[发明专利]通过降低噪声的差分通道的用于大型传感器阵列的电压读取技术

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年11月5日提交的美国临时专利申请61/111,411的优先权，在此并入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及传感器阵列，更具体地涉及有源传感器阵列以及从这些有源传感器阵列寻址并读取数据的结构。

背景技术

在大面积电子器件领域中，低成本且高性能的传感器是最重要的目标应用之一。这些传感器可用于各种获取功能，例如热测量、x射线检测以及压力传感，这些仅是其中一些例子。这些器件应用于不同领域中，包括医疗、环境、安全和工业等等。这些传感阵列的发展和商业化通常由用于构造它们的加工技术的成本以及它们的传感精度决定。因为这些传感器以大面积方式构造，所以选择一种合适技术能够在可接受的成本下获得适当水平的精度通常是比较困难的。

最具效率和精度的传感阵列基于多个有源原理。有源传感器响应给定激源量化特定物理参数。例如，有源热传感器对于给定热激源测量物体的导热率。这种类型的传感器的实例公开于授予Dinh，发明名称为“基于热传递获取指纹图像的传感器(Sensor for Acquiring a Fingerprint Image Based on Heat Transfer)”的美国专利6,091,837中(以下，称为“Dinh I”)，以及同样授予Dinh，发明名称为“用于指纹传感和其他测量的装置(Apparatus for Fingerprint Sensing and Other Measurements)”的WO2006/033582A1中(以下，称为“Dinh II”)，在此并入上述两文献的全部内容作为参考。由传感器阵列中的每个传感位点测量对激源的响应。这种响应在某种程度上是所提供的激源的函数，即，激源越大，则响应越大。

诸如高性能多结晶硅(“多晶硅”)薄膜晶体管的较低成本半导体电子部件的最新进展已经能够实现降低成本的精确传感阵列。利用这种技术还能提供在与传感阵列相同的面板上集成控制电路的能力，从而进一步降低成本并增加集成度。但是，使用这些较低成本技术的一个主要缺点是：与传统的、单晶电子部件相比，它们的器件性能受限。即使最近几年材料性质已经显著提升，但是仍需进一步改进。例如，获取没有电噪声的电信号(即，具有优良信噪比的信号)是很重要的。这种信噪比最终决定系统的精度。利用多晶材料形成的薄膜晶体管器件可产生大量电噪声，特别是在利用大激源获得高响应时。这使得获得优良信噪比变得困难。

因此，需要具有提高器件性能的传感器件。

发明内容

一种有源传感器装置包括排列成多列传感器元件和多行传感器元件的传感器元件阵列。该传感器装置包括多列薄膜晶体管开关和多行薄膜晶体管开关，用于选择性启动所述传感器元件，以及多列薄膜二极管和多行薄膜二极管，用于选择性寻址所述传感器元件，以从这些传感器元件获得信息。所述薄膜晶体管开关和薄膜二极管形成在一公共衬底上。

本发明还提供一种用于测量物体表面中的图案的装置，包括传感器元件阵列，该阵列包括多列传感器元件和多行传感器元件。这些传感器元件响应阵列表面上的物体的物理参数。该装置包括电流源，多列薄膜晶体管开关和多行薄膜晶体管开关，用于选择性地将所述传感器元件连接到该电流源以进行启动；以及多列薄膜二极管和多行薄膜二极管，用于选择性寻址所述传感器元件，以从传感器元件获得代表物理参数的差分信号。所述薄膜晶体管开关和薄膜二极管形成在一公共衬底上。

从结合附图提供的本发明优选实施例的以下详细说明中将更好地理解本发明的上述和其他特征。

附图说明

附图示出本发明的优选实施例以及与本发明有关的其他信息，其中：

图1(a)和图1(b)示出现有技术有源传感像素；

图2示出现有技术传感阵列；

图3示出具有用于选择性偏置和读取像素位点的开关结构的现有技术传感阵列；

图4(a)是多晶硅薄膜晶体管的截面图；

图4(b)是示出多晶硅薄膜PIN二极管的形成的截面图；

图5是根据本发明具有用于选择性偏置和读取像素位点的改进开关结构的传感阵列的局部示图；

图6(a)是例如用于热指纹传感器的示例性热传感元件的示图，且图6(b)是这些热传感元件的阵列的示图；以及

图7示出构成包含本文所述的传感器件的指纹识别系统的示意性框图。

具体实施方式