传感器装置和用于操作传感器装置的方法

技术领域

本公开大体上涉及一种电子装置和一种用于操作电子装置的方法，且更具体地说，涉及一种传感器装置和一种用于操作传感器装置的方法。

背景技术

在传感器装置中，除主参数的依赖性以外，传感器输出还具有次级参数的依赖性、偏移和老化效应。举例来说，光电二极管电流的光依赖性为主，温度依赖性为次，且暗电流为偏移。应针对主参数的准确测量来消除这些因数。

在相关技术中，为了提供那些因数，用于每个传感器像素的增加额外光电二极管会导致分辨率(每英寸像素，ppi)的缺点，增加额外的只读存储器(Read-Only Memory，ROM)和温度传感器会导致成本上涨。

发明内容

本公开涉及一种传感器装置和一种用于操作传感器装置的方法，其能够有助于感测精度、空间分辨率或成本降低。

本公开提供一种传感器装置。所述传感器装置包括数据线；连接到数据线的电流源；连接到数据线的电流汲取器；以及连接到数据线的电荷积分器，电荷积分器从数据线接收感测电流且输出感测电压。感测电流是从电流源到电荷积分器的电流和从电流汲取器到电荷积分器的电流的总和。

本公开提供一种用于操作传感器装置的方法。传感器装置包括：数据线；第一扫描线；第二扫描线；连接到数据线和第一扫描线的电流源；连接到数据线和第二扫描线的电流汲取器；以及连接到数据线的电荷积分器。所述方法包括：同时扫描第一扫描线和第二扫描线；经由数据线接收从电流源到电荷积分器的电流且经由数据线接收从电流汲取器到电荷积分器的电流以将感测电流汇总；以及通过电荷积分器输出与感测电流相关的感测电压。

本公开提供一种用于操作传感器装置的方法。传感器装置包括：数据线；扫描线；连接到数据线和扫描线的电流源；连接到数据线和扫描线的电流汲取器；以及连接到数据线的电荷积分器。所述方法包括：扫描扫描线；经由数据线接收从电流源到电荷积分器的电流且经由数据线接收从电流汲取器到电荷积分器的电流以将感测电流汇总；以及通过积分器输出与感测电流相关的感测电压。

为了使前述内容更容易理解，以下详细地描述附有附图的若干实施例。

附图说明

包含附图以便进一步理解本公开，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本公开的示范性实施例，且与描述一起用来解释本公开的原理。

图1A示出根据本公开的实施例的传感器装置的示意图；

图1B示出根据本公开的实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图1C示出图1B中所描绘的信号的波形图；

图1D是示出根据本公开的实施例的操作传感器装置的方法中的步骤的流程图；

图2A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图2B示出图2A中所描绘的信号的波形图；

图2C是示出根据本公开的另一实施例的操作传感器装置的方法中的步骤的流程图；

图3示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图4示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图5A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图5B示出图5A中所描绘的信号的波形图；

图6A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图6B示出图6A中所描绘的信号的波形图；

图7A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。

图7B示出图7A中所描绘的信号的波形图；

图8A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图8B示出图8A中所描绘的信号的波形图；

图9A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图9B示出图9A中所描绘的信号的波形图；

图9C示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图9D示出图9C中所描绘的信号的波形图；

图10A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图10B示出图10A中所描绘的信号的波形图；

图11A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图；

图11B示出图11A中所描绘的信号的波形图。

附图标号说明

100：传感器装置；

110：传感器面板；

112、312_1、312_2、412_1、412_2、512_1、512_2、612_1、612_2、712_1、712_2、812_1、812_2、912_1、912_2、912_3、912_4：传感器像素；

114：参考像素；

120：电荷积分器电路；

122：电荷积分器；

AA：主动区域；

BA：边界区域；

Cf：电容；

Cs：电容器；

D_(m-1)、D_(m)、D_(m+1)、D_(m+2)：数据线；

I(m-1)、I(m)、I(m+1)、I(m,n-1)、I(m+1,n-1)、I(m,n)、I(m+1,n)、I(m,n+1)、I(m+1,n+1)、I(n)、I(n+1)、Ip(m)、Ip(m+1)：电流；

Iref：参考电流；

-I(m-1)+I(m-2)、I(m)-I(m-1)、-I(m+1)+I(m)、Ip(n)、Ip(n+1)、Is：感测电流；

R(n)、R(n+1)：可变电阻；

Rref：参考电阻；

S100、S110、S120、S200、S210、S220、S230：步骤；

S_(n-2)、S_(n-1)、S_(n)、S_(n+1)、S_(n+2)、S_ref：扫描线；

S_rst：复位信号；

T1、T11、T12：感测周期；

T2、T3、T5、T6、T7、T31、T32、T41、T42：周期；

Td：驱动晶体管；

Ti：积分时间；

Vcc1、Vcc2：电压；

VH：高电压；

VL：低电压；

Vout(m-1)、Vout(m)、Vout(m+1)：输出电压；

(m-1,n-1)、(m-1,n)、(m-1,n+1)：像素标记；

C_(n)、C_(n+1)：电容值；

Txp、Txn：端点；

Tx：发射电极；

Rx：接收电极；

GND：接地电压；

S_sen：信号。

具体实施方式

可通过参考如下文所描述的结合附图进行的以下详细描述来理解本公开。应注意，出于清楚说明且易于读者理解的目的，本公开的各个附图示出电子装置的一部分，且各个附图中的某些元件可以不按比例绘制。此外，附图中所示出的每个装置的数量和尺寸仅为说明性的且并不旨在限制本公开的范围。

