KR102659193B1 - 지문 센서 및 지문 센서 구동방법 - Google Patents

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Abstract

지문 센서 및 지문 센서의 구동 방법이 개시된다. 개시된 지문 센서는 구동 전극을 그룹화 하여 구동 함으로써 센싱 감도가 향상된다. 지문 센서의 프로세서는 복수의 채널을 포함하는 영역들에서의 상호 전기 용량들로부터 터치 패드의 노드들 각각에서의 상호 전기 용량을 계산한다.

Description

지문 센서 및 지문 센서 구동방법{Fingerprint sensor and method of driving the Fingerprint sensor}
개시된 실시예들은 지문 센서에 관한 것으로, 사용자의 지문을 인식할 수 있는 지문 센서 및 지문 센서의 구동 방법에 관한 것이다.
지문, 음성, 얼굴, 손 또는 홍채와 같은 개인의 고유한 특징을 이용한 개인 인증의 필요성은 점차 확대되고 있다. 개인 인증 기능은 금융 기기, 출입 통제기, 모바일 장치, 노트북 등에서 주로 사용되며, 최근 스마트 폰과 같은 모바일 장치가 널리 보급됨에 따라 스마트 폰 내에 저장된 많은 보안 정보를 보호하기 위해 개인 인증을 위한 지문 인식 장치가 채용되고 있다.
지문 센싱의 정확도 요구 기준이 높아지면서 높은 해상도와 높은 감도를 가진 지문 센싱 장치가 요구되고 있다.
고 해상도 센싱에서 감도가 높은 지문 센서 및 지문 센서의 구동 방법을 제공한다.
일 측면에 있어서,
복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 방향으로 형성된 복수의 센싱 전극을 포함하는 터치 패드;
상기 복수의 구동 전극에 구동 신호를 인가하는 드라이버;
상기 복수의 센싱 전극으로부터 전기 신호를 측정하는 신호 측정부;를 포함하며,
상기 드라이버는 상기 복수의 구동 전극을 복수의 구동 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하며,
상기 복수의 구동 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 구동 전극을 포함하는 지문 센서가 제공된다.
상기 복수의 구동 그룹 각각의 순번(order number)에 따라 상기 복수의 구동 그룹 각각에 포함된 구동 전극들의 순번이 순차적으로 변하도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 구동 그룹 가운데 n 번째(n은 임의의 자연수) 구동 그룹은 n번째 내지 n+k번째(k는 임의의 자연수) 구동 전극을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 신호 측정부는,
상기 복수의 센싱 전극 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정할 수 있다.
상기 신호 측정부는 상기 복수의 센싱 전극을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하며,
상기 복수의 센싱 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 센싱 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 센싱 그룹 각각의 순번(order number)에 따라 상기 복수의 센싱 그룹 각각에 포함된 센싱 전극들의 순번이 순차적으로 변하도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 센싱 그룹 가운데 n 번째(n은 임의의 자연수) 센싱 그룹은 n번째 내지 n+k번째(k는 임의의 자연수) 센싱 전극을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 지문 센서는, 상기 신호 측정부에서 측정된 전기 신호로부터 상기 복수의 구동 전극 각각과 상기 복수의 센싱 전극 각각이 교차하는 복수의 노드 각각에서의 상호 전기용량을 계산하는 프로세서;를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 소정의 노드에서의 상호 전기용량을 계산함에 있어서,
상기 소정의 노드의 위치에 기초하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에서 측정된 상호 전기용량의 가중치를 다르게 결정할 수 있다.
상기 신호 출력부는 상기 복수의 센싱 전극을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하며,
상기 프로세서는 상기 소정의 노드의 위치에 기초하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 측정되는 상호 전기용량의 가중치를 다르게 결정할 수 있다.
상기 지문 센서는, 상기 터치 패드에서 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극에 의해 형성된 복수의 채널 가운데 적어 둘 이상의 채널에 기 설정된 고정 전위를 인가하는 전극;을 더 포함할 수 있다.
상기 고정 전위가 인가되는 채널들은 상기 터치 패드의 가장자리에 위치할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 고정 전위가 인가되는 채널 및 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널을 포함하는 영역에서의 상호 전기 용량에 기초하여 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널에서의 상호 전기 용량을 계산할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 방향으로 형성된 복수의 센싱 전극을 갖는 터치 패드를 포함하는 지문 센서의 구동 방법에 있어서,
상기 복수의 구동 전극에 구동 신호를 인가하는 단계; 및
상기 복수의 센싱 전극으로부터 전기 신호를 측정하는 단계;를 포함하며,
상기 구동 신호를 인가하는 단계는, 상기 복수의 구동 전극을 복수의 구동 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하며,
상기 복수의 구동 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 구동 전극을 포함하는 지문 센서의 구동 방법이 제공된다.
상기 복수의 구동 그룹의 순번(order number)이 증가함에 따라 상기 복수의 구동 그룹 각각에 포함된 구동 전극들의 순번이 순차적으로 변하도록 구성될 수 있다.
상기 전기 신호를 측정하는 단계는, 상기 복수의 센싱 전극을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하며,
상기 복수의 센싱 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 센싱 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 센싱 그룹 각각의 순번(order number)에 따라 상기 복수의 센싱 그룹 각각에 포함된 센싱 전극들의 순번이 순차적으로 변하도록 구성될 수 있다.
상기 지문 센서의 구동 방법은, 상기 측정된 전기 신호로부터 상기 복수의 구동 전극 각각과 상기 복수의 센싱 전극 각각이 교차하는 복수의 노드 각각에서의 상호 전기용량을 계산하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 상호 전기용량을 계산하는 단계는, 소정의 노드에서의 상호 전기용량을 계산함에 있어서,
상기 소정의 노드의 위치에 기초하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에서 측정된 상호 전기용량의 가중치를 다르게 결정할 수 있다.
상기 전기 신호를 측정하는 단계는, 상기 복수의 센싱 전극을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하며,
상기 상호 전기용량을 계산하는 단계는, 상기 소정의 노드의 위치에 기초하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호의 가중치를 다르게 결정할 수 있다.
상기 지문 센서의 구동 방법은, 상기 터치 패드에서 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극에 의해 형성된 복수의 채널 가운데 적어 둘 이상의 채널에 기 설정된 고정 전위를 인가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 고정 전위가 인가되는 채널들은 상기 터치 패드의 가장자리에 위치할 수 있다.
상기 상호 전기용량을 계산하는 단계는, 상기 고정 전위가 인가되는 채널 및 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널을 포함하는 영역에서의 상호 전기 용량에 기초하여 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널에서의 상호 전기 용량을 계산할 수 있다.
