CN102955604A - 感测装置与感测方法 - Google Patents

Abstract

一种感测装置与感测方法，所述感测装置包括第一扫描线、第二扫描线、读取线、第一感测单元及第二感测单元。第一感测单元耦接至第一扫描线、第二扫描线及读取线，且用以感测第一能量。第一感测单元响应于第一扫描线上的第一扫描信号而输出对应于第一能量的第一读取信号至读取线。第二感测单元耦接至第二扫描线及读取线，且用以感测第二能量。第二感测单元响应于第二扫描线上的第二扫描信号而输出对应于第二能量的第二读取信号至读取线。第二扫描信号协同第一扫描信号以重置第一感测单元。

Description

感测装置与感测方法

技术领域

本发明涉及一种感测装置及感测方法。

背景技术

随着感测技术的演进，平板式感测单元阵列已被广泛地应用于许多不同的领域中，例如应用于光学图像传感器、数字X光照相传感器(digitalradiography sensor，DRS)、触控屏幕传感器...等。平板式感测单元阵列的主要元件-主动阵列基板-的结构类似于平面显示器中的结构，例如类似于薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)中的薄膜晶体管阵列基板。

为了进一步提升感测效果，目前的感测技术乃朝向大面积感测、低能量感测能力的提升及高解析度发展。然而，提高解析度将会缩小传感器的像素面积，进而降低了传感器对于入射能量的感测灵敏度。此外，低入射能量会降低传感器将此能量所转换而成的电信号的强度。再者，大面积感测容易因传感器的电阻电容耦合(RC coupling)而产生噪声。

一般而言，在已知主动阵列基板上的一个像素仅包含单一的薄膜晶体管以作为读取与重置的开关，如此的结构无法达到信号的增益以改善噪声问题。已知具有像素放大器的设计则只能解决上述这些问题的一部分，但无法解决全部的问题。

发明内容

本发明的一实施例提出一种感测装置，其包括第一扫描线、第二扫描线、读取线、第一感测单元及第二感测单元。第一感测单元耦接至第一扫描线、第二扫描线及读取线，且用以感测第一能量。第一感测单元响应于第一扫描线上的第一扫描信号而输出对应于第一能量的第一读取信号至读取线。第二感测单元耦接至第二扫描线及读取线，且用以感测第二能量。第二感测单元响应于第二扫描线上的第二扫描信号而输出对应于第二能量的第二读取信号至读取线。第二扫描信号协同第一扫描信号以重置第一感测单元。

本发明的另一实施例提出一种感测方法，其包括下列步骤。提供第一感测单元与第二感测单元以分别感测第一能量与第二能量。致使第一感测单元响应于第一扫描信号而输出对应于第一能量的第一读取信号。致使第二感测单元响应于第二扫描信号而输出对应于第二能量的第二读取信号。第二扫描信号协同第一扫描信号以重置第一感测单元。