某些术语在整个描述和以下权利要求中用于指代具体组件。如本领域的技术人员将理解，电子设备制造商可以用不同名称来指代组件。本文件并不打算对名称不同而非功能不同的组件进行区分。在以下描述中和在权利要求中，术语“包含”、“包括”和“具有”以开放式方式使用，且因此应被解释为意指“包含但不限于……”因此，当在本公开的描述中使用术语“包含”、“包括”和/或“具有”时，将表明存在对应特征、区域、步骤、操作和/或组件，但不限于存在一个或多个对应特征、区域、步骤、操作和/或组件。

应理解，当元件被称为“耦接到”、“连接到”或“导通到”另一元件时，所述元件可直接连接到另一元件且可直接建立电连接，或在这些元件之间可存在中间元件以用于中继电连接(间接电连接)。相比之下，当元件被称为“直接耦接到”、“直接导通到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。

尽管例如第一、第二、第三等的术语可用于描述不同组成元件，但此类组成元件不受这些术语限制。术语仅用于将说明书中的组成元件与其它组成元件区别开。权利要求可以不使用相同术语，而是可相对于元件所要求的顺序使用术语第一、第二、第三等。因此，在以下描述中，第一组成元件可以是权利要求中的第二组成元件。

电子装置可以是显示装置、天线装置、感测装置或拼接装置(tiled device)中的一个，但不限于此。电子装置可以是柔性或可折叠装置。电子装置可以是光传感器(光电传感器)装置、压力传感器装置、超声传感器装置、压阻式传感器装置、温度传感器装置、电容传感器装置、重力传感器装置、图像传感器装置、振动传感器装置、气体传感器装置、霍尔(hall)效应传感器装置等电子装置可以是液晶显示装置、有机发光二极管显示器装置(organic light emitting diode，OLED)、无机发光二极管显示装置(light emittingdiode，LED)、小尺寸的发光二极管(minimeter-sized light emitting diode)显示装置(小型LED)、微米大小的发光二极管显示装置(微型LED)、量子点发光二极管显示装置(quantum dot light emitting diode，QLED)，但不限于此。天线装置可以是液晶天线装置，但不限于此。拼接装置(tiled device)可以是拼接式显示装置或拼接式天线装置，但不限于此。

在本公开中，实施例使用“像素”或“像素单元”作为用于针对至少一个特定功能描述包含至少一个功能电路的特定区的单元。将“具有电路的像素”描述为“电路”对本公开可用。举例来说，可将“具有电流源的像素”描述为“电流源”，或可将“具有电流汲取器的像素”描述为“电流汲取器”。“像素”的区域取决于用于提供特定功能的单元，相邻像素可共享相同部分或导线，但还可将其自身的特定部分包含于其中。举例来说，相邻像素可共享相同扫描线或相同数据线，但像素还可具有其自身的晶体管或电容。

在本公开中，电流源电路是用于输出电流的电路单元，且电流汲取器是用于汲取电流的电路单元。相邻电路单元可共享相同部分或导线且还可将其特定部分包含于其中。

应注意，在以下所描述的不同实施例中的技术特征可以在在不脱离本公开的精神的情况下进行替换、重组或与彼此混合以构成另一实施例。

图1A示出根据本公开的实施例的传感器装置的示意图。图1B示出根据本公开的实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图1C示出图1B中所描绘的信号的波形图。参考图1A到图1C，传感器装置100包含传感器面板110和连接到传感器面板110的电荷积分器电路120。传感器面板110包含：多个数据线，所述多个数据线包含数据线D_(m)和数据线D_(m+1)；多个扫描线，所述多个扫描线包含扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)以及扫描线S_(n+1)、扫描线S_ref；多个电流源以及多个电流汲取器。在实施例中，电流源用于进行感测(传感器)且可暴露所述电流源，而电流汲取器用于提供参考，且可遮蔽所述电流汲取器。至少一个电流源和至少一个电流汲取器连接到对应的一个数据线，例如数据线D_(m)或数据线D_(m+1)。对应于数据线的至少一个电流源参照对应于相同数据线的至少一个电流汲取器。在实施例中，每一行电流源通过对应扫描线(例如扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)或扫描线S_(n+1))来驱动。於数据线的端部的电流汲取器的该行可通过扫描线S_ref来驱动。沿着数据线D_(m)的延伸方向，(m,n)的电流源位于电流汲取器与(m,n-1)的电流源之间。在另一实施例中，电流源可用于进行参考，电流汲取器可用于进行感测，且一个数据线对应于至少一个感测单元和至少一个参考单元。在实施例中，数据线可在列方向上延伸，且扫描线可在行方向上延伸。在另一实施例中，数据线可在行方向上延伸，且扫描线可在列方向上延伸。

再次参考图1A到图1C，传感器面板110可还包含多个传感器像素112和参考像素114。在另一实施例中，可省略像素。在以像素观点呈现的实施例中，传感器像素112可具有电流源且充当用于进行感测的传感器像素，且可暴露所述传感器像素112，而参考像素114可具有电流汲取器且充当用于提供参考的参考像素，且可遮蔽所述参考像素114。传感器像素112和参考像素114连接到对应的一个数据线，例如数据线D_(m)或数据线D_(m+1)。对应于相同数据线的传感器像素112参考对应的一个参考像素114。每一行传感器像素112通过对应扫描线(例如扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)或扫描线S_(n+1))来驱动。数据线的端部的参考像素114的行可通过扫描线S_ref来驱动。沿着数据线D_(m)的延伸方向，(m,n)的传感器像素位于参考像素114与(m,n-1)的传感器像素之间。在另一实施例中，传感器像素112可用于进行感测或参考，且一个数据线对应于至少一个传感器像素和至少一个参考像素。在实施例中，数据线可在列方向上延伸，且扫描线可在行方向上延伸。在另一实施例中，数据线可在行方向上延伸，且扫描线可在列方向上延伸。