실시예들에 따르면, 구동 전극들을 그룹화 함으로써, 신호 측정시 터치 패드에서 활성화 되는 영역의 면적을 크게할 수 있다. 그리고, 활성화 되는 영역(RE)의 면적이 커짐에 따라 지문 센서의 감도가 향상될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 지문 센서의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 터치 패드의 각 노드들에 대응하는 상호 전기용량을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 드라이버가 구동 전극들이 그룹화 된 구동 그룹에 구동 신호를 인가하는 것을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 신호 측정부가 제2 센싱 전극에서 전기 신호를 측정하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에서 나타낸 제1 구동 그룹과 다른 제2 구동 그룹에 드라이버가 구동 신호를 인가하는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에서 나타낸 신호 측정부가 전기 신호를 출력하는 센싱 전극의 순번을 변화시킨 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 센싱 그룹이 두 개의 센싱 전극을 포함하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 신호 측정부가 전기 신호를 측정하는 센싱 그룹의 순번을 변화 시킨 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7에서 나타낸 드라이버가 구동 신호를 인가하는 구동 그룹의 순번을 변경한 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 활성화 된 영역이 3×3개의 채널을 포함하는 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 프로세서가 소정의 노드에서의 상호 전기 용량을 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 프로세서가 소정의 노드에서의 상호 전기 용량을 계산하는 과정의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 프로세서가 소정의 노드에서의 상호 전기 용량을 계산하는 과정의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 13에서 나타낸 영역들에서 채널들 각각이 반복되어 중첩된 횟수를 나타낸 도면이다.
도 15는 지문 센서의 전극이 터치 패드에 포함된 채널들 중 일부에 고정 전위를 인가하는 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 지문 센서의 전극이 터치 패드에 포함된 채널들 중 일부에 고정 전위를 인가하는 다른 예를 나타낸 도면이다.
본 실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 임의로 선정된 용어도 있으며, 이 경우 해당 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
실시예들에 대한 설명들에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 실시예들에 기재된 “...부”, “...모듈”의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 실시예들에서 사용되는 “구성된다” 또는 “포함한다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 도는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 실시예들에서 사용되는 “제 1” 또는 “제 2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 대상들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 대상들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 대상을 다른 대상과 구별하는 목적으로만 사용된다.
하기 실시예들에 대한 설명은 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 해당 기술분야의 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 것은 실시예들의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 이하 첨부된 도면들을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 지문 센서의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 지문 센서는 복수의 구동 전극(Tx) 및 복수의 구동 전극(Tx)과 교차하는 방향으로 형성된 복수의 센싱 전극(Rx)을 포함하는 터치 패드(TP)를 포함할 수 있다. 또한, 지문 센서는 복수의 구동 전극(Tx)에 구동 신호를 인가하는 드라이버(DU)와 복수의 센싱 전극(Rx)으로부터 전기 신호를 측정하는 신호 측정부(RU)를 포함할 수 있다.
터치 패드(TP)는 복수의 구동 전극(Tx)과 센싱 전극(Rx)을 포함할 수 있다. 구동 전극들(Tx)과 센싱 전극들(Rx)은 서로 교차하는 방향으로 형성될 수 있다. 도 1에서는 예시적으로 구동 전극들(Tx)과 센싱 전극들(Rx)이 서로 직교하는 예를 예시적으로 나타냈지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 구동 전극들(Tx)이 형성된 방향과 센싱 전극들(Rx)이 형성된 방향 사이의 각도는 90도가 아닐 수도 있다.
터치 패드(TP) 상에 사용자의 손가락이 접근하면, 터치 패드(TP)의 구동 전극들(Tx) 각각과 센싱 전극들(Rx) 사이의 상호 전기 용량이 달라질 수 있다. 예를 들어, 사용자의 손가락 지문 패턴 모양에 따라, 터치 패드(TP)에서 구동 전극들(Tx)과 센싱 전극(Rx)들 이 교차하는 노드들 각각에서의 상호 전기 용량이 다르게 변할 수 있다. 구동 전극들(Tx) 사이의 간격 및 센싱 전극들(Rx) 사이의 간격이 작을수록 지문 센서의 해상도가 높아질 수 있다. 터치 패드 상에는 터치 패드에 포함된 구동 전극들(Tx) 및 센싱 전극들(Rx)을 보호하기 위한 보포 필름(미도시)이 더 마련될 수도 있다.
복수의 구동 전극(Tx)과 센싱 전극(Rx)은 선 전극으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 복수의 구동 전극(Tx) 각각은 구동 전극들(Tx)과 센싱 전극(Rx)들 이 교차하는 노드들 사이에 마련된 소정의 패턴 들을 더 포함할 수도 있다. 상기 패턴은 다각형, 원형 등 다양한 모양을 가질 수 있으며 이에 제한되지 않는다. 마찬가지로 복수의 센싱 전극(Rx) 각각도 상기 노드들 사이에 마련된 소정의 패턴 들을 더 포함할 수도 있다.
드라이버(DU)는 구동 전극들(Tx)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 예를 들어, 드라이버(DU)는 구동 전극들(Tx)의 전압 펄스를 인가할 수 있다. 신호 측정부(RU)는 센싱 전극들(Rx)로부터 전기 신호를 측정할 수 있다. 예를 들어, 신호 측정부(RU)는 센싱 전극들(Rx)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 다른 예로 신호 측정부(RU)는 센싱 전극들(Rx)의 전위를 측정할 수도 있다.
도 2는 터치 패드(TP)의 각 노드들에 대응하는 상호 전기용량을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 구동 전극들(Tx) 각각과 센싱 전극들(Rx) 각각 사이의 상호 전기 용량은 구동 전극들(Tx)과 센싱 전극들(Rx)이 교차하는 노드에 대응될 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 전극(Tx1)과 제1 센싱 전극(Rx1) 사이의 상호 전기 용량(C11)은 제1 구동 전극(Tx1)과 제1 센싱 전극(Rx1)이 교차하는 노드(N11)에 대응될 수 있다. 마찬가지로 m번째(m은 임의의 자연수) 구동 전극(Txm)과 n번째(n은 임의의 자연수) 센싱 전극(Rxn) 사이의 상호 전기 용량(Cmn)은 m번째 구동 전극(Txm)과 n번째 센싱 전극(Rxn)이 교차하는 노드(Nmn)에 대응될 수 있다. 본 명세서에서 노드(Nmn)에서의 상호 전기 용량은 m번째 구동 전극(Txm)과 n번째 센싱 전극(Rxn) 사이의 상호 전기 용량을 의미할 수 있다.
