发明名称 光感测器系统及其驱动控制方法
摘要 [目的]提供一种具高可靠性的光感测器系统,其系在由持有薄膜电晶体构造的光感元件以二维排列成为光感元件阵列所构成之光感测器系统,可消除在光感元件闸极所产生的有效电压之偏倚,或将其调整到最适当值,以抑制光感元件的元件特性之劣化,以及其灵敏度特性的变化者。[构成]在光感测器系统中具备可将信号电压施加于光感元件的驱动电路及读出电路,并具可控制施加于光感元件的电压及将光感元件的灵敏度设定为最适当的控制功能之控制电路,而相对于在图像读取动作,及为了设定光感元件的灵敏度而在读取动作中所施加于光感元件闸极的电压波形有效值之偏倚,作成持有可将施加于闸极的电压有效值调整为OV或光感元件的特性之劣化成为最小约有效值之电压波形,以作为修正信号,将其施加于光感元件的闸极者。
申请公布号 TW471173 申请公布日期 2002.01.01
申请号 TW089119816 申请日期 2000.09.26
申请人 尾计算机股份有限公司 发明人 腰塚靖雄;佐佐木诚;中村善亮
分类号 H01L27/146;H01L31/10;H04N5/335 主分类号 H01L27/146
代理机构 代理人 何金涂 台北巿大安区敦化南路二段七十七号八楼;何秋远 台北巿敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种光感测器系统,包含: 将多数的光感元件(10)以二维排列所构成之光感元 件阵列(100); 将复位脉冲施加于上述光感元件阵列(100)的各光 感元件(10),以使上述各光感元件(10)初期化之初期 化手段; 将预充电脉冲施加于上述光感元件阵列(100)的各 光感元件(10),并将读出脉冲施加于上述各光感元 件(10),以撷取上述各光感元件(10)的输出电压之信 号读出手段;及, 将在上述初期化手段及上述信号读出手段中所施 加于上述各光感元件(10)的信号之有效电压调整成 为最适当値的修正信号,以施加于上述光感元件(10 )之有效电压调整手段者。2.如申请专利范围第1项 之光感测器系统,其中具备: 最适当读取灵敏度设定手段:一面将上述初期化手 段及上述信号读出手段的对上述各光感元件(10)所 设定之图像读取灵敏度加以变化,一面由上述信号 读出手段从对应于上述二维排列的上述多数光感 元件(10)之像素读取其所构成的对象物图像,而依 据每一次的上述图像读取灵敏度所得的上述对象 物图像之图像图案,求出最适当的图像读取灵敏度 者。3.如申请专利范围第1项之光感测器系统,其中 , 上述有效电压调整手段中的上述修正信号,系可将 在上述初期化手段及上述信号读出手段中施加于 上述各光感元件(10)的信号之平均有效电压分别设 定为0V之信号者。4.如申请专利范围第1项之光感 测器系统,其中, 上述有效电压调整手段中的修正信号,系可将在上 述初期化手段及上述信号读出手段中施加于上述 各光感元件(10)的信号之平均有效电压分别设定为 可使上述光感元件(10)中的临界値电压变化量成为 最小値之信号者。5.如申请专利范围第1项之光感 测器系统,其中, 上述有效电压调整手段中的修正信号之电压波形, 系具有与上述初期化手段及上述信号读出手段中 施加于上述各光感元件(10)的各个信号之电压波形 时间积分値相反的极性之时间积分値者。6.如申 请专利范围第1项之光感测器系统,其中, 由上述初期化手段及上述有效电压调整手段施加 于上述各光感元件(10)的信号之电压波形,和由上 述信号读出手段及上述电压调整手段施加于上述 光感元件(10)的信号之电压波形,系分别具有一对 的、由高电位及低电位所构成之2値电压者。7.如 申请专利范围第1项之光感测器系统,其中, 由上述初期化手段及上述有效电压调整手段施加 于上述各光感元件(10)的信号之电压波形,和由上 述信号读出手段及上述电压调整手段施加于上述 光感元件(10)的信号之电压波形,系分别具有多数 对的、由高电位及低电位所构成之多値电压者。8 .如申请专利范围第1项之光感测器系统,其中, 上述各光感元件(10)系具备:将由半导体层1所形成 的通道区域夹在其中间所形成的源极(12)及汲极(13 );和,至少在上述通道区域的上方及下方,分别介以 绝缘膜所形成的上层闸极(21)及下层闸极(22)之双 闸型构造;而 在上述初期化手段中,将上述复位脉冲施加于上述 上层闸极(21),以使其初期化,在上述信号读出手段 中,将上述读出脉冲施加于上述下层闸极(22),并将 对应于从上述初期化结束到施加上述读出脉冲为 止的电荷积蓄期间积蓄在上述通道区域的电荷之 电压,作为上述输出电压输出者。9.