(19) 대한민국특허청(KR) (12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2017-0074158 (43) 공개일자 2017년06월29일 (51) 국제특허분류(Int. Cl.)
G06K 9/00 (2006.01) A61B 5/1172 (2016.01) (52) CPC특허분류
G06K 9/00006 (2013.01) A61B 5/1172 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2016-0085799 (22) 출원일자 2016년07월06일 심사청구일자 없음
(30) 우선권주장
1020150181868 2015년12월18일 대한민국(KR)
(71) 출원인
한국전자통신연구원
대전광역시 유성구 가정로 218 (가정동) (72) 발명자
피재은
대전광역시 유성구 가정로 218 (가정동,한국전자 통신연구원)
(74) 대리인 특허법인 고려
전체 청구항 수 : 총 15 항
(54) 발명의 명칭 지문 인식 센서 및 그것을 포함하는 전자 장치 (57) 요 약
본 발명에 따른 지문 인식 센서는, 복수의 전송 라인들, 복수의 수신 라인들, 및 상기 복수의 전송 라인들에 연 결된 센서 유닛들을 갖는 센서 어레이를 포함하고, 상기 센서 유닛들 각각은, 상기 복수의 전송 라인들 중 대응 하는 전송 라인에 공통으로 연결된 게이트단 및 일단을 갖는 스위치 트랜지스터, 및 상기 스위치 트랜지스터의 타단과 상기 복수의 수신 라인들 중 대응하는 수신 라인 사이에 연결되는 센서 트랜지스터를 포함하고, 지문을 터치하는 가상의 게이트단의 전압에 응답하여 상기 센서 트랜지스터가 턴온될 수 있다.
대 표 도 - 도1
(52) CPC특허분류
G06K 9/0008 (2013.01) 이 발명을 지원한 국가연구개발사업 과제고유번호 GK15D0100 부처명 미래창조과학부
연구관리전문기관 (재)기가코리아사업단 연구사업명 기가코리아사업
연구과제명 디지털 홀로그래픽 테이블탑형 단말 기술 개발 기 여 율 1/1
주관기관 한국전자통신연구원 연구기간 2015.05.01 ~ 2016.04.30
명 세 서 청구범위 청구항 1
복수의 전송 라인들;
복수의 수신 라인들; 및
상기 복수의 전송 라인들에 연결된 센서 유닛들을 갖는 센서 어레이를 포함하고, 상기 센서 유닛들 각각은,
상기 복수의 전송 라인들 중 대응하는 전송 라인에 공통으로 연결된 게이트단 및 일단을 갖는 스위치 트랜지스 터; 및
상기 스위치 트랜지스터의 타단과 상기 복수의 수신 라인들 중 대응하는 수신 라인 사이에 연결되는 센서 트랜 지스터를 포함하고,
지문을 터치하는 가상의 게이트단의 전압에 응답하여 상기 센서 트랜지스터가 턴온되는 지문 인식 센서.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 전송 라인들을 제어하는 전송 라인 제어기를 더 포함하는 지문 인식 센서.
청구항 3
제 2 항에 있어서,
상기 전송 라인 제어기는, 제 1 시간 동안 상기 전송 라인으로 상기 스위치 트랜지스터를 턴온시키는 전원 전압 을 인가하고, 상기 제 1 시간 이후 제 2 시간 동안 상기 스위치 트랜지스터를 턴오프시키는 접지 전압을 인가하 는 지문 인식 센서.
청구항 4
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 수신 라인들 각각에 연결되고, 대응하는 수신 라인의 전압과 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결 과값에 대응하는 출력값을 발생하는 비교기들을 더 포함하는 지문 인식 센서.
청구항 5
제 1 항에 있어서,
백플레인 층 위에 상기 센서 트랜지스터가 형성되고,
상기 센서 트랜지스터의 상기 플로팅 게이트단 위에 패시베이션 층이 형성되고, 상기 패시베이션 층은 상기 가상의 게이트단을 포함하는 지문 인식 센서.
