KR20170102668A

KR20170102668A - 지문 감지 센서, 이를 포함하는 전자 장치 및 지문 감지 센서의 동작 방법

Info

Publication number: KR20170102668A
Application number: KR1020160025062A
Authority: KR
Inventors: 강신욱; 김선권; 전진욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2017-09-12
Also published as: US10410032B2; US20170255806A1

Abstract

지문 감지 센서는 픽셀 어레이 및 컨트롤러를 포함한다. 픽셀 어레이는 로우들 및 컬럼들로 배치되는 복수의 단위 픽셀들을 포함한다. 컨트롤러는 픽셀 어레이의 동작을 제어한다. 복수의 단위 픽셀들 각각은, 손가락과 함께 감지 커패시터를 형성하는 감지 전극, 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 컬럼 라인을 통해 아날로그 신호를 출력하는 신호 생성 회로, 및 감지 전극과 공통 라인 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로를 포함한다. 컨트롤러는 복수의 단위 픽셀들 각각에 포함되는 보호 회로를 제어하여 복수의 단위 픽셀들 중에서 센싱 동작이 수행되는 활성 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극에 형성되는 전압을 공통 라인을 통해 복수의 단위 픽셀들 중에서 활성 단위 픽셀과 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극에 전달한다.

Description

지문 감지 센서, 이를 포함하는 전자 장치 및 지문 감지 센서의 동작 방법 {FINGERPRINT SENSOR, ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME, AND METHOD OF OPERATING FINGERPRINT SENSOR}

본 발명은 지문 감지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 해상도를 유지하면서 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 지문 감지 센서에 관한 것이다.

일반적인 지문 감지 센서는 픽셀 내부에 포함되는 감지 전극과 손가락 사이의 커패시턴스를 센싱함으로써 손가락의 지문 이미지를 획득한다. 예를 들어, 지문의 융(ridge)이 위치하는 지점의 픽셀에 포함되는 감지 전극과 손가락 사이의 커패시턴스와 지문의 골(valley)이 위치하는 지점의 픽셀에 포함되는 감지 전극과 손가락 사이의 커패시턴스의 차이에 기초하여 손가락의 지문 이미지를 획득한다.

이 때, 픽셀들에 포함되는 감지 전극들 사이에는 기생 커패시터가 형성될 수 있다. 상기 기생 커패시터는 상기 감지 전극과 손가락 사이의 커패시턴스에 기초하여 생성되는 신호의 특성을 감소시키는 노이즈 성분을 유발할 수 있다.

따라서 지문 감지 센서가 센싱 동작을 수행하는 동안 상기 기생 커패시터에 의한 영향이 존재하는 경우, 지문 감지 센서의 센싱 성능이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 픽셀들에 포함되는 감지 전극들 사이에 형성되는 기생 커패시터의 영향을 감소시킬 수 있는 지문 감지 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 지문 감지 센서를 포함하는 전자 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 지문 감지 센서의 동작 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 센서는 픽셀 어레이 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 픽셀 어레이는 로우들 및 컬럼들로 배치되는 복수의 단위 픽셀들을 포함한다. 상기 컨트롤러는 상기 픽셀 어레이의 동작을 제어한다. 상기 복수의 단위 픽셀들 각각은, 손가락과 함께 감지 커패시터를 형성하는 감지 전극, 상기 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 컬럼 라인을 통해 아날로그 신호를 출력하는 신호 생성 회로, 및 상기 감지 전극과 공통 라인 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로를 포함한다. 상기 컨트롤러는 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 포함되는 상기 보호 회로를 제어하여 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 센싱 동작이 수행되는 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 공통 라인을 통해 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달한다.

일 실시예에 있어서, 상기 보호 회로는, 상기 감지 전극에 연결되는 입력 단자를 포함하는 버퍼, 상기 버퍼의 출력 단자와 상기 공통 라인 상의 제1 노드 사이에 연결되고, 제1 보호 신호에 응답하여 턴온되는 제1 보호 스위치, 및 상기 공통 라인 상의 상기 제1 노드와 상기 감지 전극 사이에 연결되고, 제2 보호 신호에 응답하여 턴온되는 제2 보호 스위치를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 제1 보호 신호 및 상기 제2 보호 신호를 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 제공할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 픽셀 어레이에 포함되는 상기 로우들 중의 하나를 활성 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 인접하는 적어도 하나의 로우를 보호 로우로 결정할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 활성 로우에 포함되는 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 제1 보호 신호 및 비활성화된 상기 제2 보호 신호를 제공하고, 상기 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호 및 활성화된 상기 제2 보호 신호를 제공하고, 상기 로우들 중에서 상기 활성 로우 및 상기 보호 로우를 제외한 비활성 로우들에 포함되는 비활성 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호 및 비활성화된 상기 제2 보호 신호를 제공할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 활성 로우에 제1 컬럼 방향으로 인접하는 하나의 로우 및 상기 활성 로우에 제2 컬럼 방향으로 인접하는 하나의 로우를 각각 상기 보호 로우로 결정할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 활성 로우에 제1 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들 및 상기 활성 로우에 제2 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들을 각각 상기 보호 로우로 결정할 수 있다.

상기 보호 회로는, 상기 공통 라인 상에서 상기 제1 노드로부터 제1 방향에 형성되고, 제1 연결 신호에 응답하여 턴온되어 상기 공통 라인을 상기 제1 방향으로 연결시키는 제1 연결 스위치, 및 상기 공통 라인 상에서 상기 제1 노드로부터 제2 방향에 형성되고, 제2 연결 신호에 응답하여 턴온되어 상기 공통 라인을 상기 제2 방향으로 연결시키는 제2 연결 스위치를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 제1 보호 신호, 상기 제2 보호 신호, 상기 제1 연결 신호, 및 상기 제2 연결 신호를 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 제공할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 제1 보호 신호, 상기 제1 연결 신호, 및 상기 제2 연결 신호를 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 제공하고, 상기 보호 회로는, 상기 제1 보호 신호를 반전시켜 상기 제2 보호 신호를 생성하는 인버터를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 픽셀 어레이에 포함되는 상기 로우들 중의 하나를 활성 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 제1 컬럼 방향으로 인접하는 하나의 로우를 제1 보호 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 제2 컬럼 방향으로 인접하는 하나의 로우를 제2 보호 로우로 결정할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 활성 로우에 포함되는 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 제1 보호 신호, 비활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고, 상기 제1 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 비활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고, 상기 제2 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 비활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 픽셀 어레이에 포함되는 상기 로우들 중의 하나를 활성 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 제1 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들을 제1 보호 로우들로 결정하고, 상기 활성 로우에 제2 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들을 제2 보호 로우들로 결정할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 활성 로우에 포함되는 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 제1 보호 신호, 비활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고, 상기 제1 보호 로우들 중에서 상기 제1 컬럼 방향으로 마지막에 위치하는 제1 마지막 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 비활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고, 상기 제1 보호 로우들 중에서 상기 제1 마지막 보호 로우를 제외한 나머지 제1 보호 로우들에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고, 상기 제2 보호 로우들 중에서 상기 제2 컬럼 방향으로 마지막에 위치하는 제2 마지막 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 비활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고, 상기 제2 보호 로우들 중에서 상기 제2 마지막 보호 로우를 제외한 나머지 제2 보호 로우들에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 신호 생성 회로는, 구동 전압이 인가되는 제1 전극 및 상기 감지 전극에 연결되는 제2 전극을 포함하는 구동 커패시터, 리셋 전압에 연결되는 소스, 상기 감지 전극에 연결되는 드레인, 및 리셋 제어 신호를 수신하는 게이트를 갖는 리셋 트랜지스터, 소스, 전원 전압에 연결되는 드레인, 및 상기 감지 전극에 연결되는 게이트를 갖는 구동 트랜지스터, 및 상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되는 드레인, 로우 선택 신호를 수신하는 게이트, 및 상기 컬럼 라인에 연결되는 소스를 갖는 로우 선택 트랜지스터를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 픽셀 어레이에 포함되는 상기 로우들 중의 하나를 활성 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 인접하는 적어도 하나의 로우를 보호 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 포함되는 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 로우 선택 신호를 제공하고, 상기 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 로우 선택 신호를 제공하고, 리셋 구간 동안 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 리셋 제어 신호 및 제1 전압 레벨을 갖는 상기 구동 전압을 제공하고, 감지 구간 동안 상기 활성 단위 픽셀에 비활성화된 상기 리셋 제어 신호 및 상기 제1 전압 레벨보다 낮은 제2 전압 레벨을 갖는 상기 구동 전압을 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 지문 감지 센서는 상기 픽셀 어레이로부터 제공되는 상기 아날로그 신호에 대해 아날로그-투-디지털 변환을 수행하여 디지털 신호를 생성하는 아날로그-투-디지털 변환기를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 지문 감지 센서 및 어플리케이션 프로세서를 포함한다. 상기 지문 감기 센서는 감지 전극을 갖는 복수의 단위 픽셀들을 포함하고, 상기 복수의 단위 픽셀들 중의 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달하고, 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극과 사용자의 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 디지털 신호를 생성한다. 상기 어플리케이션 프로세서는 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 사용자를 인증한다.

