用于数字放射影像检测器的电荷注入补偿的制作方法_2

文档序号:8436197阅读:来源:国知局
、示范传感器层9_14和传感器偏置触点15。还图示寄生TFT电容。
[0039]图3是示出用于示范像素的示范TFT电容耦合的示意图。上升栅极线将电荷注入到TFT源极、漏极,并且能够在TFT通道形成时注入到TFT通道。如图3所示,注入到传感器一侧上的电荷不得不经过开关电阻(即,TFT),这可能具有高电阻,从而导致较长的时间常量(τ )。因此,上升栅极线使用示范TFT电容耦合300注入的电荷部分可以视为非常快速(例如,在ROIC处),而余下部分可以视为传感器信号部分,具有较长的时间常量。
[0040]电荷注入的量可以根据电压变化和耦合电容器来估算。图4是示出说明电荷注入的示范电路的示意图。考虑图4所示的电路400,其具有包括如下的特征:a)栅极线从_5v驱动到20v ;b)20fF的TFT寄生电容(电阻上为3ΜΩ);以及c) IpF的传感器电容。可以通过将电压阶跃乘以寄生电容来估算,对于本例,寄生电容是0.5pCo注意在ROIC (电荷灵敏放大器(CSA))读出期间,由于高像素RC时间常量,所以此电荷可能缓慢地被读出。
[0041]图5是示出传感器电荷注入对数据线电荷注入之间的示范TFT电荷注入读出关系的示意图。如图5所示,传感器电荷注入505相对于数据线电荷注入510至少在时间、最大值和/或速率上不同。
[0042]ROIC的输入级可以包括电荷灵敏放大器(CSA)。CSA可以包括具有反馈电容器的运算放大器(opamp)(例如,参见图1,面板电路示意图,ROIC 120)。面板读出过程可以使用相关双采样和采样保持(CDS)方法。CDS方法首先对输入采样,然后对信号采样,然后输出差。当发生电荷注入时,CSA驱动其输出以便保持输入电压。对于正栅极线电荷注入,CSA将其输出驱动为负来进行补偿。在某个点处,CSA的输出可能被驱动到非线性区域,从而导致?目号失真。
[0043]图6是图示示范ROIC工作区域和/或输出极限的示意图。如图6所示,典型地,CSA的输出无法以线性方式驱动到输出级的正轨或负轨。与所需要的轨常常有工作余量602、604(例如,δ)以便保持信号完整性(例如,无失真)。在更极端的情况中,如果信号驱动迫使输出超出功率轨,则输出简单地将信号削波(例如,在轨值处)。
[0044]当来自栅极线跃迀的正电荷注入达到ROIC时,可以将ROIC输出驱动到更低。增益设置越高(例如,低剂量模态),则输出跃迀将越大。图7是图示在栅极线电荷注入(高增益模式)之后的示范ROIC输出的示意图。如图7所示,建模的ROIC输出760结果,使用非常基本的组件模型,示出可以将输出向下驱动低于0.5伏特的非线性阈值762 (和最终削波阈值764)。在实践中,在该点处,输出760将不遵循模拟结果,将显示非线性或削波行为。
[0045]对于本文描述的某些示范实施例,电容耦合还可以取决于屏幕对位(例如,屏幕位置)。在大面板上,使用分步重复光罩步进技术来对多个层成像,这常见于半导体行业。如果TFT源极/漏极金属光罩对位相对于栅极金属光罩移位,则从栅极至源极和/或栅极至漏极的电容耦合将与理想对位的情况(例如,和/或面板的先前或此后模压部分)有所改变。因此,电荷注入将根据对位有所变动。图8是示出根据本专利申请实施例的来自DR检测器的示范暗图像的示意图。如图8所示,暗图像中示出随光罩步进的电荷注入变动。
[0046]处理栅极线电荷注入的目前方法可以包括⑴注入相反电荷以抵销ROIC处数据线处的栅极线电荷或(ii)以较低增益设置运行R0IC,这样电荷注入不会导致对应输出电压越界到ROIC的线性区域(例如,CSA)之外。
[0047]注入相反电荷的一个问题在于,电荷在ROIC输入处被注入,因此注入的电荷能够几乎即刻被CSA见到。但是,如本文描述的,来自栅极线跃迀的电荷注入具有至少2个分量,可以注入到数据线中的电荷和注入到传感器中的电荷。注入到数据线中的电荷非常快地被读出,而注入到传感器中的电荷通过开关(例如TFT)电阻读出,这花费时间较长。这导致输出正偏离,如果该输出正偏离太大可能导致非线性(例如超出装置上轨)。图9是示出连接到与ROIC相邻的数据线的电荷注入补偿电路970的示意图。这将导致信号失真,由此本身不是可接受的解决方案。此外,锁存之前RIC的输出可能需要较长线时间来稳定。图10是图示具有栅极线电荷注入补偿(例如,电荷注入补偿电路970)的示范ROIC输出的示意图。