在实施例中，传感器像素112可对应于通过使数据线D_(m)和数据线D_(m+1)与扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)相交而形成的栅格，且将传感器像素112布置成形成传感器阵列。沿着数据线D_(m)的延伸方向，(m,n)的传感器像素112位于参考像素114与(m,n-1)的传感器像素112之间。可以类比方式推导出其它传感器像素112的位置。在实施例中，传感器阵列可整合到电子装置中。电子装置可以是传感器装置、显示装置、拼接装置(tileddevice)或其组合。显示装置可包括液晶或LED。LED装置可包括OLED、Q-LED、小型LED或微型LED，且本公开不限于此。

电荷积分器电路120连接到传感器面板110且与传感器面板110相邻。电荷积分器电路120包含多个电荷积分器122。电荷积分器122中的每一个连接到相应数据线。举例来说，图1B中所描绘的电荷积分器122连接到数据线D_(m)，且另一电荷积分器(未示出)连接到数据线D_(m+1)。在实施例中，传感器面板110中的数据线中的每一个具有连接到其相应的电荷积分器。在另一实施例中，传感器面板110中的数据线的部分具有连接到其相应的电荷积分器。

在实施例中，电流源将电流输出到电荷积分器122。举例来说，当依序扫描(选择)扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)以及扫描线S_(n+1)以启用对应于数据线D_(m)的(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的电流源时，对应于数据线D_(m)的(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的电流源分别配置成在不同的感测周期T1期间将电流I(m,n-1)、电流I(m,n)以及电流I(m,n+1)输出到电荷积分器122。(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的电流源连接到数据线D_(m)和对应的电荷积分器122。电流汲取器从电荷积分器122汲取参考电流Iref。电荷积分器122可经由数据线将从电流源到电荷积分器122的电流和从电流汲取器到电荷积分器122的电流汇总。在实施例中，电流源用于进行感测(传感器)，且电流汲取器用于进行参考。在其它实施例中，电流源用于进行参考，且电流汲取器用于进行感测(传感器)。在实施例中，存在多个电流源和一个电流汲取器。在其它实施例中，可存在对应于一个数据线的多于一个电流汲取器和相关电流源。在实施例中，暴露电流源且遮蔽电流汲取器。举例来说，遮光元件可用于遮蔽电流汲取器的光电二极管，使得电流汲取器对光不敏感。在其它实施例中，可以不遮蔽电流汲取器。传感器面板110包含主动区域AA(active area)和边界区域BA(border area)，边界区域BA在主动区域AA以外的四周。电流源位于主动区域AA中，且电流汲取器位于边界区域BA中。在其它实施例中，电流汲取器可位于主动区域AA中。在以像素观点呈现的实施例中，传感器像素112和参考像素114中的每一个具有相同传感器。传感器像素112具有电流源且将像素电流输出到电荷积分器122。举例来说，当依序扫描(选择)扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)以及扫描线S_(n+1)以启用对应于数据线D_(m)的(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的传感器像素112时，对应于数据线D_(m)的(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的传感器像素112分别配置成在不同的感测周期T1期间将电流I(m,n-1)、电流I(m,n)以及电流I(m,n+1)输出到电荷积分器122。(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的传感器像素112的电流源连接到数据线D_(m)和对应电荷积分器122。参考像素114具有电流汲取器且从电荷积分器122汲取参考电流Iref。电荷积分器122可经由数据线将从传感器像素112到电荷积分器122的电流和从参考像素114到电荷积分器122的电流汇总。在实施例中，传感器像素112包含电流源，而参考像素114包含电流汲取器。在其它实施例中，传感器像素可包含电流汲取器，而参考像素114包含电流源。在其它实施例中，可存在对应于一个数据线的多于一个参考像素114和相关传感器像素112。在实施例中，暴露传感器像素112且遮蔽参考像素114。举例来说，遮光元件可用于遮蔽参考像素114的光电二极管，使得参考像素114对光不敏感。在其它实施例中，可以不遮蔽参考像素114。传感器面板110包含主动区域AA和边界区域BA，边界区域BA在主动区域AA以外的四周。传感器像素112位于主动区域AA中，且参考像素114位于边界区域BA中。在其它实施例中，参考像素114可位于主动区域AA中。

在实施例中，(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的电流源连接到相同数据线D_(m)且共享相同电流汲取器和相同电荷积分器122。针对每个感测周期T1，(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的电流源中的至少一个用于进行感测以待检测。同时扫描(选择)电流汲取器和(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)中的至少一个电流源以通过扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)以及扫描线S_(n+1)来启用。在以像素观点呈现的另一实施例中，(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的具有电流源的传感器像素112连接到相同数据线D_(m)且共享相同参考像素114和相同电荷积分器122。针对每个感测周期T1，(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的传感器像素112中的至少一个充当待检测的传感器像素。同时选择参考像素114和(m,n-1)、(m,n)以及(m,n+1)的传感器像素112中的至少一个以通过扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)以及扫描线S_(n+1)来启用，以便将感测电流汇总。电荷积分器122从数据线D_(m)接收感测电流Is。感测电流Is是至少一个像素电流I(m,n-1)、像素电流I(m,n)或像素电流I(m,n+1)和参考电流Iref的总和，即，Is＝I(m,n-1)+(-Iref)或Is＝I(m,n)+(-Iref)或Is＝I(m,n+1)+(-Iref)，其中“-Iref”指示从电荷积分器122汲取的参考电流Iref。像素电流I(m,n-1)、像素电流I(m,n)或像素电流I(m,n+1)和参考电流Iref是正值，且+或-是指流向电荷积分器的电流或来自电荷积分器的电流。从电流源到电荷积分器的电流为正(+)，且从电流汲取器到电荷积分器的电流为负(-)。接下来，电荷积分器122将感测电流Is转换成输出电压Vout(m)，且随后输出。

