用于操作传感器阵列的方法及集成电路的制作方法_3

文档序号:9620813阅读:来源:国知局
404、应用处理器接口 408及发射器驱动器接口 426。此外,在图5的实例中,系统500包含可为偏置电压接口 424的子集的RBIAS或接收器偏置电压接口 506。
[0051]系统500可进一步包含谐振器电路508及图2的升压电路216。谐振器电路508可包含谐振装置,例如,谐振电感器-电容器(LC)电路。在图5的特定实例中,谐振器电路508包含感应元件,例如,电感器Lsl、Ls2。举例来说,电感器Lsl、Ls2可由离散电感装置或由柔性电路114上的电感迹线形成。根据其它实施例,谐振器电路508可包含与图5的实例不同的组件。本领域技术人员将认识到,可取决于特定应用实施各种谐振电路。
[0052]在操作中,集成电路102可从传感器阵列(例如,图1的传感器阵列104)接收数据。所述数据可经由数据接口 404接收(例如,表示响应于反射的超声波存储在TFT传感器像素处的信号电平的数据)。ADC 204可将数据从模拟表示转换成数字表示以产生数字数据。可将数字数据提供到存储器装置206。数字数据可经由应用处理器接口 408从存储器装置206提供到处理器,例如,图2的应用处理器230。在特定说明性实施例中,经由应用处理器接口 408将一行数据(对应于传感器阵列104的一行像素)从存储器装置206提供到处理器,而将另一行数据加载到存储器装置206。也就是说,可在“每行”基础上将来自传感器阵列的数据行提供到处理器。在另一特定实施例中,可选择行的一部分或传感器阵列的一部分用于读出。举例来说,可每隔一行或每隔两行或三行读出以增加用于捕获超声波图像的帧率。可读出个别TFT像素或TFT像素组。可多次选择单个行或行的集合用于读出。传感器控制器1C可在正向方向上读取一或多个行且随后在反向或后向方向上读取一或多个行。可多次读取在TFT衬底220的周边附近或TFT衬底220的选择部分中的TFT像素以实现更佳的信噪比或信号质量。扫描的速度及模式可通过传感器控制器1C确定。扫描的速度及模式可通过应用处理器230确定。
[0053]集成电路102可在发射器Η桥电路212处产生信号。可经由发射器驱动器接口426将由发射器Η桥电路212产生的电压提供到超声波发射器108。在特定实施例中,耦合到TFT像素106的压电接收器层可经由接收器偏置电压接口 506使用接收器偏置电压(例如,图5中所说明的RBIAS)偏置。接收器偏置电压接口 506可控制TFT像素何时检测超声波,如参考图7进一步描述。集成电路102可具有驱动传感器阵列104及逐行读取传感器阵列104的机载控制。举例来说,发射器状态机可控制发射器模块422来产生提供到传感器阵列104的超声波发射器108的驱动电压。发射器状态机可例如,通过扫描或变化超声波发射器108的操作频率(响应于来自处理器的控制信号)来控制超声波的频率及时序。可控制施加到超声波发射器的电压或电流脉冲或循环的量值、频率及/或数目。此外,行控制状态机可控制多路复用器的操作以从传感器阵列104读取数据。
[0054]在特定实施例中,发射器Η桥电路212对来自升压电路216的升压信号作出响应。举例来说,发射器Η桥电路212可从升压电路216接收30伏特升压信号,如图5的特定实例中所说明。应了解,图5的实例是说明性的且提供到发射器Η桥电路212(如果存在)的特定升压信号将通常取决于具体应用。
[0055]发射器Η桥电路212可对升压电路216作出响应以在发射器驱动器接口 426处产生输出信号。可在谐振器电路508处施加输出信号。谐振器电路508可经配置以基于输出信号在特定频率处谐振以将突发信号提供到超声波发射器108。突发信号可为数百伏特(例如,大致200伏特)的突发信号。举例来说,在特定说明性实施例中,在谐振条件下,谐振器电路508经配置以产生电压增益,所述电压增益基于由发射器Η桥电路212提供的输出信号将电压从大致30伏特放大至高压突发信号。在特定实施例中,突发信号具有30伏特峰间值至400伏特峰间值的电压摆动。突发信号可致使超声波发射器108产生超声波,如下文中进一步描述。
[0056]图5的系统500可实现改进的操作效率。举例来说,系统500可通过在“每行”基础上将数据行从存储器装置206提供到处理器而实现集成电路102与处理器之间的有效通信。因此,可将第一行数据提供到处理器,而第二行数据从传感器阵列104感测到及/或加载到存储器装置206。
[0057]参考图6,描绘系统600的实例操作。可参考图1描述系统600的某些组件及/或操作。举例来说,系统600可包含图1的传感器阵列104及柔性电路114。在特定说明性实施例中,柔性电路114可包含将传感器阵列104耦合到图1的集成电路102的伸缩电缆。系统600可包含图3的显示器或保护玻璃304。根据至少一个替代实施例,保护玻璃部分可从系统600省略。
[0058]如所说明,系统600的操作可包含将高压突发发送到超声波发射器,例如,图1的超声波发射器108 (例如,通过图3的压电发射器层314)。高压突发可经由柔性电路114通过图1的集成电路102发射。高压突发可致使超声波发射器发出超声波。超声波可通过附接衬底的表面发射且从所述表面反射。
