WO2015156553A1 - 지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법 - Google Patents

지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2015156553A1
WO2015156553A1 PCT/KR2015/003417 KR2015003417W WO2015156553A1 WO 2015156553 A1 WO2015156553 A1 WO 2015156553A1 KR 2015003417 W KR2015003417 W KR 2015003417W WO 2015156553 A1 WO2015156553 A1 WO 2015156553A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
driving signal
signal
buffer
output
control value
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/003417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김경생
김정민
Original Assignee
크루셜텍(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크루셜텍(주) filed Critical 크루셜텍(주)
Priority to CN201590000422.7U priority Critical patent/CN206224507U/zh
Publication of WO2015156553A1 publication Critical patent/WO2015156553A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof

Definitions

  • the present invention relates to a fingerprint detection device and a method for compensating for driving signal attenuation thereof, and more particularly, a fingerprint for compensating for driving signal attenuation by measuring a magnitude of a driving signal in real time and controlling the entire system according to the measured magnitude.
  • the present invention relates to a detection apparatus and a method for compensating driving signal attenuation thereof.
  • fingerprints Since the pattern of the fingerprint varies from person to person, it is widely used in the field of personal identification. In particular, fingerprints are widely used in various fields such as finance, criminal investigation, and security as a means of personal authentication.
  • Fingerprint sensors have been developed to identify individuals by recognizing these fingerprints.
  • the fingerprint sensor is a device for touching a human finger and recognizing a finger fingerprint, and is used as a means for determining whether the user is a legitimate user.
  • the capacitive fingerprint recognition sensor obtains the shape (fingerprint pattern) of the fingerprint by detecting a change in capacitance according to the valley and the floor shape of the fingerprint when the surface of the human finger is in contact with the conductive sensing pattern.
  • the driving signal When the fingerprint is sensed, the driving signal is applied and the response signal is sensed.
  • the driving signal may be applied only by the finger to be sensed so that each sensing pad can sense the correct response signal.
  • the user grabs the terminal with one hand and senses the fingerprint of the other hand.
  • the driving signal flows through the metal case portion of the terminal in contact with the hand holding the terminal from the sensing target finger. That is, the driving signal may be attenuated by voltage division by a sensing target finger or another circuit configuration connected to the metal case.
  • the output signal from the sensor pad that outputs the response according to the supply of the driving signal may also be attenuated and output, thereby adversely affecting fingerprint sensing.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems of the prior art.
  • an object of the present invention is to monitor the degree of attenuation as the driving signal applied to the finger when the fingerprint is detected as the voltage is divided between the finger and the metal case, so that the magnitude of the driving signal or the output signal from the sensor pad Compensation is made to ensure normal fingerprint detection.
  • an external electrode to which a driving signal is applied to a finger;
  • a sensor array including a plurality of sensor pads for outputting a response signal according to the driving signal, and disposed adjacent to the external electrode;
  • a drive signal supply unit including a buffer configured to output the drive signal according to a preset gain corresponding to an input signal;
  • a compensation unit for compensating for the attenuation of the drive signal by voltage distribution between the finger and the metal case based on the magnitude of the drive signal output from the drive signal supply unit and applied to the finger.
  • the buffer outputs the driving signal between a power supply voltage and a ground potential, and the compensator compares the magnitude of the driving signal with at least one reference value and adjusts the power supply voltage of the buffer based on a comparison result.
  • the buffer power supply voltage control value can be determined.
  • the compensator may compare the magnitude of the driving signal with at least one reference value and determine a buffer gain control value for adjusting the gain of the buffer based on a comparison result.
  • the compensator may compare the magnitude of the driving signal with at least one reference value and determine a sensing voltage control value for compensating a sensing voltage output from the sensor pad based on a comparison result.
  • the fingerprint detection device may further include a sensing circuit connected to each of the sensor pads and a signal processor configured to process an output signal from the sensing circuit, and the compensator applies the determined sensing voltage control value to the sensing circuit or signal processor. can do.
  • the sensing voltage control value may be applied to a programmable gain amplifier (PGA) or an analog to digital converter (ADC) in the signal processor.
  • PGA programmable gain amplifier
  • ADC analog to digital converter
  • the compensator may perform the compensation by comparing the magnitude of the driving signal with a preset ideal value.
  • a fingerprint detection device including a plurality of sensor pads for outputting a response signal from a finger according to the application of a drive signal, the enable signal and a predetermined input signal to the buffer Supplying the buffer to output a driving signal according to a preset gain; Measuring a magnitude of a driving signal output from the buffer and applied to the finger; And determining a control value for compensating for the attenuation of the driving signal by voltage distribution between the finger and the metal case according to the measurement result.
  • the degree of attenuation according to the voltage distribution between the metal case and the finger may be monitored in real time.
  • the size of the driving signal or the size of the output signal from the sensor pad is controlled, the influence of the driving signal attenuation can be effectively compensated.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the configuration of a fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a waveform diagram of a driving signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of a comparison unit of the fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining the operation of the comparison unit of the fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a fingerprint detection device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a waveform diagram illustrating a result of controlling a driving signal according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a driving signal attenuation compensation method in a fingerprint detection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • an electronic device may include a fingerprint detection device 100 at least in part.
  • the fingerprint detection device 100 is illustrated as being formed at one edge of the electronic device.
  • the fingerprint detection device 100 is not outside the scope of the present invention.
  • An electronic device may be a digital device that performs a desired data processing by performing predetermined data processing.
  • the electronic device may include an input unit and a display unit 300, and may provide a user with a state about an operation performed by a user's predetermined operation command through the input unit through the display unit 300.
  • the electronic device may include a cover glass 500 that protects the display unit 300 and forms a front surface of the electronic device.
  • the display unit 300 of the electronic device is implemented as a touch screen and simultaneously serves as an input unit.
  • the input unit is implemented in a keyboard or keypad method and provided separately from the display unit 300, for example. May be
  • An electronic device includes a digital PC such as a tablet PC, a smartphone, a personal computer, a workstation, a PDA, a web pad, a mobile phone, a navigation device, and the like having a memory means and a microprocessor. It is to be understood as a generic term for the device.
  • Fingerprint detection apparatus 100 may be implemented in an area (area) method, such as the fingerprint is read when a finger on the sensor.
  • the fingerprint detection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is not limited thereto and may be implemented in a slide type.
  • the slide type fingerprint detection apparatus 100 reads fragmentary fingerprint images by sensing a fingerprint of a moving finger in a sliding manner, and then matches the fragmented fingerprint images into a single image to implement a fingerprint recognition in a manner that realizes an intact fingerprint image. Perform.
  • the fingerprint detection apparatus 100 includes a sensor array 110 and an external electrode 130 including a plurality of fingerprint sensor elements.
  • the external electrode 130 is provided separately from the sensor array 110.
  • the external electrode 130 transmits a driving signal for detecting a fingerprint to a subject (finger).
  • the external electrode 130 is formed in a ring shape surrounding the sensor array 110, but the external electrode 130 may be formed to surround only a part of the sensor array 110. have. In addition, it may be formed spaced apart from the sensor array 110 in the form of a frame, a predetermined shape (for example, inverted "U" letter to be disposed on the same plane or parallel plane with the top surface of the sensor array 110) Shape).
  • the external electrode 130 according to the embodiment of the present invention is not limited to a specific form.
  • the external electrode 130 is formed of a conductive metal since the drive signal must be transmitted to the subject, and the fingerprint detection device 100 is mounted on the electronic device in a module form together with the external electrode.
  • the response signal from the finger is sensed by applying the driving signal.
  • Each sensing pad can output the correct sensing signal only when the driving signal is applied to the finger to be sensed.
  • the user holds the terminal with one hand and the fingerprint is recognized with the other hand, so that the driving signal flows through the metal packaging of the terminal in contact with the hand holding the terminal from the finger to be recognized. Will be. That is, the driving signal is attenuated by voltage division between the sensing target finger and the metal case of the terminal.
  • One way to compensate for this is to place the monitoring pad in the sensor pad area of the sensor array of the fingerprint detection device 100, and to compensate the output voltage of the sensor pad through the output signal magnitude from the monitoring pad.
  • the control value is determined according to the measured value to determine the output voltage from the sensor pad. Can be used to compensate.