具体来说，参考图1C，复位信号S_rst配置成针对每个感测周期T1使电荷积分器122复位。在实施例中，依序选择(选择)扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)。针对第一感测周期T1，可检测用于进行感测的对应于扫描线S_(n-1)的(m,n-1)和(m+1,n-1)的电流源。以数据线D_(m)为例，在第一感测周期T1期间扫描(m,n-1)的电流源和电流汲取器。经由数据线D_(m)，(m,n-1)的电流源将电流I(m,n-1)输出到电荷积分器122，且电流汲取器从电荷积分器122汲取参考电流Iref。在以像素观点呈现的另一实施例中，依序选择扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)，针对第一感测周期T1，扫描线S_(n-1)上的(m,n-1)和(m+1,n-1)的传感器像素112是待检测的传感器像素。以数据线D_(m)为例，在第一感测周期T1期间扫描(m,n-1)的传感器像素112和参考像素114，经由数据线D_(m)，(m,n-1)的具有电流源的传感器像素112将像素电流I(m,n-1)输出到电荷积分器122，且具有电流汲取器的参考像素114从电荷积分器122汲取参考电流Iref，以便将感测电流汇总。因此，感测电流Is是像素电流I(m,n-1)和参考电流Iref的总和，即，Is＝I(m,n-1)+(-Iref)，其中“-Iref”指示从电荷积分器122汲取的参考电流Iref。接下来，电荷积分器122在积分时间Ti期间将感测电流Is转换成输出电压Vout(m)。在这种情况下，输出电压Vout(m)等于如在图1C中所表示的V1。类似地，在第二感测周期T1期间，电流源或扫描线S_(n)上的(m,n)的传感器像素112的输出电压Vout(m)等于如在图1C中表示的V2。在第三感测周期T1期间，电流源或扫描线S_(n+1)上的(m,n+1)的传感器像素112的输出电压Vout(m)等于如在图1C中表示的V3。可基于公式：Vout(i)＝-Is×Ti/Cf＝-[I(i,j)-Iref]×Ti/Cf来计算输出电压Vout(i)，Is是感测电流，I(i,j)是对应于数据线D_(i)和扫描线S_(j)的电流，其中i和j是正积分，Ti是电荷积分器122的积分时间，其中Ti可与T1相同或与T1不同，且Cf是电荷积分器122的电容。V1是-[I(m,n-1)-Iref]×Ti/Cf，V2是-[I(m,n)-Iref]×Ti/Cf，且V3是-[I(m,n+1)-Iref]×Ti/Cf。针对数据线D_(m+1)，可以类比方式推导出电流源或分别在扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)以及扫描线S_(n+1)上的(m+1,n-1)、(m+1,n)以及(m+1,n+1)的传感器像素112的输出电压Vout(m+1)(未示出)。

如图1C中所示出，传感器装置100通过依序选择电流源或要在扫描线中的一个上检测的传感器像素112运用一个扫描线在逐行差分读出方案(row-by-row differentialread-out scheme)中操作。电流源的常见组件、电流源或传感器像素112(例如光电二极管的温度依赖性和暗电流)通过减除(subtraction)来进行补偿，且随后报告所感测的物理值，例如光电二极管的光电流。此外，这有助于较高每英寸像素(ppi)传感器阵列共享列中的传感器像素和电荷积分器。

图1D是示出根据本公开的实施例的操作传感器装置的方法中的步骤的流程图。参考图1A到图1D，实施例的操作传感器装置的方法至少适用于图1A和图1B的传感器装置100，但本公开不限于此。

以图1A和图1B的传感器装置100为例，在步骤S100中，依序扫描扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)以接通(启用)待在扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)上检测的电流源。在步骤S110中，当在步骤S100中扫描扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)中的一个时，同时扫描(选择)参考扫描线S_ref以接通(启用)参考扫描线S_ref上的多个电流汲取器。在以像素观点呈现的另一实施例中，以图1A和图1B的传感器装置100为例，在步骤S100中，依序扫描(选择)扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)以接通(启用)待在扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)上检测的(m,n-1)到(m+1,n+1)的传感器像素112的电流源。在步骤S110中，当在步骤S100中扫描扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)中的一个时，同时扫描(选择)参考扫描线S_ref以接通(启用)参考扫描线S_ref上的多个参考像素114。举例来说，在感测周期T1期间同时选择和扫描扫描线S_(n-1)和参考扫描线S_ref，且在下一感测周期T1期间同时选择和扫描扫描线S_(n)和参考扫描线S_ref。在相应感测周期T1期间，依序扫描其它扫描线，且同时选择参考扫描线S_ref。

在步骤S120中，电荷积分器122分别从数据线D_(m)和数据线D_(m+1)接收感测电流Is以用于进行汇总，且针对数据线D_(m)和数据线D_(m+1)中的每一个将感测电流Is转换成感测电压(输出电压)Vout(m)和感测电压(输出电压)Vout(m+1)且随后输出，其中感测电压Vout(m+1)并未示出于图1B中。此外，可从图1A到图1C的前述实施例获得关于操作本公开的实施例的传感器装置的方法的足够教示、建议以及实施说明，且因此，下文中不重复其相关描述。

