有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器技术

本发明专利技术提供一种有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器。有源像素传感器电路，包括感光器件、第一存储电容、第二存储电容和源极跟随晶体管；有源像素传感器电路还包括：重置模块；充电控制模块在重置阶段和充电阶段控制感光器件的第二极与第二存储电容的第二端连接，在充电阶段控制源极跟随晶体管的栅极与源极跟随晶体管的第二极连接；补偿控制模块，在重置阶段和补偿阶段控制第二存储电容的第二端和第一存储电容的第二端连接；以及信号读取控制模块。本发明专利技术解决由于源极跟随晶体管自身差异所导致的输出电流不一致的问题，使得该输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源像素传感
，尤其涉及一种有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器。
技术介绍
CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)，互补性金属氧化物半导体)图像传感器可以将纯粹逻辑运算的功能转变为接收外界光线后转变为电能并传递出去。作为最常见的CMOS图像传感器的检测电路，有源式像素传感器(ActivePixelSensor，简称APS)电路在感光器件光电转换过程中，由于源极跟随TFT(ThinFilmTransistor，薄膜晶体管)自身工艺差异所导致的末端输出电流不均一，源极跟随TFT的输出电流会受到其自身的阈值电压的影响，从而会受到从而使最终的画面失真。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器，以解决现有的有源式像素传感器电路在感光器件光电转换过程中，由于源极跟随TFT自身工艺差异所导致的末端输出电流不均一，源极跟随TFT的输出电流会受到其自身的阈值电压的影响，从而会受到从而使最终的画面失真的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种有源像素传感器电路，包括感光器件、第一存储电容、第二存储电容和源极跟随晶体管；所述感光器件的第一极与第一电平线连接；所述第二存储电容的第一端与第一电平线连接；所述源极跟随晶体管的栅极与所述第一存储电容的第一端连接，所述源极跟随晶体管的第一极与第二电平线连接；所述有源像素传感器电路还包括：重置模块，分别与所述第一存储电容的第一端和所述第一存储电容的第二端连接，用于在重置阶段控制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容的第二端与第二重置电压线连接；充电控制模块，分别与所述感光器件的第二极、所述第二存储电容的第二端、所述源极跟随晶体管的栅极和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在重置阶段和充电阶段控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，并在充电阶段控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接；补偿控制模块，分别与所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接，用于在重置阶段和补偿阶段控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接；以及，信号读取控制模块，分别与光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在信号读取阶段控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接。实施时，所述重置模块还与重置控制信号线连接，具体用于在重置阶段在重置控制信号的控制下控制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容的第二端与第二重置电压线连接；所述充电控制模块还分别与第一充电控制信号线和第二充电控制信号线连接，具体用于在重置阶段和充电阶段在第一充电控制信号的控制下控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，并在充电阶段在第二充电控制信号的控制下控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接；所述补偿控制模块，还与补偿控制信号线连接，用于在重置阶段和补偿阶段在补偿控制信号的控制下控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接；以及，信号读取控制模块，还与读取控制信号线连接，用于在信号读取阶段在读取控制信号的控制下控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接。实施时，所述重置模块包括：第一重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第一重置电压线连接，第二极与所述第一存储电容的第一端连接；以及，第二重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第二重置电压线连接，第二极与所述第一存储电容的第二端连接。实施时，所述充电控制模块包括：第一充电控制晶体管，栅极与所述第一充电控制信号线连接，第一极与所述感光器件的第二极连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接；以及，第二充电控制晶体管，栅极与所述第二充电控制信号线连接，第一极与所述源极跟随晶体管的栅极连接，第二极与所述源极跟随晶体管的第二极连接。实施时，所述补偿控制模块包括：补偿控制晶体管，栅极与补偿控制信号线连接，第一极与所述第一存储电容的第二端连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接。实施时，所述信号读取控制模块包括：信号读取控制晶体管，栅极与所述读取控制信号线连接，第一极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，第二极与所述光电流信号读取线连接。实施时，所述感光器件包括光电二极管。实施时，所述源极跟随晶体管、所述第一重置晶体管、所述第二重置晶体管、所述第一充电控制晶体管、所述第二充电控制晶体管、所述补偿控制晶体管和所述信号读取控制晶体管都为p型晶体管，第二电平为高电平，第一电平为低电平。本专利技术还提供了一种有源像素传感器电路的驱动方法，应用于上述的有源像素传感电路，所述驱动方法包括：重置步骤：在重置阶段，重置模块控制第一重置电压写入第一存储电容的第一端并控制第二重置电压写入第一存储电容的第二端，补偿控制模块控制所述第二重置电压写入第二存储电容的第二端，充电控制模块控制所述第二重置电压写入感光器件的第二极，以使得所述感光器件反向偏置；充电步骤：在充电阶段，充电控制模块控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，所述感光器件受到入射光照射从而使得所述第二存储电容的第二端的电势变为感光电势Vdata，并将该感光电势Vdata存储于所述第二存储电容，所述充电控制模块还控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，由于此时所述源极跟随晶体管的栅极电位保持为所述第一重置电压，以使得所述源极跟随晶体管导通，直至所述源极跟随晶体管的栅极的电位为V2-|Vth|；V2为第二电平，Vth为所述源极跟随晶体管的阈值电压；补偿步骤：在补偿阶段，补偿控制模块控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接，控制由第二存储电容存储的感光电势Vdata写入所述第一存储电容的第二端，从而所述第一存储电容的第一端的电势会发生等压跳变，使得所述源极跟随晶体管的栅极电位跳变为V2-|Vth|+Vdata；信号读取步骤：在信号读取阶段，信号读取控制模块控制光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接，所述源极跟随晶体管导通，此时所述源极跟随晶体管的栅源电压补偿所述源极跟随晶体管的阈值电压，以使得所述源极跟随晶体管的工作电流与该阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源像素传感器电路，其特征在于，包括感光器件、第一存储电容、第二存储电容和源极跟随晶体管；所述感光器件的第一极与第一电平线连接；所述第二存储电容的第一端与第一电平线连接；所述源极跟随晶体管的栅极与所述第一存储电容的第一端连接，所述源极跟随晶体管的第一极与第二电平线连接；所述有源像素传感器电路还包括：重置模块，分别与所述第一存储电容的第一端和所述第一存储电容的第二端连接，用于在重置阶段控制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容的第二端与第二重置电压线连接；充电控制模块，分别与所述感光器件的第二极、所述第二存储电容的第二端、所述源极跟随晶体管的栅极和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在重置阶段和充电阶段控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，并在充电阶段控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接；补偿控制模块，分别与所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接，用于在重置阶段和补偿阶段控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接；以及，信号读取控制模块，分别与光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在信号读取阶段控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接。...