일 실시예에 있어서, 상기 지문 감지 센서는, 로우들 및 컬럼들로 배치되고, 상기 사용자의 지문에 상응하는 아날로그 신호를 생성하는 상기 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이, 상기 아날로그 신호에 기초하여 상기 디지털 신호를 생성하는 아날로그-투-디지털 변환기, 및 상기 픽셀 어레이 및 상기 아날로그-투-디지털 변환기의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 복수의 단위 픽셀들 각각은, 상기 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 컬럼 라인을 통해 상기 아날로그 신호를 출력하는 신호 생성 회로, 및 상기 감지 전극과 공통 라인 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 포함되는 상기 보호 회로를 제어하여 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 공통 라인을 통해 상기 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로우들 및 컬럼들로 배치되고, 감지 전극, 상기 감지 전극과 사용자의 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 아날로그 신호를 생성하는 신호 생성 회로, 및 상기 감지 전극과 공통 라인 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로를 갖는 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 지문 감지 센서의 동작 방법에 있어서, 상기 복수의 단위 픽셀들 중의 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 공통 라인을 통해 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달하고, 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극과 상기 사용자의 손가락에 의해 형성되는 상기 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 아날로그 신호를 생성하고, 상기 아날로그 신호에 기초하여 상기 사용자의 지문에 상응하는 디지털 신호를 생성한다.

본 발명의 실시예들에 따른 지문 감지 센서는 기생 커패시터에 의해 발생하는 노이즈 성분을 효과적으로 제거함으로써 지문 감지 센서의 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 센서를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 지문 감지 센서에 포함되는 픽셀 어레이의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 지문 감지 센서에 포함되는 픽셀 어레이의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 4 및 5는 도 1의 지문 감지 센서가 도 3에 도시된 픽셀 어레이를 포함하는 경우, 도 1의 지문 감지 센서의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 도 3의 복수의 단위 픽셀들 각각에 포함되는 신호 생성 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은 도 1의 지문 감지 센서가 도 3에 도시된 픽셀 어레이를 포함하는 경우, 도 1의 지문 감지 센서의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 지문 감지 센서에 포함되는 픽셀 어레이의 다른 예를 나타내는 회로도이다.
도 9 및 10은 도 1의 지문 감지 센서가 도 8에 도시된 픽셀 어레이를 포함하는 경우, 도 1의 지문 감지 센서의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 도 1의 지문 감지 센서가 도 8에 도시된 픽셀 어레이를 포함하는 경우, 도 1의 지문 감지 센서의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 센서의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 전자 장치가 스마트폰으로 구현되는 일 예를 나타내는 도면이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 센서를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 지문 감지 센서(10)는 픽셀 어레이(100), 컨트롤러(300), 및 아날로그-투-디지털 변환기(ADC)(400)를 포함한다.

픽셀 어레이(100)는 로우들 및 컬럼들로 배치되는 복수의 단위 픽셀들(P)(200)을 포함한다. 또한, 픽셀 어레이(100)에는 컬럼 방향으로 형성되는 복수의 공통 라인들(CML1, CML2, ..., CMLn) 및 복수의 컬럼 라인들(COL1, COL2, ..., COLn)이 형성된다. 동일한 컬럼에 형성되는 단위 픽셀들(200)은 동일한 공통 라인(CMLk) 및 동일한 컬럼 라인(COLk)에 연결된다. 여기서, n은 양의 정수를 나타내고, k는 n 이하의 양의 정수를 나타낸다.

컨트롤러(300)는 구동 전압(VD)을 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 제공한다. 또한, 컨트롤러(300)는 리셋 제어 신호(RX), 로우 선택 신호(SEL), 제1 보호 신호(PS1), 및 제2 보호 신호(PS2)를 사용하여 로우 단위로 픽셀 어레이(100)의 동작을 제어한다.

픽셀 어레이(100)의 상부에 손가락이 접촉되는 경우, 픽셀 어레이(100)에 포함되는 복수의 단위 픽셀들(200) 각각은 상부에 위치하는 손가락의 지문 패턴을 감지하여 아날로그 신호(AS1, AS2)를 생성한다. 일 실시예에 있어서, 복수의 단위 픽셀들(200)은 로우 단위로 리셋 성분을 나타내는 제1 아날로그 신호(AS1) 및 상부에 위치하는 손가락의 지문에 상응하는 제2 아날로그 신호(AS2)를 순차적으로 복수의 컬럼 라인들(COL1, COL2, ..., COLn)을 통해 출력할 수 있다.

도 2는 도 1의 지문 감지 센서에 포함되는 픽셀 어레이의 일 예를 나타내는 단면도이다.

도 2는 픽셀 어레이(100)를 컬럼 방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 픽셀 어레이(100)에 포함되는 복수의 단위 픽셀들(200) 각각은 반도체 기판(101)의 상부에 형성되는 감지 전극(sensing electrode)(210), 반도체 기판(101)에 형성되는 신호 생성 회로(SG)(220), 및 반도체 기판(101)에 형성되는 보호 회로(PC)(230)를 포함할 수 있다.

복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 포함되는 감지 전극(210)은 상응하는 신호 생성 회로(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 포함되는 보호 회로(230)는 상응하는 감지 전극(210)과 상응하는 공통 라인(CMLk) 사이의 전압 전달을 제어할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 감지 전극(210)은 금속 물질을 포함하는 금속판(metal plate)으로 구현될 수 있다.

픽셀 어레이(100)는 반도체 기판(101)의 상부에 형성되고, 복수의 단위 픽셀들(200) 각각의 감지 전극(210)을 감싸는 절연층(230)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 감지 전극(210)의 상부에 형성되는 절연층(230)의 일 부분은 유리(glass)로 형성될 수 있다.

도 2는 픽셀 어레이(100)에 포함되는 절연층(230)의 상부에 손가락이 접촉된 상태를 나타낸다.

픽셀 어레이(100)의 상부에 손가락이 접촉되는 경우, 상기 손가락은 하나의 전극으로서 동작할 수 있다. 따라서 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 포함되는 감지 전극(210)은 상기 손가락과 함께 감지 커패시터(D_C)를 형성할 수 있다.

일반적으로 사람의 손가락에 존재하는 지문은 융(ridge) 및 골(valley)을 통해 형성되는 고유한 패턴을 갖는다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 지문의 융이 위치하는 지점의 단위 픽셀(200)에 포함되는 감지 전극(210)과 손가락 사이의 거리는 지문의 골이 위치하는 지점의 단위 픽셀(200)에 포함되는 감지 전극(210)과 손가락 사이의 거리보다 작을 수 있다.

커패시터의 커패시턴스는 두 전극 사이의 거리에 반비례하므로, 지문의 융이 위치하는 지점의 단위 픽셀(200)에 포함되는 감지 전극(210)에 의해 형성되는 감지 커패시터(D_C)의 커패시턴스는 지문의 골이 위치하는 지점의 단위 픽셀(200)에 포함되는 감지 전극(210)에 의해 형성되는 감지 커패시터(D_C)의 커패시턴스보다 클 수 있다.

복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 포함되는 신호 생성 회로(220)는 리셋 성분을 나타내는 제1 아날로그 신호(AS1) 및 상응하는 감지 전극(210)과 상기 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터(D_C)의 커패시턴스에 기초하여 결정되는 크기를 갖는 제2 아날로그 신호(AS2)를 순차적으로 생성하여 상응하는 컬럼 라인(COLk)을 통해 출력할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 포함되는 감지 전극들(210) 사이에 기생 커패시터(P_C)가 형성될 수 있다. 따라서 기생 커패시터(P_C)는 감지 전극(210)과 상기 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터(D_C)에 기초하여 생성되는 제2 아날로그 신호(AS2)에 노이즈 성분을 제공할 수 있다. 따라서 신호 생성 회로(220)가 감지 커패시터(D_C)의 커패시턴스에 기초하여 제2 아날로그 신호(AS2)를 생성하는 과정에서 기생 커패시터(P_C)에 의한 영향이 제거되지 않는 경우, 지문 감지 센서(10)의 센싱 성능은 저하될 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 지문 감지 센서(10)에 포함되는 복수의 단위 픽셀들(200) 각각은 컨트롤러(300)의 제어 하에 상응하는 감지 전극(210)과 상응하는 공통 라인(CMLk) 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로(230)를 포함한다.

