CN1879399A - 用于寻址电子单元的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电子单元(101)的阵列装置(100)的寻址电路，该电子单元例如可以是X射线检测器的像素。每一像素(101)连接到空间上相邻的移位寄存器(110)，移位寄存器(110)进而又以列的方式串联连接并且还连接到公共时钟线(111，114)上。对于时钟线(111，114)上的每一时钟信号，通过移位寄存器(110)在行之间传送经由外部触发线(113)馈送的触发信号。在这种处理中，被触发的移位寄存器(110)激活相关的像素(101)，以便能够经由以列方式延伸的读出线(105)读出这些像素。
Description
本发明涉及一种阵列装置，其包括至少一组电子单元、例如辐射传感器，并且包括寻址电路，激活信号可以经由该寻址电路顺序地馈送给该组单元。本发明此外还涉及一种辐射检测器，诸如尤其包括这种阵列装置的显示设备。
在各种电子***中可以找到电子单元的阵列装置，也就是说在空间上二维或三维分布的电子组件的装置。所述装置包括例如具有有源发光元件或数码相机的CCD芯片的矩阵显示器。以下将作为代表考虑平面动态X射线检测器(FDXD)，其中对光或X射线敏感的敏感检测器元件(像素)以分布的方式排列在一个平面内(例如参见EP434154，EP440282)。在图1中图表示出了本发明感兴趣的这种X射线检测器的互连。在该图中，可以看到各个检测器元件或像素101以网格形式排列，为了清楚起见，图中仅示出了通常几百或几千行和列中的八行和八列。在检测器元件101的场一侧是寻址电路103，寻址线102源于该寻址电路，每一寻址线沿检测器元件的一行延伸并与包含在所述行中的所有检测器元件接触。而且，检测器元件101每个都以列方式连接路由到读出电路104的读出线105。为了在这种装置的操作期间读出像素101中所产生的传感器信号(例如，累积电荷)，存在经由寻址电路103顺序地施加到寻址线102上的激活或寻址信号，这些信号导致连接相应线的像素101将其信号施加到相关的读出线105上。通过这种方式，能够一行一行地读出整个检测器阵列。已知结构的问题是必须提供大量的数量等于线数量的外部地址线。此外，寻址电路占据检测器阵列的至少一个边缘，以便在相应方向上不止两个检测器阵列的邻接不能无间隙。
相对于该背景技术，本发明的目的是提供一种替代的用于电子单元阵列装置的激活或寻址方法，就布线复杂度而言，该方法能够更简单地被实现。
所述目的通过具备权利要求1所述特征的阵列装置、通过具备权利要求10所述特征的辐射检测器、还通过具备权利要求11所述特征的显示设备来实现。从属权利要求包含有利的改进。
根据本发明的阵列装置包含至少一组电子单元(例如，一列传感器像素)以及寻址电路，激活信号能够经由该寻址电路顺序地馈送给至少一组的单元。在所述阵列中，所述寻址电路包含以下组件：
a)驱动器单元，每一驱动器单元与(至少)一个电子单元在空间上紧密地相邻布置，并电连接到所述单元上。在这方面，“紧密地相邻”特别意味着驱动器单元和电子单元之间的耦合线是短的，并且例如不会运行经过其他电子单元(或最多经过一些电子单元)。典型地，所述驱动器单元位于两个相邻电子单元之间的空间中。而且，每一驱动器单元具有至少一个连接输入端和至少一个连接输出端，其被设计用于接收施加到所述连接输入端上的触发信号，并在接收到触发信号之后在某一持续时间内将激活信号传递到与该驱动器单元相连接的至少一个电子单元，以及也将触发信号传递到所述连接输出端。
b)相互串行地链接驱动器单元的所述连接输入端和连接输出端的连接线。也就是说分配给一组的所有驱动器单元串联连接，在先驱动器单元的连接输出端耦合至随后的驱动器单元的连接输入端。在这一点上，在串联的最后的驱动器单元的情况下，由于其后没有其他驱动器单元，所述连接输出端可以不存在。
