와 같이, 터치 컨트롤러(400)는 간접적으로 센싱 요청 신호(SREQ)를 지문 센서(300)에 제공할 수 있다. At this time, if a touch input is detected on the touch screen panel, the
도 14 및 도 15는 도 13의 모바일 장치의 구성들의 동작을 나타내는 흐름도이다.Figures 14 and 15 are flow charts illustrating the operation of the configurations of the mobile device of Figure 13;
모바일 장치(3000)가 잠금 상태에서 저전력 모드로 동작하는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다. A case where the
도 14를 참조하면, 모바일 장치(3000)가 저전력 모드로 동작하는 단계에서(S210), AP(500) 및 지문 센서(300)는 슬립 모드(또는 저전력 모드), 터치 컨트롤러(400)는 동작 모드로 디스플레이 구동 회로(200)는 저전력 동작 모드로 동작할 수 있다. 예컨대 디스플레이 구동 회로(200)는 터치 스크린 패널 상의 일부 영역에만 영상을 표시할 수 있다. 이러한 저전력 모드는 AOD(Always On Display) 모드, 또는 AOF(Always On Touch) 모드로 지칭될 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 컨트롤러(400) 또한 저전력 동작 모드로 동작할 수 있으며, 터치 스크린 패널 상의 상기 일부 영역 또는 다른 일부 영역에 발생하는 터치 입력을 감지할 수도 있다. 14, the
터치 컨트롤러(400)는 지속적으로, 예컨대 미리 설정된 주기 마다 터치 센싱을 수행함으로써, 터치 입력이 발생하였는지 판단할 수 있다(S211). The
터치 입력이 발생하면, 터치 컨트롤러(400)는 지문 센싱 요청 신호를 지문 센서(300)로 전송 할 수 있다(S222). 모바일 장치(3000)가 잠금 상태인 경우, 터치 입력이 발생하더라도, 사용자 인증이 수행되어야 모바일 장치(3000)가 저전력 모드에서 노말 동작 모드로 전환될 수 있다. 따라서, 터치 컨트롤러(400)는 사용자 인증을 위하여 터치 지문 센싱 요청 신호를 지문 센서(300)로 전송할 수 있다.When the touch input is generated, the
지문 센서(300)는 지문 센싱 요청 신호에 응답하여, 웨이크-업 되고, 지문 스캔 준비를 할 수 있다(S231). 다시 말해서 지문 센서(300)는 동작 모드로 전환되고, 지문 센싱 동작 준비를 할 수 있다. 지문 센서(300)는 내부 회로가 정상적으로 동작하도록 설정할 수 있다. In response to the fingerprint sensing request signal, the
지문 스캔 준비가 완료되면 지문 센서(300) 및 디스플레이 구동 회로(200)는 완전 지문 센싱을 수행할 수 있다(S241). 도 5의 S130 단계를 참조하여 설명한 바에 따라, 완전 지문 센싱이 수행될 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역 전체를 스캔하여 지문 이미지를 생성할 수 있으며, 지문 이미지를 AP(500)에 전송할 수 있다(S251). When the fingerprint scan preparation is completed, the
지문 이미지가 수신되면, AP(500)는 슬립 모드(또는 저전력 모드)에서 동작 모드로 전환될 수 있으며, 지문 매칭 동작을 수행할 수 있다(S261). 수신된 지문 이미지의 패턴과 기 설정된 사용자 지문의 패턴이 일치하면, 모바일 장치(3000)는 동작 모드로 전환될 수 있다. When the fingerprint image is received, the
도 15를 참조하면, 모바일 장치(3000)가 저전력 모드로 동작하는 단계에서(S310), AP(500) 및 지문 센서(300)는 슬립 모드(또는 저전력 모드), 터치 컨트롤러(400)는 동작 모드로 디스플레이 구동 회로(200)는 저전력 동작 모드로 동작할 수 있다.15, when the
터치 컨트롤러(400)는 지속적으로, 예컨대 미리 설정된 주기마다 터치 센싱을 수행함으로써, 터치 입력이 발생하였는지 판단할 수 있으며(S311), 터치 입력이 발생하면, 터치 컨트롤러(400)는 지문 센싱 요청 신호를 지문 센서(300)에 전송할 수 있다(S322). The
지문 센서(300)는 지문 센싱 요청 신호에 응답하여 슬립 모드에서 동작 모드로 전환될 수 있으며, 지문 스캔 준비를 할 수 있다(S331).The
지문 스캔 준비가 완료되면 지문 센서(300) 및 디스플레이 구동 회로(200)는 부분 지문 센싱을 수행할 수 있다(S341). 도 7의 S230 단계를 참조하여 설명한 바에 따라, 부분 지문 센싱이 수행될 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역의 부분 영역을 스캔할 수 있다. When the fingerprint scan preparation is completed, the
지문 센서(300)는 터치 입력이 지문인지 판단할 수 있다(S351). 예컨대, 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역의 부분 영역을 스캔하여 생성되는 부분 이미지 또는 센싱 신호들을 기초로 터치 입력이 사람의 지문인지 판단할 수 있다. 예컨대 지문 센서(300)는 센싱 신호들 또는 부분 이미지에 포함되는 적어도 두 개의 센싱 신호들의 주파수 성분을 분석하고, 상기 주파수 성분을 기초로 터치 입력이 사람의 지문인지 판단할 수 있다.터치 입력이 사람의 지문이 아니라고 판단되면, 모바일 장치(3000)는 계속하여 저전력 모드로 동작할 수 있다. 실시예에 있어서, 지문 센서(300)는 부분 이미지를 폐기할 수 있다. The