청구항 6
제 5 항에 있어서,
상기 패시베이션 층 위에 커버 글래스 층이 형성되고,
상기 커버 글래스 층은 상기 가상의 게이트단을 포함하는 지문 인식 센서.
청구항 7
제 1 항에 있어서,
패시베이션 층 위에 상기 센서 트랜지스터가 형성되고, 상기 센서 트랜지스터 위에 백플레인 층이 형성되고,
상기 백플레인 층은 상기 가상의 게이트단을 포함하는 지문 인식 센서.
청구항 8
복수의 전송 라인들;
복수의 수신 라인들;
복수의 전원 라인들; 및
상기 복수의 전송 라인들에 연결된 센서 유닛들을 갖는 센서 어레이를 포함하고, 상기 센서 유닛들 각각은,
상기 복수의 전송 라인들 중 대응하는 전송 라인에 연결된 게이트단 및 상기 복수의 전원 라인들 중 대응하는 전원 라인에 연결된 일단을 갖는 스위치 트랜지스터; 및
상기 스위치 트랜지스터의 타단과 상기 복수의 수신 라인들 중 대응하는 수신 라인 사이에 연결되는 센서 트랜 지스터를 포함하고,
지문을 터치하는 가상의 게이트단의 전압에 응답하여 상기 센서 트랜지스터가 턴온되는 지문 인식 센서.
청구항 9
제 8 항에 있어서,
지문 인식 동작시 상기 복수의 전원 라인들 각각에 전원 전압이 인가되는 지문 인식 센서.
청구항 10
지문을 인식하고, 데이터를 디스플레이하는 터치스크린 센서; 및 상기 터치스크린 센서를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 터치스크린 센서는,
센서 트랜지스터; 및 상기 센서 트랜지스터의 일단이 연결된 스위치 트랜지스터를 갖는 지문 인식 센서를 포함 하고,
지문을 터치하는 가상의 게이트단의 전압에 응답하여 상기 센서 트랜지스터가 턴온되는 전자 장치.
청구항 11
제 10 항에 있어서,
상기 지문 인식 센서는 상기 센서 트랜지스터의 타단에 연결된 수신 라인을 더 포함하는 전자 장치.
청구항 12
제 11 항에 있어서,
상기 지문 인식 센서는 상기 센서 트랜지스터의 턴온 동작에 응답하여 상기 수신 라인에 전류를 제공하는 전송 라인을 더 포함하고,
상기 스위치 트랜지스터의 게이트단과 타단은 상기 전송 라인에 연결되는 전자 장치.
청구항 13
제 11 항에 있어서,
상기 지문 인식 센서는 상기 센서 트랜지스터의 턴온 동작에 응답하여 상기 수신 라인에 전류를 제공하는 전원
라인을 더 포함하고,
상기 스위치 트랜지스터의 게이트단은 상기 전송 라인에 연결되고, 상기 스위치 트랜지스터의 타단은 상기 전원 라인에 연결되는 전자 장치.
청구항 14
제 11 항에 있어서,
상기 센서 트랜지스터 위에 패시베이션 층; 및 상기 패시베이션 층 위에 커버 글래스 층이 형성되고, 상기 커버 글래스 층은 상기 가상의 게이트단을 포함하는 전자 장치.
청구항 15
제 11 항에 있어서,
상기 센서 트랜지스터 위에 백플레인 층이 형성되고,
상기 백플레인 층은 상기 가상의 게이트단을 포함하는 전자 장치.
발명의 설명 기 술 분 야
본 발명은 지문 인식 센서 및 그것을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
[0001]
배 경 기 술
커패시티브 방식의 지문 인식 센서는, 터치 포인트에 접촉한 손가락에 의해 상호 커패시턴스의 작아짐을 감지하 [0002]
는 상호 커패시티브 방식과 커짐을 감지하는 셀프 커패시티브 방식으로 구분된다.