在所述的阵列装置中，可以通过将触发信号施加给串联连接的第一驱动器单元的连接输入端而顺序地激活一组电子单元。基于所述触发信号，第一驱动器单元将激活信号传送给相关的电子单元(或多个相关的单元)并将该触发信号传递给串联的下一个驱动器单元，在所述下一个驱动器单元中重复所述的处理。通过这种方式，所述触发信号沿驱动器单元的串联连接传递并在每一驱动器单元处启动所连接的电子单元的激活，可以自主地或在外部时钟的控制下进行这种处理。在这方面的优点是启动触发信号必须仅仅从外部馈送给所述组中的第一元件。在阵列装置之内在内部电子单元的顺序激活于是在没有仍需要从外部馈送的触发信号的情况下进行。代替用于组中每一元件的在已知的X射线检测器的情况下必需的外部寻址线，因此只需要单根这样的线。较小数量的全局控制线和阵列装置的主要本地的互连在这些情况下导致电路的简化布局并因此导致更高的处理收益。同时，分布式排列的驱动器单元和电子单元之间的线路是短的，结果，对于相应的驱动器级来说只产生低的容性负载。因此后者可以具有较小的设计。另一优点是要路由到外部的控制线的数量独立于阵列大小并且在阵列边缘处不必保持空间可用于控制电路，这便于多个阵列装置的无间隙的邻接。
如已经提及的，驱动器单元所承担的触发信号的处理可以“自主地”发生，即单独通过触发信号本身的出现以及驱动器单元的内部参数来确定。因此，例如，能够在驱动器单元内部产生或者“测量”在接收触发信号之后驱动器单元传送激活信号的持续时间。但是，优选地，所述驱动器单元连接到公共时钟线上，经由该公共时钟线馈送外部时钟信号。一方面，这简化了用于驱动器单元的电路复杂度，另一方面，保证了不同组(例如，检测器阵列的不同列)的电子单元的顺序激活的精确同步。可选地，叠加时钟信号的电压馈送线(或接地线)也可以用作时钟线。
另外，驱动器单元可以可选地包含其他端子，经由该端子可以以更加***的方式影响它们的功能。因此，驱动器单元可以特别地包含使能线，用于控制将激活信号传送到所述电子单元的持续时间。而且，该驱动器单元可以连接到至少一条用于提供至少一个(模拟)控制电压的线上。这种控制电压能够特别被用作电子单元的激活信号并且(例如与驱动器单元的工作电压相比)具有能够以低噪声形式来调节它们的优点。
原理上，所述电子单元可以根据需要在空间上进行布置。但是，优选地以规则模式二维地布置这些电子单元。通过在平面动态X射线检测器上传感器元件的六角形排列或矩形网格式排列提供该规则模式的典型实例。
优选地，所述阵列装置包含不止一组电子单元，对于一组的成员来说，可以通过寻址电路顺序地激活其中的每一个。特别优选的是，如果该阵列装置包含多个等大的组(也就是说包含相同数量的电子单元)，则组中的每个电子单元以相似的方式来布置。在这种情况下，能够为每一组使用相同的内部链接模式。
特别地，在上述情况下，一组的电子单元可以线性地(例如在列(参看图2)中，例如在六角形排列时线也可以以Z字形形式延伸)或以方块形式(参看图4)布置。
特别地，一组中的电子单元可以是传感器元件，诸如例如用于电磁辐射(光，X射线，γ射线等等)、粒子辐射等等的辐射传感器，它们连接到公共读出线上。由于该组的单元经由地址电路相继地被激活，所以它们可以经由相同的读出线顺序地被读出而不相互影响，这就要求所述单元在激活期间将其信号施加到该读出线上。
根据阵列装置的另一改进，所述电子单元是有源光辐射器，例如矩阵显示器的发光二极管。在这种情况下，使用经由寻址电路的顺序寻址来将要***地显示的亮度值传送给各个单元。替代地，所述电子单元也可以是电子控制的光开关，诸如例如在液晶显示器(LCD)中可找到的光开关。
就电路而言，所述寻址电路的驱动器单元能够以各种方式实现。优选地，它们包含至少一个移位寄存器，该移位寄存器在时钟信号期间接收在连接输入端上存在的信号并立即或以最小的延迟将该信号传送到它的输出端。如果只存在一个移位寄存器，轮到利用下一时钟接收信号的下一个移位寄存器典型被连接到它的(连接)输出端上。另一方面，如果所述驱动器单元包括两个前后连接的移位寄存器，则它能够在第一时钟信号期间从连接输入端接收触发信号并提供激活信号。在第二时钟信号期间，它则可以将该激活信号传递到第二移位寄存器并再次取回激活信号。在本实施例中，只有在第三时钟信号期间，激活下一个电子单元。在这种情况下的优点在于以下事实，即通过第一和第二时钟信号之间的间隔确定激活的持续时间，因此能够独立于两个相继的电子单元的激活之间的时间来选择该持续时间，其中通过第二和第三时钟信号之间的间隔来定义该激活。
所述阵列装置可以被实现为微电子集成电路，特别是以硅技术(例如由非晶、多晶或单晶硅)实现。
本发明此外还涉及一种辐射检测器，诸如特别是X射线检测器，该检测器用于以位置分辨方式检测辐射(电磁辐射、粒子等)并且包含上述类型的阵列装置，其中各个辐射传感器形成阵列装置的电子单元。