为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一实施例的感测装置的电路示意图。

图2为图1的感测装置的波形图。

图3绘示图1中的感测元件的一个实例。

图4为图1中的判读单元的局部电路示意图。

图5为本发明的一实施例的感测方法的流程图。

【主要元件符号说明】

100：感测装置

110、110a、110b、110c：扫描线

112、112a、112b、112c：扫描信号

120、120a、120b、120c：读取线

200、200a、200b、200c、200d：感测单元

205、205a、205b：接点

206：端点

210：感测元件

220：存储元件

230：放大元件

240：重置元件

300：驱动单元

400：判读单元

410：运算放大器

420：电容器

430：开关元件

440：模拟数字转换器

E、E1、E2：能量

P1、P2、P3、P4：时间

R、R1、R2：读取信号

S110～S130：步骤

T1：电流输入端

T2、T7：控制端

T3：电流输出端

T4、T6：第一端

T5、T8：第二端

V_H：高电位

V_H’：电位

V_L：低电位

V_ref：参考电压

ΔV1、ΔV1’：压差

ΔV2、ΔV2’：电压变化

具体实施方式

图1为本发明的一实施例的感测装置的电路示意图，而图2为图1的感测装置的波形图。请参照图1与图2，本实施例的感测装置100包括多条扫描线110、多条读取线120及多个感测单元200。在图1中绘示三条扫描线110a、110b及110c、三条读取线120a、120b及120c及四个感测单元200a、200b、200c及200d为例，而在本实施例中，感测单元200、扫描线110与读取线120的电路结构可往图1的上方、下方、左方与右方重复出现。举例而言，扫描线110从图1的上方至下方依序从第1条扫描线110、第2条扫描线110排列至第K条扫描线110，其中K为大于或等于3的正整数。图1中的扫描线110a、110b与110c分别为第N条扫描线110、第N+1条扫描线110及第N+2条扫描线110，且N为小于或等于K-2的正整数。读取线120从图1的左方至右方依序从第1条读取线排列至第J条读取线，其中J为大于或等于2的正整数。图1中的读取线120a、120b与120c分别为第M-1条读取线120、第M条读取线及第M+1条读取线，其中M为小于或等于J-1的正整数。当J＝2时，则可去掉读取线120a。每一感测单元200耦接至两相邻的二扫描线110，且耦接至相邻的读取线120。举例而言，感测单元200a耦接至扫描线110a、扫描线110b及读取线120b，而感测单元200b耦接至扫描线110b、扫描线110c及读取线120b。此外，每一感测单元200用以感测施加于其上的能量E。举例而言，感测单元200a用以感测能量E1，而感测单元200b用以感测能量E2。

感测单元200a响应于扫描线110a上的扫描信号112a而输出对应于能量E1的读取信号R1至读取线120b。感测单元200b响应于扫描线110b上的扫描信号112b而输出对应于能量E2的读取信号R2至读取线120b。此外，扫描信号112b协同扫描信号112a以重置感测单元200a。另外，扫描线110c上的扫描信号112c协同扫描信号112b重置感测单元200b。

在本实施例中，每一感测单元200(如感测单元200a、200b、200c或200d)包括感测元件210、存储元件220、放大元件230及重置元件240。感测元件210用以感测能量E，并将所感测到的能量E转换为数据信号。存储元件220耦接至相邻的扫描线110与感测元件210，且用以存储数据信号。举例而言，感测单元200a的感测元件210用以感测能量E1，并将所感测到的能量E1转换为数据信号，而感测单元200a的存储元件220耦接扫描线110a与感测单元200a的感测元件210，且用以存储从能量E1转换而来的数据信号。

放大元件230耦接至存储元件220、上述相邻的扫描线110及相邻的读取线120，其中放大元件230响应于来自上述相邻的扫描线110的扫描信号112而输出对应于上述数据信号的读取信号R至读取线120。此外，重置元件240耦接至存储元件220、上述相邻的扫描线110及另一相邻的扫描线110(即下一级扫描线110)，且重置元件240用以响应于来自上述相邻的扫描线110(如重置元件240的在图中的上方的扫描线110)的扫描信号112及上述另一相邻的扫描线110(即下一级扫描线110，亦即重置元件240的在图中的下方的扫描线110)的扫描信号112而重置存储元件220。

举例而言，感测单元200a的放大元件230耦接至感测单元200a的存储元件220、扫描线110a及读取线120b，其中感测单元200a的放大元件230响应于来自扫描线110a的扫描信号112a而输出对应于感测单元200a的存储元件220所存储的数据信号的读取信号R至读取线120b。此外，感测单元200a的重置元件240耦接至感测单元200a的存储元件220、扫描线110a及扫描线110b，且感测单元200a的重置元件240用以响应于来自扫描线110b的扫描信号112b及来自扫描线110a的扫描信号112a而重置感测单元200a的存储元件220。

在本实施例中，在每一感测单元200中，能量E为光能或电磁能，而感测元件210为电磁波感测元件，例如为光电二极管(photodiode)。然而，在另一实施例中，此电磁波感测元件也可以是光电阻(photoresistor)、光电导体(photoconductor)或光电晶体管(phototransistor)或其他适当的电磁波感测元件。此外，在其他实施例中，能量E也可以是机械能，例如弹性位能、动能等，而感测元件210例如为压力感测元件。压力感测元件例如为压电感测元件(piezoelectric sensor)或其他适当的压力感测元件。另外，能量E也可以是热能，而感测元件210例如是温度感测元件。再者，能量E也可以是电能，而感测元件210例如为触摸感测元件，以感测手指或其他触摸物体触摸时所造成的电容变化。在其他实施例中，能量E也可以是可被检测的其他形式的能量，而感测元件210可以是可检测此能量的传感器。

在本实施例中，感测单元200a的放大元件230的电流输入端T1耦接至扫描线110a与感测单元200a的存储元件220的第一端T4，感测单元200a的放大元件230的控制端T2耦接至感测单元200a的存储元件220的第二端T5，且感测单元200a的放大元件230的电流输出端T3耦接至读取线120b。放大元件230例如为晶体管。在本实施例中，每一感测单元200中的放大元件230例如为场效应晶体管，而电流输入端T1、控制端T2及电流输出端T3例如分别为此场效应晶体管的源极、栅极及漏极。然而，在其他实施例中，放大元件230也可以是双极性晶体管或其他晶体管。在本实施例中，每一感测单元200中的存储元件220例如为电容器，且此电容器的电容值远大于放大元件230的电流输入端T1与控制端T2之间的寄生电容值(typically about ormore than 0.055pF)，在一实施例中，此电容器的电容值大于或约等于0.55pF，或者此电容器的电容值大于或约等于放大元件230的电流输入端T1与控制端T2之间的寄生电容值的10倍。