종래의 셀프 커패시티브 방식의 경우, 접촉 지점이 되는 지문의 융선(ridge)과 융선들 사이에 대응하는 융골 [0003]
(valley) 사이에 발생한 커패시턴스의 정확한 구분을 위해, 지문과 접촉할 때 생기는 셀프 커패시턴스의 크기가 커야 한다. 이를 위해 융선과 융골 사이에 최대한 많은 센서가 위치해야 정확한 인식이 가능하다. 하지만, 접촉 면을 크게 만들어 센서가 커지면, 센싱 성능이 낮아지는 단점이 야기된다.
발명의 내용 해결하려는 과제
본 발명은 높은 성능의 지문인식 센서 및 그것을 포함하는 전자 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
[0004]
과제의 해결 수단
본 발명의 실시 예에 따른 지문 인식 센서는, 복수의 전송 라인들, 복수의 수신 라인들, 및 상기 복수의 전송 [0005]
라인들에 연결된 센서 유닛들을 갖는 센서 어레이를 포함하고, 상기 센서 유닛들 각각은, 상기 복수의 전송 라 인들 중 대응하는 전송 라인에 공통으로 연결된 게이트단 및 일단을 갖는 스위치 트랜지스터, 및 상기 스위치 트랜지스터의 타단과 상기 복수의 수신 라인들 중 대응하는 수신 라인 사이에 연결되는 센서 트랜지스터를 포함 하고, 지문을 터치하는 가상의 게이트단의 전압에 응답하여 상기 센서 트랜지스터가 턴온될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 전송 라인들을 제어하는 전송 라인 제어기를 더 포함할 수 있다.
[0006]
실시 예에 있어서, 상기 전송 라인 제어기는, 제 1 시간 동안 상기 전송 라인으로 상기 스위치 트랜지스터를 턴 [0007]
온시키는 전원 전압을 인가하고, 상기 제 1 시간 이후 제 2 시간 동안 상기 스위치 트랜지스터를 턴오프시키는 접지 전압을 인가할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 수신 라인들 각각에 연결되고, 대응하는 수신 라인의 전압과 기준 전압을 비교 [0008]
하고, 상기 비교 결과값에 대응하는 출력값을 발생하는 비교기들을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 백플레인 층 위에 상기 센서 트랜지스터가 형성되고, [0009]
상기 센서 트랜지스터의 상기 플로팅 게이트단 위에 패시베이션 층이 형성되고, 상기 패시베이션 층은 상기 가 [0010]
상의 게이트단을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 패시베이션 층 위에 커버 글래스 층이 형성되고, 상기 커버 글래스 층은 상기 가상의 [0011]
게이트단을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 패시베이션 층 위에 상기 센서 트랜지스터가 형성되고, [0012]
상기 센서 트랜지스터 위에 상기 가상의 게이트단을 갖는 백플레인 층이 형성될 수 있다.
[0013]
본 발명의 다른 실시 예에 따른 지문 인식 센서는, 복수의 전송 라인들, 복수의 수신 라인들, 복수의 전원 라인 [0014]
들, 및 상기 복수의 전송 라인들에 연결된 센서 유닛들을 갖는 센서 어레이를 포함하고, 상기 센서 유닛들 각각 은, 상기 복수의 전송 라인들 중 대응하는 전송 라인에 연결된 게이트단 및 상기 복수의 전원 라인들 중 대응하 는 전원 라인에 연결된 일단을 갖는 스위치 트랜지스터, 및 상기 스위치 트랜지스터의 타단과 상기 복수의 수신 라인들 중 대응하는 수신 라인 사이에 연결되는 센서 트랜지스터를 포함하고, 지문을 터치하는 가상의 게이트단 의 전압에 응답하여 상기 센서 트랜지스터가 턴온될 수 있다
실시 예에 있어서, 지문 인식 동작시 상기 복수의 전원 라인들 각각에 전원 전압이 인가될 수 있다.
[0015]
본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치는, 지문을 인식하고, 데이터를 디스플레이하는 터치스크린 센서, 및 상기 [0016]
터치스크린 센서를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 터치스크린 센서는, 센서 트랜지스터, 및 상기 센서 트랜 지스터의 일단이 연결된 스위치 트랜지스터를 갖는 지문 인식 센서를 포함하고, 지문을 터치하는 가상의 게이트 단의 전압에 응답하여 상기 센서 트랜지스터가 턴온될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 지문 인식 센서는 상기 센서 트랜지스터의 타단에 연결된 수신 라인을 더 포함할 수 있 [0017]
다.