  • the drive signal supplied to the external electrode 130 is compared with the reference value when the predetermined value or less to compensate for this. If a plurality of external electrodes 130 are implemented, the driving signal supplied to the at least one external electrode 130 is compared with a reference value. This will be described below.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the fingerprint detection apparatus 100 includes an external electrode 130 provided at an external chip and a sensor array 110 including a plurality of sensor pads. Each sensor pad is connected to a sensing circuit and outputs a sensing result value based on a finger surface when a finger contacts the fingerprint detection device 100. This will be described later in detail.
  • the magnitude of the driving signal Vdrv output from the driving signal supply unit 210 and the driving signal supply unit 210 is measured and applied to the circuit according to the measured value.
  • a compensation unit 220 for determining a control value of the gain is provided.
  • the compensator 220 compensates for the attenuation based on the magnitude of the driving signal Vdrv.
  • the compensation unit 220 may be included in a control logic of a chip according to an embodiment, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the chip may further include a sensing circuit for processing a signal output from the output sensor array 110, which will be described in more detail later.
  • the driving signal Vdrv applied through the external electrode 130 is input to the sensor pad through the subject, and the driving signal Vdrv may be supplied through the driving signal supply unit 210.
  • the driving signal supply unit 210 may include one or more power supply buffers 211.
  • the buffer 211 receives the enable signal ENB to output the driving signal Vdrv through the first terminal A, and prevents the driving signal Vdrv from being affected by a circuit or an environment.
  • the buffer 211 outputs the driving signal Vdrv according to a predetermined gain corresponding to the input signal VdrvIN between the power supply voltage VDD supplied from the mobile device and the ground potential.
  • the compensator 220 compares the magnitude of the driving signal Vdrv output from the first terminal A with one or more reference values based on an output value from the comparator 221 and the comparator 221. And a control value determiner 222 that determines a control value for the gain.
  • the driving signal Vdrv from the first terminal A is input to the comparing unit 221 through the second terminal B, and the output signal from the control value determining unit 222 receives the third terminal C.
  • FIG. It is output through and used as a gain control value for a part of a circuit.
  • the first terminal A connected to the buffer 211 and the second terminal B connected to the comparator 221 are connected to each other through an intermediate node TxOUT IN.
  • the intermediate node TxOUT IN is a node formed outside the chip, and is a node for measuring the actual driving signal applied to the finger in consideration of the voltage distribution between the metal case and the finger. Operation of the comparator 221 and the control value determiner 222 of the compensator 220 will be described later in detail.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the fingerprint detection apparatus includes a sensor array 110 including a plurality of fingerprint sensor elements 111 forming a plurality of rows and columns.
  • Each fingerprint sensor element 111 includes a sensor pad SP and a sensing circuit SC to which an output signal from the sensor pad SP is input.
  • the sensing circuit SC may include an operational amplifier that amplifies an output signal from each sensor pad SP.
  • Output signals from the plurality of sensing circuits SP are input to the signal processor 140.
  • the signal processor 140 may include a filter unit 141, a sample and hold unit 142, a related data calibration (RDC) 143, a programmable gain amplifier (PGA) 144, a differential signal generator (DSG) 145, An analog to digital converter (ADC) 146 may be included.
  • RDC related data calibration
  • PGA programmable gain amplifier
  • DSG differential signal generator
  • ADC analog to digital converter
  • the filter unit 141 functions to remove noise of the output data from the fingerprint sensor element 111.
  • the data output from the plurality of fingerprint sensor elements 111 is analyzed to obtain a fingerprint image.
  • the output data of the fingerprint sensor element 111 may include data components due to external noise. Accordingly, the filter unit 141 has a low pass filter or the like to remove such noise.
  • the sample and hold unit 142 functions to sample and maintain data from which the noise is removed by the filter unit 141, and store the value.
  • the sampling period of the sample and hold unit 142 is controlled by a predetermined clock signal.
  • the RDC 143 adjusts the offset with respect to the output data of the sample and hold unit 142, that is, the output data from the fingerprint sensor element 111 sampled at regular intervals after the influence of noise is removed.
  • the PGA 144 amplifies the sensing data at a predetermined rate. Since the human finger fingerprint is composed of a ridge and a valley, different output data is generated depending on whether the ridge or the valley touches the fingerprint sensor element 111. That is, when the ridges touch the fingerprint sensor element 111 and when the valleys touch the output data of different sizes, the gain of the PGA 144 is increased to increase the difference in size, and conversely, the size of the output data is increased. In order to narrow the difference, the gain of the PGA 144 may be lowered and controlled.
  • the ADC 146 functions to digitize the sensing data in analog form.
  • the data converted into the digital form is input to the input / output unit 150.
  • the data input to the input / output unit 150 is output in the form of the entire data of the sensor array 110, and the value output from the input / output unit 150 may be later described as a host device (for example, a mobile device or a specific intelligent device in the mobile device). Or certain applications, etc.), and fingerprint images can be generated by collecting.
  • a host device for example, a mobile device or a specific intelligent device in the mobile device. Or certain applications, etc.
  • fingerprint images can be generated by collecting.
  • the sensing circuit SC, the signal processor 140, and the input / output unit 150 are provided in the chip internal region of FIG. 2.
  • the driving signal supply unit 210 includes a buffer 211 which outputs the driving signal Vdrv through the first terminal A as described above.
  • the driving signal supply unit 210 may include a power supply unit 212 for supplying a power voltage VDD to the buffer 211.
  • the compensator 220 further includes a compensator 220 that controls a gain of a part of the circuit by comparing the magnitude of the driving signal Vdrv applied to the external electrode 130 with a reference value.
  • the compensator 220 is output from the first terminal A connected to the buffer 211 and compares the magnitude of the driving signal Vdrv applied to the external electrode 130 with one or more reference values.
  • the control value determiner 222 determines a control value of a gain to be applied to a part of a circuit, that is, a compensation amount and a control value for applying the degree of compensation according to the comparison result of the comparator 221. Include.
  • the comparator 221 may be implemented with a conventional analog circuit capable of comparing the magnitude of the driving signal Vdrv with one or more reference values.
  • the comparator 221 may include a comparator for varying the reference voltage selectively by a voltage divider and comparing the driving signal Vdrv with the reference voltage, which will be described in detail later.
  • the reference value may be a preset ideal value, for example, an output voltage value of a sensor pad measured when a human finger contacts the sensor pad SP before the fingerprint detection device is metal-packed, but is not limited thereto. It doesn't work.
  • the control value determiner 222 may determine an output signal from the sensor pad SP, that is, a sensing voltage control value for amplifying and compensating the sensing voltage based on the output value of the comparator 221. For example, the control value determiner 222 previously matches and stores the sensing voltage control value corresponding to each output value output from the comparator 221, and based on the output value of the comparator 221 at every operation.
  • the sensing voltage control value may be used to amplify the sensing voltage output from the sensor pad SP.
  • control value determiner 222 may apply the determined sensing voltage control value to the sensing circuit SC connected to the sensor pad SP (CON1). Specifically, the gain of the operational amplifier included in the sensing circuit SC and amplifying the output signal from the sensor pad SP may be applied.
  • control value determiner 222 may reflect the determined sensing voltage control value to the PGA 144 included in the signal processor 140 (CON2).
  • the PGA 144 is a component that allows a program or amplification factor to be selected as needed. Since the PGA 144 functions to amplify the output signals of the sensing circuit SC, when the sensing voltage control value determined by the PGA 144 is applied, the output signal from the sensor pad SP that contacts the ridge of a finger is applied. The difference between the output signal from the sensor pad SP and the contact with the valley can be increased.
  • control value determiner 222 may reflect the determined sensing voltage control value in the gain when converting the ADC 146 into the digital signal (CON3).
  • control value determiner 222 may apply the determined voltage control value to at least one of the sensing circuit SC, the PGA 144, and the ADC 146.
  • the control value determiner 222 may be implemented by a program module or firmware that performs a predetermined algorithm.
  • FIG. 4 is a graph illustrating waveforms of a driving signal according to an exemplary embodiment.
  • the graph shown at the top of FIG. 4 represents a waveform of the drive signal in an ideal case, and the graph shown at the bottom is a graph representing the waveform of an actual drive signal.
  • the driving signal Vdrv applied to the external electrode 130 may be a square wave signal. That is, the duty ratio may be constant, and the signal may alternately output a high signal Vdrv_H and a low signal Vdrv_L having a constant magnitude.
  • the maximum value of the driving signal Vdrv may be attenuated by the operation of the buffer 211 or the surrounding environment.
  • the magnitude of the driving signal Vdrv is reduced, the magnitude of the signal output from the fingerprint sensor element is reduced, which may adversely affect the generation of the fingerprint image.
  • FIG. 5 is a view showing an example of a comparison unit according to an embodiment of the present invention.