在本实施例中，感测单元200a的重置元件240的第一端T6耦接至扫描线110a，感测单元200a的重置元件240的控制端T7耦接至扫描线110b，且感测单元200a的重置元件240的第二端T8耦接至感测单元200a的放大元件230的控制端T2。在本实施例中，每一感测单元200中的重置元件240例如为场效应晶体管，而第一端T6、控制端T7及第二端T8例如分别为此场效应晶体管的源极、栅极及漏极。然而，在其他实施例中，重置元件240也可以是双极性晶体管、其他晶体管或其他开关元件。

在本实施例中，感测单元200b的感测元件210用以感测能量E2，并将所感测到的能量E2转换为数据信号。感测单元200b的存储元件220耦接至扫描线110b与感测单元200b的感测元件210，且用以存储从能量E2转换而来的数据信号。感测单元200b的放大元件230耦接至感测单元200b的存储元件220、扫描线110b及读取线120b，其中放大元件230响应于来自扫描线110b的扫描信号112b而输出对应于从能量E2转换而来的数据信号的读取信号R2至读取线120b。

此外，在本实施例中，感测单元200b的重置元件240耦接至感测单元200b的存储元件220、扫描线110b及扫描线110c，且感测单元200b的重置元件240用以响应于来自扫描线110c的扫描信号112c及来自扫描线110b的扫描信号112b而重置感测单元200b的存储元件220。

具体而言，在本实施例中，感测单元200b的放大元件230的电流输入端T1耦接至扫描线110b与感测单元200b的存储元件220的第一端T4，感测单元200b的放大元件230的控制端T2耦接至感测单元200b的存储元件220的第二端T5，且感测单元200b的放大元件230的电流输出端T3耦接至读取线120b。另外，感测单元200b的重置元件240的第一端T6耦接至扫描线110b，感测单元200b的重置元件240的控制端T7耦接至扫描线110c，且感测单元200b的重置元件240的第二端T8耦接至感测单元200b的放大元件230的控制端T2。

在本实施例中，这些扫描信号112依序使能(enable，又称之为“致能”)这些感测单元200。举例而言，扫描信号112a、扫描信号112b与扫描信号112c依序使能感测单元200a、感测单元200b与感测单元200b的下一级感测单元(图中未绘示)。在本实施例中，这些扫描信号112是由驱动单元300所发出，而驱动单元300电性连接至这些扫描线110。驱动单元300例如是驱动电路。

在本实施例中，当扫描线110的扫描信号112处于高电位(high voltage)V_H时，此扫描信号112使此扫描线110的上一级感测单元200的重置元件240的第一端T6与第二端T8导通，且此时上一级扫描线110的扫描信号112处于低电位(low voltage)V_L而使此上一级感测单元200的存储元件220的第一端T4及第二端T5皆处于低电位V_L，以重置此存储元件220。举例而言，在图2的时间P3中，扫描线110a上的扫描信号112a处于低电位V_L，且扫描线110b上的扫描信号112b处于高电位V_H，此时扫描信号112b会传递至重置元件240的控制端T7而使重置元件240处于导通状态，进而使接点205a与扫描信号112a同样处于低电位V_L。如此一来，扫描线110a与接点205a皆处于低电位V_L，故存储元件220上实质上没有电荷的累积，因此达到扫描信号112b协同扫描信号112a重置存储元件220的效果。此时，放大元件230的控制端T2亦处于低电位V_L，故放大元件230处于截止状态，因而放大元件230的电流输出端T3不会输出电流信号至读取线120b。

在时间P3之后，例如于时间P4中，扫描信号112a与扫描信号112b皆处于低电位V_L，因此重置元件240处于截止状态。此时，接点205a仍维持在时间P3的最终状态，即处于低电位V_L。

图3绘示图1中的感测元件的一个实例。请参照图1至图3，图3中的感测元件210是以光电二极管为例，此光电二极管的N极耦接至接点205，其中接点205耦接于重置元件240的第二端T8与放大元件230的控制端T2之间，且耦接于存储元件220的第二端T5与此光电二极管的N极之间。此外，此光电二极管的P极耦接至端点206。在图2的时间P4之后的时间P1中，端点206上施加有负压。此时，扫描线110a上的扫描信号112a与扫描线110b上的扫描信号112b均仍处于低电位(low voltage)V_L，故端点205a仍处于低电位。因此，感测单元200a的感测元件210(即光电二极管)承受逆向偏压。此时，如果有光照射于感测单元200a的感测元件210时(即感测元件210接收能量E时)，会产生流经感测元件210的逆向电流，亦即从接点205(即接点205a)流向端点206的电流，进而导致电荷累积于感测单元200a的存储元件220上。换句话说，时间P1即为感测单元200的感测时间。如此一来，感测单元200a的存储元件220的第二端T5相对于第一端T4之间便会存在压差ΔV1。由于此时扫描线110a仍维持于低电位V_L，因此在时间P1终了，接点205a的电位会维持于V_L+ΔV1。在本实施例中，ΔV1例如为负值。