구동 전극들(Tx)과 센싱 전극들(Rx)에 의해 터치 패드(TP)에서 복수의 채널 영역이 정의될 수 있다. 예를 들어, 채널 영역들은 구동 전극들(Tx)과 센싱 전극들(Rx)로 둘러 쌓인 사각형 영역들일 수 있다. 또한, 채널 영역들 각각은 노드에 대응할 수 있다. 예를 들어 채널 영역(CH11)은 노드(N11)에 대응할 수 있다.
비교예에 따르면, 복수의 노드 각각에서의 상호 전기 용량을 측정하기 위해 구동 전극들(Tx) 각각에 순차적으로 다른 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 센싱 전극들(Rx) 각각에서 개별적으로 전기 신호를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상호 전기 용량(C11)을 측정하고자 하는 경우, 제1 구동 전극(Tx1)에만 구동 신호를 인가하고, 제1 센싱 전극(Rx1)에서 전기 신호를 측정할 수 있다. 마찬가지로 상호 전기 용량(Cmn)을 측정하고자 하는 경우, m번째 구동 전극(Txm)에만 구동 신호를 인가하고, n번째 센싱 전극(Rxn)에서 전기 신호를 측정할 수 있다.
상술한 비교예에 따르면, 각각의 노드에서의 상호 전기 용량을 측정하기 위해, 하나의 구동 전극(Tx)에만 구동 신호를 인가할 수 있다. 그런데, 고해상도 지문 센서의 경우, 구동 전극들(Tx) 사이의 간격이 매우 좁을 수 있다. 구동 전극들(Tx) 사이의 간격이 좁아지게 되면, 상호 전기 용량을 측정하는 동안 활성화 되는 채널(CH)의 면적이 작아지게 된다. 그리고 상기 활성화 되는 채널(CH)의 면적이 작아지게 되면 획득되는 신호의 세기가 작아질 수 있다. 그리고, 노드들 각각에서 측정되는 상호 전기 용량의 크기가 줄어들 수 있다. 따라서, 노드들 각각에서의 상호 전기 용량의 변화량을 정확하게 감지하기 어려울 수 있다. 이로 인해 지문 센서의 감도가 떨어질 수 있다.
센싱의 감도를 높이기 위해 실시예에 따른 지문 센서의 드라이버(DU)는 복수의 구동 전극(Tx)을 복수의 구동 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가할 수 있다. 복수의 구동 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 구동 전극(Tx)을 포함할 수 있다.
도 3은 드라이버(DU)가 구동 전극들(Tx1, Tx2)이 그룹화 된 구동 그룹(Gd1)에 구동 신호(S1)를 인가하는 것을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 드라이버(DU)는 복수 개의 구동 전극(Tx1, Tx2)을 그룹화하여 구동 신호(S1)를 인가할 수 있다. 예를 들어, 드라이버(DU)는 제1 구동 전극(Tx1)과 제2 구동 전극(Tx2)을 제1 구동 그룹(Gd1)으로 그룹화 할 수 있다. 그리고, 드라이버(DU)는 제1 구동 그룹(Gd1)에 같은 구동 신호(S1)를 인가할 수 있다. 예를 들어, 드라이버(DU)는 제1 구동 그룹(Gd1)에 같은 전압 펄스를 인가할 수 있다.
신호 측정부(RU)는 복수의 센싱 전극(Rx) 각각에서 개별적으로 신호를 측정할 수 있다. 구동 그룹이 n개(n은 임의의 자연수)의 구동 전극(Tx)을 포함하고 신호 측정부(RU)가 하나의 센싱 전극(Rx)에서 신호를 측정할 때, 터치 패드(TP)에서 활성화 된 영역은 n×1 개의 채널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 나타낸 바와 같이 제1 구동 그룹(Gd1)이 제1 구동 전극(Tx1) 및 제2 구동 전극(Tx2)을 포함하고, 신호 측정부(RU)가 제1 센싱 전극(Rx1)에서 신호(S11)를 측정하면, 활성화 된 영역(RE11)은 두 개의 채널(CH11, CH22)을 포함할 수 있다. 여기서 REmn은 m번째 구동 그룹(Gd_m)과 n번째 센싱 전극(Rx_n)에 의해 활성화 된 영역을 의미한다. 또한 신호 S-mn 은 REmn 이 활성화 되었을 때 신호 측정부(SU)에서 측정된 전기 신호를 의미한다. 그리고, GCmn은 신호 Smn으로부터 도출된 REmn에서의 상호 전기 용량 값을 의미한다.
상술한 예에서 제1 구동 그룹(Gd1)에 구동 신호가 인가되어, 제1 센싱 전극(Rx1)에서 측정된 신호(S11)로부터, 활성화 된 영역(RE11)에서의 상호 전기 용량(GC11)이 도출될 수 있다. 활성화 된 영역(RE11)에서의 상호 전기 용량(GC11)은 채널(CH11)에 대응하는 상호 전기 용량(C11) 및 채널(CH12)에 대응하는 상호 전기 용량(C12)의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 3에서 나타낸 바와 같이, 드라이버(DU)가 복수 개의 구동 전극(Tx)이 그룹화 된 구동 그룹(Gd)에 구동 신호를 인가하면, 신호 측정부(RU)에서 신호를 측정할 때, 활성화 된 영역(RE)이 포함하는 채널의 개수가 많아질 수 있다. 따라서, 신호 측정부(RU)에서 측정된 신호의 세기가 강해질 수 있다. 이를 통해 지문 센서의 감도가 향상될 수 있다.
드라이버(DU)가 제1 구동 그룹(Gd1)에 구동 신호를 인가하면, 신호 측정부(RU)는 복수의 센싱 전극(Rx) 각각에서의 신호를 순차적으로 측정할 수 있다. 도 4는 신호 측정부(SU)가 제2 센싱 전극(Rx2)에서 전기 신호를 측정하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 3에서 나타낸 신호 측정부(SU)가 신호를 측정하는 센싱 전극(Rx)의 변경할 수 있다. 예를 들어, 신호 측정부(SU)는 전기 신호를 측정하는 센싱 전극(Rx)의 순번을 순차적으로 변경할 수 있다. 신호 측정부(SU)가 전기 신호를 측정하는 센싱 전극(Rx)을 변경하면 활성화 된 영역(RE12)도 움직일 수 있다. 신호 측정부(RU)가 전기 신호를 측정하는 센싱 전극(Rx)의 순번을 변화시켜 감에 따라 활성화 된 영역(REnm)은 가로 방향으로 움직일 수 있다.