  • the comparator 211 includes a comparator com for comparing the driving signal Vdrv with one or more reference values.
  • the driving signal Vdrv is input to the first input terminal of the comparator com, and one or more reference voltages are input to the second input terminal.
  • the comparator com outputs a value corresponding to the comparison result between the driving signal Vdrv and the reference voltage as an output value Vout.
  • the driving signal Vdrv may be converted and input by a predetermined resistor Rx.
  • the resistor Rx may have a predetermined resistance value or may be a variable resistor.
  • the resistor Rx may be omitted, or may be a parasitic resistance value generated by the circuit design. When the resistor Rx is omitted, the driving signal Vdrv is directly input to the comparator com.
  • a plurality of output nodes of the voltage divider VD may be alternately connected to the second input terminal of the comparator com.
  • the voltage divider VD may include a plurality of resistors connected in series between the power supply voltage VDD and the ground potential.
  • the power supply voltage VDD may be distributed to one or more reference voltages by being supplied to the plurality of resistors.
  • the power supply voltages of the elements mounted in the fingerprint detection device may be used as they are, or may be used as a voltage converted by level shifting or the like.
  • One or more reference voltages divided by the plurality of resistors are alternately input to the second input terminal of the comparator com.
  • the number of reference voltages may vary depending on how many bits of signal the output value of the comparator com is divided into.
  • the output value of the comparator com may be log2N bits. For example, when there are four reference voltages of the comparator com, two bits such as '00', '01', '10', and '11' are output as output values of the comparator 210.
  • the number of reference voltages that is, the N value should be 4, at this time, the output value of the comparator com. Is output as 2 bits. If the driving signal Vdrv is greater than the reference voltage VT [2], the most significant bit value of the 2-bit output value is '1', and conversely, if less than that, the most significant bit value is '0'. Also, if the voltage Vdetect from the monitoring pad 120 is greater than the reference voltage VT [2] and greater than the reference voltage VT [3] (VT [3]> VT [2]), the least significant bit value is '1'. The final output value Vout of the comparator 210 becomes '11'. On the contrary, if the reference voltage VT [2] is greater than the reference voltage VT [3], the final output value Vout of the comparator 210 becomes '10'.
  • the division interval between the reference voltages may be set constant between the maximum value and the minimum value of the driving signal Vdrv, but is intended to indirectly measure the attenuation value (Vloss) caused by environmental factors, and thus within a predetermined range.
  • Vloss the attenuation value
  • the present invention is not limited thereto, and the values of the resistors included in the voltage divider VD may be appropriately selected to generate a desired reference voltage.
  • FIG. 5 illustrates an embodiment in which only one comparator com is included, the comparator com may be implemented by a plurality of comparators com according to the number of reference voltages.
  • the control value determiner 222 may determine a sensing voltage control value for output voltage compensation of the sensor pad SP based on the output value Vout of the comparator 221.
  • the sensing voltage control value for output voltage compensation of the sensor pad SP may be determined based on the magnitude of the driving signal Vdrv determined through the output value Vout of the comparator 221.
  • control value determiner 222 may store, in one embodiment, a matching voltage value for each binary signal or a sensing voltage control value to be applied according to an output value of the comparator 221.
  • control value determiner 222 may store in advance a matching voltage value for each binary signal or a sensing voltage control value to be applied according to the output value of the comparator 221.
  • FIG. 7 is a view for explaining the configuration and operation of the fingerprint detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the gain of the buffer 711 for outputting the driving signal Vdrv may vary.
  • the magnitude of the power supply voltage VDD supplied thereto is variable.
  • the compensator 720 compares the driving signal Vdrv applied to the external electrode 130 with one or more reference values to compare the result of the comparator 721 and the comparator 721.
  • the control value determination unit 722 determines a buffer power supply voltage control value for adjusting the magnitude of the power supply voltage VDD to be supplied to the buffer 711 or a buffer gain control value for adjusting the gain of the buffer 711. It includes.
  • the output of the control value determiner 722 may be connected to the buffer power voltage control value or the buffer 711 by signal lines connected separately in the chip. According to another embodiment, as shown in FIG.
  • the output of the control value determiner 722 is connected to an application processor (AP) of the host device, and the AP is configured to supply a buffer power based on the output of the control value determiner 722.
  • the control signal may be output to the voltage control value or the buffer 711, respectively.
  • the comparator 721 compares the magnitude of the driving signal Vdrv applied to the external electrode 130, that is, the magnitude of the output signal of the buffer 711 with one or more reference values.
  • the detailed configuration of the comparison unit 721 is the same as described with reference to FIG.
  • the comparison result by the comparison unit 721 is input to the control value determination unit 722.
  • the control value determiner 722 generates a buffer gain control value for adjusting the gain of the buffer 711 based on the output value of the comparator 721 and applies it to the buffer 711 (CON 4) or the buffer 711.
  • a buffer power voltage control value for adjusting the magnitude of the power supply voltage VDD is generated and transmitted to the power supply unit 712 (CON 5).
  • FIG. 7 an example in which the gain of the buffer 711 is adjusted by M times and an example in which the power supply voltage supplied to the buffer 711 by the power supply unit 712 is adjusted by N times are illustrated in FIG. 7.
  • the power supply voltage regulation circuit in the power supply unit 712 may be implemented through a conventional voltage conversion circuit. For example, a charge pump circuit that charges a predetermined capacitance and adds the voltage and the input voltage from the charged charge to output a boosted voltage, or the input voltage using mutual inductance between inductors It may be implemented as a transformer for boosting.
  • control value determiner 722 generates a buffer gain control value for determining the gain of the buffer 711 based on the output signal from the comparator 721 and directly or indirectly to the buffer 711. To be applied (CON4).
  • the gain of the buffer 711 can be adjusted in a conventional manner, such as by adjusting the magnitude of the feedback impedance.
  • control value determiner 722 may generate a buffer power supply voltage control value for adjusting the magnitude of the power supply voltage VDD of the buffer 711 and supply it to the power supply unit 712 (CON5).
  • the power supply unit 712 receiving the buffer power voltage control value may increase the size of the power supply voltage VDD supplied to the buffer 711 by N times, for example.
  • the power supply unit 712 may be provided with an amplifier circuit for increasing the voltage voltage VDD by N times.
  • N and M may be an integer greater than zero.
  • the control value determiner 722 may store the type or size of a control value to be generated or transmitted according to the output signal from the comparator 712 for the above operation.
  • FIG. 8 is a waveform diagram illustrating a result of amplifying a driving signal in the embodiment described with reference to FIG. 7.
  • the driving signal Vdrv may be a square wave signal alternately outputting a high signal Vdrv_H and a low signal Vdrv_L having a constant magnitude in an ideal case.
  • the control value determiner 722 adjusts the buffer gain for adjusting the gain of the buffer 711.
  • a control value may be generated and applied to the buffer 711 (CON4), or a buffer power voltage control value for adjusting the size of the power voltage VDD of the buffer 711 may be generated and transferred to the power supply unit 712 (CON. 5).
  • the driving signal Vdrv output through the driving signal supply unit 710 is raised to a certain degree.
  • the minimum value Vdrv-Vloss of the high signal of the driving signal Vdrv may be controlled to be equal to the value of the high signal Vdrv_H in the ideal case.
  • the gain of the buffer may be adjusted according to the output signal from the comparator, and the gain of the sensing circuit, the PGA, or the ADC that processes the output signal of the sensor pad may be adjusted.
  • the power supply voltage of the buffer instead of adjusting the gain of the buffer, the power supply voltage of the buffer may be controlled, and all the gain control described above may be simultaneously performed.
  • control methods CON1 to CON5 described in the above embodiments may be simultaneously performed.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a driving signal attenuation compensation method in a fingerprint detection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the driving signal Vdrv supplied to the external electrode 130 disposed adjacent to the sensor array 110 including the plurality of sensor pads SP is extracted (S910).
  • the magnitude of the driving signal Vdrv currently supplied to the external electrode 130 is determined (S920).
  • the comparison may be performed by comparing the driving signal Vdrv with at least one reference value output from the voltage divider VD (see FIG. 5) by the comparing units 221 and 721.
  • a control target is determined based on this, and a control value to be applied is determined (S930). This determination is made by the control value determination unit 222 or 722, and information on the compensation method for each size of the measured driving signal Vdrv may be stored in advance.
  • control value determining unit 222 or 722 controls the driving signal supply unit 710 so that the magnitude of the driving signal Vdrv is increased or the sensor pad SP constituting the sensor array.