터치 입력이 사람의 지문이라고 판단되면, 지문 센서(300)는 웨이크-업 신호를 AP(500)에 전송할 수 있다(S381). 이에 따라 AP(500)는 슬립 모드(또는 저전력 모드)에서 동작 모드로 전환될 수 있다.If it is determined that the touch input is a fingerprint of a person, the
또한, 지문 센서(300)는 완전 지문 센싱을 수행할 수 있다(S382). 지문 센서(300)는 지문 이미지를 획득할 수 있다. 지문 센서(300)는 지문 이미지를 AP(500)에 전송할 수 있다(S391). In addition, the
AP(500)는 수신된 지문 이미지를 기초로 지문 매칭 동작을 수행할 수 있다. AP(500)는 수신된 지문 이미지의 지문 패턴과 기 설정된 사용자 지문의 지문 패턴을 비교할 수 있다. 지문 패턴들이 일치하면, 사용자 인증이 성공한 것으로 판단하고, AP(500)는 모바일 장치(3000)를 동작 모드로 전환할 수 있다. The
본 개시의 실시예에 따르면, 터치 입력 발생 시, 모바일 장치(3000)는 즉시 지문 이미지를 획득하고, 지문 매칭을 수행하는 것이 아니라, 터치 입력이 지문 인지를 판단하고, 터치 입력이 지문인 경우에, 지문 이미지를 획득하고, 이를 기초로 지문 매칭을 수행할 수 있다. 이에 따라, 모바일 장치(3000)의 터치 스크린 상에 사용자의 지문이 접촉되는 것이 아니라, 다른 오브젝트, 예컨대 사용자의 다른 신체 부위, 물체 등이 잘못 접촉되는 경우에, 지문 매칭을 위하여, AP(500)가 슬립 모드(또는 저전력 모드)에서 동작 모드로 전환되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 모바일 장치(3000)의 소비 전력이 감소될 수 있다. According to the embodiment of the present disclosure, when the touch input is generated, the
이하, 지문 센서(300)가, 터치 입력이 사람의 지문인지 여부를 판단하는 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for determining whether or not the
도 16은 사람의 지문의 일부를 나타내는 도면이다. 16 is a view showing a part of a person's fingerprint.
도 16을 참조하면, 사람의 지문은 솟아오른 부위인 융선(RL)과 융선 사이의 골(VA)로 이루어져 있으며, 인접한 두 융선(RL) 사이의 거리는 대략 250um 내지 260um(micrometer)일 수 있다. 즉 1mm당 1.52개 내지 4 개의 융선(RL)이 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 융선(RL)과 골(VA)이 이루는 패턴과 수직한 방향으로 지문 패턴을 획득할 경우, 지문 패턴의 공간 주파수 f는 대략 1.5Khz 내지 4Khz(kilohertz)일 수 있다. 지문 센서(300)가 k mm(millimeter) 간격으로 이미지 포인트를 획득할 경우, 즉 센싱 회로(도 8의 321)가 픽셀 어레이(도 8의 310)로부터 k mm 간격으로 아날로그 센싱 신호를 수신하고 센싱 신호를 디지털 센싱 신호로 변환할 경우, 디지털화된 지문 패턴의 정규 공간 주파수는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 16, a fingerprint of a human consists of a ridge (RL) as a bulge and a ridge (VA) between ridges, and a distance between adjacent ridges (RL) may be approximately 250 to 260 micrometers. That is, 1.52 to 4 ridges (RL) may be arranged per 1 mm. As shown, when the fingerprint pattern is obtained in a direction perpendicular to the pattern formed by the ridgeline RL and the valley VA, the spatial frequency f of the fingerprint pattern may be approximately 1.5 KHz to 4 KHz (kilohertz). When the
도 17a는 이상적인 지문 패턴의 신호 세기를 주파수 도메인 상에 나타낸 그래프이고, 도 17b는 예시적인 지문 센싱 신호의 신호 세기를 주파수 도메인 상에 나타낸 그래프이다. 도 17a 및 도 17b에서, 가로축은 정규 공간 주파수 를 나타내고 세로축은 신호 세기를 나타낸다. FIG. 17A is a graph showing the signal intensity of the ideal fingerprint pattern on the frequency domain, and FIG. 17B is a graph showing the signal intensity of the exemplary fingerprint sensing signal on the frequency domain. In Figs. 17A and 17B, the horizontal axis indicates the normal spatial frequency And the vertical axis represents the signal intensity.
