也会变化。第一节点Nl (响应信号 输入节点）与第一晶体管Ml的栅极连接着，所W随着第一晶体管Ml的栅极电压的变化，漏 极的电流值也会变，据此第二节点N2 (基准电压节点）的电压Vw也会变化，并且变化的电 压值可W成为偏移消除部250的输出值V。。,。但是由第二晶体管M2和电阻Rl组成的基准 电压提供部251倾向于在第二节点N2 (基准电压节点）维持一定的电压，所W仅输入值Vm 的变化量会反映到第二节点N2 (基准电压节点），据此，输入值Vm和基准电压V fW的差，即 输出电压V。。,的偏移得到消除。 阳176] 如此输出的输出值V。。,从偏移消除部250传递到ADC 300,并且在ADC300中转换 成数字数据，从而可W用于指纹图像的获得。
[0177] 通过如上方法可W通过偏移消除部250提高从指纹检测装置中得到的指纹图像 的品质。具体地，随着偏移消除部250的输入值Vi。的平均电平调节到基准电压V fw，可W使 获得的指纹图像的品质得到提高。
[0178] 指纹检测装置内的各传感器衬垫120优选为具有统一的规格并且具有同样的性 能，但是可能因为传感器阵列130内的传感器衬垫120的位置、传感器衬垫120的制造工艺 上产生的差异、指纹检测装置的操作状况、外部环境等因素在传感器衬垫的输出信号中产 生偏移。如果运些偏移没有被消除，则即便是一个指纹内某些部分也会变得模糊，某些部分 会变得较深，从而引起指纹图像的品质的下降，并且在没有消除偏移的状态下放大输出的 话，无法有效地消除噪声，从而得到的指纹图像中可能包含与手指指纹无关的噪声图像。
[0179] 如上文所述，通过本发明的偏移消除部250把响应信号的平均电平调成基准电 压，所W即使指纹检测装置在任何情况下动作，都能最小化各传感器衬垫120的自身操作 环境引起的变化（pixel variation)。所W可W得到均等品质的指纹图像。
[0180] 图10为示出根据本发明的一实施例的偏移消除部250中增设有放大器 (Amplifer)的形态的图。 阳181] 根据图10的实施例，偏移消除部250的输出端中增设有放大器，从而可W放大从 基准电压消除偏移的输出电压。放大器对输入进行放大而输出，并且除了信号放大功能可 W实现降低输出电阻的功能。根据另一实施例，放大器可W被实现信号放大或者信号固定 功能的多个缓冲器等元件替换。
[0182] 根据一实施例，由于偏移消除部250内的放大器，偏移得到消除并W-定的基准 电压而输出的响应信号得到放大，从而可W只放大手指指纹的谷线和脊线的不同而导致的 变化差，并且检测该变化差引起的电容的变化而得到指纹图像，并得到指纹的谷线和脊线 部分的区别明显的图像。 阳183] 根据本发明的一实施例，放大器可W由多个串联而形成。例如，通过利用串联两个 放大器的两级放大器，可W得到更高的电压增益，并且相比应用一个放大器的情况可W减 少噪声。 阳184] 图11为概略地示出根据本发明的一实施例的消除多种状态的偏移的形态的图。
[0185] 参考图11的（a)，来自传感器衬垫120的响应信号可W根据指纹检测装置的内部 设计、操作环境及外部环境等而形成不同的偏移等级。
[0186] 首先，观察根据数据采样及保持部211及偏移采样及保持部212的消除偏移的情 况。
[0187] 参考图11的化），所述响应信号（即传感信号）在经过数据采样及保持部211及 偏移采样及保持部212而在PGA 230中放大之前，偏移可W得到调节。如上文所述，PGA 230 从数据采样及保持部211的输出信号中减去偏移采样及保持部212的输出信号，从而可W 消除传感电路140中检测的输出信号OUTPUT中包含的偏移。
[0188] 参考图11的（C)，偏移得到调节的状态的输出信号被PGA 230放大，从而可W使与 指纹检测装置接触的手指指纹的谷线和脊线产生的区别更明显。
[0189] 如上文所述，从随着驱动信号V化V的施加而从传感电路140中检测的输出信号 OUTPUT中减去由偏移采样及保持部212检测的偏移，并且在PGA230中，偏移得到调节且信 号被放大。 阳190] 通过偏移消除部250消除偏移的情况下，图11的化）中的响应信号（即传感信号） 经过采样及保持部220而在偏移消除部160中W基准电压为中屯、，其偏移得到调节。根据 一实施例，响应信号所具有的电压的平均可W是基准电压，并且偏移可被调节成向偏移消 除部250施加的响应信号的初始电压变为基准电压。 阳191] 具体地，偏移消除部250内的偏移调节部比较基准电压提供部提供的基准电平与 来自多个传感器衬垫120的响应信号的电平，如果响应信号的电压小于基准电压的话把响 应信号的电压提高相应的差，并且反之降低响应信号的电压。 阳192] 参考图11的（C)，电压偏移被调节后的响应信号被偏移消除部250中包含的放大 器放大，从而可W使响应信号里的差异变得明显。 阳193] 根据上述的实施例，偏移得到调节且放大的响应信号通过ADC 300被转换成数字 信号，并且指纹检测装置通过组合转换的数字信号而得到指纹图像。通过如上所述的响应 信号（传感信号）的调节，得到的指纹图像为根据各传感器衬垫120操作环境的变化而引 起的偏移得到最小化的具有一定品质的图像，并且指纹图像中可W明显地区分出谷线和脊 线。并且，通过得到一定质量的图像，可W迅速进行通过指纹检测装置进行的身份认证等， 从而可W减少用户的手指基与指纹检测装置接触的时间。
[0194] 上述的本发明的说明只是为了举例说明，并且在相关领域具有一般知识的人可W 在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下把本发明转变成其他具体的实施形态。所 W上述的实施例只是为了举例说明而不具有限制本发明的范围的作用。例如，说明中一体 的各构成要素可W通过分散而被实施，并且说明中分散的构成要素可W W结合的形态被实 施。