图2A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图2B示出图2A中所描绘的信号的波形图。参考图2A和图2B，在实施例中，扫描线S_(n)上的(m,n)和(m+1,n)的电流源分别配置成经由数据线D_(m)或数据线D_(m+1)将像素电流I(m,n)和像素电流I(m+1,n)输出到对应电荷积分器122。对应于扫描线S_(n-1)的(m,n-1)和(m+1,n-1)的电流汲取器和对应于扫描线S_(n+1)的(m,n+1)和(m+1,n+1)的电流汲取器分别配置成从对应电荷积分器122汲取电流I(m,n-1)、电流I(m+1,n-1)、电流I(m,n+1)以及电流I(m+1,n+1)。扫描线S_ref上的电流汲取器分别配置成从对应电荷积分器122汲取电流Iref。在实施例中，由于(m,n-1)和(m,n+1)的电流汲取器、(m,n)的电流源以及对应于扫描线S_ref的电流汲取器连接相同数据线D_(m)，因此(m,n)的电流源可用于进行感测(传感器)或参考。沿着数据线D_(m)的延伸方向，(m,n)的电流源位于(m,n-1)和(m,n+1)的两个电流汲取器之间。在实施例中，电流源和电流汲取器交替地布置(交错或交织)以彼此补偿。在其它实施例中，电流源可对应于扫描线S_ref。再次参考图2A和图2B，在以像素观点呈现的另一实施例中，在传感器阵列中存在两种类型的传感器像素112，且传感器像素112中的每一个具有相似传感器。扫描线S_(n)上的(m,n)和(m+1,n)的传感器像素112具有电流源且分别配置成经由数据线D_(m)或数据线D_(m+1)将像素电流I(m,n)和像素电流I(m+1,n)输出到对应电荷积分器122。对应于扫描线S_(n-1)的(m,n-1)和(m+1,n-1)的传感器像素112和对应于扫描线S_(n+1)的(m,n+1)和(m+1,n+1)的传感器像素112具有电流汲取器且分别配置成从对应电荷积分器122汲取电流I(m,n-1)、电流I(m+1,n-1)、电流I(m,n+1)以及电流I(m+1,n+1)。扫描线S_ref上的参考像素114具有电流汲取器且分别配置成从对应电荷积分器122汲取电流Iref。在实施例中，对于连接相同数据线D_(m)的(m,n-1)、(m,n)和(m,n+1)的传感器像素112和参考像素114，(m,n)的传感器像素112可充当参考传感器像素或感测传感器像素。沿着数据线D_(m)的延伸方向，(m,n)的传感器像素112位于两个传感器像素((m,n-1)和(m,n+1)的传感器像素112)之间。在实施例中，具有电流源的传感器像素112(作为感测像素)和具有电流汲取器的传感器像素112(作为参考像素)交替地布置(交错或交织)以彼此补偿，且参考像素114也包含电流汲取器。在其它实施例中，传感器像素112可具有电流源或电流汲取器，且参考像素114可包含电流源。

参考图2B，在每个感测周期期间，选择扫描线S_(n-1)到扫描线S_(n+1)的两个相邻扫描线。以数据线D_(m)为例，在感测周期T11期间，选择对应于扫描线S_(n-1)的(m,n-1)的电流汲取器或(m,n-1)的具有电流汲取器的传感器像素112以及对应于扫描线S_(n)的(m,n)的电流源或(m,n)的具有电流源的传感器像素112。将来自(m,n-1)的传感器像素112的电流和来自(m,n)的传感器像素112的电流从数据线D_(m)传输到电荷积分器122以将感测电流Is汇总。感测电流Is是像素电流I(m,n-1)和像素电流I(m,n)的总和，即，Is＝-I(m,n-1)+I(m,n)，其中“-I(m,n-1)”指示从电荷积分器122汲取的电流I(m,n-1)。接下来，电荷积分器122在积分时间Ti期间将感测电流Is转换成输出电压Vout(m)且随后输出。输出电压Vout(m)等于如在图2B中表示的V1，V1是-[-I(m,n-1)+I(m,n)]×Ti/Cf＝[I(m,n-1)-I(m,n)]×Ti/Cf。类似地，在下一感测周期T12期间，针对电流源选择扫描线S_(n)上的(m,n)的传感器像素112，且针对电流汲取器选择扫描线S_(n+1)上的(m,n+1)的传感器像素112。感测电流Is是像素电流I(m,n)和像素电流I(m,n+1)的总和，即，Is＝I(m,n)+[-I(m,n+1)]，其中“-I(m,n+1)”指示从电荷积分器122汲取的像素电流I(m,n)。接下来，电荷积分器122在积分时间Ti期间将感测电流Is转换成输出电压Vout(m)。输出电压Vout(m)等于如在图2B中所表示的V2。V2是-[I(m,n)-I(m,n+1)]×Ti/Cf。针对扫描线S_(n+1)上的(m,n+1)的电流汲取器或(m,n+1)的具有电流汲取器的传感器像素112，可以类比方式推导出输出电压Vout(m)。针对数据线D_(m+1)，可以类比方式推导出分别在扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)以及扫描线S_(n+1)上的(m+1,n-1)、(m+1,n)以及(m+1,n+1)的电流汲取器或(m+1,n-1)、(m+1,n)以及(m+1,n+1)的具有电流汲取器的传感器像素112的输出电压Vout(m+1)(未示出)。S_(n-2)和S_(n+2)是扫描线，图2B示出的信号波形包含扫描线S_(n-2)、S_(n+2)的信号波形。