一种光感测器 系统的驱动控制方法,其系在于具备将多数的光感 元件(10)以二维排列所构成的光感元件阵列(100)之 光感测器系统的控制方法中,其特征为包含: 将复位脉冲施加于上述光感元件阵列(100)的上述 各光感元件(10),以使上述各光感元件(10)初期化之 初期化步骤; 将预充电脉冲施加于上述光感元件阵列(100)的上 述各光感元件(10)后,将读出脉冲施加于上述各光 感元件(10),以从上述各光感元件(10)撷取输出电压 之信号读取步骤;及 将在上述初期化步骤及上述信号步骤中所施加于 上述各光感元件(10)的信号之有效电压调整到规定 最适当値之有效电压调整步骤者。10.如申请专利 范围第9项之光感测器系统之驱动控制方法,其中, 由上述有效电压调整步骤所调整的、施加于上述 各光感元件(10)的信号之有效电压的上述最适当値 是设定为0V者。11.如申请专利范围第9项之光感测 器系统之驱动控制方法,其中, 由上述有效电压调整步骤所调整的、施加于上述 各光感元件(10)的信号之有效电压的上述最适当値 是设定为可使上述各光感元件10中的临界値电压 变化量成为最小値者。12.如申请专利范围第9项之 光感测器系统之驱动控制方法,其中, 上述各光感元件(10)系具备:将由半导体层(11)所形 成的通道区域夹在其中间所形成的源极(12)及汲极 (13);和,至少在上述通道区域的上方及下方,分别介 以绝缘膜所形成的上层闸极(21)及下层闸极(22)之 双闸型构造;而, 藉由将上述复位脉冲施加于上述上层闸极,将把上 述读出脉冲施加于上述下层闸极,以将对应于从上 述初期化结束到施加上述读出脉冲为止的电压电 荷积蓄期间积蓄在上述通道区域的电荷之电压输 出者。13.如申请专利范围第9项之光感测器系统之 驱动控制方法,其中, 上述有效电压调整步骤系包含: 一面将上述初期化手段及上述信号读出手段的对 上述光感元件阵列(100)的光感元件(10)所设定之图 像读取灵敏度加以变化,一面由上述信号读出手段 从对应于上述二维排列的多数光感元件(10)之像素 读取其所构成的对象物图像,而依据每一次的上述 图像读取灵敏度所得的上述对象物图像之图像图 案,设定最适当图像读取灵敏度,以实行事前读取 动作之步骤; 利用上述最适当图像读取灵敏度,读取全区域的上 述对象物图像,以实行图像读取动作之步骤;及 将在上述事前读取动作及上述图像读取动作期间, 施加于上述光感元件阵列(100)的光感元件(10)的信 号之有效电压,调整为上述最适当値,以实行有效 电压调整动作之步骤。14.如申请专利范围第13项 之光感测器系统之驱动控制方法,其中, 上述实行事前读取动作之步骤系包含: 对于上述各光感元件(10)以第1时序施加具有规定 极性的电压之第1复位脉冲,以使上述光感元件(10) 初期化之第1步; 在上述初期化结束后,对基于预充电脉冲的预充电 动作已结束的上述各光感元件(10),以第2时序施加 持有规定极性的电压之第1读出脉冲,以输出对应 于从上述初期化结束到施加上述第1读出脉冲为止 的电荷积蓄期间所积蓄的电荷之第1读出电压之第 2步;而, 上述第1读出脉冲是由上述第2时序,以使上述电荷 积蓄期可依照规定比率变化的施加于上述各光感 元件(10),并依据对应于每一次上述电荷积蓄期间 的积蓄电荷所输出的上述第1读出电压而取得的上 述对象物图像之图像图案,以决定最适当的上述电 荷积蓄期间者。15.如申请专利范围第14项之光感 测器系统之驱动控制方法,其中, 上述实行图像读取动作的步骤系包含: 对于上述各光感元件(10),以第3时序施加具有规定 极性的电压之第2复位脉冲,以使上述各光感元件( 10)初期化之第3步;和, 在上述初期化结束后,对于依据预充电脉冲的预充 电动作已结束的上述各光感元件(10),藉由以上述 事前读取动作所决定的、可规定上述最适通电荷 积蓄期间之第4时序,施加具有规定极性的第2读出 脉冲,以输出对应于从上述初期化结束到施加上述 第2读出脉冲为止时的上述最适当电荷积蓄期间所 积蓄的电荷之第2读出电压,并在上述第4时序以外 的期间施加第4信号电压之第4步;又, 上述实行有效电压调整动作的步骤系包含: 将一种其所具有的所定有效电压,系可将上述第1 及第3步中,由上述第1及第2复位脉冲及上述第1及 第3信号电压所施加于上述光感元件(10)的有效电 压,调整控制成为上述最适当値之第5信号,施加于 上述光感元件(10)之第5步;和 将一种其所具有的规定有效电压,系可将上述第2 及第4步中,由上述第1及第2读出脉冲及上述第2及 第4信号电压所施加于上述光感元件(10)的有效电 压,调整控制成为上述最适当値之第6信号,施加于 上述光感元件(10)之第6步者。