실시 예에 있어서, 상기 지문 인식 센서는 상기 센서 트랜지스터의 턴온 동작에 응답하여 상기 수신 라인에 전 [0018]
류를 제공하는 전송 라인을 더 포함하고, 상기 스위치 트랜지스터의 게이트단과 타단은 상기 전송 라인에 연결 될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 지문 인식 센서는 상기 센서 트랜지스터의 턴온 동작에 응답하여 상기 수신 라인에 전 [0019]
류를 제공하는 전원 라인을 더 포함하고, 상기 스위치 트랜지스터의 게이트단은 상기 전송 라인에 연결되고, 상 기 스위치 트랜지스터의 타단은 상기 전원 라인에 연결될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 센서 트랜지스터 위에 패시베이션 층, 및 상기 패시베이션 층 위에 커버 글래스 층이 [0020]
형성되고, 상기 커버 글래스 층은 상기 가상의 게이트단을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 센서 트랜지스터 위에 백플레인 층이 형성되고, 상기 백플레인 층은 상기 가상의 게이 [0021]
트단을 포함할 수 있다.
발명의 효과
본 발명의 실시 예에 따른 지문 인식 센서 및 그것의 지문 인식 방법은, 커패시티브 커플링 기법을 이용하여 박 [0022]
막 트랜지스터에 흐르는 전류량을 제어함으로써, 센서의 면적을 획기적으로 줄이면서 동시에 융골과 융선 차이 점을 보다 명확하게 인식할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
[0023]
도 2는 도 1에 도시된 센서 트랜지스터들의 전송 커브들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 센서 트랜지스터들의 출력 커브들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 게이트단을 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가상 게이트단을 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가상 게이트단을 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보여주는 도면이 다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 커패시티브 커플링 센서 어레이를 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보여주 는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 커패시티브 커플링 센서 어레이를 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보 여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 터치스크린 센서를 구비하는 전자장치의 구성을 도시하는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정 [0024]
도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다. 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명 하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아 니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 혹은 대체물을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 1은 참조하면, 2 개의 센서 트랜지스터들(ST_A, ST_B)이 [0025]
존재한다.
제 1 센서 트랜지스터(ST_1)는 드레인 단(D), 소스 단(S), 및 게이트 단(G)을 포함한다. 제 1 센서 트랜지스터 [0026]
(ST_1)는 패터닝된 게이트단(G)을 포함한다. 아래에서는 설명의 편의를 위하여 게이트단(G)은 지문 터치 시 융 선(ridge)과 접촉한 경우로 가정 하겠다.
반면에, 제 2 센서 트랜지스터(ST_2)는, 제 1 센서 트랜지스터(ST_1)와 달리 게이트단을 포함하지 않는다. 아래 [0027]
에서는 제 2 센서 트랜지스터(ST_2)는, 지문 터치 시 융골(valley)과 만난 경우로 가정하겠다.
도 2는 도 1에 도시된 센서 트랜지스터들(ST_A, ST_B)의 전송 커브들을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 [0028]
참조하면, 제 1 센서 트랜지스터(ST_1) 의 경우, 게이트단(G)을 -15V ~ 20V로 스윕(sweep)하면서 드레인 전압을 0.1V, 10V 로 각각 측정되고, 제 2 센서 트랜지스터(ST_2)의 경우, 게이트단이 없으므로 드레인ain 전압만 0.1V, 10V 로 두 번 측정되었다.
도 2를 다시 참조하면, 드레인 전압이 0.1V 인 경우에는 게이트 전압이 0V 로 보이지만, 드레인 전압이 10V 이 [0029]
면 제 2 센서 트랜지스터(ST_2)의 게이트가 없음에도 마치 게이트 전압이 5V 정도 인가된 효과를 갖는다. 따라 서, 드레인 단과 소스 단 사이에 5V의 중간 전압이 형성되고, 0V에 해당하는 전류보다 다섯 배 정도 더 높은 전 류가 전송되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 상술 된 특성은 출력 특성(output curve)에서도 확인할 수 있다.