도 17a를 참조하면 이상적인 지문 패턴의 정규 공간 주파수 는 제1 주파수(f1) 및 제2 주파수(f2) 사이에 분포할 수 있다. 예컨대, 제1 주파수(f1)는 대략 k*1.5Khz이고, 제2 주파수(f2)는 대략 k*4Khz일 수 있다. 제1 주파수(f1) 내지 제2 주파수(f2) 사이의 주파수 영역이 지문 공간 주파수 대역(FSB)으로 지칭될 수 있다. Referring to FIG. 17A, the normal spatial frequency of the ideal fingerprint pattern May be distributed between the first frequency f1 and the second frequency f2. For example, the first frequency f1 may be approximately k * 1.5 KHz and the second frequency f2 may be approximately k * 4 KHz. The frequency domain between the first frequency f1 and the second frequency f2 may be referred to as a fingerprint spatial frequency band FSB.
터치 스크린 패널(도 10의 200) 또는 디스플레이 패널(도 1의 100)의 지문 센싱 영역 상에 접촉된 오브젝트가 사람의 지문이라면 센싱 신호, 즉 디지털 센싱 신호의 정규 공간 주파수 성분 중 지문 공간 주파수 대역(FSB)의 신호 세기가 다른 주파수 대역의 신호 세기보다 상대적으로 클 수 있다. If the object touching the fingerprint sensing area of the touch screen panel (200 of FIG. 10) or the display panel (100 of FIG. 1) is a human fingerprint, then the sensing signal, i.e., the fingerprint space frequency band FSB) may be relatively larger than the signal strength of other frequency bands.
따라서, 지문 센서(300)는 지문 센싱 영역(101) 상의 부분 영역의 일 방향으로부터 획득된 센싱 신호의 정규 공간 주파수 성분 중 지문 공간 주파수 대역(FSB)의 신호 세기를 기초로 오브젝트가 사람의 지문인지 여부를 판단할 수 있다.Therefore, the
예를 들어서, 도 17b에 도시된 바와 같이, 센싱 신호의 전력이 넓은 주파수 대역에 분포하더라도, 지문 센서(300)는 지문 공간 주파수 대역(FSB)의 신호 세기를 측정할 수 있다. 예컨대, 신호 처리기(도 8의 323)가 퓨리에 변환, 밴드패스 필터 등을 통해 센싱 신호의 지문 공간 주파수 대역(FSB)의 신호 세기를 측정(또는 추출)할 수 있다. 지문 센서(300)는 측정된 지문 공간 주파수 대역(FSB)의 신호 세기를 기초로, 지문 공간 주파수 대역(FSB)의 전력(power)을 산출 할 수 있다. 지문 센서(300)는 센싱 신호의 지문 공간 주파수 대역(FSB)의 전력이 전체 주파수 대역의 전력(이하 전체 주파수 전력 이라고 함)의 일정 비율 이상을 차지할 경우, 센싱 신호가 사람의 지문을 스캔함에 따라 생성되었다고 판단할 수 있다. 다시 말해서, 지문 센서(300)는 터치 스크린 패널(도 10의 200) 또는 디스플레이 패널(도 1의 100)의 지문 센싱 영역(101) 상에 접촉된 오브젝트를 사람의 지문으로 판단할 수 있다. For example, as shown in FIG. 17B, even if the power of the sensing signal is distributed over a wide frequency band, the
도 18은 본 개시의 실시예에 따른 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 지문인지 여부를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 18 is a flowchart illustrating a method for determining whether or not an object on a fingerprint sensing area according to an embodiment of the present disclosure is a fingerprint.