도 5는 도 3에서 나타낸 제1 구동 그룹(Gd1)과 다른 제2 구동 그룹(Gd2)에 드라이버(DU)가 구동 신호(S2)를 인가하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 드라이버(DU)는 제1 구동 그룹(Gd1)에 구동 신호(S1)를 인가한 시점보다 늦은 시점에 제2 구동 그룹(Gd2)에 구동 신호(S2)를 인가할 수 있다. 따라서, 제2 구동 그룹(Gd2)에 인가되는 구동 신호(S2)의 펄스 피크는 제1 구동 그룹(Gd1)에 인가되는 구동 신호(S1)의 펄스 피크보다 시간적으로 지연될 수 있다. 제1 구동 그룹(Gd1)에 신호가 인가될 때 활성화 되는 영역(RE11)과 제2 구동 그룹(Gd2)에 신호가 인가될 때 활성화 되는 영역(RE21)은 서로 중첩되는 채널(CH12)을 포함할 수 있다.
도 5에서 나타낸 바와 같이, 드라이버(DU)는 구동 그룹(Gd)의 순번이 바뀔 때 마다 구동 그룹(Gd)에 포함된 구동 전극들(Tx)의 순번을 순차적으로 변경시킬 수 있다. 예시적으로, 드라이버(DU)는 구동 그룹(Gd)의 순번이 하나씩 증가할 때마다 구동 그룹(Gd)에 포함된 구동 전극들(Tx)의 순번을 하나씩 더 증가시킬 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에서 나타낸 바와 같이, 제1 구동 그룹(Gd1)이 제1 및 제2 구동 전극(Tx1, Tx2)를 포함하면, 제2 구동 그룹(Gd2)은 제2 및 제3 구동 전극(Tx2, Tx3)을 포함할 수 있다. 즉, 임의의 n번째 구동 그룹(Gd_n)은 n번째 구동 전극(Tx_n) 및 n+1번째 구동 전극(Tx_n+1)을 포함할 수 있다.
도 6은 도 5에서 나타낸 신호 측정부(RU)가 전기 신호를 출력하는 센싱 전극(Rx)의 순번을 변화시킨 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 신호 측정부(RU)가 전기 신호를 출력하는 센싱 전극(Rx)의 순번을 변화시킴에 따라 활성화 된 영역(RE22)의 위치가 도 5에서 나타낸 활성화 된 영역(RE21)의 위치로부터 가로 방향으로 이동할 수 있다. 도 6에서 측정된 신호(S21)로부터 활성화 된 영역(RE22)에서의 상호 전기 용량이 도출될 수 있다.
이상 도 3 내지 도 6에서 나타낸 바와 같이, 드라이버(DU)가 구동 신호를 인가하는 구동 그룹(Gd)의 순번을 변경함에 따라 활성화 된 영역(RE)이 세로 방향으로 움직일 수 있다. 또한, 신호 측정부(RU)가 전기 신호를 측정하는 센싱 전극(Rx)의 순번을 변경함에 따라 활성화 된 영역(RE)이 가로 방향으로 움직일 수 있다.
이상에서 복수의 구동 그룹(Gd) 각각을 순번을 부여하여 나타냈지만, 상기 순번이 구동 신호가 인가되는 순서를 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, 드라이버(DU)는 제1 구동 그룹(Gd1)에 구동 신호를 인가한 후, 제3 구동 그룹(Gd3)에 구동 신호를 인가하고, 제2 구동 그룹(Gd2)에 구동 신호를 인가할 수도 있다.
또한, 도 3 내지 도 6에서는 구동 그룹(Gd)이 두 개의 구동 전극(Tx)을 포함하는 것을 예시적으로 나타냈지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 구동 그룹(Gd)은 k+1개(k는 임의의 자연수)의 구동 전극(Tx)을 포함할 수 있다. 예를 들어, n번째(n은 임의의 자연수) 구동 그룹(Gd_n)은 n번째 내지 n+k번째 구동 전극(Tx_n, ...., Tx_n+k)을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 6에서는 신호 측정부(RU)가 복수의 센싱 전극(Rx) 각각으로부터 개별적으로 전기 신호를 출력하는 예를 나타냈다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 신호 측정부(RU)는 복수의 센싱 전극(Rx)을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정할 수도 있다.
도 7은 센싱 그룹(Gr)이 두 개의 센싱 전극(Rx)을 포함하는 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 신호 측정부(RU)는 두 개의 센싱 전극(Rx)을 그룹화 센싱 그룹(Gr)으로 그룹화할 수 있다. 신호 측정부(RU)는 제1 및 제2 센싱 전극(Rx1, Rx2)을 제1 센싱 그룹(Gr1)으로 그룹화 하여 제1 센싱 그룹(Gr1)으로부터 출력되는 전기 신호를 측정할 수 있다. 즉, 신호 측정부(RU)는 제1 센싱 그룹(Gr1)에 포함된 제1 및 제2 센싱 전극(Rx1, Rx2) 각각으로부터 출력되는 전기 신호들이 합쳐진 전기 신호를 출력할 수 있다.
도 7에서 나타낸 바와 같이, 제1 구동 그룹(Gd1)이 두 개의 구동 전극(Tx1, Tx2)을 포함하고, 제1 센싱 그룹(Gr1)이 두 개의 센싱 전극(Rx1, Rx2)을 포함하는 경우, 제1 구동 그룹(Gd1)과 제1 센싱 그룹(Gr1)에 의해 활성화 되는 영역(RE11)은 2×2 개의 채널을 포함할 수 있다. 도 7에서 나타낸 바와 같이, 신호 측정부(RU)가 복수의 센싱 전극(Rx)을 센싱 그룹(Gr)으로 그룹화 하고, 센싱 그룹(Gr1)으로부터 전기 신호를 측정하면, 전기 신호를 측정할 때 활성화 되는 영역(RE)의 크기가 커질 수 있다. 따라서, 측정되는 전기 신호의 크기가 커질 수 있으며, 이로부터 활성화 된 영역(RE)의 상호 전기 용량이 보다 정확하게 도출될 수 있다.
도 8은 신호 측정부(SU)가 전기 신호를 측정하는 센싱 그룹(Gr)의 순번을 변화 시킨 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 신호 측정부(SU)가 제2 센싱 그룹(Gr2)으로부터 출력되는 전기 신호를 측정할 수 있다. 제2 센싱 그룹(Gr2)은 제2 및 제3 센싱 전극(Rx2, Rx3)을 포함할 수 있다. 신호 측정부(SU)는 전기 신호를 측정하는 센싱 그룹(Gr)의 순번을 순차적으로 변경할 수 있다. 신호 측정부(SU)가 전기 신호를 측정하는 센싱 그룹(Gr)의 순번을 변경함에 따라 활성화 된 영역(RE)의 위치가 가로 방향으로 움직일 수 있다. 제2 센싱 그룹(Gr2)에 의해 활성화 되는 영역(RE12)은 제1 센싱 그룹(Gr1)에 의해 활성화 되는 영역(RE11)과 서로 중첩되는 채널들(CH12, CH22)을 포함할 수 있다.