[0030]
도 3은 도 1에 도시된 센서 트랜지스터들(ST_A, ST_B)의 출력 커브들을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 [0031]
참조하면, 제 1 센서 트랜지스터(ST_1)의 특성은, 드레인 전압을 0V ~ 20V 로 스윕 했을 때에 게이트 전압을 0, 5, 10V 단위로 측정한 결과이다.
이때 제 2 센서 트랜지스터(ST_2)의 드레인단(D)에 10V가 인가되는 경우, 도 2에 설명된 전송 특성에서 확인한 [0032]
결과처럼 제 1 센서 트랜지스터(ST_1)의 게이트 전압이 5V일 때와 전류가 일치하는 것을 알 수 있다(~55uA). 반 면에 제 1 센서 트랜지스터(ST_1)의 게이트단(G)에 측정 프로브 팁을 접촉하고, 측정 장치로부터 라인을 분리함 으로써 수십 pF의 라인 커패시턴스(line capacitance)를 달아준 효과를 갖게 하면, 제 1 센서 트랜지스터(ST_
1)에서 0V 출력 특성에 준하는 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 게이트단을 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4 [0033]
를 참조하면, 센서 트랜지스터(ST_A)의 경우를 지문의 융선(ridge)이 닿아서 가상 게이트단(virtual gate)이 생 성되고, 가상 게이트단에는 손가락의 바디 커패시터(body capacitor, Cbody) 덕분에 0V 에 준하는 전위가 유지될 수 있다.
반면에, 센서 트랜지스터(ST_B)의 경우는 지문의 융골(valley)과 만나고 있으나 접촉 상태는 아니다. 따라서, [0034]
가상 게이트단(virtual gate)의 효과가 없다. 드레인 전압이 강하되어 센서 트랜지스터(ST_B)의 채널에 5V 만큼 의 전압이 걸리기 때문에, 융선(ridge)이 접촉되어 있는 센서 트랜지스터(ST_A)에 비교하여 훨씬 많은 전류가 흐를 수 있다.
실시 예에 있어서, 소자 공정 시에 사용한 백플레인 층(11)은 일반적인 글래스로 구현될 수 있다. 다른 실시 예 [0035]
에 있어서, 백플레인 층(11)은 유전율이 더 높은 고릴라 글라스 혹은 사파이어 글라스로 구현될 수 있다.
실시 예에 있어서, 센서 트랜지스터들(ST_A, ST_B)의 소스 단(S)과 드레인 단(D)은 패시베이션 층(12) 위에 형 [0036]
성될 수 있다.
한편, 도 4에서는 가상 게이트가 백플레인 층(11)에 지문이 터치되는 부분에 형성되는 구조이다. 하지만 본 발 [0037]
명이 여기에 제한될 필요는 없다. 본 발명의 지문 인식 센서는 패시베이션 층을 터치하는 곳에 가상 게이트를 형성시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가상 게이트단을 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보여주는 도면이다.
[0038]
도 5를 참조하면, 지문 인식 센서(30)는 도 4에 그것과 달리 패시베이션 층(32)에 지문이 터치되는 구조이다.