  • the output signal from the signal is compensated (S940).
  • the control of the driving signal supply unit 710 generates a buffer gain control value for adjusting the gain of the buffer 711 outputting the driving signal Vdrv (S941), or the power supply voltage VDD of the buffer 711 is increased.
  • the power supply unit 712 may be controlled by generating a buffer power voltage control value to be raised (S942).
  • the determined sensing voltage control value may be applied to the PGA 144 that amplifies the output signal of the entire sensor array 110 (S944).
  • the sensing voltage control value may be applied to the digital conversion of the ADC 146 which converts the output signal of the entire sensor array 110 into a digital signal (S945).
  • the present invention by measuring the magnitude of the drive signal applied to the external electrode, by amplifying the magnitude of the drive signal according to the degree of attenuation, or by controlling the gain for some of the circuit for processing the signal output from the sensor pad In addition, the size of the signal required for generating the fingerprint image can be properly maintained.
  • the compensation operation is performed based on the magnitude of attenuation from the driving signal itself first supplied to the fingerprint detection device, direct control according to the degree of driving signal attenuation is possible. Accordingly, it is possible to fundamentally solve the problem of deterioration of the fingerprint image sensed in response to the attenuated drive signal by being distributed to the metal case besides the finger.
  • the attenuation of the drive signal can be compensated in various ways in accordance with the convenience of circuit design.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

일 실시예에 따르면, 구동 신호가 인가되는 외부 전극; 상기 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 출력하는 복수개의 센서 패드들을 포함하며, 상기 외부 전극과 인접하게 배치되는 센서 어레이; 입력되는 신호에 대응하여 기설정된 이득에 따라 상기 구동 신호를 출력하는 버퍼를 포함하는 구동 신호 공급부; 및 상기 구동 신호 공급부로부터 출력되는 구동 신호의 크기에 기초하여, 상기 구동 신호의 감쇄를 보상하기 위한 보상부를 포함하는, 지문 검출 장치가 제공된다.

Description

지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법
본 발명은 지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구동 신호의 크기를 실시간으로 측정하고 측정된 크기에 따라 전체 시스템을 제어함으로써, 구동 신호 감쇄 현상을 보상하는 지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
지문 센싱시 구동 신호를 인가하고 그 응답신호로 센싱을 하게 되는데, 이때 구동 신호가 센싱 대상이 되는 손가락으로만 인가되어야 각 센싱패드가 정확한 응답신호를 센싱할 수 있다. 그러나, 실제 지문 인식 시에는 사용자가 한 손으로는 단말기를 잡고 나머지 한 손의 지문을 센싱시키게 된다. 이때 구동 신호는 센싱 대상 손가락으로부터 단말기를 쥐고 있는 손과 접촉된 단말기의 메탈 케이스 부분을 통해 흘러 분산되게 된다. 즉, 구동 신호는 센싱 대상 손가락, 메탈케이스와 연결된 다른 회로 구성 등으로 전압 분배되어 감쇄될 수 있다.
구동 신호가 감쇄됨에 따라, 구동 신호 공급에 따른 응답을 출력하는 센서 패드로부터의 출력 신호 또한 그 크기가 감쇄되어 출력될 수 있고, 이에 따라, 지문 센싱에 악영향이 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은, 지문 검출 시 손가락에 인가되는 구동 신호가 손가락과 메탈 케이스 사이에서 전압 분배됨에 따라 감쇄되는 정도를 모니터링하고, 이에 타라 구동 신호의 크기 또는 센서 패드로부터의 출력 신호 크기를 보상하여 정상적인 지문 검출이 이루어지도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 손가락에 구동 신호가 인가되는 외부 전극; 상기 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 출력하는 복수개의 센서 패드들을 포함하며, 상기 외부 전극과 인접하게 배치되는 센서 어레이; 입력되는 신호에 대응하여 기설정된 이득에 따라 상기 구동 신호를 출력하는 버퍼를 포함하는 구동 신호 공급부; 및 상기 구동 신호 공급부로부터 출력되어 상기 손가락에 인가되는 구동 신호의 크기에 기초하여, 상기 손가락과 메탈 케이스로의 전압 분배에 의한 상기 구동 신호의 감쇄를 보상하기 위한 보상부를 포함하는, 지문 검출 장치가 제공된다.
상기 버퍼는 전원 전압과 그라운드 전위 사이에서 상기 구동 신호를 출력하고, 상기 보상부는, 상기 구동 신호의 크기를 적어도 하나의 기준값과 비교하고, 비교결과에 기초하여, 상기 버퍼의 상기 전원 전압을 조절하기 위한 버퍼 전원 전압 제어값을 결정할 수 있다.
상기 보상부는, 상기 구동 신호의 크기를 적어도 하나 이상의 기준값과 비교하고, 비교결과에 기초하여, 상기 버퍼의 이득을 조절하기 위한 버퍼 이득 제어값을 결정할 수 있다.
상기 보상부는, 상기 구동 신호의 크기를 적어도 하나의 기준값과 비교하고, 비교결과에 기초하여 상기 센서 패드로부터 출력되는 센싱 전압을 보상하기 위한 센싱 전압 제어값을 결정할 수 있다.
상기 지문 검출 장치는, 상기 센서 패드 각각과 연결된 센싱 회로 및 상기 센싱 회로로부터의 출력 신호를 프로세싱하는 신호 처리부를 더 포함하고, 상기 보상부는 상기 결정된 센싱 전압 제어값을 상기 센싱 회로 또는 신호 처리부에 적용할 수 있다.
상기 센싱 전압 제어값은, 상기 신호 처리부 내의 PGA(Programmable Gain Amplifier) 또는 ADC(Analog to Digital Converter)에 적용될 수 있다.
상기 보상부는, 상기 구동 신호의 크기를 기설정된 이상값(ideal value)과 대비하여, 상기 보상을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구동 신호 인가에 따른 손가락으로부터의 응답 신호를 출력하는 복수개의 센서 패드들을 포함하는 지문 검출 장치의 동작 방법으로서, 버퍼에 인에이블 신호 및 소정의 입력 신호를 공급하여 상기 버퍼가 기설정된 이득에 따라 구동 신호를 출력하도록 하는 단계; 상기 버퍼로부터 출력되어 상기 손가락에 인가되는 구동 신호의 크기를 측정하는 단계; 및 상기 측정 결과에 따라, 상기 손가락 및 메탈 케이스 간의 전압 분배에 의한 상기 구동 신호의 감쇄를 보상하기 위한 제어값을 결정하는 단계를 포함하는, 지문 검출 장치의 동작 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 손가락에 인가되는 구동 신호의 실제 전압이 모니터링되므로, 메탈 케이스와 손가락 간의 전압 분배에 따른 감쇄 정도를 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 그리고 이에 따라 구동 신호의 크기 제어 또는 센서 패드로부터의 출력 신호 크기 제어가 이루어지기 때문에, 구동 신호 감쇄에 따른 영향이 효과적으로 보상될 수 있다. 그 결과, 구동 신호 감쇄에 따른 영향 없이 정상적인 지문이미지를 생성할 수 있는 효과가 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 신호의 파형도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 비교부 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 비교부 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 구동 신호를 제어한 결과를 설명하는 파형도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치에서의 구동 신호 감쇄 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
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.
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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 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.
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.
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.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치(100)는 센서 상에 손가락을 대면 지문이 읽히는 에어리어(area) 방식 등으로 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치(100)는 이에 제한되지 않으며 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.
지문 검출 장치(100)는 복수개의 지문 센서 소자로 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.
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.
외부 전극(130)은 피사체로 구동 신호를 송출하여야 하기 때문에 도전성 금속으로 형성되고, 지문 검출 장치(100)는 외부전극과 함께 모듈 형태로 전자 기기에 탑재한다.
지문 센싱시에는 구동 신호를 인가에 따른 손가락으로부터의 응답 신호를 센싱하게 되는데, 구동 신호가 센싱 대상이 되는 손가락으로만 인가되어야 각 센싱패드가 정확한 센싱 신호를 출력할 수 있다. 그러나, 실제 지문 인식 시에는 사용자가 한 손으로는 단말기를 잡고 나머지 한 손으로 지문을 인식시키게 되므로, 구동 신호는 인식 대상 손가락으로부터 단말기를 쥐고 있는 손과 접촉된 단말기의 금속 포장 부분을 통해 흘러 분산되게 된다. 즉, 구동 신호는 센싱 대상 손가락, 단말기의 메탈 케이스로 전압 분배되어 감쇄되는 문제가 생긴다.