지문 센서(300)는 오브젝트가 접촉한 지문 센싱 영역(101)의 부분 영역의 일 방향으로부터 센싱 신호를 획득할 수 있다(S10). 지문 센서(300)는 픽셀 어레이(도 8의 310) 중 상기 부분 영역에 대응하는 화소들로부터 아날로그 센싱 신호를 수신하고, 아날로그 센싱 신호를 디지털 센싱 신호로 변환할 수 있다. 이로써, 센싱 신호가 획득될 수 있다.The
지문 센서(300)는 센싱 신호의 주파수 성분을 분석할 수 있다(S20). 예컨대, 도 8의 신호 처리기(323)에 구비되는 주파수 분석 필터(323_1)가 센싱 신호의 정규 공간 주파수 성분을 분석할 수 있다. 예컨대, 주파수 분석 필터(323_1)는 디지털 IIR 필터일 수 있으며, 디지털 IIR 필터는 센싱 신호로부터 지문 공간 주파수 대역의 신호 세기 또는 전력을 추출할 수 있다. The
지문 센서(300)는 센싱 신호의 정규 공간 주파수 성분 중 지문 공간 주파수 대역에 해당하는 주파수 성분을 기초로 오브젝트가 지문인지 여부를 판단할 수 있다(S30). 예컨대, 지문 센서(300)는 센싱 신호의 전체 주파수 대역의 신호 세기와 지문 공간 주파수 대역, 예컨대 약 k*1.5Khz 내지 k*4Khz 주파수 영역의 신호 세기를 비교하여 오브젝트가 지문인지여부를 판단할 수 있다. 실시예에 있어서, 지문 센서(300)는 센싱 신호의 지문 공간 주파수 대역의 전력이 전체 주파수 전력 의 일정 비율 이상을 차지할 경우, 오브젝트가 사람의 지문이라고 판단할 수 있다.The
실시예에 있어서, 지문 센서(300)는 부분 영역의 복수의 방향으로부터 복수의 센싱 신호를 획득하고, 전술한 바와 유사하게, 복수의 센싱 신호들의 정규 공간 주파수 성분을 기초로 오브젝트가 사람의 지문인지 여부를 판단할 수 있다. In an embodiment, the
지문 센싱 영역(101) 상에 접촉되는 지문의 방향은 다양할 수 있다. 따라서, 지문 센서(300)는 여러 방향에서 센싱 신호들을 획득하고, 획득된 센싱 신호들을 분석함으로써, 상기 오브젝트가 지문인지 여부를 정확하게 판단할 수 있다. 실시예에 있어서, 지문 센서(300)는 세 방향 이상에서 센싱 신호들을 획득할 수 있다. The direction of the fingerprint touching the
도 19a 및 도 19b는 지문 센싱 영역 상에서 복수의 센싱 신호를 획득하는 방법을 나타내는 도면이다. 19A and 19B are diagrams illustrating a method of acquiring a plurality of sensing signals on a fingerprint sensing area.
지문 센서(300)는 도 19a에 도시된 바와 같이 중심점(P1)을 기준으로 세 방향(R1, R2, R3)에서 센싱 신호들을 획득할 수 있으며, 또는 도 19b에 도시된 바와 같이 중심점(P1)을 기준으로 네 방향(R1, R2, R3 및 R4)에서 센싱 신호들을 획득할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 실시예들일뿐이며, 지문 센서(300)는 적어도 두 방향 이상에서 센싱 신호들을 획득할 수 있다. 실시예에 있어서, 도 19a의 세 방향(R1, R2, R3) 또는 도 19b의 네 방향(R1, R2, R3 및 R4)은 중심점(P1)을 기준으로 서로 일정한 각도를 가질 수 있다.The
지문 센서(300)는 적어도 두 방향 이상에서 획득된 센싱 신호들을 기초로 오브젝트가 사람의 지문인지 여부를 판단할 수 있다. The
도 20은 지문 센싱 영역 상의 복수의 방향에서 복수의 센싱 신호를 획득하는 방법을 나타내는 도면이다.20 is a diagram showing a method of acquiring a plurality of sensing signals in a plurality of directions on a fingerprint sensing area.
도 20을 참조하면, 지문 센서의 센싱 회로(321a)는 픽셀 어레이(310a)의 복수의 영역으로부터 복수의 센싱 신호를 획득할 수 있다. Referring to FIG. 20, the
센싱 회로(321a)는 픽셀 어레이(310a)의 각 채널에 연결된 복수의 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 픽셀 어레이(310a)의 상부에서 하부로 라인 단위로 센싱될 수 있다. 라인 단위로 센싱될 때, 센싱 되는 세 방향의 영역들(PA1, PA2 및 PA3)에 포함되는 센싱 화소에 연결된 채널에 대응하는 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)가 동작하고, 센싱되지 않는 영역에 포함되는 센싱 화소들에 연결된 채널들에 대응하는 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)들은 동작하지 않을 수 있다. The
예컨대, A1 구간 및 A3 구간이 센싱될 때는, 제1 영역(PA1)에 대응하는 하나의 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)가 동작하고, A2 구간이 센싱될 때는, 라인 단위로 제1 내지 제3 영역들(PA1, PA2, PA3)에 대응하는 세 개의 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)들이 동작할 수 있다. 아날로그 센싱 신호들을 수신한 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)는 아날로그 센싱 신호들을 디지털 센싱 신호들로 변환할 수 있다. 변환된 디지털 신호들이 신호 처리됨으로써, 세 방향에서의 센싱 신호들, 즉 디지털 센싱 신호들이 획득될 수 있다. For example, when the A1 section and the A3 section are sensed, one analog-digital conversion circuit (ADC) corresponding to the first area PA1 operates, and when the A2 section is sensed, Three analog-to-digital conversion circuits (ADCs) corresponding to the areas PA1, PA2, and PA3 may operate. An analog-to-digital conversion circuit (ADC) receiving the analog sensing signals may convert the analog sensing signals into digital sensing signals. The converted digital signals are subjected to signal processing, whereby sensing signals in three directions, i.e. digital sensing signals, can be obtained.