16.如申请专利范围 第15项之光感测器系统之驱动控制方法,其中, 上述第5信号系以按照上述光感元件(10)的灵敏度 特性所设定的有效电压之上述最适当値为基准,持 有与上述第1及第3步中,由上述第1及第2复位脉冲 及上述第1及第3信号电压所施加于上述光感元件( 10)的有效电压相反极性之有效电压;又, 上述第6信号系以按照上述光感元件(10)的灵敏度 特性所设定的有效电压之上述最适当値为基准,持 有与上述第2及第4步中,由上述第1及第2读出脉冲 及上述第2及第3信号电压所施加于上述光感元件( 10)的有效电压相反极性之有效电压者。17.如申请 专利范围第15项之光感测器系统之驱动控制方法, 其中, 上述第5步是以按照上述光感元件(10)的灵敏度特 性所设定的有效电之上述最适当値为基准,将具有 比该最适当値为低的第5电压部分和比该最适当値 为高的第6电压部分,且,是以可使上述第1及第3信 号电压和上述第5电压的时间积分値的绝对値与上 述第1及第2复位脉冲和上述第6电压的时间积分値 之绝对値成为相等之条件下,分别设定其规定时间 宽度的上述第5信号,施加于上述光感元件(10);又 上述第6步是以按照上述光感元件(10)的灵敏度特 性所设定的有效电压之上述最适当値为基准,将具 有比该最适当値为低的第7电压部分和比该最适当 値为高的第8电压部分,且,是以可使上述第2及第4 信号电压和上述第7电压的时间积分値的绝对値与 上述第1及第2读出脉冲和上述第8电压的时间积分 値之绝对値成为相等之条件下,分别设定其规定时 间宽度的上述第6信号,施加于上述光感元件(10)者 。18.如申请专利范围第15项之光感测器系统之驱 动控制方法,其中, 在上述第1.第3及第5步中施加于上述各光感元件(10 )的信号之电压波形,及在上述第2.第4及第6步中,施 加于上述各光感元件(10)的信号之电压波形是由各 个都可产生并输出一对由高电位及低电位所构成 的2値电压之2値驱动器所施加于上述各光感元件( 10)者。19.如申请专利范围第15项之光感测器系统 之驱动控制方法,其中, 在上述第1.第3及第5步中施加于上述各光感元件(10 )的信号之电压波形,及在上述第2.第4及第6步中,施 加于上述各光感元件(10)的信号之电压波形是由各 个都可产生并输出多数时的由高电位及低电位所 构成的多値电压之多値驱动器所施加于上述各光 感元件(10)者。图式简单说明: 第一图本发明的光感测器系统之构成方块图。 第二图(A)-第二图(H)本发明实施例1的光感测器系 统之控制方法中,各个行上的动作时序之时序流程 图。 第三图(A)、第三图(B)实施例1中,施加于光感元件 的电压波形之详细时序流程图。 第四图(A)-第四图(H)本发明实施例2的光感测器系 统之控制方法中,各个行上的动作时序之时序流程 图。 第五图(A)、第五图(B)实施例2中,施加于光感元件 的电压波形之详细时序流程图。 第六图(A)-第六图(H)本发明实施例3的光感测器系 统之控制方法中,各个行上的动作时序之时序流程 图。 第七图(A)、第七图(B)实施例3中,施加于光感元件 的电压波形之详细时序流程图。 第八图对于构成光感元件的电晶体之闸极所施加 的偏压与烘焙(BT)处理后的临界値电压变化倾向之 一例特性图。 第九图(A)-第九图(H)本发明实施例4的光感测器系 统之控制方法中,各个行上的动作时序之时序流程 图。 第十图(A)、第十图(B)实施例4中,施加于光感元件 的电压波形之详细时序流程图。 第十一图(A)-第十一图(H)本发明实施例5的光感测 器系统之控制方法中,各个行上的动作时序之时序 流程图。 第十二图(A)、第十二图(B)实施例5中,施加于光感 元件的电压波形之详细时序流程图。 第十三图(A)-第十三图(H)本发明实施例6的光感测 器系统之控制方法中,各个行上的动作时序之时序 流程图。 第十四图(A)、第十四图(B)实施例6中,对于光感元 件的、在有效电压调整期间所要施加的信号与在 事前读取动作期间及图像读取动作期间所施加的 信号之关系概念图。 第十五图(A)-第十五图(H)实施例6中,事前读取动作 的另一实施例之时序流程图。 第十六图(A)双闸型光感元件的构造剖面图。 第十六图(B)双闸型光感元件的等价电路图。 第十七图将双闸型光感元件以二维排列所构成的 光感测器系统之构成图。 第十八图(A)-第十八图(D)以往的双闸型光感测器系 统之驱动控制方法时序流程图。
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