지문 감지 센서(10)의 동작에 있어서, 픽셀 어레이(100)의 상부에 손가락이 접촉되는 경우, 컨트롤러(300)는 복수의 단위 픽셀(200)들 각각에 포함되는 보호 회로(230)를 제어하여 복수의 단위 픽셀들(200) 중에서 센싱 동작이 수행되는 활성 단위 픽셀(active unit pixel)에 포함되는 감지 전극(210)에 형성되는 전압을 상응하는 공통 라인(CMLk)을 통해 복수의 단위 픽셀들(200) 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극(210)에 전달할 수 있다.

따라서 센싱 동작이 수행되는 상기 활성 단위 픽셀과 컬럼 방향으로 인접하는 상기 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극(210)은 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극(210)과 동일한 전압으로 유지될 수 있다.

이와 같이, 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극(210)과 상기 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극(210)에 의해 형성되는 기생 커패시터(P_C)의 양 전극들은 동일한 전압으로 유지되므로, 기생 커패시터(P_C)가 상기 활성 단위 픽셀에 대한 센싱 동작에 미치는 영향은 제거 또는 감소될 수 있다. 따라서 지문 감지 센서(10)의 센싱 성능은 효과적으로 향상될 수 있다.

도 1 및 2를 참조하여, 복수의 공통 라인들(CML1, CML2, ..., CMLn)은 픽셀 어레이(100) 상에서 컬럼 방향으로 형성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따라서, 복수의 공통 라인들(CML1, CML2, ..., CMLn)은 픽셀 어레이(100) 상에서 임의의 방향으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 공통 라인(CMLk)과 동일한 방향으로 형성되는 단위 픽셀들(200)은 동일한 공통 라인(CMLk)에 연결될 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 지문 감지 센서(10)는 복수의 단위 픽셀들(200) 중에서 센싱 동작이 수행되는 활성 단위 픽셀(active unit pixel)에 포함되는 감지 전극(210)에 형성되는 전압을 상응하는 공통 라인(CMLk)을 통해 복수의 단위 픽셀들(200) 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 공통 라인(CMLk)이 형성되는 방향으로 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극(210)에 전달할 수 있다.

따라서 센싱 동작이 수행되는 상기 활성 단위 픽셀과 공통 라인(CMLk)이 형성되는 방향으로 인접하는 상기 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극(210)은 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 감지 전극(210)과 동일한 전압으로 유지될 수 있다.

이하, 설명의 편의를 위해, 복수의 공통 라인들(CML1, CML2, ..., CMLn)은 픽셀 어레이(100) 상에서 컬럼 방향으로 형성되는 것으로 설명한다.

도 3은 도 1의 지문 감지 센서에 포함되는 픽셀 어레이의 일 예를 나타내는 회로도이다.

도 3에는 컬럼 방향으로 인접하는 세 개의 단위 픽셀들(200)이 도시된다.

도 3을 참조하면, 복수의 단위 픽셀들(200) 각각은 감지 전극(210), 신호 생성 회로(220), 및 보호 회로(230)를 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 포함되는 감지 전극(210)은 픽셀 어레이(100)의 상부에 접촉되는 손가락과 함께 감지 커패시터(D_C)를 형성할 수 있다.

보호 회로(230)는 버퍼(BF)(231), 제1 보호 스위치(232), 및 제2 보호 스위치(233)를 포함할 수 있다.

버퍼(231)는 감지 전극(210)에 연결되는 입력 단자 및 제1 보호 스위치(232)에 연결되는 출력 단자를 포함할 수 있다.

제1 보호 스위치(232)는 버퍼(231)의 상기 출력 단자와 상응하는 공통 라인(CMLk) 상의 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 제1 보호 스위치(232)는 컨트롤러(300)로부터 제공되는 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴온될 수 있다. 제1 보호 스위치(232)가 턴온되는 경우, 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압은 버퍼(231) 및 제1 보호 스위치(232)를 통해 상응하는 공통 라인(CMLk) 상의 제1 노드(N1)에 전달될 수 있다.

이 때, 감지 전극(210)으로부터 버퍼(231)의 상기 입력 단자로 흐르는 전류의 크기는 실질적으로 제로(0)이므로, 제1 보호 스위치(232)가 턴온되어 감지 전극(210)에 형성되는 상기 감지 전압이 버퍼(231) 및 제1 보호 스위치(232)를 통해 상응하는 공통 라인(CMLk) 상의 제1 노드(N1)에 전달되는 경우에도, 감지 전극(210)에 형성되는 상기 감지 전압은 변화없이 그대로 유지될 수 있다.

제2 보호 스위치(233)는 감지 전극(210)과 상응하는 공통 라인(CMLk) 상의 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 제2 보호 스위치(233)는 컨트롤러(300)로부터 제공되는 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온될 수 있다. 제2 보호 스위치(233)가 턴온되는 경우, 컬럼 방향으로 인접하는 단위 픽셀(200)로부터 버퍼(231)를 통해 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달되는 상기 감지 전압은 제2 보호 스위치(233)를 통해 감지 전극(210)에 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 보호 신호(PS1)의 활성화 구간 및 제2 보호 신호(PS2)의 활성화 구간은 오버랩되지 않을 수 있다.

따라서 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 포함되는 보호 회로(230)를 통해, 활성화된 제1 보호 신호(PS1)를 수신하는 단위 픽셀(200)에 포함되는 감지 전극(210)에 형성되는 상기 감지 전압은 동일한 컬럼에 형성되면서 활성화된 제2 보호 신호(PS2)를 수신하는 단위 픽셀(200)에 포함되는 감지 전극(210)에 전달될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 보호 스위치(232) 및 제2 보호 스위치(233)는 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터로 구현될 수 있다.

한편, 신호 생성 회로(220)는 리셋 트랜지스터(221), 구동 트랜지스터(222), 로우 선택 트랜지스터(223), 및 구동 커패시터(224)를 포함할 수 있다.

구동 커패시터(224)는 컨트롤러(300)로부터 제공되는 구동 전압(VD)이 인가되는 제1 전극 및 감지 전극(210)에 연결되는 제2 전극을 포함할 수 있다. 따라서 구동 전압(VD)의 전압 레벨이 변경되는 경우, 감지 전극(210)에 형성되는 상기 감지 전압은 픽셀 어레이(100)의 상부에 접촉되는 상기 손가락과 감지 전극(210)에 의해 형성되는 감지 커패시터(D_C)의 커패시턴스와 구동 커패시터(224)의 커패시턴스의 비율에 기초하여 변경될 수 있다.

리셋 트랜지스터(221)는 리셋 전압(VR)에 연결되는 소스, 감지 전극(210)에 연결되는 드레인, 및 컨트롤러(300)로부터 제공되는 리셋 제어 신호(RX)를 수신하는 게이트를 포함할 수 있다. 리셋 트랜지스터(221)가 리셋 제어 신호(RX)에 응답하여 턴온되는 경우, 감지 전극(210)에 형성되는 상기 감지 전압은 리셋 전압(VR)으로 리셋될 수 있다.

구동 트랜지스터(222)는 로우 선택 트랜지스터(223)의 드레인에 연결되는 소스, 전원 전압(VDD)에 연결되는 드레인, 및 감지 전극(210)에 연결되는 게이트를 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(222)는 감지 전극(210)에 형성되는 상기 감지 전압의 크기에 기초하여 결정되는 크기를 갖는 아날로그 신호를 생성할 수 있다.

로우 선택 트랜지스터(223)는 구동 트랜지스터(222)의 소스에 연결되는 드레인, 컨트롤러(300)로부터 제공되는 로우 선택 신호(SEL)를 수신하는 게이트, 및 상응하는 컬럼 라인(COLk)에 연결되는 소스를 포함할 수 있다.

로우 선택 트랜지스터(223)가 로우 선택 신호(SEL)에 응답하여 턴온되는 경우, 구동 트랜지스터(222)로부터 생성되는 상기 아날로그 신호는 상응하는 컬럼 라인(COLk)을 통해 아날로그-투-디지털 변환기(400)에 제1 아날로그 신호(AS1) 및 제2 아날로그 신호(AS2)로서 제공될 수 있다.