在时间P1之后的时间P2中，扫描线110a的扫描信号112a处于高电位V_H，而扫描线110b的扫描信号112b处于低电位V_L。此时，扫描信号112b使感测单元200a的重置元件240的控制端T7处于低电位V_L，因此重置元件240处于截止状态。另一方面，扫描信号112a通过感测单元200a的存储元件220的电容耦合效应而使接点205a的电位上升至略低于高电位V_H的电位V_H’。在理想状态下，通过电容耦合效应，扫描信号112a从低电位V_L提升至高电位V_H的电压变化ΔV2实质上等于接点205a从电位V_L+ΔV1提升至电位V_H’的电压变化ΔV2’。然而，在实际状态下，电压变化ΔV2’会略小于电压变化ΔV2，ΔV2’与ΔV2例如有以下的关系：

${{\mathrm{\ΔV}}_2}^{\′}=K\frac{C_{\mathrm{st}}}{C_{\mathrm{st}}+C_g}{\mathrm{\ΔV}}_2$

其中，C_st为存储元件220的电容值，C_g为放大元件230的栅极电容值(包括栅极氧化物或绝缘层的电容值C_ox、栅极至源极的寄生电容值C_gs及栅极至漏极的寄生电容值C_gd)，而K为无单位常数，用以表示其他耦合损失(couplingloss)，且K≤1，其中K＝1代表无耦合损失。

在理想状态下，由于ΔV2实质上等于ΔV2’，因此电位V_H’与高电位V_H的压差ΔV1’实质上等于压差ΔV1。然而，在实际状态下，压差ΔV1’的绝对值会略大于压差ΔV1的绝对值，而两者的关系可从上列ΔV2’与ΔV2的关系式推知。

当感测单元200a的感测元件210在时间P1中没有感测到能量E时，便不会产生通过感测元件210的电流，因此不会累积电荷于存储元件220上。换句话说，存储元件220上的跨压为0，亦即此时接点205a的电位亦处于低电位V_L。因此，在时间P1之后的时间P2中，在理想状态下，处于高电位V_H的扫描信号112a经由存储元件220的电容耦合效应会使接点205a的电位亦处于高电位V_H。此时，感测单元200a的放大元件230的放大作用会将接点205a的高电位V_H转换成从放大元件230的电流输入端T1流向电流输出端T3的电流I。然而，当感测单元200a的感测元件210在时间P1中感测到能量E时，随着所感测到的能量E的大小的不同，会对应在感测单元200a的存储元件220两端产生不同的压差ΔV1。如此一来，在时间P1后的时间P2中，便会对应产生不同的压差ΔV1’。经由感测单元200a的放大元件230的放大作用，接点205a的V_H+ΔV1’的电位被转换成从放大元件230的电流输入端T1流向电流输出端T3的电流I+ΔI，其中ΔI的值对应于ΔV1’的值，因此不同的压差ΔV1’便会对应产生不同的ΔI。

电流I或电流I+ΔI在时间P2中会流向读取线120b，然后接着流向判读单元400。判读单元400电性连接至这些读取线120，以判读来自读取线120的电流信号(即读取信号R)。当来自读取线120的电流为I时，判读单元400判断输出此电流的感测单元200的感测元件210没有感测到能量E。当来自读取线120的电流为I+ΔI时，判读单元400根据ΔI的绝对值来判断输出此电流的感测单元200的感测元件210所感测到的能量E的大小，其中当ΔI的绝对值越大时，代表感测元件210所感测到的能量E越大。由于这些扫描线110的扫描信号112是依序使能这些感测单元200，因此不同列的感测单元200(如感测单元200a与感测单元200b)会依序输出电流信号至判读单元400。因此，判读单元400根据接收到电流信号的时间便可判断出这是来自哪一列的感测单元200的电流信号。另一方面，同一列的感测单元200(如感测单元200a与感测单元200c)同时被同一条扫描线110的扫描信号112所驱动，但此同一列的感测单元同时将电流信号输出至不同条读取线120。因此，判读单元400根据电流信号是来自哪一条读取线120，便能够判断出这是来自哪一行的感测单元200的电流信号。如此一来，一个感测单元200便能够视为一个像素，且当经过时间P1、时间P2、时间P3、时间P4，或再经过时间P1与时间P2之间的其他扫描信号112的使能时间及时间P4与下一个时间P1之间的其他扫描信号112的使能时间后，感测装置100便能够撷取一个画格(frame)的图像。此外，当上述这些时间反复出现后，感测装置100便能够撷取多个画格，因而能够撷取动态图像。