本发明此外还涉及一种显示设备，诸如例如矩阵显示器，该显示设备包含上述类型的阵列装置，该阵列装置的电子单元由有源光辐射器或光开关形成。
根据以下描述的实施例，本发明的这些和其他方面将会显而易见并参考这些实施例予以说明。
在附图中：
图1示出了包括根据现有技术的寻址***的X射线检测器；
图2示出了包括根据本发明的寻址***的图1的X射线检测器；
图3示出了包括根据现有技术的二维寻址***的X射线检测器；
图4示出了具有根据本发明的寻址***的根据图3的X射线检测器。
图1中图解示出的以及从现有技术已知的平面X射线检测器FDXD100’的结构已经在说明书引言中进行了说明。其特征在于经由寻址电路103的从外部路由的地址线(102)顺序地寻址或激活以矩阵形式布置的图像传感器或像素101，其信号可以经由读出电路104的以列形式延伸的读出线105来检测。
图2示出了用于X射线检测器100的图1的寻址电路根据本发明的修改。在该情况下，在当前情况下被设计为移位寄存器的驱动器单元110被布置在每一像素101上。每个移位寄存器110经由在列方向上延伸的线111连接时钟信号，该时钟信号经由时钟线114从外部馈送。而且，每个移位寄存器110经由在列方向上延伸的连接线112连接到同一列中的相邻移位寄存器，在每种情况下驱动器单元110的连接输出端(在每一情况下在该图中位于驱动器单元110的顶部)连接到下一更高驱动器单元110的连接输入端上。在图2中的最低***行中，移位寄存器110的连接输入端全部连接到外部触发线113上。可选地，为此也可以提供多个外部触发线。
正如在图1的例子中，所有像素101此外经由列形式的读出线105耦合至读出电路104。
通过行113上的外部触发信号(例如，高电压电平)来启动在X射线曝光期间在像素101中所累积的信号(例如，电荷)的读出。所述触发信号首先只到达检测器元件100的最低行的移位寄存器110，其中在接下来的第一时钟信号期间接收触发信号，然后该触发信号使移位寄存器将激活或寻址信号(例如，高电压电平)传送到移位寄存器所耦合到的像素101。除图2中所示之外，在这一点上，移位寄存器也能够连接到多个像素101、特别是连接到同一行中的两个相邻像素上。该移位寄存器然后可以同时激活两个像素，以便所述寻址电路将总共管理大约一半数量的移位寄存器。
如所述的那样被激活的位于最低行中的像素101由于它的激活构成与相应读出线105的连接，其结果是能够通过读出电路104读出其视频信号。
然后通过外部时钟114和内部时钟线111上的时钟信号逐步地控制剩余行的读出。正如所说明的，在第一时钟信号期间，最低行的移位寄存器已接收到触发信号并已将它立即或以最小延迟传送到第二行的移位寄存器。在下一时钟信号期间，由第二行的移位寄存器接收该触发信号(并传送到第三行)，因此为了读出目的这些移位寄存器激活第二行的像素。利用每一其他的时钟信号，以相似的方式寻址并读出像素的下一行，直到覆盖了整个阵列100。
除如图2中所示之外，每一驱动器单元110除了连接输入端和时钟信号之外也能够可选地具有其他端子。尤其是，它们能够具有“输出使能”或“使能输入”，其将链接到移位寄存器中所存储的激活信息以及如果使能信号存在于其上，则将只允许产生激活信号。通过这种方式，能够独立于触发信号的进展选择激活的持续时间(即，可选地短于相继行的激活之间的时间)。而且，也能够馈送“模拟控制电压”给驱动器单元以供用作信号电平，该信号电平通过驱动器单元传送给像素。与驱动器单元的工作电压不同，这种控制电压能够被调节成在噪声方面非常的低。
所述寻址类型的优点在于只有必须全部连接到所有像素或***行的像素的一些线(在所示的实例中为两条)是读出阵列100所必须的。因此外部产生的线的数量并不依赖于阵列的大小。少数外部线的实现通常在技术上比许多独立的线的实现更为简单，如在根据图1的装置中那样。
图3示出了用于X射线检测器FDXD 200’的来自现有技术的其他类型的寻址(参看EP1313307A1，EP1312938A1)。在该检测器中，连接到同一条读出线205上的那些像素201形成所谓的超级像素206的二维区域。在图3中所示的实例中，存在四个这种超级像素206(虚线框)，每个超级像素具有4×4＝16个像素。为了激活由超级像素顺序形成的一组206像素210，使用二维寻址***。在该情况下，每个像素201耦合至在该像素中与控制元件、诸如例如(未示出的)与门相连接的两条寻址线202a、202b。经由寻址电路203a、203b从检测器元件200’的边缘控制寻址线202a、202b。如果在例如通过“1”表征的两条线上设置寻址信号，则将与这两条线连接的所有像素201激活(也就是说连接到相关的读出线205)。在图3中，这是在每种情况下位于超级像素206的左上角中的像素。在这种类型的寻址中，“外部”寻址线的数量比在根据图1的寻址***情况下少，但是在有源区内线的路由更为复杂。