如图2B中所示出，传感器装置100通过依序选择电流源、电流汲取器，或具有待在两个相邻扫描线上检测的电流源或电流汲取器的传感器像素112来运用两个扫描线在逐行差分读出方案中操作。在实施例中，由于选择两个相邻扫描线以便进行检测，因此通过减除来抵消过程变化和背景噪声，且随后报告所感测的物理值，例如光电二极管的光电流。

图2C是示出根据本公开的另一实施例的操作传感器装置的方法中的步骤的流程图。参考图2A到图2C，实施例的操作传感器装置的方法至少适用于图1A和图2A的传感器装置100，但本公开不限于此。

以图1A和图2A的传感器装置100为例，在步骤S200中，选择和扫描两个相邻扫描线S_(n-1)和扫描线S(n)以接通(m,n-1)和(m+1,n-1)的电流汲取器和(m,n)和(m+1,n)的电流源，以便在第一感测周期T11期间进行检测。在步骤S210中，电荷积分器122在第一感测周期T11期间分别从数据线D_(m)和数据线D_(m+1)接收感测电流Is，且在第一感测周期T11期间针对数据线D_(m)和数据线D_(m+1)中的每一个将感测电流Is转换成感测电压Vout(m)和感测电压Vout(m+1)，其中感测电压Vout(m+1)并未示出于图2A中。在步骤S220中，选择和扫描两个相邻扫描线S_(n)和扫描线S(n+1)以接通(m,n)和(m+1,n)的电流源和(m,n+1)和(m+1,n+1)的电流汲取器，以便在第二感测周期T12期间进行检测。在以像素观点呈现的另一实施例中，以图1A和图2A的传感器装置100为例，在步骤S200中，选择和扫描两个相邻扫描线S_(n-1)和扫描线S(n)以接通(m,n-1)到(m+1,n)的传感器像素112，以便在第一感测周期T11期间进行检测。在步骤S210中，电荷积分器122在第一感测周期T11期间分别从数据线D_(m)和数据线D_(m+1)接收感测电流Is，且在第一感测周期T11期间针对数据线D_(m)和数据线D_(m+1)中的每一个将感测电流Is转换成感测电压Vout(m)和感测电压Vout(m+1)，其中感测电压Vout(m+1)并未示出于图2A中。在步骤S220中，选择和扫描两个相邻扫描线S_(n)和扫描线S(n+1)以接通(m,n)到(m+1,n+1)的传感器像素112，以便在第二感测周期T12期间进行检测。在步骤S230中，电荷积分器122在第二感测周期T12期间分别从数据线D_(m)和数据线D(m+1)接收感测电流Is，且在第二感测周期T12期间针对数据线D_(m)和数据线D(m+1)中的每一个将感测电流Is转换成电压Vout(m)和电压Vout(m+1)。在步骤S200和步骤S220中，在第一感测周期和第二感测周期期间选择和扫描相同扫描线S_(n)。也就是说，在实施例中，在第一感测周期T11期间选择的两个相邻扫描线S_(n-1)和扫描线S_(n)中的一个与在第二感测周期T12期间选择的两个相邻扫描线S_(n)和扫描线S(n+1)中的一个相同。

此外，可从图2A到图2B的前述实施例获得关于操作本公开的实施例的传感器装置的方法的足够教示、建议以及实施说明，且因此，下文中不重复其相关描述。

除上述两种类型的一对以外，还有N对可用，其中N是自然数。以数据线D_(m)为例，可基于步骤的多个输出来计算来自数据线D_(m)的总感测电流。步骤包含步骤0到步骤N-1。在步骤0中，感测电流是Is_(0)＝I(m,0)-I(m,1)，其中I(m,0)是初始像素电流；在步骤1中，感测电流是Is_(1)＝-I(m,1)+I(m,2)；……；且在步骤N-1中，感测电流是Is_(N-1)＝-I(m,n-1)+I(m,n)。随后，感测电流的总和(即，步骤的输出)可为Is_(0)-Is_(1)+Is_(2)……。也就是说，总感测电流等于I(m,0)-I(m,n)。如果感测电流I(m,0)是已知的，那么可得到感测电流I(m,n)。电荷积分器122将感测电流I(m,n)转换成输出电压Vout(m)并输出。在实施例中，对应于扫描线S_ref或参考像素114的电流汲取器的参考电流可充当初始感测电流I(m,0)。

图3示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。参考图3，将两个电流源组合成第一组，将两个电流汲取器组合成第二组。在实施例中，第一组中的至少一个电流源和第二组中的至少一个电流汲取器可连接到一个数据线且可对应于一个扫描线，例如扫描线S_(n-1)、扫描线S_(n)以及扫描线S_(n+1)、扫描线S_ref。在所呈现的像素观点中，实施例的传感器像素112包含双电流源或双电流汲取器。针对扫描线S_(n-1)或扫描线S_(n+1)，数据线D_(m-1)、数据线D_(m)和数据线D_(m+1)的电荷积分器122分别将感测电流[-I(m-1)+I(m-2)]、感测电流[I(m)-I(m-1)]以及感测电流[-I(m+1)+I(m)]转换成输出电压Vout(m-1)、输出电压Vout(m)以及输出电压Vout(m+1)。针对扫描线S_(n)，数据线D_(m-1)、数据线D_(m)以及数据线的D_(m+1)的电荷积分器122分别将感测电流[I(m-1)-I(m-2)]、感测电流[-I(m)+I(m-1)]以及感测电流[I(m+1)-I(m)]转换成输出电压Vout(m-1)、输出电压Vout(m)以及输出电压Vout(m+1)。(m-1,n-1)、(m-1,n)、(m-1,n+1)是像素标记。I(m-1)、I(m)、I(m+1)是传感器像素112的电流。