신호 측정부(SU)는 센싱 그룹(Gr)의 순번이 바뀔 때 마다 센싱 그룹(Gr)에 포함된 센싱 전극들(Rx)의 순번을 순차적으로 변경시킬 수 있다. 예시적으로, 신호 측정부(SU)는 센싱 그룹(Gr)의 순번이 하나씩 증가할 때마다 센싱 그룹(Gr)에 포함된 센싱 전극들(Rx)의 순번을 하나씩 더 증가시킬 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에서 나타낸 바와 같이, 제1 센싱 그룹(Gr1)이 제1 및 제2 센싱 전극(Rx1, Rx2)를 포함하면, 제2 센싱 그룹(Gr2)은 제2 및 제3 센싱 전극(Rx2, Rx3)을 포함할 수 있다. 즉, 임의의 n번째 센싱 그룹(Gd_n)은 n번째 센싱 전극(Tx_n) 및 n+1번째 센싱 전극(Tx_n+1)을 포함할 수 있다.
도 9는 도 7에서 나타낸 드라이버(DU)가 구동 신호를 인가하는 구동 그룹(Gr)의 순번을 변경한 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 드라이버(DU)는 제1 구동 그룹(Gd1)과 다른 제2 구동 그룹(Gd2)에 드라이버(DU)가 구동 신호(S2)를 인가할 수 있다. 드라이버(DU)는 제1 구동 그룹(Gd1)에 구동 신호(S1)를 인가한 시점보다 늦은 시점에 제2 구동 그룹(Gd2)에 구동 신호(S2)를 인가할 수 있다. 따라서, 제2 구동 그룹(Gd2)에 인가되는 구동 신호(S2)의 펄스 피크는 제1 구동 그룹(Gd1)에 인가되는 구동 신호(S1)의 펄스 피크보다 시간적으로 지연될 수 있다. 제2 구동 그룹(Gd2)에 의해 활성화 되는 영역(RE21)은 제1 구동 그룹(Gd1)에 의해 활성화 되는 영역(RE11)과 서로 중첩되는 채널들(CH21, CH22)을 포함할 수 있다. 드라이버(DU)가 구동 신호를 인가하는 구동 그룹(Gr)의 순번을 변경함에 따라 활성화 영역(RE)의 위치가 세로 방향으로 움직일 수 있다.
이상에서 복수의 센싱 그룹(Gr) 각각을 순번을 부여하여 나타냈지만, 상기 순번이 신호 측정부(RU)에서 신호를 측정하는 순서를 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, 신호 측정부(RU)는 제1 센싱 그룹(Gr1)으로부터 출력되는 전기 신호를 측정 한 후, 제3 센싱 그룹(Gr3) 으로부터 출력되는 전기 신호를 측정하고, 제2 센싱 그룹(Gr2) 으로부터 출력되는 전기 신호를 측정할 수도 있다.
또한, 도 7 내지 도 9에서는 센싱 그룹(Gr)이 두 개의 센싱 전극(Rx)을 포함하는 것을 예시적으로 나타냈지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 센싱 그룹(Gr)은 k+1개(k는 임의의 자연수)의 센싱 전극(Rx)을 포함할 수 있다. 예를 들어, n번째(n은 임의의 자연수) 센싱 그룹(Gr_n)은 n번째 내지 n+k번째 센싱 전극(Rx_n, ...., Rx_n+k)을 포함할 수 있다.
도 10은 활성화 된 영역(RE)이 3×3개의 채널을 포함하는 예를 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하면, 구동 그룹(Gd)이 3개의 구동 전극(Tx)을 포함하고, 센싱 그룹(Gr)이 3개의 센싱 전극(Rx)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 그룹(Gd1)은 제1 내지 제3 구동 전극(Tx1, Tx2, Tx3)을 포함하고, 제1 센싱 그룹(Gr1)은 제1 내지 제3 센싱 전극(Rx1, Rx2, Rx3)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 구동 그룹(Gd1) 및 제1 센싱 그룹(Gr1)에 의해 활성화 된 영역(RE11)은 3×3개의 채널을 포함할 수 있다.
이상에서 도 7 내지 도 10을 참조하여, 구동 전극들(Tx)과 센싱 전극들(Rx)을 그룹화 하는 예들에 대해서 설명하였다. 상술한 실시예들은 예시적인 것에 불과하며 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 구동 그룹(Gd)에 포함되는 구동 전극들(Tx)의 개수와 센싱 그룹(Gr)에 포함되는 센싱 전극들(Rx)의 개수는 상술한 예들과 달라질 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 실시예에 따른 지문 센서는 신호 측정부(SU)에서 측정된 전기 신호로부터 복수의 구동 전극(Tx) 각각과 복수의 센싱 전극(Rx) 각각이 교차하는 복수의 노드 각각에서의 상호 전기용량을 계산하는 프로세서(PU)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(PU)는 상기 복수의 노드 각각에서의 상호 전기용량을 계산하기 위한 소정의 연산 작업을 수행할 수 있는 하드웨어 자원을 포함할 수 있다.
프로세서(PU)는 소정의 노드에서의 상호 전기용량을 계산함에 있어서, 상기 소정의 노드의 위치를 고려할 수 있다. 프로세서(PU)는 소정의 노드의 위치에 기초하여, 복수의 구동 그룹(Gd) 각각에서 측정된 상호 전기용량의 가중치를 다르게 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(PU)는 복수의 센싱 전극(Rx) 각각에서 측정되는 상호 전기 용량의 가중치를 다르게 결정할 수 있다. 즉, 프로세서(PU)는 복수의 구동 그룹(Gd_m) 각각과 복수의 센싱 전극(Rx_n) 각각에 의해 활성화 된 영역(REmn) 각각에서의 상호 전기 용량(GCmn)의 가중치를 다르게 결정할 수 있다.