이를 보완하기 위한 한 가지 방법은 지문 검출 장치(100)의 센서 어레이 내 센서 패드 영역에 모니터링 패드를 배치하고, 모니터링 패드로부터의 출력 신호 크기를 통해, 센서 패드의 출력 전압을 보상하는 기술이 있다.
구체적으로, 센서 패드의 내부에 격리되어 배치되거나, 센서 패드와 절연되어 이격 배치되는 모니터링 패드로부터의 출력 신호의 크기를 측정하고, 측정된 값에 따라 제어값을 결정하여 센서 패드로부터의 출력 전압을 보상하는 데에 활용할 수 있다.
한편, 본 발명에서는, 외부 전극(130)에 공급되는 구동 신호를 기준값과 비교하여 일정값 이하인 경우 이를 보상하는 동작을 한다. 만약, 외부 전극(130)이 복수개로 구현되는 경우라면, 적어도 하나의 외부 전극(130)으로 공급되는 구동 신호를 기준값과 비교하게 된다. 이하, 이에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 지문 검출 장치(100)는 칩 외부(External)에 구비되는 외부 전극(130) 및 복수의 센서 패드로 이루어지는 센서 어레이(110)를 포함한다. 각 센서 패드는 센싱 회로와 연결되며, 손가락이 지문 검출 장치(100)에 접촉될 경우 손가락 표면에 기초한 센싱 결과값을 출력해낸다. 이에 대해서는 후에 상세히 설명하기로 한다.
지문 검출 장치(100)의 칩 내부(Internal)에는 구동 신호 공급부(210), 구동 신호 공급부(210)로부터 출력되는 구동 신호(Vdrv)의 크기를 측정하고, 측정되는 값에 따라 회로에 적용하여야 할 이득의 제어값을 결정하는 보상부(220)가 구비된다. 보상부(220)는 구동 신호(Vdrv)의 크기에 기초하여 그 감쇄를 보상하는 기능을 한다. 보상부(220)는 일 실시예에 따라 칩의 컨트롤 로직(Control Logic)에 포함될 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 칩 내부에는 출력된 센서 어레이(110)로부터 출력되는 신호를 프로세싱하는 센싱 회로 등이 더 포함될 수 있으며, 이에 대해서는 후에 더욱 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 외부 전극(130)을 통해 인가되는 구동 신호(Vdrv)가 피사체를 통해 센서 패드에 입력되는데, 이러한 구동 신호(Vdrv)는 구동 신호 공급부(210)를 통해 공급될 수 있다.
이러한 구동 신호 공급부(210)는 일 이상의 전원 공급용 버퍼(211)를 포함할 수 있다. 버퍼(211)는 인에이블 신호(ENB)를 입력받아 제1 단자(A)를 통해 구동 신호(Vdrv)를 출력하며, 구동 신호(Vdrv)가 회로 또는 환경 등의 영향을 받지 않도록 한다.
버퍼(211)는 모바일 장치로부터 공급되는 전원 전압(VDD)과 그라운드 전위 사이에서, 입력되는 신호(VdrvIN)에 대응하여 기설정된 이득에 따라 구동 신호(Vdrv)를 출력해낸다.
보상부(220)는 제1 단자(A)로부터 출력되는 구동 신호(Vdrv)의 크기를 일 이상의 기준값과 비교하는 비교부(221), 비교부(221)로부터의 출력값에 기초하여 회로의 적어도 일부 이득에 대한 제어값을 결정하는 제어값 결정부(222)를 포함한다. 제1 단자(A)로부터의 구동 신호(Vdrv)는 제2 단자(B)를 통해 비교부(221)로 입력되며, 제어값 결정부(222)로부터의 출력신호는 제3 단자(C)를 통해 출력되어, 회로 일부분에 대한 이득 제어값으로 활용된다.
버퍼(211)와 연결된 제1 단자(A), 비교부(221)와 연결된 제2 단자(B)는 서로 중간 노드(TxOUT IN)를 통해 연결된다. 중간 노드(TxOUT IN)은 칩 외부에 형성되는 노드로써, 메탈 케이스와 손가락 간의 전압 분배를 고려하여, 손가락에 인가되는 실제 구동신호를 측정하기 위한 노드이다. 보상부(220)의 비교부(221)와 제어값 결정부(222)에 대한 동작 설명은 후에 상세히 하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 지문 검출 장치는 복수의 행과 열을 이루는 복수 개의 지문 센서 소자(111)로 이루어지는 센서 어레이(110)를 포함한다. 각각의 지문 센서 소자(111)는 센서 패드(SP), 및 상기 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호가 입력되는 센싱 회로(SC)를 포함한다. 도 3에서는 하나의 센싱 회로(SC)만을 도시하였으나, 센싱 회로(SC)는 각 지문 센서 소자(111)당 하나씩 구비된다. 센싱 회로(SC)는 각 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호를 증폭하는 연산 증폭기를 포함할 수 있다.
복수개의 센싱 회로(SP)로부터의 출력 신호는 신호 처리부(140)로 입력된다.
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.
필터부(141)는 지문 센서 소자(111)로부터의 출력 데이터의 노이즈를 제거하는 기능을 한다. 복수개의 지문 센서 소자(111)로부터 출력되는 데이터를 분석하여 지문 이미지를 획득하게 되는 것인데, 지문 센서 소자(111)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.
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.
RDC(143)는 샘플 앤 홀드부(142)의 출력 데이터, 즉, 노이즈의 영향이 제거된 후 일정 주기로 샘플링된 지문 센서 소자(111)로부터의 출력 데이터에 대해 오프셋을 조절하는 기능을 한다.
PGA(144)는 센싱 데이터를 일정 비율로 증폭하는 기능을 한다. 사람의 손가락 지문은 융선(ridge)과 골(valley)로 이루어지기 때문에, 지문 센서 소자(111)에 융선이 닿는지, 아니면 골이 닿는지에 따라 다른 출력 데이터가 생성되게 된다. 즉, 지문 센서 소자(111)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.
ADC(146)는 아날로그 형태의 센싱 데이터를 디지털화하는 기능을 한다. 디지털 형태로 변환된 데이터는 입출력부(150)에 입력된다.
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.
센싱 회로(SC), 신호 처리부(140) 및 입출력부(150)는 도 2에서의 칩 내부(Internal) 영역에 구비된다.
일 실시예에 따른 구동 신호 공급부(210)는 전술한 바와 같이 제1 단자(A)를 통해 구동 신호(Vdrv)를 출력하는 버퍼(211)를 포함한다. 또한, 구동 신호 공급부(210)는 버퍼(211)에 전원 전압(VDD)을 공급하는 전원 공급부(212)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 보상부(220)는 외부 전극(130)에 인가되는 구동 신호(Vdrv)의 크기를 기준값과 비교하여, 회로 일부분의 이득을 제어하는 보상부(220)가 더 포함된다.
보상부(220)는 버퍼(211)와 연결된 제1 단자(A)로부터 출력되며 외부 전극(130)에 인가되는 구동 신호(Vdrv)의 크기를 일 이상의 기준값과 비교하는 비교부(221), 상기 비교부(221)의 비교 결과에 따라 회로 일부분에 적용되어야 하는 이득의 제어값, 즉, 보상의 정도를 결정하고 이러한 보상의 정도를 적용시키기 위한 제어값을 결정하는 제어값 결정부(222)를 포함한다.
비교부(221)는 구동 신호(Vdrv)의 크기와 일 이상의 기준값을 비교할 수 있는 통상의 아날로그 회로로 구현될 수 있다. 일 예로서, 비교부(221)는 기준 전압이 전압 분배기에 의해 선택적으로 가변되고, 구동 신호(Vdrv)와 상기 기준 전압을 비교하는 비교기를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 후에 상세히 설명하기로 한다. 기준값은 기 설정된 이상값(ideal value), 예를 들면, 지문 검출 장치가 금속 포장되기 이전에 사람의 손가락이 센서 패드(SP)에 접촉되는 경우 측정되는 센서 패드의 출력 전압 값일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어값 결정부(222)는 비교부(221)의 출력값에 기초하여 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호, 즉, 센싱 전압을 증폭시켜 보상하기 위한 센싱 전압 제어값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어값 결정부(222)는 비교부(221)에서 출력된 출력값 별로 그에 상응하는 센싱 전압 제어값을 미리 매칭하여 저장하였다가, 매 동작시마다 비교부(221)의 출력값에 기초하는 센싱 전압 제어값을 센서 패드(SP)로부터 출력되는 센싱 전압을 증폭시키기 위해 활용할 수 있다.