도 21은 본 개시의 실시예에 따른, 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 지문인지 여부를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 22는 복수의 센싱 신호의 신호 세기를 주파수 도메인 상에 나타낸 그래프이다. 도 21은 복수의 센싱 신호들을 기초로 오브젝트가 사람의 지문인지 여부를 판단하는 방법을 나타내며, 도 21의 판단 방법은 예시적으로 도 8의 지문 센서(300a)의 컨트롤러(322)에서 수행될 수 있다. 21 is a flowchart illustrating a method for determining whether an object on the fingerprint sensing area is a fingerprint, according to an embodiment of the present disclosure. 22 is a graph showing signal intensities of a plurality of sensing signals in the frequency domain. 21 shows a method of determining whether an object is a fingerprint of a person based on a plurality of sensing signals, and the determination method of FIG. 21 may be exemplarily performed in the
도 21을 참조하면, 지문 센서는 복수의 센싱 신호들 각각에 대하여 지문 공간 주파수 대역(FSB)의 신호 세기를 추출할 수 있다(S31). 예컨대 도 22를 참조하면, 제1 센싱 신호(SS1)의 정규 공간 주파수 , 제2 센싱 신호(SS2)의 정규 공간 주파수 및 제3 센싱 신호(SS3)의 정규 공간 주파수 은 상이한 분포를 나타낼 수 있다. 따라서, 제1 센싱 신호(SS1), 제2 센싱 신호(SS2) 및 제3 센싱 신호(SS3) 각각으로부터 추출된 공간 주파수 대역(FSB)의 신호 세기들은 상이할 수 있다. Referring to FIG. 21, the fingerprint sensor may extract the signal strength of the fingerprint space frequency band (FSB) for each of the plurality of sensing signals (S31). For example, referring to FIG. 22, the normal spatial frequency of the first sensing signal SS1 The second spatial frequency of the second sensing signal SS2, And the third spatial frequency SS3 of the third sensing signal SS3 Can exhibit different distributions. Therefore, the signal intensities of the spatial frequency band FSB extracted from the first sensing signal SS1, the second sensing signal SS2, and the third sensing signal SS3, respectively, may be different.
지문 센서는 복수의 센싱 신호들 각각에 대하여, 공간 주파수 대역(FSB)의 신호 세기에 따라 웨이트를 할당할 수 있다. 복수의 센싱 신호들 각각에 대하여 서로 다른 웨이트가 할당될 수 있다. The fingerprint sensor can assign a weight to each of the plurality of sensing signals according to the signal strength of the spatial frequency band (FSB). Different weights may be assigned to each of the plurality of sensing signals.
지문 센서는 복수의 센싱 신호들 각각에 대하여 할당된 웨이트를 합산할 수 있다(S33). 지문 센서는 합산값이 임계값 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S34). 예컨대, 임계값은 사람의 지문이 복수의 방향, 예컨대 적어도 세 방향에서 스캔되었을 때 획득되는 센싱 신호들을 기초로 S31, S32 및 S33 단계에 따라 산출되는 합산값의 최소값으로 설정될 수 있다. The fingerprint sensor may sum the weights assigned to each of the plurality of sensing signals (S33). The fingerprint sensor can determine whether the sum value is equal to or greater than the threshold value (S34). For example, the threshold value may be set to the minimum value of the summation value calculated in accordance with steps S31, S32, and S33 based on the sensing signals obtained when the fingerprint of a person is scanned in a plurality of directions, e.g., at least three directions.
지문 센서는 합산값이 임계값 이상이면 오브젝트가 사람의 지문이라고 판단할 수 있다(S35). 지문 센서는 합산값이 임계값 미만이면 오브젝트가 사람의 지문이 아니라고 판단할 수 있다(S36). The fingerprint sensor can determine that the object is a human fingerprint if the sum value is equal to or greater than the threshold value (S35). If the sum value is less than the threshold value, the fingerprint sensor can determine that the object is not the fingerprint of the person (S36).
도 23은 본 개시의 실시예에 따른, 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 사람의 지문인지 여부를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 23은 복수의 센싱 신호들을 기초로 오브젝트가 사람의 지문인지 판단하는 방법을 나타내며, 도 23의 판단 방법은 예시적으로 도 8의 지문 센서(300a)의 컨트롤러(322)에서 수행될 수 있다.23 is a flowchart illustrating a method for determining whether an object on a fingerprint sensing area is a human fingerprint, according to an embodiment of the present disclosure; 23 shows a method of determining whether an object is a human fingerprint based on a plurality of sensing signals, and the determination method of FIG. 23 may be illustratively performed in the
도 23을 참조하면 지문 센서는 복수의 센싱 신호들 각각에 대하여 공간 주파수 대역의 전력 비율을 산출할 수 있다(S41). 예컨대, 복수의 센싱 신호들 각각에 대하여 전체 주파수 대역의 전력에 대한 공간 주파수 대역의 전력의 비율을 산출할 수 있다. 도 22를 참조하여 설명하면 지문 센서는 제1 센싱 신호(SS1), 제2 센싱 신호(SS2) 및 제3 센싱 신호(SS3) 각각에 대하여 공간 주파수 대역(FSB)의 전력 비율을 산출 할 수 있다. 제2 센싱 신호(SS2) 공간 주파수 대역의 전력 비율이 가장 높을 수 있다. Referring to FIG. 23, the fingerprint sensor can calculate the power ratio of the spatial frequency band to each of the plurality of sensing signals (S41). For example, the ratio of the power of the spatial frequency band to the power of the entire frequency band can be calculated for each of the plurality of sensing signals. 22, the fingerprint sensor can calculate the power ratio of the spatial frequency band FSB to each of the first sensing signal SS1, the second sensing signal SS2, and the third sensing signal SS3 . The power ratio of the second sensing signal SS2 in the spatial frequency band may be the highest.