【技术特征摘要】
1.一种有源像素传感器电路，其特征在于，包括感光器件、第一存储电
容、第二存储电容和源极跟随晶体管；所述感光器件的第一极与第一电平线连
接；所述第二存储电容的第一端与第一电平线连接；所述源极跟随晶体管的栅
极与所述第一存储电容的第一端连接，所述源极跟随晶体管的第一极与第二电
平线连接；所述有源像素传感器电路还包括：
重置模块，分别与所述第一存储电容的第一端和所述第一存储电容的第二
端连接，用于在重置阶段控制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连
接，并控制所述第一存储电容的第二端与第二重置电压线连接；
充电控制模块，分别与所述感光器件的第二极、所述第二存储电容的第二
端、所述源极跟随晶体管的栅极和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在
重置阶段和充电阶段控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二
端连接，并在充电阶段控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管
的第二极连接；
补偿控制模块，分别与所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的
第二端连接，用于在重置阶段和补偿阶段控制所述第二存储电容的第二端和所
述第一存储电容的第二端连接；以及，
信号读取控制模块，分别与光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第
二极连接，用于在信号读取阶段控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶
体管的第二极连接。
2.如权利要求1所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述重置模
块还与重置控制信号线连接，具体用于在重置阶段在重置控制信号的控制下控
制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电
容的第二端与第二重置电压线连接；
所述充电控制模块还分别与第一充电控制信号线和第二充电控制信号线
连接，具体用于在重置阶段和充电阶段在第一充电控制信号的控制下控制所述
感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，并在充电阶段在第二充
电控制信号的控制下控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管

\t的第二极连接；
所述补偿控制模块，还与补偿控制信号线连接，用于在重置阶段和补偿阶
段在补偿控制信号的控制下控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储
电容的第二端连接；以及，
信号读取控制模块，还与读取控制信号线连接，用于在信号读取阶段在读
取控制信号的控制下控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第
二极连接。
3.如权利要求2所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述重置模
块包括：
第一重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第一重置电
压线连接，第二极与所述第一存储电容的第一端连接；以及，
第二重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第二重置电
压线连接，第二极与所述第一存储电容的第二端连接。
4.如权利要求3所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述充电控
制模块包括：
第一充电控制晶体管，栅极与所述第一充电控制信号线连接，第一极与所
述感光器件的第二极连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接；以及，
第二充电控制晶体管，栅极与所述第二充电控制信号线连接，第一极与所
述源极跟随晶体管的栅极连接，第二极与所述源极跟随晶体管的第二极连接。
5.如权利要求4所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述补偿控
制模块包括：补偿控制晶体管，栅极与补偿控制信号线连接，第一极与所述第
一存储电容的第二端连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接。
6.如权利要求5所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述信号读
取控制模块包括：信号读取控制晶体管，栅极与所述读取控制信号线连接，第
一极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，第二极与所述光电流信号读取线连
接。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的有源像素传感器电路，其特
征在于，所述感光器件包括光电二极管。
8.如权利要求6所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述源极跟

\t随晶体管、所述第一重置晶体管、所述第二重置晶体管、所述第一充电控制晶
体管、所述第二充电控制晶体管、所述补偿控制晶体管和所述信号读取控制晶
体管都为p型晶体管，第二电平为高电平，第一电平为低电平。
9.一种有源像素传感器电路的驱动方法，应用于如权利要求1至8中任
一权利要求所述的有源像素传感电路，其特征在于，所述驱动方法包括：
重置步骤：在重置阶段，重置模块控制第一重置电压写入第一存储电容的
第一端并控制第二重置...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨盛际，董学，薛海林，陈小川，王海生，刘英明，赵卫杰，丁小梁，王春雷，李伟，孙泽斌，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11