일 실시예로, 제어값 결정부(222)는 결정된 센싱 전압 제어값을 센서 패드(SP)와 연결되는 센싱 회로(SC)에 적용할 수 있다(CON1). 구체적으로는, 센싱 회로(SC)에 포함되며 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호를 증폭하는 연산 증폭기의 이득이 제어되도록 적용할 수 있다.
다른 실시예로, 제어값 결정부(222)는 결정된 센싱 전압 제어값을 신호 처리부(140)에 포함되는 PGA(144)에 반영할 수도 있다(CON2). PGA(144)는 프로그램 방식을 통해 증폭기 또는 증폭률을 필요에 따라 선택할 수 있도록 하는 구성요소이다. PGA(144)는 센싱 회로(SC)의 출력 신호들을 증폭하는 기능을 하기 때문에, PGA(144)에 결정된 센싱 전압 제어값이 적용되게 되면, 손가락의 융선과 닿는 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호와 골과 닿는 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호 간 차이를 증가시킬 수 있다.
또 다른 실시예로, 제어값 결정부(222)는 결정된 센싱 전압 제어값을 ADC(146)에서 디지털 신호로의 변환 시의 이득에 반영할 수 있다(CON3).
즉, 제어값 결정부(222)는 센싱 회로(SC), PGA(144) 및 ADC(146) 중 적어도 하나에 결정된 센싱 전압 제어값을 적용시킬 수 있다.
제어값 결정부(222)는 소정의 알고리즘을 수행하는 프로그램 모듈 또는 펌웨어 등으로 구현될 수 있다.
이하에서는, 외부 전극(130)에 인가되는 구동 신호의 감쇄 및 그 보상에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 구동 신호의 파형을 나타내는 그래프이다. 도 4의 상단에 도시된 그래프는 이상적인 경우의 구동 신호 파형을 나타내며, 하단에 도시된 그래프는 실제 구동 신호의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 이상적인 경우 외부 전극(130)에 인가되는 구동 신호(Vdrv)는 구형파 신호일 수 있다. 즉, 듀티비(duty ratio)가 일정하며, 일정한 크기의 하이 신호(Vdrv_H) 및 로우 신호(Vdrv_L)를 번갈아 출력하는 신호일 수 있다.
그러나, 실제의 경우에는 버퍼(211)의 동작 또는 주변 환경에 의해 구동 신호(Vdrv)의 최대값 크기가 일정 부분(Vloss) 감쇄될 수 있다. 구동 신호(Vdrv)의 크기가 감쇄되면, 지문 센서 소자로부터 출력되는 신호의 크기 작아져, 지문 이미지 생성에 악영향을 미칠 수 있게 된다.
따라서, 실제 버퍼(211)로부터 출력되며 외부 전극(130)으로 인가되는 구동 신호(Vdrv)의 크기와 기준값을 비교하면, 이상적인 경우와 대비하여 현재 구동 신호(Vdrv)의 감쇄된 정도를 측정할 수 있으며, 이에 기초하여 센서 패드로부터의 출력 전압을 증폭하기 위한 이득을 결정할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교부의 일례를 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이, 비교부(211)는 구동 신호(Vdrv)와 일 이상의 기준값을 비교하는 비교기(com)를 포함한다.
비교기(com)의 제1 입력단에는 구동 신호(Vdrv)가 입력되며, 제2 입력단에는 일 이상의 기준 전압이 입력된다. 비교기(com)는 구동 신호(Vdrv)와 기준 전압 간 비교 결과에 대응되는 값을 출력값(Vout)으로 출력한다.
구동 신호(Vdrv)는 소정의 저항(Rx)에 의해 변환되어 입력될 수 있다. 저항(Rx)은 기설정된 저항값을 가질 수도 있고, 가변 저항일 수도 있다. 저항(Rx)이 생략될 수도 있음은 물론이며, 회로 설계상 생성되는 기생 저항 값일 수도 있다. 저항(Rx)이 생략되는 경우에는 구동 신호(Vdrv)가 비교기(com)에 직접 입력된다.
비교기(com)의 제2 입력단에는 전압 분배기(VD)의 복수 개의 출력 노드들이 번갈아 가며 연결될 수 있다. 전압 분배기(VD)는 전원 전압(VDD)과 그라운드 전위 사이에 직렬로 연결된 복수 개의 저항을 포함할 수 있다.
전원 전압(VDD)이 복수 개의 저항에 공급됨으로써 일 이상의 기준 전압으로 분배될 수 있다. 전원 전압(VDD)으로서는 지문 검출 장치 내부에 장착되는 소자들의 전원 전압을 그대로 이용할 수도 있고, 이를 레벨 쉬프팅 등으로 변환한 전압으로 이용할 수도 있다.
복수 개의 저항에 의해 분배된 일 이상의 기준 전압이 비교기(com)의 제2 입력단에 번갈아 가며 입력된다. 비교기(com)의 출력값을 몇 비트의 신호로 구분할지에 따라서 기준 전압의 개수를 달리할 수 있다. 기준 전압의 개수가 N일 때 비교기(com)의 출력값은 log2N 비트가 될 수 있다. 예를 들어, 비교기(com)의 기준 전압이 4개일 때, 비교기(210)의 출력값으로는 '00', '01', '10', '11'과 같은 2비트의 신호가 출력된다.
예를 들어, 도 6에 도시되는 바와 같이, 구동 신호(Vdrv)의 크기를 4단계로 나누어 검출하려면, 기준 전압의 개수, 즉, N 값은 4여야 하며, 이 때, 비교기(com)의 출력값은 2비트로 출력된다. 구동 신호(Vdrv)가 기준 전압 VT[2] 보다 크다면 2비트의 출력값 중 최상위 비트값은 '1'이 되고, 반대로, 그보다 작다면 최상위 비트값은 '0'이 된다. 또한, 모니터링 패드(120)로부터의 전압(Vdetect)이 기준 전압 VT[2] 보다 크며 또한 기준 전압 VT[3](VT[3]>VT[2]) 보다도 크다면 최하위 비트값은 '1'이 되어 비교기(210)의 최종 출력값(Vout)은 '11'이 된다. 반대로, 기준 전압 VT[2] 보다 크나 기준 전압 VT[3] 보다 작다면 비교기(210)의 최종 출력값(Vout)은 '10'이 된다.
기준 전압 간 분배 간격은 구동 신호(Vdrv)의 최대값과 최소값 사이에서 일정하게 설정할 수도 있으나, 환경적 요소에 의한 그 감쇄값(Vloss)을 간접적으로 측정하고자 하는 목적이므로 기설정된 특정 범위 내, 예를 들면, 이상적인 경우 구동 신호(Vdrv)의 최대값(Vdrv_H, 도 4 참조)에 가까워질수록 기준 전압 간 분배 간격을 조밀하게 할 수도 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 전압 분배기(VD)에 포함되는 저항의 값들을 적절하게 선택하여 원하는 기준 전압을 만들어 낼 수 있다.
도 5에서는 하나의 비교기(com)만이 포함되는 실시예를 예시하였으나, 기준 전압의 개수에 따라 복수의 비교기(com)로 구현될 수 있음은 물론이다.
제어값 결정부(222, 도 3 참조)는 비교부(221)의 출력값(Vout)에 기초하여 센서 패드(SP)의 출력 전압 보상을 위한 센싱 전압 제어값을 결정할 수 있다. 비교부(221)의 출력값(Vout)을 통해 파악되는 구동 신호(Vdrv)의 크기를 기초로, 센서 패드(SP)의 출력 전압 보상을 위한 센싱 전압 제어값을 결정할 수 있다.
일 실시예로서, 제어값 결정부(222)는 일 실시예로 비교부(221)의 출력값에 따른 이진신호 별 매칭되는 전압 값 또는 적용하여야 하는 센싱 전압 제어값을 미리 저장해놓을 수 있다. 또한, 이와 다르게 제어값 결정부(222)는 비교부(221)의 출력값에 따른 이진신호 별 매칭되는 전압 값 또는 적용하여야 하는 센싱 전압 제어값을 미리 저장해놓을 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문 검출 장치의 구성 및 그 동작을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 도 3의 지문 검출 장치에서 구동 신호 공급부(710) 및 보상부(720)의 구성 또는 그 동작이 달라졌다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 신호 공급부(710)에 있어서는 구동 신호(Vdrv)를 출력하는 버퍼(711)의 이득이 가변될 수 있다. 또한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 구동 신호 공급부(710)에 있어서는 이에 공급되는 전원 전압(VDD)의 크기가 가변된다.