지문 인식 센서(30)는 백플레인 층(31), 백플레인 층(31) 위에 형성된 센서 트랜지스터들(ST_A, ST_B), 센서 트 랜지스터들(ST_A, ST_B)의 드레인 단(D)과 소스 단(S) 위에 형성된 패시베이션 층(32)을 포함할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 지문 인식 센서(30)는 패시베이션 층(32)에 지문이 접촉됨으로써 가상 게이트를 형성하였 [0039]
다. 본 발명이 반드시 여기에 한정될 필요는 없다. 본 발명의 지문 인식 센서는 패시베이션 층 위에 커버 글래 스 층을 더 포함할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가상 게이트단을 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보여주는 도면이 [0040]
다. 도 6를 참조하면, 지문 인식 센서(40)는 도 5에 도시된 그것과 비교하여 커버 글래스 층(43)을 더 포함할 수 있다. 커버 클래스 층(43)은 패시베이션 층(42) 위에 형성될 수 있다. 지문 인식 센서(40)는 백플레인 층 (41), 백플레인 층(41) 위에 형성된 센서 트랜지스터들(ST_A, ST_B), 센서 트랜지스터들(ST_A, ST_B)의 드레인 단(D)과 소스 단(S) 위에 형성된 패시베이션 층(42), 및 패시베이션 층(42) 위에 형성된 커버 글래스 층(43)을 포함할 수 있다. 커버 클래스 층(43)에 지문이 터치됨으로써 가상 게이트가 형성될 수 있다.
일반적인 지문 인식 센서는, 지문 터치시 형성되는 셀프 커패시터의 크기를 크게하기 위해 상대적으로 큰 면적 [0041]
의 센서를 구현하였다. 반면에 본 발명의 실시 예에 따른 가상 게이트단(virtual gate) 방식의 지문 인식 센서 는, 터치되는 ㅂ박막 트랜지스터에 흐르는 전류를 제어하기 때문에 셀프 커패시터 필요치 않기 때문에 인식 센 서의 면적을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 일반적인 지문 인식 센서는 작은 셀프 커패시턴스를 읽기 위해서는 수천 번 적분을 하는 빠른 스캐닝 기 [0042]
법을 필요로 하고, 이 때문에 고성능 외부 집적회로를 필요로 한다. 반면에, 본 발명의 지문 인식 센서는, 많은 양의 전류를 박막트랜지스터에서 한번에 흘려주기 때문에 적분을 필요치 않는다. 따라서, 융선(ridge)와 융골 (valley) 사이의 전류 차가 명확하기 때문에, 결정 에러가 현저히 낮아진다.
본 발명의 실시 예에 따른 지문 인식 센서는 융선과 접촉 시 게이트 형성, 융골과 만날 시 게이트 비형성되는 [0043]
방법으로 박막 트랜지스터의 전류 차이 발생하고, 융골과 융선 인식된 전류 차이를 명확하게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 커패시티브 커플링 센서 어레이를 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보여주 [0044]
는 도면이다. 도 7을 참조하면, 지문 인식 센서(100)는 센서 어레이(110), 전송 라인 제어기(120), 및 수신 라 인 제어기(130)를 포함할 수 있다.
센서 어레이(110)는 복수의 전송 라인들(Tx1 ~ Txm, m은 2 이상의 자연수)과 복수의 수신 라인들(Rx1 ~ Rxn, n [0045]
는 2 이상의 자연수)의 교차하는 곳에 배열된 복수의 센서 유닛들(112)을 포함할 수 있다.
센서 유닛(112)은 스위치 트랜지스터(SW) 및 센서 트랜지스터(ST)를 포함할 수 있다. 스위치 트랜지스터(SW)는, [0046]
전송 라인(Tx1)에 연결된 게이트 단 및 일단을 포함할 수 있다. 센서 트랜지스터(ST)는 스위치 트랜지스터(SW) 의 타단과 수신 라인(Rx1) 사이에 연결될 수 있다. 센서 트랜지스터(ST)는 지문 터치시 가상 게이트를 갖도록 도 1 내지 도 5에 도시된 센서 트랜지스터와 동일하게 구현될 수 있다.
전송 라인 제어기(120)는 전송 라인들(Tx1 ~ Txm)을 제어하도록 구현될 수 있다. 전송 라인들(Tx1 ~ Txm) 각각 [0047]
은 감지 동작을 수행할 때 스위치 트랜지스터(SW)을 턴온 시키는 전압을 갖고, 이후, 감지된 정보(전류)를 대응 하는 수신 라인들(Rx1 ~ Rxn) 전송할 때 스위치 트랜지스터(SW)를 턴오프 시키는 전압을 가질 수 있다.