[0059]图6的实例说明某些组件及材料。应了解,图6的具体实例是说明性的且其它配置在本发明的范围内。举例来说,系统600的组件的特定尺寸将取决于特定应用。在特定实施例中,图6中所说明的粘合剂各自具有大致25-50微米(μ m)的范围内的厚度。接收器部分(Rx)可具有大致12 μπι的厚度。发射器部分(Τχ)可具有大致28 μπι的厚度。帽盖/屏蔽部分可具有大致200 μπι的厚度。显示器或保护玻璃304可具有大致130-170 μπι(例如,大致150 μ m)的范围内的厚度。柔性电路114可具有大致10mm、30mm及0.1mm的尺寸。
[0060]如图6的实例中所说明,超声波可由例如指尖等物体反射。反射的超声波可通过图3的压电接收器层316及电耦合到压电接收器层316的TFT像素106阵列在传感器阵列104处检测到。TFT像素可响应于反射的超声波及跨越压电接收器层316产生的电压而改变状态(例如,存储电压)。
[0061]因此,一或多个TFT传感器像素可响应于反射的超声波而产生电压。电压可经由柔性电路114发射到图1的集成电路102。此外,图2的ADC 204可接收电压且数字化电压来产生可供处理器使用的数字数据,例如,图2的应用处理器230。
[0062]参考图7,描绘集成电路的实例操作的时序图且一般将其表示为700。参考图7描述的集成电路可对应于图1的集成电路102。图7的特定实例说明与一或多个特定应用相关联的特定时序。举例来说,超声波的主要突发的启动与一或多个反射波的开始之间的时序可约为450纳秒(ns)。允许用于采样第一反射的时序可约为360ns。本领域的技术人员将了解,此时序仅出于说明性目的提供且特定时序及/或持续时间将取决于特定应用。举例来说,超声波的时序可尤其取决于超声波发射器108的大小(例如,“声波堆叠厚度”)及TFT衬底220的厚度。
[0063]为了进一步说明,图7说明第一时间间隔704及第二时间间隔708的特定实例持续时间。应了解,时间间隔704、708是说明性的且未必按比例绘制。举例来说,取决于特定应用,第二时间间隔708可具有长于第一时间间隔704的持续时间。在特定实施例中,时间间隔704,708分别包括大致450纳秒(ns)及360ns。应了解,时间间隔704,708的持续时间可取决于图3的压电接收器层316的大小(例如,“声波堆叠厚度”)、图2的TFT衬底220
的厚度、另一度量值,或其组合。
[0064]如图7中所说明,操作可包含集成电路的起始操作。举例来说,发射器状态机,例如,图2的发射器状态机214可开始所述操作。此外,可将Η桥装置,例如,图2的发射器Η桥电路212置于待用模式。可将集成电路的某些放大器,例如,ΑΒ类放大器置于操作状态,而不是低功率待用模式。在图7的实例中,所述操作包含将接收器偏置电压RBIAS转变到阻挡操作模式中。可将RBIAS电压施加到超声波传感器阵列,例如,可操作地耦合到图1的TFT像素106的图3的接收器偏置电极306。在特定实施例中,阻挡操作模式与其中TFT像素106未响应于超声波冲击像素(发出的或反射的)而产生电压的状态相关联。在特定实施例中,接收器偏置电压RBIAS在大致1至3微秒(μ s)的范围内的持续时间内具有阻挡值(如图7中所说明)。接收器偏置电压RBIAS具有阻挡值的持续时间可取决于组件厚度,例如,TFT衬底220的厚度、Η桥启用信号的持续时间(例如,多个突发循环)、Η桥启用信号的频率,或其组合。
[0065]操作可进一步包含操作(例如,激活及/或去激活)Η桥装置,例如,通过启用及控制Η桥装置以致使压电发射器层314或超声波发射器108产生超声波。举例来说,图7描绘在超声波(例如,通过超声波发射器108发射的超声波)的主要突发期间确证Η桥启用信号。举例来说,Η桥启用信号可致使发射器Η桥电路212从“备用”操作模式转变到“开启”操作模式。在特定实施例中,相比于在0.24至0.53 μ s之间的发射持续时间,超声波的主要突发具有在大致20纳秒(ns)至1.1 μ s的范围内的持续时间。主要突发的持续时间可取决于超声波发射器108的多个突发循环、超声波发射器108的频率,或其组合。
[0066]图7进一步描绘Η桥控制信号在主要突发期间一或多次地改变值(例如,值被切换)。图7中所说明的主要突发的持续时间可取决于循环数及Η桥控制信号的频率。在特定实施例中,在发射器Η桥电路212处施加Η桥控制信号以致使发射器Η桥电路212在参考图5描述的发射器驱动器接口 426处产生输出信号。可在谐振器电路508处施加输出信号。谐振器电路508可经配置以基于输出信号在特定频率处谐振以将突发信号提供到超声波发射器108。突发信号可致使超声波发射器108产生超声波,例如,图7的实例中所说明的超声波的“主要突发”。在特定实施例中,接收器偏置电压RBIAS在大致0.25至1.5微秒(μ8)的范围内的持续时间内具有样本值(如图7中所说明)。接收器偏置电压RBIAS具有样本值的特定持续时间可取决于Η桥启用信号的持续时间(例如,多个突发循环)、Η桥启用信号的频率,或其组合。
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