이를 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상부(720)는 외부 전극(130)에 인가되는 구동 신호(Vdrv)를 일 이상의 기준값과 비교하는 비교부(721), 비교부(721)의 비교 결과에 따라 버퍼(711)에 공급될 전원 전압(VDD)의 크기를 조절하기 위한 버퍼 전원 전압 제어값 또는 버퍼(711)의 이득을 조절하기 위한 버퍼 이득 제어값을 결정하는 제어값 결정부(722)를 포함한다. 일 실시예에 따라 도 2에서 별도로 도시하지 않았으나, 제어값 결정부(722)의 출력은 칩 내부에서 별도로 연결된 신호라인에 의해 버퍼 전원 전압 제어값 또는 버퍼(711)로 연결될 수 있다. 다른 실시예에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 제어값 결정부(722)의 출력은 호스트 장치의 AP(Application Processor)로 연결되고, AP는 제어값 결정부(722)의 출력에 기초하여 버퍼 전원 전압 제어값 또는 버퍼(711)로 제어 신호를 각각 출력할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 비교부(721)는 외부 전극(130)에 인가되는 구동 신호(Vdrv)의 크기, 즉, 버퍼(711)의 출력 신호의 크기와 일 이상의 기준값을 비교한다. 비교부(721)의 상세 구성은 도 5를 참조하여 설명한 바와 동일하다.
비교부(721)에 의한 비교 결과는 제어값 결정부(722)로 입력된다. 제어값 결정부(722)는 비교부(721)의 출력값에 기초하여, 버퍼(711)의 이득을 조절하는 버퍼 이득 제어값을 생성하여 버퍼(711)에 적용하거나(CON 4), 버퍼(711)의 전원 전압(VDD)의 크기를 조절하기 위한 버퍼 전원 전압 제어값을 생성하여 전원 공급부(712)에 전달한다(CON 5). 도 7에서는 이러한 제어에 의해 버퍼(711)의 이득이 M배로 조절되는 예와 전원 공급부(712)에서 버퍼(711)에 공급하는 전원 전압이 N배로 조절되는 예가 도시되었다. 전원 공급부(712)에서의 전원 전압 조절 회로는 통상의 전압 변환 회로를 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 소정의 정전용량에 전하를 충전하였다가 상기 충전된 전하에 의한 전압 및 입력 전압이 더해져 승압된 전압을 출력하는 챠지 펌프(charge pump) 회로 또는 인덕터 간 상호 인덕턴스를 이용하여 입력 전압을 승압시키는 변압기 등으로 구현될 수 있다.
일례로, 제어값 결정부(722)는 비교부(721)로부터의 출력 신호에 기초하여 버퍼(711)의 이득을 결정하기 위한 버퍼 이득 제어값을 생성하여, 버퍼(711)에 직접 또는 간접적으로 적용되도록 한다(CON4). 버퍼(711)의 이득은 피드백 임피던스의 크기를 조절하는 등 통상의 방식으로 조절될 수 있다.
다른 예로, 제어값 결정부(722)는 버퍼(711)의 전원 전압(VDD)의 크기를 조절하기 위한 버퍼 전원 전압 제어값을 생성하여 전원 공급부(712)에 공급할 수 있다(CON5). 이러한 버퍼 전원 전압 제어값를 받은 전원 공급부(712)는 버퍼(711)에 공급되는 전원 전압(VDD)의 크기를 예를 들면, N배 증가시킬 수 있다. 이를 위해 전원 공급부(712)에는 전압 전압(VDD)을 N배 증가시키기 위한 증폭 회로가 구비될 수 있다. 여기서, N과 M은 0보다 큰 정수일 수 있다.
제어값 결정부(722)는 상기의 동작을 위해 비교부(712)로부터의 출력 신호에 따라 생성 또는 전달하여야 할 제어값의 종류 또는 그 크기를 저장해 놓을 수 있다.
도 8은 도 7을 참조하여 설명한 실시예에서 구동 신호가 증폭된 결과를 나타내는 파형도이다.
도 8을 참조하면, 구동 신호(Vdrv)는 이상적인 경우 일정한 크기의 하이 신호(Vdrv_H) 및 로우 신호(Vdrv_L)를 번갈아 출력하는 구형파 신호일 수 있다.
만약, 회로에 존재하는 기생 성분에 의해 구동 신호(Vdrv)의 크기가 Vloss만큼 감쇄된 경우, 비교부(721)를 통해 이러한 현상이 감지될 수 있다. 즉, 비교부(721)는 구동 신호(Vdrv)의 크기가 Vloss만큼 감쇄된 크기라는 것을 감지하고, 이러한 감지에 따라서 제어값 결정부(722)는 버퍼(711)의 이득을 조절하기 위한 버퍼 이득 제어값을 생성하여 버퍼(711)에 적용하거나(CON4), 버퍼(711)의 전원 전압(VDD) 크기를 조절하기 위한 버퍼 전원 전압 제어값을 생성하여 전원 공급부(712)에 전달할 수 있다(CON 5).
이러한 제어에 따라서 구동 신호 공급부(710)를 통해 출력되는 구동 신호(Vdrv)는 일정 부분 상승하게 된다.
예를 들면, 도 8에 도시되는 바와 같이, 구동 신호(Vdrv)의 하이 신호의 최소값(Vdrv-Vloss)이 이상적인 경우의 하이 신호(Vdrv_H)의 값과 동일해지도록 제어될 수 있다.
상기에서는 도 3의 실시예와 도 7의 실시예를 별도로 설명하였으나, 두 실시예는 서로 조합될 수도 있다.
예를 들면, 비교부로부터의 출력 신호에 따라 버퍼의 이득이 조절됨과 동시에, 센서 패드의 출력 신호를 처리하는 센싱 회로, PGA, 또는 ADC의 이득이 조절될 수도 있다. 또한, 상기의 예에서 버퍼의 이득이 조절되는 것 대신에 버퍼의 전원 전압이 제어될 수도 있으며, 위에서 설명한 모든 이득 제어가 동시에 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 실시예들에서 설명한 제어 방법(CON1~CON5) 중 적어도 2개가 동시에 수행될 수도 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지문 검출 장치에서의 구동 신호 감쇄 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 도 3, 도 7 및 도 9를 참조하여 구동 신호 감쇄 보상 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 복수의 센서 패드(SP)를 포함하는 센서 어레이(110)와 인접하게 배치된 외부 전극(130)에 공급되는 구동 신호(Vdrv)를 추출해낸다(S910).
추출된 구동 신호(Vdrv)를 일 이상의 기준값과 비교함으로써, 현재 외부 전극(130)에 공급되고 있는 구동 신호(Vdrv)의 크기를 파악한다(S920). 이러한 비교는 비교부(221, 721)에 의해 상기 구동 신호(Vdrv)와 전압 분배기(VD, 도 5 참조)로부터 출력되는 적어도 하나의 기준값과의 비교로 수행될 수 있다.
구동 신호(Vdrv)의 크기를 파악하면, 이를 기초로 하여 제어 대상을 결정하고, 적용할 제어값을 결정한다(S930). 이러한 결정은 제어값 결정부(222 또는 722)에 의해 이루어지며, 측정된 구동 신호(Vdrv)의 크기별 보상 방법에 대한 정보가 기 저장되어 있을 수 있다.
이러한 방법으로 제어값이 결정되면, 제어값 결정부(222 또는 722)는 구동 신호 공급부(710)를 제어하여 구동 신호(Vdrv)의 크기가 상승되도록 하거나, 센서 어레이를 구성하는 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호가 보상되도록 한다(S940).
구동 신호 공급부(710)에 대한 제어는 구동 신호(Vdrv)를 출력하는 버퍼(711)의 이득이 조절되도록 하는 버퍼 이득 제어값을 생성하거나(S941), 버퍼(711)의 전원 전압(VDD)이 상승되도록 버퍼 전원 전압 제어값을 생성하여 전원 공급부(712)를 제어할 수 있다(S942).
한편, 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호를 보상하는 방법은, 센서 패드(SP)로부터의 출력 신호를 받는 센싱 회로(SC)의 연산 증폭기에 비교의 결과로 결정된 센싱 전압 제어값을 적용하거나(S943), 센서 어레이(110) 전체의 출력 신호를 증폭시키는 PGA(144)에 결정된 센싱 전압 제어값을 적용할 수 있다(S944). 또한, 센서 어레이(110) 전체의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(146)의 디지털 변환에 해당 센싱 전압 제어값을 적용할 수도 있다(S945).