感测单元200b的其他详细的操作方式可参考上述对感测单元200a的操作方式的描述，感测单元200a接收到的扫描信号112a所产生的作用相当于感测单元200b接收到扫描信号112b所产生的作用，而感测单元200a接收到扫描信号112b所产生的作用相对于感测单元200b接收到扫描信号112c的作用。感测单元200b的接点205b的信号及其下一级感测单元200的接点205的信号可参照图2所绘示者。因此，时间P2除了是感测单元200a的读取时间(即输出读取信号R1的时间)之外，亦同时是上一级感测单元200的重置时间。时间P3除了是感测单元200b的读取时间(即输出读取信号R2的时间)之外，亦同时是感测单元200a的重置时间。时间P4除了是感测单元200b的重置时间之外，亦是下一级感测单元200的读取时间。其他细节在比对上述对感测单元200a的描述即可得知，在此不再重述。

以上对感测单元200a与感测单元200b的电路结构与操作方式所作详细的说明可类推感测单元200c、感测单元200d及其他感测单元200的电路结构与操作方式，在此不再重述。

此外，以上感测元件210是以光检测器为例，且所检测的能量E是以光能或电磁能为例，但本发明不以此为限。此外，本发明亦不限制ΔV1与ΔI为负值，当采用不同的感测元件210或不同的配置方式时，ΔV1与ΔI也可以是正值或负值。

图4为图1中的判读单元的局部电路示意图。请参照图1、图2及图4，在本实施例中，判读单元400包括多个运算放大器410、多个电容器420、多个开关元件430及多个模拟数字转换器440。每一读取线120可耦接至运算放大器410的倒相输入端，而此运算放大器410的同相输入端则施加参考电压V_ref。此外，电容器420的两端则分别耦接至此运算放大器410的倒相输入端与输出端。此外，开关元件430(例如晶体管)的两端(例如源极与漏极)则分别耦接至此电容器420的两端。再者，放算放大器410的输出端则耦接至模拟数字转换器440。运算放大器410与电容器420是通过累积于电容器420上的电荷来将来自读取线120的电流信号转换为电压信号，而模拟数字转换器440则将此模拟的电压信号转换为数字的电压信号。此外，开关元件430则是用来重置电容器420。每当要进入下一个扫描信号的使能时间之前(例如要进入时间P2、时间P3及时间P4之前)，开关元件430则导通而使电容器420的两端短路，进而释放电容器420上的电荷以达到重置电容器420。接着，开关元件430便截止，以使运算放大器410与电容器420在下一个扫描信号的使能时间时能够将电流信号转换为电压信号。

值得注意的是，判读单元400的电路设计不限于图4所绘示的形式，其也可采用其他的电路架构，只要能将ΔI的大小判读出来即可。

在本实施例中，接点205的电压信号至运算放大器410所输出的电压信号的电压增益可以下列关系式计算而得：

当放大元件230为金属氧化物半导体场效应晶体管时，可得到下列公式：

$I_{\mathrm{amp}}=\frac{1}{2}\frac{W}{L}\mathrm{\μC}{(V_{\mathrm{amp}}-V_T)}^2---\left(1\right)$

其中，V_amp为接点205的电压，V_T为晶体管的临界电压，C为晶体管的栅极氧化层的单位电容大小，μ为载子迁移率，W为晶体管的栅极宽度，L为晶体管的栅极长度，而I_amp是从晶体管的源极流向漏极的电流。将(1)式对V_amp作偏微分可得跨导系数g_m：

$g_m=\frac{{\∂I}_{\mathrm{amp}}}{{\∂V}_{\mathrm{amp}}}=\frac{W}{L}\mathrm{\μC}(V_{\mathrm{amp}}-V_T)---\left(2\right)$

此外，电容器420的公式为：

$C_f=\frac{Q_f}{V_{\mathrm{out}}}=\frac{I_{\mathrm{amp}}{T}_s}{V_{\mathrm{out}}}---\left(3\right)$

其中，C_f为电容器420的电容值，V_out为运算放大器410的输出端所输出的电压，Q_f是电容器420在相邻两次重置时间之间所累积的电荷，而T_s是电容器420在相邻两次重置时间之间的充电时间。

接点205至运算放大器410的输出端的电压增益A_V为：

$A_V=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{out}}}{{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{amp}}}=\frac{V_{\mathrm{out}2}-V_{\mathrm{out}1}}{V_{\mathrm{amp}2}-V_{\mathrm{amp}1}}=\frac{g_m{T}_s}{C_f}---\left(4\right)$