도 11은 프로세서(PU)가 소정의 노드(N22)에서의 상호 전기 용량(C22)을 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에서는 도 3 내지 도 6에서 나타낸 바와 같이 활성화 영역(RE)이 2×1의 채널들을 포함하는 경우를 나타낸다. 도 11을 참조하면, RE12 영역과 RE22 영역이 노드(N22-)에 대응하는 채널(CH-22)을 포함할 수 있다. 프로세서(PU)는 드라이버(DU)가 제1 구동 그룹(Gd1)에 구동 신호를 인가하여, 신호 측정부(SU)가 제2 센싱 전극(Rx2)에서 측정한 전기 신호(S12)로부터 영역(RE12)에서의 상호 전기 용량(C12)를 계산할 수 있다. 또한, 프로세서(PU)는 드라이버(DU)가 제2 구동 그룹(Gd2)에 구동 신호를 인가하여, 신호 측정부(SU)가 제2 센싱 전극(Rx2)에서 측정한 전기 신호(S22)로부터 영역(RE22)에서의 상호 전기 용량(C22)를 계산할 수 있다.
영역(RE12)에서 채널(CH22)이 차지하는 비중이 1/2이고, 영역(RE22)에서 채널(CH22)이 차지하는 비중이 1/2 인 점을 고려하여, 프로세서(PU)는 수학식 1을 이용하여 상호 전기 용량(C22)를 계산할 수 있다.
수학식 1에서 나타낸 바와같이, 프로세서(PU)는 제1 구동 그룹(Gd1) 및 제2 센싱 전극(Rx2)의 조합에 의해서 얻어진 상호 전기 용량(GC12)의 가중치를 1/2로 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(PU)는 제2 구동 그룹(Gd2) 및 제2 센싱 전극(Rx2)의 조합에 의해서 얻어진 상호 전기 용량(GC22)의 가중치를 1/2로 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(PU)는 상기 두 조합이 아닌 나머지 구동 그룹(Gd)들과 센싱 전극들(Rx)의 조합에 의해 얻어진 상호 전기 용량 값들에 대해서는 가중치를 0으로 결정할 수 있다.
도 12는 프로세서(PU)가 소정의 노드(N22)에서의 상호 전기 용량(C22)을 계산하는 과정의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에서는 도 7 내지 도 9에서 나타낸 바와 같이 활성화 영역(RE)이 2×2의 채널들을 포함하는 경우를 나타낸다. 도 12를 참조하면, RE11 영역과 RE12 영역, RE21 영역, 및 RE22 영역이 각각 노드(N22-)에 대응하는 채널(CH-22)을 포함할 수 있다. 프로세서(PU)는 상기 RE11 영역, RE12 영역, RE21 영역, 및 RE22 영역 각각에 대응하는 구동 그룹(Gr) 및 센싱 그룹(Gr)으로부터 얻어진 전기 신호로부터 각 영역의 상호 전기 용량들(GC11, GC12, GC21, GC22)을 계산할 수 있다. 그리고, 프로세서(PU)는 상기 영역들(RE11, RE12, RE21, RE22) 각각에서 채널(CH22)의 비중이 1/4 임을 고려하여 상호 전기 용량들(GC11, GC12, GC21, GC22) 각각의 가중치를 1/4로 결정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(PU)는 수학식 2를 이용하여 상호 전기 용량(C22)를 계산할 수 있다.
수학식 2에서 나타낸 바와같이, 프로세서(PU)는 상기 영역들(RE11, RE12, RE21, RE22) 각각에 대응하는 구동 그룹(Gd) 및 센싱 그룹(Gr)의 조합에 의해 얻어진 상호 전기 용량들(GC11, GC12, GC21, GC22)의 가중치를 각각 1/4로 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(PU)는 상기 영역들(RE11, RE12, RE21, RE22)에 대응하지 않는 나머지 구동 그룹(Gd) 및 센싱 그룹(Gr)의 조합에 의해 얻어진 상호 전기 용량들에 대해서는 가중치를 0으로 결정할 수 있다.
도 13은 프로세서(PU)가 소정의 노드(N33)에서의 상호 전기 용량(C33)을 계산하는 과정의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13에서는 도 10에서 나타낸 바와 같이 활성화 영역(RE)이 3×3의 채널들을 포함하는 경우를 나타낸다. 도 13를 참조하면, RE11, RE12, RE13, RE21, RE22, RE23, RE31, RE32, RE33 영역들이 각각 채널(CH33)을 포함할 수 있다. 프로세서(PU)는 상기 RE11, RE12, RE13, RE21, RE22, RE23, RE31, RE32, RE33 영역 각각에 대응하는 구동 그룹(Gr) 및 센싱 그룹(Gr)으로부터 얻어진 전기 신호로부터 각 영역의 상호 전기 용량들(CG11, CG12, CG13, CG21, CG22, CG23, CG31, CG32, CG33)을 계산할 수 있다. 그리고, 프로세서(PU)는 상기 영역들(RE11, RE12, RE13, RE21, RE22, RE23, RE31, RE32, RE33) 각각에서 채널(CH33)의 비중이 1/9 임을 고려하여 상호 전기 용량들(CG11, CG12, CG13, CG21, CG22, CG23, CG31, CG32, CG33) 각각의 가중치를 1/9로 결정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(PU)는 수학식 3을 이용하여 상호 전기 용량(C33)를 계산할 수 있다.
수학식 3에서 나타낸 바와같이, 프로세서(PU)는 상기 영역들(RE11, RE12, RE13, RE21, RE22, RE23, RE31, RE32, RE33) 각각에 대응하는 구동 그룹(Gd) 및 센싱 그룹(Gr)의 조합에 의해 얻어진 상호 전기 용량들((CG11, CG12, CG13, CG21, CG22, CG23, CG31, CG32, CG33)의 가중치를 각각 1/9로 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(PU)는 상기 영역들(RE11, RE12, RE13, RE21, RE22, RE23, RE31, RE32, RE33)에 대응하지 않는 나머지 구동 그룹(Gd) 및 센싱 그룹(Gr)의 조합에 의해 얻어진 상호 전기 용량들에 대해서는 가중치를 0으로 결정할 수 있다.
프로세서(PU)는 상호 전기 용량들((CG11, CG12, CG13, CG21, CG22, CG23, CG31, CG32, CG33)의 가중치를 모두 1/9로 동일하게 결정하지 않고 다르게 결정할 수도 있다. 예를 들어, 영역(RE22)에서는 채널(CH33)이 가운데 위치하여 영역(RE22)에서의 상호 전기 용량(GC22)에서는 상기 노드(N33)에서의 상호 전기 용량(C33)의 기여 비율이 다른 영역들에 비해 상대적으로 높을 수 있다. 따라서, 프로세서(PU)는 상기 영역(RE22)에서의 상호 전기 용량(GC22)에 대해서는 더 많은 가중치를 둘 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(PU)는 수학식 4를 이용하여 상호 전기 용량(C33)을 계산할 수 있다.