지문 센서는 적어도 하나의 센싱 신호의 전력 비율이 임계 비율 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S34). 예컨대 지문 센서는 제1 센싱 신호(SS1), 제2 센싱 신호(SS3) 및 제3 센싱 신호(SS3) 각각에 대하여 산출된 공간 주파수 대역의 전력의 비율들 중 적어도 하나가 임계 비율 이상인지 여부를 판단할 수 있다. The fingerprint sensor can determine whether the power ratio of at least one sensing signal is equal to or greater than a threshold ratio (S34). For example, the fingerprint sensor determines whether at least one of ratios of power of the spatial frequency band calculated for each of the first sensing signal SS1, the second sensing signal SS3, and the third sensing signal SS3 is equal to or greater than a threshold ratio It can be judged.
적어도 하나의 센싱 신호의 전력 비율이 임계 비율 이상이면, 지문 센서는 오브젝트가 사람의 지문이라고 판단할 수 있다(S35). 모든 센싱 신호의 전력 비율이 임계 비율 미만이면, 지문 센서는 오브젝트가 사람의 지문이 아니라고 판단할 수 있다(S35).If the power ratio of at least one sensing signal is equal to or higher than the threshold ratio, the fingerprint sensor can determine that the object is a fingerprint of a person (S35). If the power ratio of all sensing signals is less than the threshold ratio, the fingerprint sensor can determine that the object is not a fingerprint of a person (S35).
전술한 바와 같이, 도 18 및 도 21 내지 23을 참조하여 지문 센싱 영역 상의 오브젝트가 사람의 지문인지 판단하는 방법을 설명하였다. 그러나, 이는 예시적인 실시예일뿐이며, 판단 방법은 다양하게 변형될 수 있다. As described above, a method of determining whether an object on a fingerprint sensing area is a human fingerprint has been described with reference to Figs. 18 and 21 to 23. Fig. However, this is only an exemplary embodiment, and the judgment method can be variously modified.
도 24는 본 개시의 실시예에 따른 스마트폰을 나타내는 도면이다.24 is a diagram illustrating a smartphone according to an embodiment of the present disclosure;
도 24를 참조하면, 스마트폰(4000)은 터치 스크린 패널(4100), 터치 스크린 하우징(4500) 및 터치 스크린 패널(4100)의 하부에 배치되는 지문 센서(4300)를 포함할 수 있다. 스마트폰(4000)은 또한, 내부에 스마트폰(4000)의 전반적인 동작을 제어하는 AP 및 터치 스크린 패널(4100)을 구동하는 터치 스크린 구동 회로, 예컨대 디스플레이 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 24, the
하우징(4500)은 스마트폰(4000)의 외관을 형성할 수 있으며, 외부 충격 또는 스크래치로부터 스마트폰(4000) 내부의 구성들, 예컨대 집적 회로들, 배터리, 안테나 등을 보호할 수 있다. The
터치 스크린 패널(4100)은 디스플레이, 터치 센싱 및 지문 센싱을 수행함으로써 스마트폰(4000)의 입/출력 장치로서 동작할 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 스크린 패널(4100)은 터치 입력의 압력(force)을 센싱할 수 있다. 터치 스크린 패널(4100)은 디스플레이 층 및 터치 센싱 층을 포함할 수 있다. The
도 1, 도10 및 도 13을 참조하여 설명한 디스플레이 장치(도 1의 1000), 터치 스크린 장치(도 10의 2000) 및 모바일 장치(도 13의 3000)가 스마트폰(4000)으로서 적용될 수 있다. The display device (1000 in Fig. 1), the touch screen device (2000 in Fig. 10), and the mobile device (3000 in Fig. 13) described with reference to Figs. 1, 10 and 13 can be applied as the
지문 센서(4300)가 터치 스크린 패널(4100)의 하부에 배치되고, 터치 스크린 패널(4100)로부터 조사되는 광을 기초로 지문 센싱을 수행할 수 있다. 지문 센싱 영역이 디스플레이 영역과 중첩되므로 스마트폰(4000)의 전면에 지문 센서를 위한 별도의 공간이 요구되지 않으므로 터치 스크린 패널(4100)의 면적이 감소되지 않을 수 있다.The
또한, 본 개시의 실시예에 따른 스마트폰은 지문 센서(4300)가 지문 센싱 동작 시, 디스플레이 구동 회로를 제어함으로써, 디스플레이 층에 구비되는 화소들이 지문 센싱을 위하여 고휘도로 발광하는 시간이 감소될 수 있다. 이에 따라 디스플레이 성능이 열화되는 것을 방지할 수 있다.Further, in the smartphone according to the embodiment of the present disclosure, when the
또한, 지문 센싱 영역에 오브젝트가 접촉될 때, 지문 센서(4300)가 지문 센싱 영역의 부분 영역을 스캔하여 생성되는 센싱 신호 또는 부분 이미지를 기초로 오브젝트가 지문인지 여부를 판단하고, 지문이라고 판단되는 경우에만 지문 이미지를 생성하고, 이를 AP에 제공함으로써, AP에서 불필요한 지문 매칭 동작이 수행되는 것을 방지할 수 있으며, 스마트폰의 소비전류가 감소될 수 있다. Also, when an object touches the fingerprint sensing area, the
본 개시는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present disclosure has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that various modifications and equivalent embodiments may be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the present invention. Accordingly, the true scope of protection of the present disclosure should be determined by the technical idea of the appended claims.