其中V_amp1与V_amp2为接点205的两个不同的电压，其分别对应产生V_out1与V_out2，其中ΔV_amp＝V_amp2-V_amp1，而ΔV_out＝V_out2-V_out1。将(4)式中的g_m以(2)式等号最右边的式子代入，将(4)式中的C_f以(3)式等号最右边的式子式入，且将其中的I_amp以等号右边的式子代入后，整理可得下式：

$A_V=\frac{{2V}_{\mathrm{out}}}{V_{\mathrm{amp}}-V_T}---\left(5\right)$

因此，根据(5)式便可计算出电压增益A_V。

以下举出感测装置100的一实施例的参数值，但本发明不以此为限：

在一实施例中，A_V≥5，ΔA_V≤10％，此时V_out1＝10V，ΔV_out＝2V，C_f＝1pF，且晶体管的参数例如为：μ＝0.5cm₂/Vs，V_T＝2V，C＝20nF/cm²，且W/L＝10。具体而言，在一实施例中，各项实验参数如下表所列：

Vamp1-VT＝3.6V	Vamp2-VT＝3.24V	ΔVamp＝0.36V
			Vout1＝10V	Vout2＝8.1V	ΔVout＝1.9V
	TS＝15.4μs	AV≈5.3

亦即，在此实施例中，可得电压增益A_V约为5.3。由此可知，本实施例的感测装置100具有较高的电压增益。

在本实施例的感测装置100中，由于放大元件230的电流I或I+ΔI是由扫描线110的扫描信号112提供，因此感测装置100可以不采用额外的偏压线(bias line)来施加偏压至放大元件230。此外，在本实施例中，由于感测单元200的重置是通过两相邻扫描线110的扫描信号112的协同作用来达成，因此感测装置100可以不采用额外的重置线(reset line)来重置感测单元200。少了偏压线与重置线的配置，便可将感测单元200、扫描线110与读取线120的结构作的更为精细。或者，从另一方面来看，少了偏压线与重置线的配置可提升感测单元200的填充因数(fill factor)，亦即提升感测元件210所占的面积比例，进而提升感测装置100的感测灵敏度(例如感光度)。当感测装置100作为X光照相传感器时，由于感测装置100具有高感光度，当受检查者被作X光检查时，便可降低X光源的幅射量，进而使受检查者的X光的曝露量下降，以提升受检查者的安全。此外，当感测装置100作为图像感测装置时，由于感测装置100具有高感光度，因此在弱光环境下仍能有效检测到物体的图像。

另外，在本实施例中，当存储元件220被重置后，对应的放大元件230的电流输入端T1与控制端T2皆处于低电位V_L，如此可使放大元件230的电流输入端T1与控制端T2的跨压及电流输入端T1与电流输出端T3的跨压都很小(例如趋近于0)。这样的话，放大元件230的临界电压便会比较稳定，且放大元件230于截止状态的漏电流也会被有效抑制。因此，本实施例的感测装置100可有效降低噪声。另外，如上文的分析及实验数据可知，通过放大元件230的放大作用，本实施例的感测装置100具有较大的电压增益A_V，因此也可进一步有效提升感测装置100的感测灵敏度。

图5为本发明的一实施例的感测方法的流程图。请参照图1、图2及图5，本实施例的感测方法可用图1的感测装置100来实现。本实施例的感测方法包括下列步骤。首先，在步骤S110中，提供多个感测单元200。举例而言，可提供图1的感测单元200a、200b、200c及200d及其他感测单元200。接着，在步骤S120中，利用这些感测单元200分别感测多个能量E。举例而言，可利用感测单元200a与感测单元200b分别感测能量E1与能量E2。然后，在步骤S130中，致使这些感测单元200分别响应于多个扫描信号112而输出分别对应于这些能量E的读取信号R。在本实施例中，这些扫描信号112依序使能这些感测单元200，且每一扫描信号112协同下一级扫描信号112以重置对应的感测单元200。举例而言，致使感测单元200a响应于扫描信号112a而输出对应于能量E1的读取信号R1，且致使感测单元200b响应于扫描信号112b而输出对应于能量E2的读取信号R2。扫描信号112a与扫描信号112b依序使能感测单元200a与感测单元200b，且扫描信号112b协同第一扫描信号112a以重置感测单元200a。

上述致使感测单元200a响应于扫描信号112a而输出对应于能量E1的R1读取信号的步骤包括下列步骤。首先，将所感测到的能量E1转换为数据信号。接着，存储此数据信号，例如是利用感测单元200a的存储元件220以存储此数据信号，亦即以压差ΔV1的形式存储此数据信号。然后，响应于扫描信号112a而输出对应在此数据信号的读取信号R1，例如是以感测单元200a的放大元件230来完成。