수학식 4에서 w는 1보다 큰 임의의 실수를 나타낸다. 수학식 4에서 w의 크기가 클수록 영역(RE22)에서의 상호 전기 용량(GC22)의 가중치가 더 커질 수 있다.
도 14는 도 13에서 나타낸 영역들(RE11, RE12, RE13, RE21, RE22, RE23, RE31, RE32, RE33)에서 채널들 각각이 반복되어 중첩된 횟수를 나타낸 도면이다. 도 14를 참조하면, 영역들(RE11, RE12, RE13, RE21, RE22, RE23, RE31, RE32, RE33) 별로 각 영역에 포함된 채널들의 반복 횟수의 합이 서로 다를 수 있다. 프로세서(PU)는 채널들의 반복 횟수의 합이 큰 영역의 가중치를 더 크게 결정함으로써 계산의 정확도를 높일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(PU)는 수학식 5를 이용하여 상호 전기 용량(C33)을 계산할 수 있다.
수학식 5에서 w는 1보다 큰 임의의 실수를 나타낸다.
상기 수학식 5를 보다 일반적으로 나타내면, 수학식 6과 같다.
수학식 5 및 6에서 w의 크기가 클수록 노드(N33)에 인접한 영역들의 가중치가 상대적으로 더 높아질 수 있다.
전술한 예들에서는 프로세서(PU)가 여러 영역들(RE)에서의 상호 전기 용량 값들에 가중치를 결정함으로써 노드에서의 상호 전기 용량을 근사적으로 계산하는 것을 예시적으로 설명하였다. 다른 실시예에 따른 지문 센서는 터치 패드(TP)에서 소정 채널들에 기설정된 고정 전위를 인가하고, 상기 고정 전위 값들을 이용하여 노드들 각각에서의 상호 전기 용량을 계산해낼 수도 있다.
도 15는 지문 센서의 전극(ED)이 터치 패드(TP)에 포함된 채널들 중 일부에 고정 전위를 인가하는 예를 나타낸 도면이다. 도 15는 도 3 내지 도 6에서와 같이 2×1 측정 방식에서 프로세서(PU)의 계산 과정을 나타낸다.
도 15를 참조하면, 실시예에 따른 지문 센서는 터치 패드(TP)에 형성된 복수의 채널 가운데 적어도 둘 이상의 채널에 기 설정된 고정 전위를 인가하는 전극(ED)을 더 포함할 수 있다. 상기 전극(ED)은 투명 전극(ITO)을 포함할 수 있다.
전극(ED)은 그라운드(ground)와 연결될 수 있다. 이 경우, 전극(ED)은 전극(ED)과 접하는 채널들의 전위를 그라운드 전위와 같게 만들 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 전극(ED)은 소정의 전원(미도시)과 연결되어 상기 전원(미도시)에 의해 전극(ED)의 전위가 기설정된 고정 전위로 유지될 수도 있다.
전극(ED)은 가장자리에 위치한 채널들에 고정 전위를 인가할 수 있다. 예를 들어, 전극(ED)은 터치 패드(TP)의 가장 위쪽에 위치한 채널들에 고정 전위를 인가할 수 있다. 전극(ED)이 그라운드에 접지된 경우, 상기 고정 전위 값은 그라운드 전위 값과 같을 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전극(ED)이 소정의 전원(미도시)에 연결된 경우, 고정 전위 값은 그라운드 전위 값과 다를 수도 있다.
터치 패드(TP)의 가장 위쪽 채널들에 일정한 크기의 고정 전위를 지속적으로 인가하면, 상기 위쪽 채널들에서의 상호 전기 용량은 변하지 않을 수 있다. 즉, 사용자의 손가락 터치 여부에 관계없이 위쪽 채널들의 상호 전기 용량은 고정되어 있을 수 있다. 프로세서(PU)는 고정 전위가 인가되는 채널 및 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널을 포함하는 영역에서의 상호 전기 용량으로부터 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널에서의 상호 전기 용량을 계산할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(PU)는 고정 전위가 인가되는 채널 CH12 및 채널 CH12에 인접한 채널 CH22를 포함하는 영역(RE12)에서의 상호 전기 용량(GC12)을 계산할 수 있다. 그리고, 프로세서(PU)는 영역(RE12)에서의 상호 전기 용량(GC12)에서 고정 전위에 의해 값이 고정되어 있는 채널 CH12에서의 상호 전기 용량을 가감함으로써 채널 CH22에서의 상호 전기 용량(C22)를 계산할 수 있다. 프로세서(PU)는 수학식 7을 이용하여 상호 전기 용량 (C22)를 계산할 수 있다.
수학식 7로부터 상호 전기 용량(C22)가 계산되면 귀납적으로, 채널(CH22)에 인접한 채널(CH32)에서의 상호 전기 용량(C32)도 계산될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(PU)는 채널(CH22) 및 채널(CH23)을 포함하는 영역(RE22)에서의 상호 전기 용량(GC22)를 계산할 수 있다. 그리고, 프로세서(PU)는 수학식 7로부터 채널(CH22)에서의 상호 전기 용량(C22) 값을 알기 때문에, 영역(RE22)에서의 상호 전기 용량(GC22)에서 채널(CH22)에서의 상호 전기 용량(C22)을 뺌으로써 채널(CH32)에서의 상호 전기 용량(C32)을 알아낼 수 있다.
도 16은 지문 센서의 전극(ED)이 터치 패드(TP)에 포함된 채널들 중 일부에 고정 전위를 인가하는 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 16은 도 7 내지 도 9에서와 같이 2×2 측정 방식에서 프로세서(PU)의 계산 과정을 나타낸다.
전극(ED)은 터치 패드(TP)의 위쪽과 왼쪽 가장자리에 위치한 채널들에 고정 전위를 인가할 수 있다. 이 경우, 터치 패드(TP)의 위쪽 및 왼쪽 가장자리에 위치한 채널들의 상호 전기 용량 값은 변하지 않을 수 있다. 전술한 방식과 마찬가지로 프로세서(PU)는 영역(RE11)에서의 상호 전기 용량(GC11)에서 미리 알고 있는 채널들(CH11, CH12, CH21)에서의 상호 전기 용량(C11, C12, C21)을 뺌으로써 채널(CH22)에서의 상호 전기 용량(C22)을 알아낼 수 있다. 그리고, 프로세서(PU)는 채널(CH22)에서의 상호 전기 용량(C22)으로부터 귀납적으로 다른 채널(CH23)에서의 상호 전기 용량(C23) 또한 알아낼 수 있다.
이상에서 도 1 내지 도 16을 참조하여 실시예들에 따른 지문 센서 및 지문 센서의 구동방법에 관하여 설명하였다. 상술한 지문 센서는 휴대용 이동 통신 기기, 스마트 폰 등에 장착될 수 있다.