본 발명에 의하면, 외부 전극에 인가되는 구동 신호의 크기를 측정하여, 감쇄된 정도에 따라 구동 신호의 크기를 증폭시키거나, 센서 패드로부터 출력되는 신호를 처리하는 회로 중 일부에 대한 이득을 제어함으로써, 지문 이미지 생성에 필요한 신호의 크기를 적절히 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 따르면, 지문 검출 장치에 최초 공급되는 구동 신호 자체로부터 감쇄되는 크기에 기초하여 보상 동작을 하므로, 구동 신호 감쇄의 정도에 따른 직접적인 제어가 가능하다. 이에 따라, 구동 신호가 손가락 외에 메탈 케이스로 분산되어 감쇄된 구동신호에 응답하여 센싱되는 지문 이미지가 열화되는 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 구동 신호의 감쇄를 회로 설계의 편의에 맞추어 다양한 방식으로 보상할 수 있다.
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.
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.

Claims (8)

  1. 손가락에 구동 신호가 인가되는 외부 전극;
    상기 구동 신호 인가에 따른 응답 신호를 출력하는 복수개의 센서 패드들을 포함하며, 상기 외부 전극과 인접하게 배치되는 센서 어레이;
    입력되는 신호에 대응하여 기설정된 이득에 따라 상기 구동 신호를 출력하는 버퍼를 포함하는 구동 신호 공급부; 및
    상기 구동 신호 공급부로부터 출력되어 상기 손가락에 인가되는 구동 신호의 크기에 기초하여, 상기 손가락과 메탈 케이스로의 전압 분배에 의한 상기 구동 신호의 감쇄를 보상하기 위한 보상부를 포함하는, 지문 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼는 전원 전압과 그라운드 전위 사이에서 상기 구동 신호를 출력하고,
    상기 보상부는, 상기 구동 신호의 크기를 적어도 하나의 기준값과 비교하고, 비교결과에 기초하여, 상기 버퍼의 상기 전원 전압을 조절하기 위한 버퍼 전원 전압 제어값을 결정하는, 지문 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 구동 신호의 크기를 적어도 하나 이상의 기준값과 비교하고, 비교결과에 기초하여, 상기 버퍼의 이득을 조절하기 위한 버퍼 이득 제어값을 결정하는, 지문 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 구동 신호의 크기를 적어도 하나의 기준값과 비교하고, 비교결과에 기초하여 상기 센서 패드로부터 출력되는 센싱 전압을 보상하기 위한 센싱 전압 제어값을 결정하는, 지문 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서 패드 각각과 연결된 센싱 회로 및 상기 센싱 회로로부터의 출력 신호를 프로세싱하는 신호 처리부를 더 포함하고,
    상기 보상부는 상기 결정된 센싱 전압 제어값을 상기 센싱 회로 또는 신호 처리부에 적용하는, 지문 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센싱 전압 제어값은,
    상기 신호 처리부 내의 PGA(Programmable Gain Amplifier) 또는 ADC(Analog to Digital Converter)에 적용되는, 지문 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 구동 신호의 크기를 기설정된 이상값(ideal value)과 대비하여, 상기 보상을 수행하는, 지문 검출 장치.
  8. 구동 신호 인가에 따른 손가락으로부터의 응답 신호를 출력하는 복수개의 센서 패드들을 포함하는 지문 검출 장치의 동작 방법으로서,
    버퍼에 인에이블 신호 및 소정의 입력 신호를 공급하여 상기 버퍼가 기설정된 이득에 따라 구동 신호를 출력하도록 하는 단계;
    상기 버퍼로부터 출력되어 상기 손가락에 인가되는 구동 신호의 크기를 측정하는 단계; 및
    상기 측정 결과에 따라, 상기 손가락 및 메탈 케이스 간의 전압 분배에 의한 상기 구동 신호의 감쇄를 보상하기 위한 제어값을 결정하는 단계를 포함하는, 지문 검출 장치의 동작 방법.
PCT/KR2015/003417 2014-04-10 2015-04-06 지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법 WO2015156553A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201590000422.7U CN206224507U (zh) 2014-04-10 2015-04-06 指纹检测装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2014-0042792 2014-04-10
KR1020140042792A KR101613123B1 (ko) 2014-04-10 2014-04-10 지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015156553A1 true WO2015156553A1 (ko) 2015-10-15

Family

ID=54288074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/003417 WO2015156553A1 (ko) 2014-04-10 2015-04-06 지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101613123B1 (ko)
CN (1) CN206224507U (ko)
WO (1) WO2015156553A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105389544B (zh) * 2015-10-21 2018-04-17 深圳市汇顶科技股份有限公司 输出转换电路及指纹识别系统
KR101959892B1 (ko) * 2017-05-25 2019-07-04 크루셜텍 (주) 지문 인증 방법 및 장치
CN212569813U (zh) * 2019-12-17 2021-02-19 神盾股份有限公司 指纹感测装置
CN110929700B (zh) * 2019-12-27 2022-09-13 厦门天马微电子有限公司 指纹识别显示面板及其驱动方法、指纹识别显示装置
US11495042B1 (en) * 2021-05-10 2022-11-08 Image Match Design Inc. Voltage sensing fingerprint recognition device and fingerprint recognition method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010012635A (ko) * 1997-05-16 2001-02-26 에프. 스코트 무디 이득 제어 특성을 가지는 지문 센서 및 그 제조방법
KR20030029917A (ko) * 2001-07-12 2003-04-16 소니 가부시끼 가이샤 정전용량 검출장치 및 이것을 이용한 지문조합장치
KR20030073277A (ko) * 2002-03-09 2003-09-19 (주)멜파스 차폐수단을 포함하는 반도체 지문감지장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010012635A (ko) * 1997-05-16 2001-02-26 에프. 스코트 무디 이득 제어 특성을 가지는 지문 센서 및 그 제조방법
KR20030029917A (ko) * 2001-07-12 2003-04-16 소니 가부시끼 가이샤 정전용량 검출장치 및 이것을 이용한 지문조합장치
KR20030073277A (ko) * 2002-03-09 2003-09-19 (주)멜파스 차폐수단을 포함하는 반도체 지문감지장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150117398A (ko) 2015-10-20
CN206224507U (zh) 2017-06-06
KR101613123B1 (ko) 2016-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015156553A1 (ko) 지문 검출 장치 및 이의 구동 신호 감쇄 보상 방법
WO2015122577A1 (ko) 극소 센싱 영역을 포함하는 전자 장치 및 이의 지문 정보 프로세싱 방법
CN105528574B (zh) 偏移调节指纹检测装置
WO2015101349A1 (zh) 电容指纹传感器
WO2009148214A2 (ko) 터치패널 장치 및 이의 접촉위치 검출방법
US9953204B2 (en) Fingerprint sensing system with sensing reference potential providing circuitry
US9898641B2 (en) Finger biometric sensor including drive signal level updating and related methods
WO2020251288A1 (ko) 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법
WO2012053749A2 (ko) 멀티 터치 패널용 정전용량 감지회로
EP3219013A1 (en) Charge transfer circuit for capacitive sensing and apparatus for detecting fingerprint having thereof
WO2011021808A2 (ko) 적응형 등화 장치 및 등화 방법
WO2016006910A1 (ko) 정전용량형 터치 패널 장치 및 구동방법
WO2014208898A1 (ko) 터치 검출 장치
WO2017078379A1 (ko) 터치구동장치
WO2018190562A1 (ko) 생체 인증장치 및 생체 인증방법
US9710690B1 (en) Fingerprint sensing system with adaptive power control
CN106156763A (zh) 一种指纹识别模块及指纹识别方法
WO2018169209A1 (ko) 입력 장치, 전자 시스템 및 그 제어 방법
WO2015080391A1 (ko) 터치입력위치 오류의 보정방법 및 이를 위한 장치
WO2015133773A1 (ko) 용량방식의 터치입력 감지회로
KR20220082923A (ko) 지문 감지 장치
WO2018043902A2 (ko) 터치 검출 방법 및 이를 이용하는 터치 검출 장치
WO2016204416A1 (ko) 지문 검출 장치 및 이의 구동 방법
WO2018062956A1 (ko) 정전용량방식 센서장치
WO2018151414A1 (ko) 정전용량식 지문인식유닛, 지문센서의 정전용량 측정회로 및 이를 갖는 지문인식장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15776505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15776505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1