[0195] 本发明的范围被权利要求书的范围界定，并且从权利要求书的意思及范围及其相 同概念导出的所有改变或者变形的形态应属于本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种指纹检测装置，其特征在于，包括： 多个传感器衬垫，接收随着驱动信号的施加而产生的来自手指的响应信号； 传感电路，基于所述响应信号输出传感信号；及 传感信号调节部，采样并维持从所述传感电路输出的传感信号，并且以基准电压为基 础调节所述传感信号的平均电平。2. 如权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述传感信号调节部包括： 数据采样及保持部，检测来自所述传感电路的传感信号并输出为第一采样信号； 偏移采样及保持部，在所述传感电路的传感信号中检测偏移，将该偏移输出为第二采 样信号；及 可编程增益放大器，从所述第一采样信号中减去第二采样信号并放大。3. 如权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述偏移采样及保持部在施加所述驱动信号之前，把检测到的来自所述传感电路的输 出信号与基准电压进行比较，从而检测所述偏移。4. 如权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述数据采样及保持部，在施加所述驱动信号的期间对检测到的来自所述传感电路的 传感信号进行采样。5. 如权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述可编程增益放大器在所述驱动信号的施加终止后从所述偏移采样及保持部及数 据采样及保持部接收所述第一采样信号及所述第二采样信号。6. 如权利要求5所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述可编程增益放大器在第一区间从所述偏移采样及保持部接收所述第一采样信号， 并且在第二区间从数据采样及保持部接收所述第二采样信号，并且所述第一区间及第二区 间为时间上分隔的区间。7. 如权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述偏移采样及保持部在作为针对整个所述传感器衬垫进行指纹检测的单位的一个 帧内，对各传感器衬垫进行一次采样。8. 如权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述传感电路包括：运算放大器、连接到所述运算放大器的第一输入端和输出端的反 馈电容器、连接所述反馈电容器的两端的反馈开关、连接所述运算放大器的第一输入端和 所述传感器衬垫的输入开关、连接所述运算放大器的输入端和所述数据采样及保持部和偏 移米样及保持部的输出开关。9. 如权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述传感信号调节部包括： 采样及保持部，对所述传感信号进行采样；及 偏移消除部，消除采样的所述传感信号之间的偏移。10. 如权利要求9所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述偏移消除部包括： 基准电压提供部，提供基准电压；及 偏移调节部，基于所述基准电压调节所述传感信号的平均电平。11. 如权利要求9所述的指纹检测装置，其特征在于，还包括：开关，把连接有所述基准 电压提供部的基准电压节点和接收来自所述多个传感器衬垫的响应信号的响应信号输入 节点初始化为相同的电压。12. 如权利要求9所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述基准电压提供部包括： 晶体管，漏极被施加输入电压，栅极被施加所述基准电压并与基准电压节点连接；及 电阻，一端与所述晶体管的源极连接，另一端与所述基准电压节点连接。13. 如权利要求9所述的指纹检测装置，其特征在于， 所述偏移调节部包括： 晶体管，漏极与施加所述基准电压的基准电压节点连接，栅极与输入节点连接； 第一电容器，连接接收来自所述传感器衬垫的响应信号的输入端和信号输入节点； 第二电容器，连接所述基准电压节点和所述响应信号输入节点。14. 如权利要求9所述的指纹检测装置，其特征在于，还包括， 放大器，放大来自所述偏移调节部的输出信号。15. -种指纹检测装置的操作方法，指纹检测装置包括分别检测随着驱动信号的施加 而产生的来自手指的响应信号的多个传感器衬垫，其特征在于包括如下步骤： 从由各个传感器衬垫输出的被检测到的响应信号检测偏移；及 输出反映所述偏移的传感信号。16. 如权利要求15所述的指纹检测装置的操作方法，其特征在于， 所述检测偏移的步骤中，在施加所述驱动信号之前，比较基准电压和从所述各个传感 器衬垫检测的输出信号，从而检测所述输出信号的偏移， 在输出所述传感信号的步骤中，在施加所述驱动信号后，从所述各传感器衬垫输出的 传感信号中减去所述偏移并放大。17. 如权利要求15所述的指纹检测装置的操作方法，其特征在于， 在所述检测偏移的步骤中，比较来自所述多个传感器衬垫的所述传感信号的大小与基 准电压而确定偏移调节值， 在输出所述传感信号的步骤中，基于所述偏移调节值把来自所述多个传感器衬垫的传 感信号的平均电平调节为所述基准电压。
【专利摘要】本发明公开了一种偏移调节指纹检测装置及其驱动方法，包括：多个传感器衬垫，接收随着驱动信号的施加而产生的来自手指的响应信号；传感电路，基于所述响应信号输出传感信号；及传感信号调节部，采样并维持从所述传感电路输出的传感信号，并且以基准电压为基础调节所述传感信号的平均电平。
【IPC分类】G06K9/00
【公开号】CN105528574
【申请号】CN201510667010
【发明人】许主日, 金俊式, 金东昊, 金泽武, 郑成益
【申请人】韩国科泰高科株式会社, 韩国科泰芯片株式会社
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年10月15日
【公告号】US20160110581