[0048]另一个方法是简单地以低增益设置来运行R0IC,这减少给定电荷注入水平的输出偏离。以较低增益设置来运行ROIC能够降低电荷注入导致对应输出电压越界到ROIC的线性工作区域外的机会。较低增益设置选择可以附带或不附带电荷注入补偿来实施。此方法的一个缺点在于,在较低增益设置下,电子噪声典型地较高,这可能对信噪比(SNR)导致负面影响。再者,这些方法都未解决光罩分布重复工艺和/或偏移导致的可变栅极线电荷注入。
[0049]本文描述的电荷补偿的DR检测器方法和/或装置的某些示范实施例能够提供可变电荷注入补偿。图1lA是示出根据本专利申请的可变电荷注入补偿电路实施例的示意图。如图1lB所示,可以通过一个可变电荷注入补偿电路实施例来实施多个电荷注入补偿情况。
[0050]在一个实施例中,对于某些面板配置,可以将多个ROIC置于面板的I侧,并且可以使用第一和第二电荷注入电路在数据线的顶部和/或底部上注入电荷。可以按需调整电荷注入的量和电荷注入的定时以将ROIC输入保持在线性区域中,同时补偿栅极线电荷注入和减少ROIC输出的扰动或将其减到最小。
[0051]对于某些示范实施例,通过调整来自至少两个(例如,顶部或底部)电荷注入电路的电荷注入量,并调整RC网络值(例如,电荷注入时间常量),能够减少ROIC输出的扰动或将其减到最小。由此,来自顶部电荷注入电路1170和底部电荷注入电路117(V的电荷注入量可以不同。在一个实施例中,受控的负电荷注入能够实质性地抵销(例如,Tau、定时和/或量值)栅极线读出(例如正)跃迀电荷注入。如图1lB所示,可以通过一个可变电荷注入补偿电路1170"来实施多个电荷注入补偿情况,这可以单独地来实施或利用附加电路(例如,电路1170)来实施。图12是图示具有可变电荷注入补偿(例如,电荷注入补偿曲线1280)的示范ROIC输出的示意图。
[0052]对于单侧电荷注入的情况,可以通过具有多个电荷注入情况的某些示范实施例来实现,其中针对性地设置电荷注入量和时间常量以减少ROIC输出的扰动或将其减到最小。可以通过调整电荷注入量值(例如,电压和/或电容)和时间常量(例如,电阻和电容)来针对性地设置电荷注入电路。可以使用单个电荷注入电路或多个电荷注入电路(例如,可通过多个开关来选择)以调整电荷注入量值(例如,电压和/或电容)和/或时间常量(例如,电阻和电容)。如果使用单个电荷注入电路,则可以通过步进设置电荷注入补偿电压同时可选地修改电路时间常量来实现期望的结果。在一个实施例中,至少一个电荷补偿电路可以包括配置成提供多个可变电荷注入延迟的单个电荷补偿电路,其中该多个可变电荷注入延迟包括可变电阻时间延迟或可变电容时间延迟,其中该多个可变电荷注入延迟可通过多个开关来选择。
[0053]某些示范实施例可以提供可变面板校正来解决光罩对位变动的能力。正如本文描述的,所需的电荷注入补偿的量可以取决于面板上的光罩对位变动(例如,参见图8)。可以将电荷注入电路集成到ROIC的前端,并且可以对于每个光罩的所有输入都是全局性的。可以针对ROIC的所有输入中的子集将电荷注入电路集成到ROIC的前端。在一个实施例中,光罩设计在ROIC边界上,这样可为与一个光罩块关联的每个ROIC针对性地设置电荷补偿。
[0054]此外,可以使用栅极线跃迀落在集成时间外的暗帧捕获的输出来测量栅极线电荷注入。然后可以使用此测量来导出电荷注入补偿设置值。确定设置值的功能可以是ROIC的一部分或在外部执行。可以将这些设置值存储在寄存器中,以便允许随预设线数进行自动电荷补偿更改(例如,按预定面板线进行补偿电荷的修改)。在一
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