반면에, 로우 선택 트랜지스터(223)가 로우 선택 신호(SEL)에 응답하여 턴오프되는 경우, 신호 생성 회로(220)는 상응하는 컬럼 라인(COLk)으로부터 차단될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 리셋 트랜지스터(221)는 PMOS(P-type Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터로 구현되고, 구동 트랜지스터(222) 및 로우 선택 트랜지스터(223)는 NMOS(N-type Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터로 구현될 수 있다.

도 4 및 5는 도 1의 지문 감지 센서가 도 3에 도시된 픽셀 어레이를 포함하는 경우, 도 1의 지문 감지 센서의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 4에는, 픽셀 어레이(100)가 제1 내지 제m 로우들(ROW1~ROWm)을 포함하는 것으로 도시된다. 여기서, m은 양의 정수를 나타낸다.

이하, 도 1 내지 5를 참조하여 지문 감지 센서(10)의 동작에 대해 설명한다.

픽셀 어레이(100)의 상부에 손가락이 접촉되는 경우, 컨트롤러(300)는 픽셀 어레이(100)에 포함되는 제1 내지 제m 로우들(ROW1~ROWm) 중의 하나를 활성 로우(A_ROW)로 결정하고, 활성 로우(A_ROW)에 인접하는 적어도 하나의 로우를 보호 로우(P_ROW)로 결정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(300)는 제t 로우(ROWt)를 활성 로우(A_ROW)로 결정하고, 활성 로우(A_ROW)에 제1 컬럼 방향(COL_D1)으로 인접하는 하나의 로우(ROW(t-1)) 및 활성 로우(A_ROW)에 제2 컬럼 방향(COL_D2)으로 인접하는 하나의 로우(ROW(t+1))를 각각 보호 로우(P_ROW)로 결정할 수 있다. 여기서, t는 m 이하의 양의 정수를 나타낸다.

컨트롤러(300)는 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 활성화된 제1 보호 신호(PS1) 및 비활성화된 제2 보호 신호(PS2)를 제공할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 보호 스위치(233)는 비활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴오프될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 보호 로우(P_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1) 및 활성화된 제2 보호 신호(PS2)를 제공할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 보호 로우(P_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온될 수 있다.

한편, 컨트롤러(300)는 제1 내지 제m 로우들(ROW1~ROWm) 중에서 활성 로우(A_ROW) 및 보호 로우(P_ROW)를 제외한 비활성 로우들(IA_ROW)에 포함되는 비활성 단위 픽셀(200-3)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1) 및 비활성화된 제2 보호 신호(PS2)를 제공할 수 있다. 따라서 비활성 로우들(IA_ROW)에 포함되는 비활성 단위 픽셀(200-3)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 비활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴오프될 수 있다.

따라서, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)의 버퍼(231) 및 제1 보호 스위치(232)를 통해 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달되고, 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제2 보호 스위치(233)를 통해 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 제공될 수 있다.

또한, 비활성 단위 픽셀(200-3)에 포함되는 제2 보호 스위치(233)는 턴오프되므로, 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 비활성 단위 픽셀(200-3)에 포함되는 감지 전극(210)에는 전달되지 않을 수 있다.

따라서 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 대해 센싱 동작이 수행되는 동안, 활성 단위 픽셀(200-1)에 컬럼 방향으로 인접하는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)은 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 동일한 전압으로 유지될 수 있다.

도 6은 도 3의 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 포함되는 신호 생성 회로(220)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 3 및 6을 참조하면, 컨트롤러(300)는 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 논리 하이 레벨로 활성화된 로우 선택 신호(SEL)를 제공할 수 있다. 따라서 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 로우 선택 트랜지스터(223)는 논리 하이 레벨로 활성화된 로우 선택 신호(SEL)에 응답하여 턴온되므로, 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 신호 생성 회로(220)는 상응하는 컬럼 라인(COLk)에 연결될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 보호 로우(P_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2) 및 비활성 로우들(IA_ROW)에 포함되는 비활성 단위 픽셀(200-3)에 논리 로우 레벨로 비활성화된 로우 선택 신호(SEL)를 제공할 수 있다. 따라서 보호 단위 픽셀(200-2) 및 비활성 단위 픽셀(200-3)에 포함되는 로우 선택 트랜지스터(223)는 논리 로우 레벨로 비활성화된 로우 선택 신호(SEL)에 응답하여 턴오프되므로, 보호 단위 픽셀(200-2) 및 비활성 단위 픽셀(200-3)에 포함되는 신호 생성 회로(220)는 상응하는 컬럼 라인(COLk)으로부터 차단될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 활성 단위 픽셀(200-1)에 제공되는 로우 선택 신호(SEL)가 논리 하이 레벨로 활성화되는 시간 구간은 리셋 구간(RST_P) 및 감지 구간(DT_P)으로 구분될 수 있다.

도 6을 참조하면, 컨트롤러(300)는 리셋 구간(RST_P) 동안 활성 단위 픽셀(200-1)에 논리 로우 레벨로 활성화된 리셋 제어 신호(RX)를 제공할 수 있다. 또한, 컨트롤러(300)는 리셋 구간(RST_P) 동안 활성 단위 픽셀(200-1)에 제1 전압 레벨(V1)을 갖는 구동 전압(VD)을 제공할 수 있다.

활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 리셋 트랜지스터(221)는 논리 로우 레벨로 활성화된 리셋 제어 신호(RX)에 응답하여 턴온되므로, 리셋 구간(RST_P) 동안 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)의 감지 전압(VSE)은 리셋 전압(VR)으로 유지되고, 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 구동 커패시터(224)에는 리셋 전압(VR)과 구동 전압(VD)의 차에 상응하는 전하가 충전될 수 있다.

구동 트랜지스터(222)의 게이트는 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)을 수신하므로, 구동 트랜지스터(222)의 게이트에는 리셋 전압(VR)이 인가될 수 있다. 따라서 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 신호 생성 회로(220)는 리셋 구간(RST_P) 동안 구동 트랜지스터(222) 및 로우 선택 트랜지스터(223)를 통해 리셋 전압(VR)에 상응하는 픽셀 신호(Vpix)를 제1 아날로그 신호(AS1)로서 출력할 수 있다.

이후, 컨트롤러(300)는 감지 구간(DT_P)동안 활성 단위 픽셀(200-1)에 논리 하이 레벨로 비활성화된 리셋 제어 신호(RX)를 제공할 수 있다. 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 리셋 트랜지스터(221)는 논리 하이 레벨로 비활성화된 리셋 제어 신호(RX)에 응답하여 턴오프되므로, 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)은 플로팅(floating)될 수 있다.

이후, 컨트롤러(300)는 활성 단위 픽셀(200-1)에 제1 전압 레벨(V1) 보다 낮은 제2 전압 레벨(V2)을 갖는 구동 전압(VD)을 제공할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)은 픽셀 어레이(100)의 상부에 접촉되는 상기 손가락과 감지 전극(210)에 의해 형성되는 감지 커패시터(D_C)의 커패시턴스와 구동 커패시터(224)의 커패시턴스의 비율에 기초하여 감소될 수 있다.

구동 트랜지스터(222)의 게이트는 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)을 수신하므로, 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 신호 생성 회로(220)는 감지 구간(DT_P)동안 구동 트랜지스터(222) 및 로우 선택 트랜지스터(223)를 통해 감지 전압(VSE)의 전압 레벨에 상응하는 픽셀 신호(Vpix)를 제2 아날로그 신호(AS2)로서 출력할 수 있다.

이 때, 도 4 및 5를 참조하여 상술한 바와 같이, 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 대해 센싱 동작이 수행되는 동안, 활성 단위 픽셀(200-1)에 컬럼 방향으로 인접하는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)은 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 동일한 전압으로 유지되므로, 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 의해 형성되는 기생 커패시터(P_C)의 양 전극들은 동일한 전압으로 유지될 수 있다.

따라서 활성 단위 픽셀(200-1)로부터 출력되는 제2 아날로그 신호(AS2)에는 기생 커패시터(P_C)에 의해 발생하는 노이즈 성분이 포함되지 않을 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 지문 감지 센서(10)의 센싱 성능은 효과적으로 향상될 수 있다.

도 7은 도 1의 지문 감지 센서가 도 3에 도시된 픽셀 어레이를 포함하는 경우, 도 1의 지문 감지 센서의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도 1 내지 3 및 도 7을 참조하여 지문 감지 센서(10)의 동작에 대해 설명한다.