1000: 디스플레이 장치 2000: 터치 스크린 장치
3000: 모바일 장치 4000:스마트폰
100: 디스플레이 패널 200, 200a: 디스플레이 구동 회로
300, 300a: 지문 센서 400: 터치 컨트롤러
500: 애플리케이션 프로세서1000: Display device 2000: Touch screen device
3000: Mobile device 4000: Smartphone
100:
300, 300a: fingerprint sensor 400: touch controller
500: Application processor
Claims (20)
상기 지문 센서 상에 적층되는 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로에 발광(light on)을 요청하는 제1 신호를 전송하는 단계;
상기 디스플레이 패널로부터 조사되는 광을 기초로 상기 디스플레이 패널 상의 오브젝트를 스캔하는 단계; 및
상기 디스플레이 구동 회로에 소광(light off)을 요청하는 제2 신호를 전송하는 단계를 포함하는 지문 센서의 동작 방법. A method of operating a fingerprint sensor for sensing a fingerprint image based on reflected light reflected from the fingerprint,
Transmitting a first signal requesting light on to a display driving circuit for driving a display panel stacked on the fingerprint sensor;
Scanning an object on the display panel based on light emitted from the display panel; And
And transmitting a second signal requesting light-off to the display driving circuit.
상기 제1 신호를 전송하는 단계 이전에,
외부 디바이스로부터 지문 센싱 요청 신호를 수신하는 단계; 및
상기 지문 센싱 요청 신호에 응답하여, 지문 센싱을 위한 내부 회로 셋팅 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는 지문 센서의 동작 방법. The method according to claim 1,
Prior to the step of transmitting the first signal,
Receiving a fingerprint sensing request signal from an external device; And
Further comprising performing an internal circuit setting operation for fingerprint sensing in response to the fingerprint sensing request signal.
터치 컨트롤러, 애플리케이션 프로세서 및 센서 허브 중 하나인 것을 특징으로 하는 지문 센서의 동작 방법. The apparatus according to claim 2,
Wherein the fingerprint sensor is one of a touch controller, an application processor, and a sensor hub.
상기 디스플레이 패널 상에 상기 오브젝트가 접촉 또는 근접함에 따라 터치 입력이 발생하였을 때 수신되는 것을 특징으로 하는 지문 센서의 동작 방법. 3. The method of claim 2, wherein the fingerprint sensing request signal
Wherein the touch panel is received when a touch input occurs due to contact or proximity of the object on the display panel.
상기 제2 신호를 전송하는 단계 이후에,
상기 스캔에 따라 생성되는 센싱 신호들을 처리하여 지문 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는 지문 센서의 동작 방법.The method according to claim 1,
After the step of transmitting the second signal,
And processing the sensing signals generated according to the scan to generate a fingerprint image.
발광 요청 신호 및 부분 영역 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 센서의 동작 방법. 2. The method of claim 1,
A light emission request signal, and partial area information.
상기 디스플레이 패널 상의 지문 센싱 영역 중 광을 방출할 부분 영역을 나타내는 것을 특징으로 하는 지문 센서의 동작 방법. 7. The method of claim 6,
Wherein the display unit displays a partial area for emitting light in the fingerprint sensing area on the display panel.
외부 디바이스로부터 지문 센싱 요청 신호가 수신될 때마다, 상기 부분 영역 정보가 나타내는 부분 영역이 가변되는 것을 특징으로 하는 지문 센서의 동작 방법. 8. The method of claim 7,
Wherein each time a fingerprint sensing request signal is received from an external device, a partial area indicated by the partial area information is varied.
상기 부분 이미지가 사람의 지문 이미지인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 지문 센서의 동작 방법. 8. The method of claim 7, further comprising: processing the sensing signals generated according to the scan to generate a partial image; And
Further comprising determining whether the partial image is a human fingerprint image.
상기 부분 이미지가 사람의 지문 이미지라고 판단되면, 상기 오브젝트에 대한 지문 이미지를 생성하고, 상기 지문 이미지를 외부 프로세서에 제공하는 단계를 더 포함하는 지문 센서의 동작 방법. 10. The method of claim 9,
Further comprising generating a fingerprint image for the object and providing the fingerprint image to an external processor if the partial image is determined to be a human fingerprint image.