同理，上述致使感测单元200b响应于扫描信号112b而输出对应于能量E2的R2读取信号的步骤包括下列步骤。首先，将所感测到的能量E2转换为数据信号。接着，存储此数据信号，例如是利用感测单元200b的存储元件220以存储此数据信号，亦即以压差ΔV1的形式存储此数据信号。然后，响应于扫描信号112b而输出对应在此数据信号的读取信号R2，例如是以感测单元200b的放大元件230来完成。

再者，上述扫描信号112b协同扫描信号112a以重置感测单元200a的步骤为，当扫描信号112a处于低电位时，使扫描信号112b处于高电位，并通过扫描信号112b的使能而使扫描信号112a将所存储的数据信号重置，例如是利用扫描信号112b的使能而使感测单元200a的重置元件240导通，进而重置感测单元200a的存储元件220。

同理，扫描信号112c也可协同扫描信号112b以重置感测单元200c。亦即当扫描信号112b处于低电位时，使扫描信号112c处于高电位，并通过扫描信号112c的使能而使扫描信号112b将所存储的数据信号重置。

本实施例的感测方法的其他细节可参照上述对图1的感测装置100的操作的描述，在此不再重述。另外，本实施例的感测方法可反复执行步骤S120与步骤S130，以达到即时(real time)感测的效果。举例而言，当能量E为光能或电磁能时，且当执行一次步骤S120与步骤S130时，则此感测方法可撷取一个静态图像。此外，当反复执行步骤S120与步骤S130时，则此感测方法可用以撷取动态图像。

由于本实施例的感测方法可利用扫描信号来驱动及重置感测单元，且可以不采用额外的重置信号来重置感测单元，因此本实施例的感测方法较为简易。如此一来，便可简化实施此感测方法的电路结构，进而降低成本。另外，当此感测方法利用上述感测装置100来实施时，也可达到上述感测装置100的功效，在此不再重述。

综上所述，在本发明的实施例的感测装置中，由于放大元件的电流是由扫描线的扫描信号所提供，因此感测装置可以不采用额外的偏压线来施加偏压至放大元件。此外，在本发明的实施例中，由于感测单元的重置是通过两相邻扫描线的扫描信号的协同作用来达成，因此感测装置可以不采用额外的重置线来重置感测单元。少了偏压线与重置线的配置，便可将感测单元、扫描线与读取线的结构作的更为精细。或者，从另一方面来看，少了偏压线与重置线的配置可提升感测单元的填充因素，进而提升感测装置的感测灵敏度。

另外，在本发明的实施例的感测装置中，当存储元件被重置后，对应的放大元件的电流输入端与控制端皆处于低电位，如此可使放大元件的电流输入端与控制端的跨压及电流输入端与电流输出端的跨压都很小。这样的话，放大元件的临界电压便会比较稳定，且放大元件于截止状态的漏电流也会被有效抑制。因此，本发明的实施例的感测装置可有效降低噪声。另外，通过放大元件的放大作用，本发明的实施例的感测装置具有较大的电压增益，因此也可进一步有效提升感测装置的感测灵敏度。

再者，由于本发明的实施例的感测方法可利用扫描信号来驱动及重置感测单元，且可以不采用额外的重置信号来重置感测单元，因此本发明的实施例的感测方法较为简易。如此一来，便可简化实施此感测方法的电路结构，进而降低成本。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

Claims (21)

1.一种感测装置，其特征在于，包括：

第一扫描线；

第二扫描线；

读取线；

第一感测单元，耦接至所述第一扫描线、所述第二扫描线及所述读取线，且用以感测第一能量，其中所述第一感测单元响应于所述第一扫描线上的第一扫描信号而输出对应于所述第一能量的第一读取信号至所述读取线；以及

第二感测单元，耦接至所述第二扫描线及所述读取线，且用以感测第二能量，其中所述第二感测单元响应于所述第二扫描线上的第二扫描信号而输出对应于所述第二能量的第二读取信号至所述读取线，且所述第二扫描信号协同所述第一扫描信号以重置所述第一感测单元。

2.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于所述第一扫描信号与所述第二扫描信号依序使能所述第一感测单元与所述第二感测单元。

3.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于所述第一感测单元包括：

第一感测元件，用以感测所述第一能量，并将所感测到的所述第一能量转换为第一数据信号；

第一存储元件，耦接至所述第一扫描线与所述第一感测元件，且用以存储所述第一数据信号；

第一放大元件，耦接至所述第一存储元件、所述第一扫描线及所述读取线，其中所述第一放大元件响应于来自所述第一扫描线的所述第一扫描信号而输出对应于所述第一数据信号的所述第一读取信号至所述读取线；以及