수신 라인 제어기(130)는 수신 라인들(Rx1 ~ Rxn) 각각에 연결된 비교기들(COM1 ~ COMn)을 포함할 수 있다. 비 [0048]
교기들(COM1 ~ COMn)은 전송 라인들(Rx1 ~ Rxn) 각각의 전압과 기준 전압(Vref)을 비교함으로써 출력 값들 (Fout_1, Fout_n)을 출력하도록 구현될 수 있다. 여기서 출력 값들(Fout_1, Fout_n) 각각은 지문의 오픈 혹은 접촉 상태를 지시할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 지문 인식 센서(100)는 플로팅된 게이트단이 외부 데이터 신호로부터 커플링 업되는 [0049]
방식으로, 융골과 융선 인식된 전류 차이를 명확하게 할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 수신 라인들(Rx1 ~ Rxn) 각각은 지문의 터치 여부에 따라 대응하는 전송 라인들(Tx1 ~ [0050]
Txm)로부터 전류를 제공 받는다. 하지만, 본 발명이 반드시 여기에 제한될 필요는 없다. 본 발명의 수신 라인들 (Rx1 ~ Rxn) 각각은 지문의 터치 여부에 따라 별도의 전원 라인으로부터 전류를 제공 받도록 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 커패시티브 커플링 센서 어레이를 갖는 지문 인식 센서를 예시적으로 보 [0051]
여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 지문 인식 센서(200)는 센서 어레이(210), 전송 라인 제어기(220), 및 수신 라인 제어기(230)를 포함할 수 있다.
센서 어레이(210)는 복수의 전송 라인들(Tx1 ~ Txm, m은 2 이상의 자연수)과 복수의 수신 라인들(Rx1 ~ Rxn, n [0052]
는 2 이상의 자연수)의 교차하는 곳에 배열된 복수의 센서 유닛들(212)을 포함할 수 있다.
센서 유닛(212)은 스위치 트랜지스터(SW) 및 센서 트랜지스터(ST)를 포함할 수 있다. 스위치 트랜지스터(SW)는, [0053]
전송 라인(Tx1)에 연결된 게이트 단 및 전원 라인(VDD1)에 연결된 일단을 포함할 수 있다. 센서 트랜지스터(S T)는, 스위치 트랜지스터(SW)의 타단과 수신 라인(Rx1) 사이에 연결될 수 있다. 센서 트랜지스터(ST)는 지문 터 치시 가상 게이트를 형성하도록 도 1 내지 도 5에 도시된 센서 트랜지스터와 동일하게 구현될 수 있다.
전송 라인 제어기(220)는 전송 라인들(Tx1 ~ Txm)을 제어하도록 구현될 수 있다. 전송 라인들(Tx1 ~ Txm) 각각 [0054]
은 감지 동작을 수행할 때 스위치 트랜지스터(SW)을 턴온 시키는 전압을 갖고, 이후, 감지된 정보(전류)를 대응 하는 수신 라인들(Rx1 ~ Rxn) 전송할 때 스위치 트랜지스터(SW)를 턴오프 시키는 전압을 가질 수 있다.
수신 라인 제어기(230)는 수신 라인들(Rx1 ~ Rxn) 각각에 연결된 비교기들(COM1 ~ COMn)을 포함할 수 있다. 비 [0055]
교기들(COM1 ~ COMn)은 전송 라인들(Rx1 ~ Rxn) 각각의 전압과 기준 전압(Vref)을 비교함으로써 출력 값들 (Fout_1, Fout_n)을 출력하도록 구현될 수 있다. 여기서 출력 값들(Fout_1, Fout_n) 각각은 지문의 오픈 혹은 접촉 상태를 지시할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 터치스크린 센서를 구비하는 전자장치의 구성을 도시하는 도면이다. 여기서 [0056]
전자장치(1000)는 스마트 폰을 포함하는 휴대전화기, 카메라장치, MP3단말기, 태블릿, 랩탑 컴퓨터 등의 다양한 디지털 기기들이 될 수 있다. 도 8을 참조하면, 전자 장치(1000)는 저장부(1100), 터치스크린 센서(1200), 통신 부(1300), 및 제어부(1400)를 포함할 수 있다.