픽셀 어레이(100)의 상부에 손가락이 접촉되는 경우, 컨트롤러(300)는 픽셀 어레이(100)에 포함되는 제1 내지 제m 로우들(ROW1~ROWm) 중의 하나를 활성 로우(A_ROW)로 결정하고, 활성 로우(A_ROW)에 제1 컬럼 방향(COL_D1)으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들 및 활성 로우(A_ROW)에 제2 컬럼 방향(COL_D2)으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들을 각각 보호 로우(P_ROW)로 결정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(300)는 제t 로우(ROWt)를 활성 로우(A_ROW)로 결정하고, 활성 로우(A_ROW)에 제1 컬럼 방향(COL_D1)으로 인접하는 두 개의 로우들(ROW(t-1), ROW(t-2)) 및 활성 로우(A_ROW)에 제2 컬럼 방향(COL_D2)으로 인접하는 두 개의 로우들(ROW(t+1), ROW(t+2))을 각각 보호 로우(P_ROW)로 결정할 수 있다. 여기서, t는 m 이하의 양의 정수를 나타낸다.

컨트롤러(300)는 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 활성화된 제1 보호 신호(PS1) 및 비활성화된 제2 보호 신호(PS2)를 제공할 수 있다. 따라서 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 보호 스위치(233)는 비활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴오프될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 보호 로우(P_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1) 및 활성화된 제2 보호 신호(PS2)를 제공할 수 있다. 따라서 보호 로우(P_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온될 수 있다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)의 버퍼(231) 및 제1 보호 스위치(232)를 통해 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달되고, 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제2 보호 스위치(233)를 통해 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 제공될 수 있다.

따라서 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 대해 센싱 동작이 수행되는 동안, 활성 단위 픽셀(200-1)에 컬럼 방향으로 인접하는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)은 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 동일한 전압으로 유지되므로, 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 의해 형성되는 기생 커패시터(P_C)의 양 전극들은 동일한 전압으로 유지될 수 있다.

따라서, 도 6을 참조하여 상술한 바와 같이, 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 의해 형성되는 기생 커패시터(P_C)는 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 신호 생성 회로(220)가 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)에 기초하여 제1 아날로그 신호(AS1) 및 제2 아날로그 신호(AS2)를 생성하는 과정에 영향을 미치지 않을 수 있다.

도 8은 도 1의 지문 감지 센서에 포함되는 픽셀 어레이의 다른 예를 나타내는 회로도이다.

도 8에는 컬럼 방향으로 인접하는 세 개의 단위 픽셀들(200)이 도시된다.

도 8을 참조하면, 복수의 단위 픽셀들(200) 각각은 감지 전극(210), 신호 생성 회로(220), 및 보호 회로(230)를 포함할 수 있다.

도 8에 도시된 복수의 단위 픽셀들(200) 각각은 보호 회로(230)에 포함되는 제1 연결 스위치(234) 및 제2 연결 스위치(235)를 더 포함한다는 사항을 제외하고는, 도 3에 도시된 복수의 단위 픽셀들(200) 각각과 동일할 수 있다.

따라서 중복되는 설명은 생략하고, 여기서는 제1 연결 스위치(234) 및 제2 연결 스위치(235)에 대해서만 설명한다.

제1 연결 스위치(234)는 상응하는 공통 라인(CMLk) 상에서 제1 노드(N1)로부터 제1 컬럼 방향(COL_D1)에 형성될 수 있다. 제1 연결 스위치(234)는 컨트롤러(300)로부터 제공되는 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴온될 수 있다. 제1 연결 스위치(234)가 턴온되는 경우, 제1 연결 스위치(234)는 상응하는 공통 라인(CMLk)을 제1 컬럼 방향(COL_D1)으로 연결시킬 수 있다. 즉, 제1 연결 스위치(234)는 제1 연결 신호(CS1)에 기초하여 상응하는 단위 픽셀(200)과 제1 컬럼 방향(COL_D1)으로 인접하는 단위 픽셀(200) 사이에서 상응하는 공통 라인(CMLk)의 연결을 선택적으로 차단할 수 있다.

제2 연결 스위치(235)는 상응하는 공통 라인(CMLk) 상에서 제1 노드(N1)로부터 제2 컬럼 방향(COL_D2)에 형성될 수 있다. 제2 연결 스위치(235)는 컨트롤러(300)로부터 제공되는 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴온될 수 있다. 제2 연결 스위치(235)가 턴온되는 경우, 제2 연결 스위치(235)는 상응하는 공통 라인(CMLk)을 제2 컬럼 방향(COL_D2)으로 연결시킬 수 있다. 즉, 제2 연결 스위치(235)는 제2 연결 신호(CS2)에 기초하여 상응하는 단위 픽셀(200)과 제2 컬럼 방향(COL_D2)으로 인접하는 단위 픽셀(200) 사이에서 상응하는 공통 라인(CMLk)의 연결을 선택적으로 차단할 수 있다.

도 9 및 10은 도 1의 지문 감지 센서가 도 8에 도시된 픽셀 어레이를 포함하는 경우, 도 1의 지문 감지 센서의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 9에는, 픽셀 어레이(100)가 제1 내지 제m 로우들(ROW1~ROWm)을 포함하는 것으로 도시된다. 여기서, m은 양의 정수를 나타낸다.

이하, 도 1, 2, 8, 9 및 10을 참조하여 지문 감지 센서(10)의 동작에 대해 설명한다.

일 실시예에 있어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(300)는 제t 로우(ROWt)를 활성 로우(A_ROW)로 결정하고, 활성 로우(A_ROW)에 제1 컬럼 방향(COL_D1)으로 인접하는 하나의 로우(ROW(t-1))를 제1 보호 로우(P1_ROW)로 결정하고, 활성 로우(A_ROW)에 제2 컬럼 방향(COL_D2)으로 인접하는 하나의 로우(ROW(t+1))를 제2 보호 로우(P2_ROW)로 결정할 수 있다. 여기서, t는 m 이하의 양의 정수를 나타낸다.

컨트롤러(300)는 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 활성화된 제1 보호 신호(PS1), 비활성화된 제2 보호 신호(PS2), 활성화된 제1 연결 신호(CS1), 및 활성화된 제2 연결 신호(CS2)를 제공할 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 보호 스위치(233)는 비활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴오프되고, 제1 연결 스위치(234)는 활성화된 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 연결 스위치(235)는 활성화된 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴온될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 제1 보호 로우(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1), 활성화된 제2 보호 신호(PS2), 비활성화된 제1 연결 신호(CS1), 및 활성화된 제2 연결 신호(CS2)를 제공할 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 보호 로우(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온되고, 제1 연결 스위치(234)는 비활성화된 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 연결 스위치(235)는 활성화된 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴온될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 제2 보호 로우(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1), 활성화된 제2 보호 신호(PS2), 활성화된 제1 연결 신호(CS1), 및 비활성화된 제2 연결 신호(CS2)를 제공할 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 보호 로우(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온되고, 제1 연결 스위치(234)는 활성화된 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 연결 스위치(235)는 비활성화된 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴오프될 수 있다.

따라서, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)의 버퍼(231) 및 제1 보호 스위치(232)를 통해 상응하는 공통 라인(CMLk)의 제1 노드(N1)에 전달될 수 있다. 상응하는 공통 라인(CMLk)의 제1 노드(N1)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)의 제1 연결 스위치(234) 및 제1 보호 로우(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)의 제2 연결 스위치(235)를 통해 제1 보호 로우(P1_ROW)의 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 제공될 수 있다. 또한, 상응하는 공통 라인(CMLk)의 제1 노드(N1)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)의 제2 연결 스위치(235) 및 제2 보호 로우(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)의 제1 연결 스위치(234)를 통해 제2 보호 로우(P2_ROW)의 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 제공될 수 있다.

한편, 제1 보호 로우(P1_ROW)에 포함되는 제1 연결 스위치(234)는 턴오프되므로, 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 제1 보호 로우(P1_ROW)로부터 제1 컬럼 방향(COL_D1)에 위치하는 비활성 로우들(IA_ROW)에 포함되는 비활성 단위 픽셀(200-3)에는 전달되지 않을 수 있다.

또한, 제2 보호 로우(P2_ROW)에 포함되는 제2 연결 스위치(235)는 턴오프되므로, 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 제2 보호 로우(P2_ROW)로부터 제2 컬럼 방향(COL_D2)에 위치하는 비활성 로우들(IA_ROW)에 포함되는 비활성 단위 픽셀(200-3)에는 전달되지 않을 수 있다.