重置元件，耦接至所述第一存储元件、所述第一扫描线及第二扫描线，其中所述重置元件用以响应于所述第二扫描信号及所述第一扫描信号而重置所述第一存储元件。

4.如权利要求3所述的感测装置，其特征在于所述第一放大元件的电流输入端耦接至所述第一扫描线与所述第一存储元件的一端，所述第一放大元件的控制端耦接至所述第一存储元件的另一端，且所述第一放大元件的电流输出端耦接至所述读取线。

5.如权利要求4所述的感测装置，其特征在于所述重置元件的第一端耦接至所述第一扫描线，所述重置元件的控制端耦接至所述第二扫描线，且所述重置元件的第二端耦接至所述第一放大元件的所述控制端。

6.如权利要求5所述的感测装置，其特征在于当所述第二扫描信号处于高电位时，所述第二扫描信号使所述重置元件的所述第一端与所述第二端导通，且所述第一扫描信号处于低电位而使所述第一存储元件的所述端及所述另一端皆处于所述低电位，以重置所述第一存储元件。

7.如权利要求4所述的感测装置，其特征在于所述第一存储元件为电容器，且所述电容器的电容值大于或约等于所述第一放大元件的所述电流输入端与所述控制端之间的寄生电容值的10倍。

8.如权利要求3所述的感测装置，其特征在于所述第一感测元件为电磁波感测元件、压力感测元件、温度感测元件或触摸感测元件。

9.如权利要求8所述的感测装置，其特征在于所述电磁波感测元件为光电二极管、光电阻、光电导体或光电晶体管。

10.如权利要求3所述的感测装置，其特征在于所述第一存储元件为电容器，且所述电容器的电容值大于或约等于0.55pF。

11.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于所述第二感测单元包括：

第二感测元件，用以感测所述第二能量，并将所感测到的所述第二能量转换为第二数据信号；

第二存储元件，耦接至所述第二扫描线与所述第二感测元件，且用以存储所述第二数据信号；以及

第二放大元件，耦接至所述第二存储元件、所述第二扫描线及所述读取线，其中所述第二放大元件响应于来自所述第二扫描线的所述第二扫描信号而输出对应于所述第二数据信号的所述第二读取信号至所述读取线。

12.如权利要求11所述的感测装置，其特征在于所述第二放大元件的电流输入端耦接至所述第二扫描线与所述第二存储元件的一端，所述第二放大元件的控制端耦接至所述第二存储元件的另一端，且所述第二放大元件的电流输出端耦接至所述读取线。

13.如权利要求12所述的感测装置，其特征在于所述第二存储元件为电容器，且所述电容器的电容值大于或约等于所述第二放大元件的所述电流输入端与所述控制端之间的寄生电容值的10倍。

14.如权利要求11所述的感测装置，其特征在于所述第二存储元件为电容器，且所述电容器的电容值大于或约等于0.55pF。

15.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于所述第一能量与所述第二能量为光能、电磁能、机械能、热能或电能。

16.一种感测方法，其特征在于，包括：

提供第一感测单元与第二感测单元以分别感测第一能量与第二能量；

致使所述第一感测单元响应于第一扫描信号而输出对应于所述第一能量的第一读取信号；以及

致使所述第二感测单元响应于第二扫描信号而输出对应于所述第二能量的第二读取信号，

其中，所述第二扫描信号协同所述第一扫描信号以重置所述第一感测单元。

17.如权利要求16所述的感测方法，其特征在于所述第一扫描信号与所述第二扫描信号依序使能所述第一感测单元与所述第二感测单元。

18.如权利要求16所述的感测方法，其特征在于致使所述第一感测单元响应于所述第一扫描信号而输出对应于所述第一能量的所述第一读取信号的步骤包括：

将所感测到的所述第一能量转换为第一数据信号；

存储所述第一数据信号；以及

响应于所述第一扫描信号而输出对应于所述第一数据信号的所述第一读取信号。

19.如权利要求18所述的感测方法，其特征在于所述第二扫描信号协同所述第一扫描信号以重置所述第一感测单元的步骤包括：

当所述第一扫描信号处于低电位时，使所述第二扫描信号处于高电位，并通过所述第二扫描信号的使能而使所述第一扫描信号将所存储的所述第一数据信号重置。

20.如权利要求16所述的感测方法，其特征在于所述第一能量与所述第二能量为光能、电磁能、机械能、热能或电能。

21.如权利要求16所述的感测方法，其特征在于致使所述第二感测单元响应于所述第二扫描信号而输出对应于所述第二能量的所述第二读取信号的步骤包括：

将所感测到的所述第二能量转换为第二数据信号；

存储所述第二数据信号；以及

响应于所述第二扫描信号而输出对应于所述第二数据信号的所述第二读取信号。

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