상기 디스플레이 패널에 영상이 표시되도록 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로; 및
상기 디스플레이 패널 하부에 배치되며, 상기 디스플레이 패널의 상기 복수의 화소들 중 적어도 일부로부터 방출되는 광을 기초로 지문을 센싱하는 지문 센서를 포함하고,
지문 센싱 동작 시, 상기 지문 센서가 상기 디스플레이 패널의 발광 및 소광을 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. A display panel including a plurality of pixels;
A display driving circuit for driving the display panel so that an image is displayed on the display panel; And
And a fingerprint sensor disposed under the display panel and sensing a fingerprint based on light emitted from at least a part of the plurality of pixels of the display panel,
Wherein the fingerprint sensor controls light emission and extinction of the display panel during a fingerprint sensing operation.
디스플레이 구동 회로에 발광 요청 신호 및 소광 요청 신호 중 적어도 하나를 전송함으로써, 상기 디스플레이 패널의 발광 및 소광을 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. The fingerprint sensor according to claim 11,
And controls the light emission and the extinction of the display panel by transmitting at least one of a light emission request signal and an extinction request signal to the display driving circuit.
상기 발광 요청 신호에 응답하여, 상기 디스플레이 패널의 제1 영역의 적어도 일부 영역으로부터 상기 광이 방출되도록 상기 디스플레이 패널을 구동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. 13. The display driving circuit according to claim 12,
And the display panel is driven in response to the light emission request signal so that the light is emitted from at least a part of the first area of the display panel.
상기 지문 센서로부터 상기 발광 요청 신호가 수신될 때마다, 광이 방출되는 상기 적어도 일부 영역을 가변시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. 14. The display driving circuit according to claim 13,
And changes at least a part of the region where the light is emitted each time the light emission request signal is received from the fingerprint sensor.
복수의 센싱 화소들을 포함하는 화소 어레이; 및
상기 화소 어레이를 구동하고, 상기 화소 어레이로부터 제공되는 센싱 신호들을 수신함으로써 상기 지문을 스캔하는 센싱 회로를 구비하고,
외부 디바이스로부터 수신되는 지문 센싱 요청 신호에 응답하여 상기 센싱 회로가 지문 스캔 준비를 완료한 후 상기 발광 요청 신호를 상기 디스플레이 구동 회로에 전송하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.13. The fingerprint sensor according to claim 12,
A pixel array including a plurality of sensing pixels; And
And a sensing circuit that drives the pixel array and scans the fingerprint by receiving sensing signals provided from the pixel array,
Wherein the controller transmits the light emission request signal to the display driving circuit after the sensing circuit completes the fingerprint scan preparation in response to the fingerprint sensing request signal received from the external device.
상기 지문 센서가 상기 터치 스크린의 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로에 발광 요청 신호를 전송하는 단계;
상기 디스플레이 구동 회로가 상기 발광 요청 신호에 기초하여, 상기 터치 스크린 상의 지문 센싱 영역 중 적어도 일부 영역에 포함되는 디스플레이 화소들을 발광시키는 단계; 및
상기 지문 센서가 상기 터치 스크린으로부터 조사되는 광을 기초로 상기 터치 스크린 상의 오브젝트를 스캔하는 단계를 포함하는 전자 장치의 동작 방법. A method of operating an electronic device including a touch screen on which a fingerprint sensor is stacked,
The fingerprint sensor transmitting a light emission request signal to a display driving circuit for driving a display panel of the touch screen;
Emitting the display pixels included in at least a part of the fingerprint sensing area on the touch screen based on the light emission request signal; And
And the fingerprint sensor scanning an object on the touch screen based on light emitted from the touch screen.
상기 터치 스크린 상의 터치 입력에 응답하여 저전력 모드에서 동작 모드로 전환되고, 상기 동작 모드에서, 상기 디스플레이 구동 회로에 상기 발광 요청 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 동작 방법.The fingerprint sensor according to claim 16,
Wherein the display device is switched from a low power mode to an operation mode in response to a touch input on the touch screen and transmits the light emission request signal to the display drive circuit in the operation mode.
상기 터치 스크린 상의 터치 포스에 응답하여 저전력 모드에서 동작 모드로 전환되고, 상기 동작 모드에서, 상기 디스플레이 구동 회로에 상기 발광 요청 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 동작 방법.The fingerprint sensor according to claim 16,
Wherein the display device is switched from a low power mode to an operation mode in response to a touch force on the touch screen, and in the operation mode, the light emission request signal is transmitted to the display drive circuit.
상기 지문 센서가 상기 오브젝트에 대응하는 전체 지문 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 지문 센서가 전체 지문 이미지를 애플리케이션 프로세서에 전송하는 단계를 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.20. The method of claim 19, wherein if the object is determined to be a fingerprint, the fingerprint sensor transmits a wake-up signal to the application process;
The fingerprint sensor obtaining an entire fingerprint image corresponding to the object; And
Wherein the fingerprint sensor further comprises transmitting the entire fingerprint image to an application processor.
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