도 1, 3 및 8에 도시된 바와 같이, 복수의 공통 라인들(CML1, CML2, ..., CMLn)은 컬럼 방향으로 길게 형성되므로, 복수의 공통 라인들(CML1, CML2, ..., CMLn)에는 다양한 종류의 기생 커패시터가 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 보호 회로(230)가 제1 연결 스위치(234) 및 제2 연결 스위치(235)를 포함하지 않는 경우, 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)은 상응하는 공통 라인(CMLk) 전체에 인가되므로, 상응하는 공통 라인(CMLk)을 통해 보호 단위 픽셀(200-2)의 감지 전극(210)에 전달되는 전압의 크기는 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)보다 감소될 수 있다.

그러나, 도 8에 도시된 바와 같이, 보호 회로(230)가 제1 연결 스위치(234) 및 제2 연결 스위치(235)를 포함하는 경우, 복수의 공통 라인들(CML1, CML2, ..., CMLn)은 보호 단위 픽셀(200-2)과 비활성 단위 픽셀(200-3) 사이에서 제1 연결 스위치(234) 및 제2 연결 스위치(235)에 의해 차단될 수 있다.

따라서 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)과 보호 단위 픽셀(200-2)을 연결하는 상응하는 공통 라인(CMLk)의 일부분에만 인가되므로, 상응하는 공통 라인(CMLk)을 통해 보호 단위 픽셀(200-2)의 감지 전극(210)에 전달되는 전압의 크기는 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)과 실질적으로 동일할 수 있다.

따라서 활성 단위 픽셀(200-1)로부터 출력되는 제2 아날로그 신호(AS2)에는 기생 커패시터(P_C)에 의해 발생하는 노이즈 성분이 포함되지 않을 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 지문 감지 센서(10)의 센싱 성능은 더욱 향상될 수 있다.

도 11은 도 1의 지문 감지 센서가 도 8에 도시된 픽셀 어레이를 포함하는 경우, 도 1의 지문 감지 센서의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도 1, 2, 8, 및 11을 참조하여 지문 감지 센서(10)의 동작에 대해 설명한다.

일 실시예에 있어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(300)는 제t 로우(ROWt)를 활성 로우(A_ROW)로 결정하고, 활성 로우(A_ROW)에 제1 컬럼 방향(COL_D1)으로 인접하는 두 개의 로우들(ROW(t-1), ROW(t-2))을 제1 보호 로우들(P1_ROW)로 결정하고, 활성 로우(A_ROW)에 제2 컬럼 방향(COL_D2)으로 인접하는 두 개의 로우들(ROW(t+1), ROW(t+2))을 제2 보호 로우(P2_ROW)로 결정할 수 있다. 여기서, t는 m 이하의 양의 정수를 나타낸다.

컨트롤러(300)는 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 활성화된 제1 보호 신호(PS1), 비활성화된 제2 보호 신호(PS2), 활성화된 제1 연결 신호(CS1), 및 활성화된 제2 연결 신호(CS2)를 제공할 수 있다. 따라서 활성 로우(A_ROW)에 포함되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 보호 스위치(233)는 비활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴오프되고, 제1 연결 스위치(234)는 활성화된 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 연결 스위치(235)는 활성화된 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴온될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 제1 보호 로우들(P1_ROW) 중에서 제1 컬럼 방향(COL_D1)으로 마지막에 위치하는 제1 마지막 보호 로우(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1), 활성화된 제2 보호 신호(PS2), 비활성화된 제1 연결 신호(CS1), 및 활성화된 제2 연결 신호(CS2)를 제공할 수 있다. 따라서 제1 마지막 보호 로우(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온되고, 제1 연결 스위치(234)는 비활성화된 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 연결 스위치(235)는 활성화된 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴온될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 제1 보호 로우들(P1_ROW) 중에서 제1 마지막 보호 로우(P1_ROW)를 제외한 나머지 제1 보호 로우들(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1), 활성화된 제2 보호 신호(PS2), 활성화된 제1 연결 신호(CS1), 및 활성화된 제2 연결 신호(CS2)를 제공할 수 있다. 따라서 나머지 제1 보호 로우들(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온되고, 제1 연결 스위치(234)는 활성화된 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 연결 스위치(235)는 활성화된 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴온될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 제2 보호 로우들(P2_ROW) 중에서 제2 컬럼 방향(COL_D2)으로 마지막에 위치하는 제2 마지막 보호 로우(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1), 활성화된 제2 보호 신호(PS2), 활성화된 제1 연결 신호(CS1), 및 비활성화된 제2 연결 신호(CS2)를 제공할 수 있다. 따라서 제2 마지막 보호 로우(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온되고, 제1 연결 스위치(234)는 활성화된 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 연결 스위치(235)는 비활성화된 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴오프될 수 있다.

또한, 컨트롤러(300)는 제2 보호 로우들(P2_ROW) 중에서 제2 마지막 보호 로우(P2_ROW)를 제외한 나머지 제2 보호 로우들(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 비활성화된 제1 보호 신호(PS1), 활성화된 제2 보호 신호(PS2), 활성화된 제1 연결 신호(CS1), 및 활성화된 제2 연결 신호(CS2))를 제공할 수 있다. 따라서 나머지 제2 보호 로우들(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 제1 보호 스위치(232)는 비활성화된 제1 보호 신호(PS1)에 응답하여 턴오프되고, 제2 보호 스위치(233)는 활성화된 제2 보호 신호(PS2)에 응답하여 턴온되고, 제1 연결 스위치(234)는 활성화된 제1 연결 신호(CS1)에 응답하여 턴온되고, 제2 연결 스위치(235)는 활성화된 제2 연결 신호(CS2)에 응답하여 턴온될 수 있다.

따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)의 버퍼(231) 및 제1 보호 스위치(232)를 통해 상응하는 공통 라인(CMLk)의 제1 노드(N1)에 전달될 수 있다. 상응하는 공통 라인(CMLk)의 제1 노드(N1)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)의 제1 연결 스위치(234) 및 제1 보호 로우들(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)의 제1 연결 스위치(234) 및 제2 연결 스위치(235)를 통해 제1 보호 로우들(P1_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)의 감지 전극(210)에 제공될 수 있다. 또한, 상응하는 공통 라인(CMLk)의 제1 노드(N1)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 활성 단위 픽셀(200-1)의 제2 연결 스위치(235) 및 제2 보호 로우들(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)의 제1 연결 스위치(234) 및 제2 연결 스위치(235)를 통해 제2 보호 로우들(P2_ROW)에 포함되는 보호 단위 픽셀(200-2)의 감지 전극(210)에 제공될 수 있다.

한편, 제1 마지막 보호 로우(P1_ROW)에 포함되는 제1 연결 스위치(234)는 턴오프되므로, 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 제1 마지막 보호 로우(P1_ROW)로부터 제1 컬럼 방향(COL_D1)에 위치하는 비활성 로우들(IA_ROW)에 포함되는 비활성 단위 픽셀(200-3)에는 전달되지 않을 수 있다.

또한, 제2 마지막 보호 로우(P2_ROW)에 포함되는 제2 연결 스위치(235)는 턴오프되므로, 상응하는 공통 라인(CMLk)에 전달된 활성 단위 픽셀(200-1)의 감지 전압(VSE)은 제2 마지막 보호 로우(P2_ROW)로부터 제2 컬럼 방향(COL_D2)에 위치하는 비활성 로우들(IA_ROW)에 포함되는 비활성 단위 픽셀(200-3)에는 전달되지 않을 수 있다.

도 8 내지 11을 참조하여, 컨트롤러(300)가 제1 보호 신호(PS1), 제2 보호 신호(PS2), 제1 연결 신호(CS1), 및 제2 연결 신호(CS2)를 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 제공하는 것으로 설명하였으나, 실시예에 따라서, 컨트롤러(300)는 제1 보호 신호(PS1), 제1 연결 신호(CS1), 및 제2 연결 신호(CS2)만을 복수의 단위 픽셀들(200) 각각에 제공하고, 복수의 단위 픽셀들(200) 각각은 인버터를 사용하여 제1 보호 신호(PS1)를 반전시켜 제2 보호 신호(PS2)를 내부적으로 생성할 수도 있다.