터치스크린 센서(1200)는 표시부(1220) 및 입력부(1240)을 포함할 수 있다. 표시부(1220)는 전자 장치(1000)에 [0057]
서 처리되는 각종 정보를 표시할 수 있다. 여기서 표시부(1220)는 LCD(liquid crystal display), OLED(organic light emitting diode), 혹은 LED(light emitting diode) 등의 디스플레이 장치로 구현될 수 있다. 입력부 (1240)는 전자 장치(1000)의 동작을 제어하기 위한 입력 및 데이터의 입력을 위한 터치 입력을 감지들을 발생할 수 있다. 여기서 터치입력은 손가락 및/또는 펜 터치 등과 같은 일반 터치입력과 지문 인식등과 같은 고해상도 의 터치 감도를 필요로 하는 정밀 터치입력 등이 있을 수 있다. 입력부(1240)는 도 1 내지 도 8에서 설명된 바 와 같은 지문 인식 센서를 통하여 구현될 수 있다.
저장부(1100)는 전자 장치(1000)의 동작 프로그램 및 본 발명의 실시예에 따른 프로그램을 저장하는 프로그램 [0058]
메모리와, 처리되는 정보를 저장하는 데이터 메모리를 구비할 수 있다.
통신부(1300)는 기지국 또는 인터넷 서버 등과 무선 통신 기능을 수행한다. 여기서 통신부(1300)는 송신신호의 [0059]
주파수를 상승변환(frequency up converter) 및 전력 증폭하는 송신부와, 수신신호를 저잡음 증폭 및 주파수를 하강변환(frequency down converter)하는 수신부 등으로 구성될 수 있다. 또한 통신부(1300)는 변조부 및 복조 부를 구비할 수 있다. 여기서 변조부는 송신신호를 변조하여 송신부에 전달하며, 복조부는 수신부를 통해 수신 되는 신호를 복조한다. 이런 경우, 변복조부는 LTE(long term evolution), WCDMA(wideband code division multiple access), GSM(global system for mobile communications) 등이 될 수 있으며, 또한 WIFI, WIMAX(world interoperability for microwave access) 등이 될 수 있고, NFC(near field communication), Bluetooth 등이 될 수 있다.
제어부(1400)는 전자 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 특히 펜 및/또는 손가락 터치 등과 같은 [0060]
터치 입력 감지 및 지문 등과 같은 고해상도 터치 입력 감지를 수행할 수 있도록 터치스크린 센서(1200)를 제어 할 수 있다.
상술된 구성들을 가지는 전자 장치(1000)에서 터치 스크린 센서(1200)는 표시부(1220) 및 터치입력을 감지하기 [0061]
위한 입력부(1240)를 포함할 수 있다. 입력부(1240)은 터치 센서로 설명될 것이며, 터치 센서는 손가락 및/펜의 터치 여부를 감지할 수 있으며, 터치에 따른 상세 정보를 감지할 수 있는 터치를 감지할 수 있다.
본 발명의 지문 인식 센서는 self-capacitance 지문인식 센서보다 훨씬 높은 DPI 를 구현하기 위해 센서에 포함 [0062]
된 트랜지스터 자체를 입력 센서로 만듦으로써 self-capacitance 영역을 없애고, 지문의 융선과 융골을 박막 트 랜지스터에서 흘리는 전류의 차이로 명확함으로써 지문 인식의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 [0063]
실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술 적 사상을 포함할 것이다.
부호의 설명 1000: 전자 장치 [0064]
1200: 터치스크린 센서 100, 200: 지문 인식 센서 110: 센서 어레이
SW: 스위치 트랜지스터
ST, ST_A, ST_B: 센서 트랜지스터 D: 드레인 단
S: 소스 단 GND: 접지단 도면 도면1
도면2
도면3
도면4
도면5
도면6
도면7
도면8
도면9