图4示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。在实施例中，将一个电流源和一个电流汲取器组合成第一组，将另一电流源和另一电流汲取器组合于第二组中。再次参考图4，在以像素观点呈现的另一实施例中，实施例的传感器像素112中的每一个包含电流源和电流汲取器。针对扫描线S_(n)，数据线D_(m-1)、数据线D_(m)以及数据线D_(m+1)的电荷积分器122分别将感测电流[-I(m-1)+I(m-2)]、感测电流[I(m)-I(m-1)]以及感测电流[-I(m+1)+I(m)]转换成输出电压Vout(m-1)、输出电压Vout(m)以及输出电压Vout(m+1)。针对扫描线S_(n-1)或扫描线S_(n+1)，数据线D_(m-1)、数据线D_(m)以及数据线D_(m+1)的电荷积分器122分别将感测电流[I(m-1)-I(m-2)]、感测电流[-I(m)+I(m-1)]以及感测电流[I(m+1)-I(m)]转换成输出电压Vout(m-1)、输出电压Vout(m)以及输出电压Vout(m+1)。

在图3和图4中所示出的实施例中所描述的用于操作传感器装置的方法充分地教示、建议且实施于在图1A到图2C中所示出的实施例中，且因此本文中不提供进一步描述。

在本公开的实施例中，传感器装置100可应用于光学感测、X射线感测、压力感测、热感测、电容式感测等。作为实例，以下实施例将运用特定传感器和电流驱动器电路展示上文所提及的应用，但本公开不限于此。

图5A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图5B示出图5A中所描绘的信号的波形图。参考图5A和图5B，传感器像素512_1和传感器像素512_2是具有光电二极管的被动像素(passive pixels)。在实施例中，传感器装置100可配置成用于光学感测。传感器像素512_1和传感器像素512_2分别包含电流源和电流汲取器。电压Vcc1是负电压，且电压Vcc2是正电压，且电压Vcc2高于电压Vcc1。电压Vcc1的绝对值等于电压Vcc2的绝对值。周期T2是复位周期。周期T3是暴露和读出周期。可基于公式来计算输出电压Vout(m)：Vout(m)＝-[Ip(n)-Ip(n+1)]×Ti/Cf。输出电压Vout(m)是光电流差的函数。如果感测电流Ip(n)的绝对值小于感测电流Ip(n+1)的绝对值，那么输出电压Vout(m)达到高电压VH。如果感测电流Ip(n)的绝对值大于感测电流Ip(n+1)的绝对值，那么输出电压Vout(m)达到低电压VL。

图6A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图6B示出图6A中所描绘的信号的波形图。参考图6A和图6B，传感器像素612_1和传感器像素612_2是具有光电二极管(例如光电二极管和光敏双栅薄膜晶体管(double gate thin-filmtransistor，DGTFT))的有源像素。传感器像素612_1和传感器像素612_2分别包含光电二极管传感器。在实施例中，传感器装置100可配置成用于光学感测。传感器像素612_1和传感器像素612_2分别包含电流源和电流汲取器。周期T2是复位周期。周期T31是暴露周期，且周期T32是读出周期。可基于公式来计算输出电压Vout(m)：Vout(m)＝-[I(n)-I(n+1)]×Ti/Cf。输出电压Vout(m)是光电流差的函数。如果感测电流I(n)的绝对值小于感测电流I(n+1)的绝对值，那么输出电压Vout(m)达到高电压VH。如果感测电流I(n)的绝对值大于感测电流I(n+1)的绝对值，那么输出电压Vout(m)达到低电压VL。

图7A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图7B示出图7A中所描绘的信号的波形图。参考图7A和图7B，在实施例中，传感器装置100可配置成用于X射线感测。传感器像素712_1和传感器像素712_2是具有直接转换类型的主动像素(active pixels)。传感器像素712_1和传感器像素712_2分别包含X射线传感器。在另一实施例中，传感器像素712_1和传感器像素712_2可以是具有直接转换类型的被动像素。传感器像素712_1和传感器像素712_2分别包含电流源和电流汲取器。周期T2是复位周期。周期T41是照射周期，且周期T42是读出周期。DC偏置的光电导体711通过接收X射线产生空穴或电子。电流源和电流汲取器像素两者收集空穴。电容器Cs的电压利用收集到的空穴而被充电，且接通驱动晶体管Td。因此，将电荷转换为电流。输出电压Vout(m)是电流差值的函数且展示X射线强度差值。

图8A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图8B示出图8A中所描绘的信号的波形图。参考图8A和图8B，在实施例中，传感器装置100可配置成用于热感测。传感器像素812_1和传感器像素812_2是主动像素。传感器像素812_1和传感器像素812_2分别包含热传感器。在另一实施例中，传感器像素812_1和传感器像素812_2可以是被动像素。传感器像素812_1和传感器像素812_2分别包含电流源和电流汲取器。周期T2是复位周期。周期T5是感测和读出周期。电阻式温度检测器(resistive temperaturedetector，RTD)分别等效于随温度T(n)和温度T(n+1)而变的可变电阻R(n)和可变电阻R(n+1)。高温通常导致高电阻。在固定偏置电压的情况下，参考电阻Rref和驱动晶体管Td分别将电阻R(n)和电阻R(n+1)转换为电流I(n)和电流I(n+1)。输出电压Vout(m)是电流差值的函数且展示温差。如果温度T(n)低于温度T(n+1)，那么输出电压Vout(m)达到高电压VH。如果温度T(n)高于温度T(n+1)，那么输出电压Vout(m)达到低电压VL。