图4示出了具有根据本发明修改的寻址***的检测器装置200。在该情况下，为了能够激活或寻址像素，再次在每一像素201上布置与像素201连接的移位寄存器210。在每一超级像素206的各自情况下，经由芯片表面将外部触发线213路由到第一像素201；在所示的实例中，该像素是位于超级像素206的左上角中的像素201。而且，超级像素206的所有移位寄存器210在串联电路中通过内部连接线212进行互连，后者例如在超级像素206的表面上类似曲折地延伸。
所有移位寄存器210还经由内部时钟线211连接到外部时钟线214。最后，如在图3的情况下，超级像素206的像素全部连接到同一读出线205。
检测器200的读出再次以外部触发线213上的触发信号开始。该触发信号被传送到每一超级像素206的所有第一像素201，因此能够读出每一超级像素。利用时钟线214、211上的每一时钟信号，然后通过移位寄存器将该时钟信号传送到下一移位寄存器，其结果是能够依次“扫描”任何超级像素206的所有像素201。
原则上，可以利用和在传统FDXD情况下相同的技术、也就是说与薄膜电子器件相同的技术来实现所述的寻址方式。但是，这种寻址方式特别适合于基于晶体硅(例如，CMOS)或多晶硅技术的检测器。
Claims (11)
1、一种阵列装置(100，200)，包括至少一组(206)电子单元(101，201)并包括寻址电路，经由该寻址电路能够顺序地将激活信号馈送给该组中的单元，其中所述寻址电路包含以下组件：
a)驱动器单元(110，210)，每一驱动器单元与电子单元(101，201)相邻地布置并连接到该电子单元上，其中每一驱动器单元具有至少一个连接输入端和至少一个连接输出端，并且被设计用于接收施加到所述连接输入端上的触发信号，并在接收到该触发信号之后，在某一持续时间内将激活信号传递到相关的电子单元，以及还将该触发信号传递到所述连接输出端；
b)连接线(112，212)，用于相互串联地链接驱动器单元(110，210)的所述连接输入端和连接输出端。
2、根据权利要求1所述的阵列装置，其特征在于，驱动器单元(110，210)连接到附加线、优选地连接到用于传输时钟信号的时钟线(111，114；211，214)上，连接到用于控制激活信号的持续时间的使能线和/或至少一条用于提供至少一个控制电压的线上，该控制电压用作激活信号。
3、根据权利要求1所述的阵列装置，其特征在于，电子单元(101，201)以规则的模式二维地布置。
4、根据权利要求1所述的阵列装置，其特征在于，该阵列装置包含多个等大的组(206)，在这些组中每个电子单元(101，201)以相似的方式布置。
5、根据权利要求1所述的阵列装置，其特征在于，线性地(101)或以块的方式(201)布置一组的电子单元。
6、根据权利要求1所述的阵列装置，其特征在于，一组(206)的电子单元是连接到读出线(105，205)的传感器元件(101，201)，特别是辐射传感器。
7、根据权利要求1所述的阵列装置，其特征在于，所述电子单元是有源光辐射器或光开关。
8、根据权利要求1所述的阵列装置，其特征在于，驱动器单元(110，210)包含至少一个移位寄存器。
9、根据权利要求1所述的阵列装置，其特征在于，该阵列装置被实现为集成电路，特别是以硅技术来实现的。
10、一种辐射检测器，特别是X射线检测器，包含传感器元件(101，201)的阵列装置(100，200)作为电子单元，该阵列装置如权利要求1所述那样来进行配置。
11、一种包含作为电子单元的有源光辐射器或光开关的阵列装置(100，200)的显示设备，该阵列装置如权利要求1所述那样来进行配置。
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Cited By (2)
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20061213 |