또한, 도 1 내지 11을 참조하여 본 발명에 따른 지문 감지 센서(10)는 도 3 및 8에 도시된 신호 생성 회로(220)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따라서, 신호 생성 회로(220)는 감지 전극(210)과 픽셀 어레이(100)의 상부에 접촉된 상기 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터(D_C)의 커패시턴스에 기초하여 아날로그 신호를 생성할 수 있는 다양한 구성으로 구현될 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 아날로그-투-디지털 변환기(400)는 컨트롤러(300)로부터 제공되는 제어 신호들(CONs)에 기초하여 픽셀 어레이(100)로부터 제공되는 로우 단위로 제공되는 제1 아날로그 신호(AS1) 및 제2 아날로그 신호(AS2)에 대해 아날로그-투-디지털 변환을 수행하여 디지털 신호(DS)를 생성할 수 있다.

따라서 아날로그-투-디지털 변환기(400)로부터 생성되는 디지털 신호들(DS)은 픽셀 어레이(100)의 상부에 접촉된 상기 손가락에 존재하는 지문의 패턴을 나타낼 수 있다.

일반적인 지문 감지 센서의 경우, 단위 픽셀들 각각에 포함되는 감지 전극들 사이에 기생 커패시터가 형성되므로, 상기 기생 커패시터에 의해 발생하는 노이즈 성분으로 인해 지문 감지 센서의 센싱 성능은 저하될 수 있다.

이에 반해, 도 1 내지 11을 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 지문 감지 센서(10)의 경우, 복수의 단위 픽셀들(200) 각각은 컨트롤러(300)의 제어 하에 상응하는 감지 전극(210)과 상응하는 공통 라인(CMLk) 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로(230)를 포함한다.

따라서 지문 감지 센서(10)의 동작에 있어서, 픽셀 어레이(100)의 상부에 손가락이 접촉되는 경우, 컨트롤러(300)는 복수의 단위 픽셀(200)들 각각에 포함되는 보호 회로(230)를 제어하여 복수의 단위 픽셀들(200) 중에서 센싱 동작이 수행되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)을 상응하는 공통 라인(CMLk)을 통해 복수의 단위 픽셀들(200) 중에서 활성 단위 픽셀(200-1)과 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 전달할 수 있다.

따라서 센싱 동작이 수행되는 활성 단위 픽셀(200-1)과 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)은 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 동일한 전압으로 유지될 수 있다.

이와 같이, 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 적어도 하나의 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 의해 형성되는 기생 커패시터(P_C)의 양 전극들은 동일한 전압으로 유지되므로, 기생 커패시터(P_C)가 활성 단위 픽셀(200-1)에 대한 센싱 동작에 미치는 영향은 제거 또는 감소될 수 있다. 따라서 지문 감지 센서(10)의 센싱 성능은 효과적으로 향상될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 감지 센서의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.

도 12에 도시된 지문 감지 센서의 동작 방법은 도 1의 지문 감지 센서(10)를 통해 수행될 수 있다.

이하, 도 1 내지 12를 참조하여 지문 감지 센서(10)의 동작 방법에 대해 설명한다.

도 12를 참조하면, 픽셀 어레이(100)의 상부에 손가락이 접촉되는 경우, 지문 감지 센서(10)는 복수의 단위 픽셀들(200) 중에서 센싱 동작이 수행되는 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)에 형성되는 감지 전압(VSE)을 상응하는 공통 라인(CMLk)을 통해 활성 단위 픽셀(200-1)과 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀(200-2)에 포함되는 감지 전극(210)에 전달할 수 있다(단계 S100).

이후, 지문 감지 센서(10)는 활성 단위 픽셀(200-1)에 포함되는 감지 전극(210)과 상기 사용자의 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터(D_C)의 커패시턴스에 기초하여 아날로그 신호를 생성하고(단계 S200), 상기 아날로그 신호에 대해 아날로그-투-디지털 변환을 수행하여 상기 사용자의 지문에 상응하는 디지털 신호(DS)를 생성할 수 있다(단계 S300).

지문 감지 센서(10)의 구성 및 동작에 대해서는 도 1 내지 11을 참조하여 상세히 설명하였으므로, 여기서는 도 12의 각 단계에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.

도 13을 참조하면, 전자 장치(900)는 지문 감지 센서(910), 어플리케이션 프로세서(920), 저장 장치(STORAGE DEVICE)(930), 메모리 장치(MEMORY DEVICE)(940), 입출력 장치(950), 및 전원 장치(960)를 포함한다. 또한, 도 13에는 도시되지 않았지만, 전자 장치(900)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트(port)들을 더 포함할 수 있다.

지문 감지 센서(910)는 사용자의 지문을 감지하고, 상기 감지된 지문을 나타내는 디지털 신호를 생성한다. 예를 들어, 지문 감지 센서(910)는 감지 전극을 갖는 복수의 단위 픽셀들을 포함할 수 있다. 지문 감지 센서(910)는 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 센싱 동작을 수행하는 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달하고, 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극과 사용자의 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 디지털 신호를 생성할 수 있다.

지문 감지 센서(910)는 도 1에 도시된 지문 감지 센서(10)로 구현될 수 있다. 도 1의 지문 감지 센서(10)의 구성 및 동작에 대해서는 도 1 내지 12를 참조하여 상세히 설명하였으므로, 여기서는 지문 감지 센서(910)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

어플리케이션 프로세서(920)는 인터넷 브라우저, 게임, 동영상 등을 제공하는 어플리케이션들을 실행할 수 있다. 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(920)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(920)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(920)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.

저장 장치(930)는 전자 장치(900)를 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 장치(930)는 플래시 메모리 장치(flash memory device), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD) 등과 같은 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.

메모리 장치(940)는 전자 장치(900)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(940)는 동적 랜덤 액세스 메모리(Dynamic Random Access Memory; DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(Static Random Access Memory; SRAM) 등과 같은 휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.

입출력 장치(950)는 터치패드, 키패드, 입력 버튼 등과 같은 입력 수단 및 디스플레이, 스피커 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 전원 장치(960)는 전자 장치(900)의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 어플리케이션 프로세서(920)는 지문 감지 센서(910)로부터 제공되는 상기 디지털 신호에 기초하여 현재 사용자가 허용된 사용자인지 여부를 인증할 수 있다. 예를 들어, 저장 장치(930)는 전자 장치(900)의 허용된 사용자의 지문 패턴을 나타내는 디지털 데이터를 미리 저장할 수 있다. 어플리케이션 프로세서(920)는 지문 감지 센서(910)로부터 상기 현재 사용자의 지문 패턴을 나타내는 상기 디지털 신호를 수신하는 경우, 상기 디지털 신호와 저장 장치(930)에 저장된 상기 디지털 데이터를 비교하여 상기 현재 사용자가 허용된 사용자인지 여부를 인증할 수 있다.

실시예에 따라, 전자 장치(900)는 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩탑 컴퓨터(laptop computer) 등과 같은 임의의 모바일 장치일 수 있다.

도 14는 도 13의 전자 장치가 스마트폰으로 구현되는 일 예를 나타내는 도면이다.

도 13 및 14를 참조하면, 스마트폰(900a)에 포함되는 지문 감지 센서(FS)(910)는 도 1 내지 12를 참조하여 상술한 바와 같은 동작을 수행하여 현재 사용자의 지문 패턴을 나타내는 디지털 신호를 생성할 수 있다.

어플리케이션 프로세서(920)는 지문 감지 센서(910)로부터 제공되는 상기 디지털 신호와 저장 장치(930)에 미리 저장된 허용된 사용자의 지문 패턴을 나타내는 디지털 데이터가 서로 일치하는지 여부에 기초하여 상기 현재 사용자가 허용된 사용자인지 여부를 판단할 수 있다.

도 14에는 지문 감지 센서(910)가 스마트폰(900a)의 전면 하단에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 지문 감지 센서(910)는 스마트폰(900a)의 임의의 위치에 위치할 수 있다.