图9A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图9B示出图9A中所描绘的信号的波形图。参考图9A和图9B，在实施例中，传感器装置100可配置成用于电容式感测。传感器像素912_1和传感器像素912_2是具有自电容的被动像素。传感器像素912_1和传感器像素912_2分别包含电容式感测器。传感器像素912_1和传感器像素912_2分别包含电流源和电流汲取器。周期T6是复位和感测周期。周期T7是读出周期。运用电荷守恒公式“C(n)×(Vcc2-Vcc1)/2+C(n+1)×(Vcc1-Vcc2)/2＝Cf×[(Vcc2+Vcc1)/2-Vout(m)]”，可获得输出电压Vout(m)。为了简化，可将电压Vcc2和电压-Vcc1设定为电压Vin，且输出电压Vout(m)等于-Vin×[C(n)-C(n+1)]/Cf。输出电压Vout(m)展示电容差值。C_(n)、C_(n+1)是电容值。Txp、Txn是端点。Tx是发射电极，Rx是接收电极。GND是接地电压。S_sen是扫描信号。

图9C示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图9D示出图9C中所描绘的信号的波形图。参考图9C和图9D，在实施例中，传感器装置100可配置成用于电容式感测。传感器像素912_3和传感器像素912_4是具有互电容的被动像素。传感器像素912_3和传感器像素912_4分别包含电流源和电流汲取器。周期T2是复位周期。周期T5是感测和读出周期。运用电荷守恒公式“C(n)×(Vtx)+C(n+1)×(-Vtx)＝Cf×[-Vout(m)]”，可获得输出电压Vout(m)。输出电压Vout(m)等于-Vtx×[C(n)-C(n+1)]/Cf。输出电压Vout(m)展示电容差值。

图10A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图10B示出图10A中所描绘的信号的波形图。参考图10A和图10B，在实施例中，传感器装置100可配置成用于电容式感测。传感器像素412_1和传感器像素412_2是具有自电容的主动像素。传感器像素412_1和传感器像素412_2分别包含电流源和电流汲取器。周期T6是复位和感测周期。周期T7是读出周期。为了简化，可将电压Vcc2和电压-Vcc1设定为电压Vin。运用电荷守恒公式“Vgs(n)＝Vin×C(n)/(C(n)+Cs)；和Vgs(n+1)＝Vin×C(n+1)/(C(n+1)+Cs)”，可获得输出电压Vout(m)。在驱动晶体管Td在饱和区中操作的情况下，电流I(n)和电流I(n+1)分别是Vgs(n)和Vgs(n+1)的函数，且输出电压Vout(m)等于-[I(n)-I(n+1)]×Ti/Cf。输出电压Vout(m)展示电容差。

图11A示出根据本公开的另一实施例的传感器阵列和电荷积分器的示意图。图11B示出图11A中所描绘的信号的波形图。参考图11A和图11B，在实施例中，传感器装置100可配置成用于光学感测。传感器像素312_1和传感器像素312_2中的每一个包含电流源和电流汲取器。周期T2是复位周期。周期T31是暴露周期，且周期T32是读出周期。可基于公式来计算输出电压Vout(m+1)：Vout(m+1)＝-[I(m)-I(m+1)]×Ti/Cf。输出电压Vout(m+1)是光电流差值的函数。如果感测电流I(m)的绝对值小于感测电流I(m+1)的绝对值，那么输出电压Vout(m+1)达到高电压VH。如果感测电流I(m)的绝对值大于感测电流I(m+1)的绝对值，那么输出电压Vout(m+1)达到低电压VL。D_(m)、D_(m+1)和D_(m+2)是数据线。Ip(m)和Ip(m+1)是电流。

概括地说，在本公开的一些实施例中，针对数据线，电流源和电流汲取器布置成传感器阵列。针对数据线，电流源用以输出电流，且电流汲取器用以汲取电流。将数据线的电流的总和汇总为感测电流且通过电荷积分器将其转换成电压。所转换的电压在消减了比如偏移和次级参数的影响因子的情况下展示电流源与电流汲取器之间的所感测的值差。举例来说，光电二极管电流的光依赖性为主，且温度依赖性为次，且暗电流为偏移。因此，传感器装置的架构有助于感测精度、空间分辨率改良或成本降低。利用以像素观点呈现，在本公开的其它实施例中，针对数据线，两种类型的传感器像素布置成传感器阵列。针对数据线，一个传感器像素具有用以输出电流的电流源，且另一传感器像素具有用以汲取电流的电流汲取器。两种类型的传感器像素两者共享相同数据线。将数据线的电流的总和汇总为感测电流且通过电荷积分器将其转换成电压。所转换的电压在消减了比如偏移和次级参数的影响因子的情况下展示两个传感器像素之间的所感测的值差。举例来说，光电二极管电流的光依赖性为主，且温度依赖性为次，且暗电流为偏移。因此，传感器装置的架构有助于感测精度、空间分辨率改良或成本降低。

对本领域的技术人员可以理解的是，可在不脱离本公开的范围或精神的情况下对所公开的实施例进行各种修改和变化。鉴于前述内容，希望本公开涵盖属于随附权利要求及其等效物的范围内的修改和变化。