실시예들에 따르면, 구동 전극들(Tx)과 센싱 전극들(Rx)을 그룹화 함으로써, 신호 측정시 터치 패드(TP)에서 활성화 되는 영역(RE)의 면적을 크게할 수 있다. 그리고, 활성화 되는 영역(RE)의 면적이 커짐에 따라 지문 센서의 감도가 향상될 수 있다. 또한, 프로세서가 각 노드들에서의 상호 전기 용량을 계산할 때 영역들(RE)에서의 상호 전기 용량(GC)들 각각의 가중치를 적절히 조절함으로써, 지문 센서의 정확도가 향상될 수 있다. 그리고, 터치 패드(TP)의 가장자리에 위치한 채널들에 고정 전위를 인가함으로써 프로세서(PU)가 노드들 각각의 상호 전기 용량을 정확하게 계산할 수 있다.
상술한 지문 센서 및 지문 센서의 구동 방법은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 디스플레이 패널
100:　 터치 센서
120 : 제1 전극
130 : 절연층
140 : 제2 전극
150 : 보호 필름
160 : 상호 전기 용량 측정부
200 : 프로세서
1000 : 전자 기기

Claims (23)

  1. 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 방향으로 형성된 복수의 센싱 전극을 포함하는 터치 패드;
    상기 복수의 구동 전극에 구동 신호를 인가하는 드라이버;
    상기 복수의 센싱 전극으로부터 전기 신호를 측정하는 신호 측정부; 및
    상기 신호 측정부에서 측정된 전기 신호로부터 상기 복수의 구동 전극 각각과 상기 복수의 센싱 전극 각각이 교차하는 복수의 노드 각각에서의 상호 전기용량을 계산하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 드라이버는 상기 복수의 구동 전극을 복수의 구동 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하며,
    상기 복수의 구동 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 구동 전극을 포함하며,
    상기 프로세서는 소정의 노드에서의 상호 전기용량을 계산함에 있어서,
    상기 소정의 노드의 위치에 기초하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에서 측정된 상호 전기용량의 가중치를 다르게 결정하는, 지문 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 그룹 각각의 순번(order number)에 따라 상기 복수의 구동 그룹 각각에 포함된 구동 전극들의 순번이 순차적으로 변하도록 구성되는 지문 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 그룹 가운데 n 번째(n은 임의의 자연수) 구동 그룹은 n번째 내지 n+k번째(k는 임의의 자연수) 구동 전극을 포함하도록 구성되는 지문 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 측정부는,
    상기 복수의 센싱 전극 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하는 지문 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 측정부는 상기 복수의 센싱 전극을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하며,
    상기 복수의 센싱 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 센싱 전극을 포함하는 지문 센서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 그룹 각각의 순번(order number)에 따라 상기 복수의 센싱 그룹 각각에 포함된 센싱 전극들의 순번이 순차적으로 변하도록 구성되는 지문 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 그룹 가운데 n 번째(n은 임의의 자연수) 센싱 그룹은 n번째 내지 n+k번째(k는 임의의 자연수) 센싱 전극을 포함하도록 구성되는 지문 센서.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 측정부는 상기 복수의 센싱 전극을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하며,
    상기 프로세서는 상기 소정의 노드의 위치에 기초하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 측정되는 상호 전기용량의 가중치를 다르게 결정하는 지문 센서.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 패드에서 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극에 의해 형성된 복수의 채널 가운데 적어 둘 이상의 채널에 기 설정된 고정 전위를 인가하는 전극;을 더 포함하는 지문 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정 전위가 인가되는 채널들은 상기 터치 패드의 가장자리에 위치하는 지문 센서.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 고정 전위가 인가되는 채널 및 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널을 포함하는 영역에서의 상호 전기 용량에 기초하여 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널에서의 상호 전기 용량을 계산하는 지문 센서.
  14. 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 방향으로 형성된 복수의 센싱 전극을 갖는 터치 패드를 포함하는 지문 센서의 구동 방법에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극에 구동 신호를 인가하는 단계;
    상기 복수의 센싱 전극으로부터 전기 신호를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 전기 신호로부터 상기 복수의 구동 전극 각각과 상기 복수의 센싱 전극 각각이 교차하는 복수의 노드 각각에서의 상호 전기용량을 계산하는 단계;를 포함하며,
    상기 구동 신호를 인가하는 단계는, 상기 복수의 구동 전극을 복수의 구동 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하며,
    상기 복수의 구동 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 구동 전극을 포함하며,
    상기 상호 전기용량을 계산하는 단계는, 소정의 노드에서의 상호 전기용량을 계산함에 있어서,
    상기 소정의 노드의 위치에 기초하여, 상기 복수의 구동 그룹 각각에서 측정된 상호 전기용량의 가중치를 다르게 결정하는, 지문 센서의 구동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 그룹의 순번(order number)이 증가함에 따라 상기 복수의 구동 그룹 각각에 포함된 구동 전극들의 순번이 순차적으로 변하도록 구성되는 지문 센서의 구동 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 신호를 측정하는 단계는, 상기 복수의 센싱 전극을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하며,
    상기 복수의 센싱 그룹 각각은 적어도 둘 이상의 센싱 전극을 포함하는 지문 센서의 구동 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 그룹 각각의 순번(order number)에 따라 상기 복수의 센싱 그룹 각각에 포함된 센싱 전극들의 순번이 순차적으로 변하도록 구성되는 지문 센서의 구동 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 신호를 측정하는 단계는, 상기 복수의 센싱 전극을 복수의 센싱 그룹으로 그룹화 하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호를 순차적으로 측정하며,
    상기 상호 전기용량을 계산하는 단계는, 상기 소정의 노드의 위치에 기초하여, 상기 복수의 센싱 그룹 각각에서 출력되는 전기 신호의 가중치를 다르게 결정하는 지문 센서의 구동방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 터치 패드에서 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극에 의해 형성된 복수의 채널 가운데 적어 둘 이상의 채널에 기 설정된 고정 전위를 인가하는 단계;를 더 포함하는 지문 센서의 구동 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 고정 전위가 인가되는 채널들은 상기 터치 패드의 가장자리에 위치하는 지문 센서의 구동 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 상호 전기용량을 계산하는 단계는, 상기 고정 전위가 인가되는 채널 및 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널을 포함하는 영역에서의 상호 전기 용량에 기초하여 상기 고정 전위가 인가되는 채널에 인접한 채널에서의 상호 전기 용량을 계산하는 지문 센서의 구동방법.
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