본 발명은 지문 감지 센서를 구비하는 임의의 전자 장치에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 서버 컴퓨터(Server Computer), 워크스테이션(Workstation), 노트북(Laptop), 디지털 TV(Digital Television) 등에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 지문 감지 센서 100: 픽셀 어레이
200: 단위 픽셀 300: 컨트롤러
400: 아날로그-투-디지털 변환기
900: 전자 장치

Claims

로우들 및 컬럼들로 배치되는 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이; 및
상기 픽셀 어레이의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 복수의 단위 픽셀들 각각은,
손가락과 함께 감지 커패시터를 형성하는 감지 전극;
상기 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 컬럼 라인을 통해 아날로그 신호를 출력하는 신호 생성 회로; 및
상기 감지 전극과 공통 라인 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 포함되는 상기 보호 회로를 제어하여 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 센싱 동작이 수행되는 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 공통 라인을 통해 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달하는 지문 감지 센서.
제1 항에 있어서, 상기 보호 회로는,
상기 감지 전극에 연결되는 입력 단자를 포함하는 버퍼;
상기 버퍼의 출력 단자와 상기 공통 라인 상의 제1 노드 사이에 연결되고, 제1 보호 신호에 응답하여 턴온되는 제1 보호 스위치; 및
상기 공통 라인 상의 상기 제1 노드와 상기 감지 전극 사이에 연결되고, 제2 보호 신호에 응답하여 턴온되는 제2 보호 스위치를 포함하는 지문 감지 센서.
제2 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 보호 신호 및 상기 제2 보호 신호를 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 제공하는 지문 감지 센서.
제2 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 픽셀 어레이에 포함되는 상기 로우들 중의 하나를 활성 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 인접하는 적어도 하나의 로우를 보호 로우로 결정하는 지문 감지 센서.
제4 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 활성 로우에 포함되는 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 제1 보호 신호 및 비활성화된 상기 제2 보호 신호를 제공하고,
상기 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호 및 활성화된 상기 제2 보호 신호를 제공하고,
상기 로우들 중에서 상기 활성 로우 및 상기 보호 로우를 제외한 비활성 로우들에 포함되는 비활성 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호 및 비활성화된 상기 제2 보호 신호를 제공하는 지문 감지 센서.
제4 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 활성 로우에 제1 컬럼 방향으로 인접하는 하나의 로우 및 상기 활성 로우에 제2 컬럼 방향으로 인접하는 하나의 로우를 각각 상기 보호 로우로 결정하는 지문 감지 센서.
제4 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 활성 로우에 제1 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들 및 상기 활성 로우에 제2 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들을 각각 상기 보호 로우로 결정하는 지문 감지 센서.
제2 항에 있어서, 상기 보호 회로는,
상기 공통 라인 상에서 상기 제1 노드로부터 제1 방향에 형성되고, 제1 연결 신호에 응답하여 턴온되어 상기 공통 라인을 상기 제1 방향으로 연결시키는 제1 연결 스위치; 및
상기 공통 라인 상에서 상기 제1 노드로부터 제2 방향에 형성되고, 제2 연결 신호에 응답하여 턴온되어 상기 공통 라인을 상기 제2 방향으로 연결시키는 제2 연결 스위치를 더 포함하는 지문 감지 센서.
제8 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 보호 신호, 상기 제2 보호 신호, 상기 제1 연결 신호, 및 상기 제2 연결 신호를 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 제공하는 지문 감지 센서.
제8 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 보호 신호, 상기 제1 연결 신호, 및 상기 제2 연결 신호를 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 제공하고,
상기 보호 회로는, 상기 제1 보호 신호를 반전시켜 상기 제2 보호 신호를 생성하는 인버터를 더 포함하는 지문 감지 센서.
제8 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 픽셀 어레이에 포함되는 상기 로우들 중의 하나를 활성 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 제1 컬럼 방향으로 인접하는 하나의 로우를 제1 보호 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 제2 컬럼 방향으로 인접하는 하나의 로우를 제2 보호 로우로 결정하는 지문 감지 센서.
제11 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 활성 로우에 포함되는 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 제1 보호 신호, 비활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고,
상기 제1 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 비활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고,
상기 제2 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 비활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하는 지문 감지 센서.
제8 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 픽셀 어레이에 포함되는 상기 로우들 중의 하나를 활성 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 제1 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들을 제1 보호 로우들로 결정하고, 상기 활성 로우에 제2 컬럼 방향으로 인접하는 적어도 두 개의 로우들을 제2 보호 로우들로 결정하는 지문 감지 센서.
제13 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 활성 로우에 포함되는 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 제1 보호 신호, 비활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고,
상기 제1 보호 로우들 중에서 상기 제1 컬럼 방향으로 마지막에 위치하는 제1 마지막 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 비활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고,
상기 제1 보호 로우들 중에서 상기 제1 마지막 보호 로우를 제외한 나머지 제1 보호 로우들에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고,
상기 제2 보호 로우들 중에서 상기 제2 컬럼 방향으로 마지막에 위치하는 제2 마지막 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 비활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하고,
상기 제2 보호 로우들 중에서 상기 제2 마지막 보호 로우를 제외한 나머지 제2 보호 로우들에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 제1 보호 신호, 활성화된 상기 제2 보호 신호, 활성화된 상기 제1 연결 신호, 및 활성화된 상기 제2 연결 신호를 제공하는 지문 감지 센서.
제1 항에 있어서, 상기 신호 생성 회로는,
구동 전압이 인가되는 제1 전극 및 상기 감지 전극에 연결되는 제2 전극을 포함하는 구동 커패시터;
리셋 전압에 연결되는 소스, 상기 감지 전극에 연결되는 드레인, 및 리셋 제어 신호를 수신하는 게이트를 갖는 리셋 트랜지스터;
소스, 전원 전압에 연결되는 드레인, 및 상기 감지 전극에 연결되는 게이트를 갖는 구동 트랜지스터; 및
상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되는 드레인, 로우 선택 신호를 수신하는 게이트, 및 상기 컬럼 라인에 연결되는 소스를 갖는 로우 선택 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 감지 센서.
제15 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 픽셀 어레이에 포함되는 상기 로우들 중의 하나를 활성 로우로 결정하고, 상기 활성 로우에 인접하는 적어도 하나의 로우를 보호 로우로 결정하고,
상기 활성 로우에 포함되는 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 로우 선택 신호를 제공하고, 상기 보호 로우에 포함되는 상기 보호 단위 픽셀에 비활성화된 상기 로우 선택 신호를 제공하고,
리셋 구간 동안 상기 활성 단위 픽셀에 활성화된 상기 리셋 제어 신호 및 제1 전압 레벨을 갖는 상기 구동 전압을 제공하고, 감지 구간 동안 상기 활성 단위 픽셀에 비활성화된 상기 리셋 제어 신호 및 상기 제1 전압 레벨보다 낮은 제2 전압 레벨을 갖는 상기 구동 전압을 제공하는 지문 감지 센서.
제1 항에 있어서,
상기 픽셀 어레이로부터 제공되는 상기 아날로그 신호에 대해 아날로그-투-디지털 변환을 수행하여 디지털 신호를 생성하는 아날로그-투-디지털 변환기를 더 포함하는 지문 감지 센서.
감지 전극을 갖는 복수의 단위 픽셀들을 포함하고, 상기 복수의 단위 픽셀들 중의 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달하고, 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극과 사용자의 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 디지털 신호를 생성하는 지문 감지 센서; 및
상기 디지털 신호에 기초하여 상기 사용자를 인증하는 어플리케이션 프로세서를 포함하는 전자 장치.
제18 항에 있어서, 상기 지문 감지 센서는,
로우들 및 컬럼들로 배치되고, 상기 사용자의 지문에 상응하는 아날로그 신호를 생성하는 상기 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이;
상기 아날로그 신호에 기초하여 상기 디지털 신호를 생성하는 아날로그-투-디지털 변환기; 및
상기 픽셀 어레이 및 상기 아날로그-투-디지털 변환기의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 복수의 단위 픽셀들 각각은,
상기 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 컬럼 라인을 통해 상기 아날로그 신호를 출력하는 신호 생성 회로; 및
상기 감지 전극과 공통 라인 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 복수의 단위 픽셀들 각각에 포함되는 상기 보호 회로를 제어하여 상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 공통 라인을 통해 상기 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달하는 전자 장치.
로우들 및 컬럼들로 배치되고, 감지 전극, 상기 감지 전극과 사용자의 손가락에 의해 형성되는 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 아날로그 신호를 생성하는 신호 생성 회로, 및 상기 감지 전극과 공통 라인 사이의 전압 전달을 제어하는 보호 회로를 갖는 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 지문 감지 센서의 동작 방법에 있어서,
상기 복수의 단위 픽셀들 중의 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 형성되는 전압을 상기 공통 라인을 통해 상기 복수의 단위 픽셀들 중에서 상기 활성 단위 픽셀과 인접하는 적어도 하나의 보호 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극에 전달하는 단계;
상기 활성 단위 픽셀에 포함되는 상기 감지 전극과 상기 사용자의 손가락에 의해 형성되는 상기 감지 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 아날로그 신호를 생성하는 단계; 및
상기 아날로그 신호에 기초하여 상기 사용자의 지문에 상응하는 디지털 신호를 생성하는 단계를 포함하는 지문 감지 센서의 동작 방법.