CN105208300B - 图像传感器、非晶硅tft像素单元的读取电路及方法 - Google Patents

Abstract

一种图像传感器、非晶硅TFT像素单元的读取电路及方法，所述非晶硅TFT像素单元包括非晶硅TFT和光电二极管，所述非晶硅TFT像素单元的读取电路包括运算放大器、第一电容、第一开关、第二开关、第三开关以及采样保持单元。本发明提供的图像传感器、非晶硅TFT像素单元的读取电路及方法，提高了所述非晶硅TFT像素单元的读取电路输出信号的信噪比。

Description

图像传感器、非晶硅TFT像素单元的读取电路及方法

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，特别涉及一种图像传感器、非晶硅TFT像素单元的读取电路及方法。

背景技术

指纹识别作为非常古老的生物识别方式最近引起了广泛的关注，尤其是在移动支付上的应用更为其带来了广阔的发展前景。指纹图像传感器作为指纹自动采集的关键器件，其主要分为两大类：光学指纹图像传感器和半导体指纹图像传感器。

图1是采用光学指纹图像传感器采集指纹的感光线路示意图。进行指纹采集时，手指11贴附于光学镜片12上，光源13发射出的光线经过第一棱镜14折射在手指11上。手指11接受折射光线的照射，并将折射光线反射出来，反射出来的光线经过第二棱镜15和透镜16折射到图像传感器17上。由于手指11表面因具有指纹而凹凸不平，折射光线在手指11表面的反射角度会不一样，最终折射到图像传感器17上的光线明暗程度也会不一样。因此，图像传感器17能够收集到不同明暗程度的图片信息，从而完成指纹的采集。

图像传感器17通常为CMOS图像传感器或者CCD图像传感器。CMOS图像传感器由于其像素可以实现很灵敏的光响应，在光强很弱的时候仍然能够产生远大于系统噪声的光电信号，因而得到了广泛的应用。当CMOS图像传感器的感光面积增大时，其成本相应升高。为了降低光学指纹图像传感器的成本，现有技术中开始采用非晶硅TFT图像传感器采集指纹。

图2是采用非晶硅TFT图像传感器采集指纹的示意图，所述非晶硅TFT图像传感器包括非晶硅TFT感光面板21和读取电路22。进行指纹采集时，手指23贴附于所述非晶硅TFT感光面板21，光源发出的光照射在手指23上。手指23接受入射光线的照射，并将入射光线反射出来，反射光线进入所述非晶硅TFT感光面板21。所述非晶硅TFT感光面板21感知反射光线的强度分布，所述反射光线的强度分布被所述读取电路22读取，最终获得有效的指纹图像。

所述非晶硅TFT感光面板21包括多个如图3所示的非晶硅TFT像素单元，所述非晶硅TFT像素单元包括非晶硅TFT30和光电二极管31。所述非晶硅TFT30的漏极连接数据线31，所述非晶硅TFT30的栅极连接扫描线32，所述非晶硅TFT30的源极连接所述光电二极管31的阴极；所述光电二极管31的阳极适于输入负电压Vss。

由于非晶硅TFT工艺的局限性，无法在所述非晶硅TFT感光面板21上制造像CMOS像素单元那样复杂的像素结构，将部分读取电路集成于像素单元中。因此，所述非晶硅TFT感光面板21需要外接所述读取电路22来读取光电荷。所述读取电路22是获得清晰指纹的关键部件，如何提高所述读取电路22输出信号的信噪比仍是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是：如何提高非晶硅TFT像素单元的读取电路输出信号的信噪比。

为解决上述问题，本发明提供一种非晶硅TFT像素单元的读取电路，所述非晶硅TFT像素单元包括非晶硅TFT和光电二极管，所述非晶硅TFT像素单元的读取电路包括运算放大器、第一电容、第一开关、第二开关、第三开关以及采样保持单元；其中，所述运算放大器的第一输入端适于输入第一参考电压，所述运算放大器的第二输入端连接所述非晶硅TFT的漏极、所述第一电容的一端以及所述第一开关的第一端，所述运算放大器的输出端连接所述第一开关的第二端、所述第三开关的第一端以及所述采样保持单元；所述第一电容的另一端连接所述第二开关的第一端和所述第三开关的第二端；所述第二开关的第二端适于输入第二参考电压；所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端适于输入第一控制信号，所述第三开关的控制端适于输入第二控制信号，所述第二控制信号为所述第一控制信号的反相信号；所述采样保持单元适于对所述运算放大器的输出端的信号进行采样保持处理。

可选的，所述采样保持单元包括第四开关、第五开关、第二电容以及第三电容；其中，所述第四开关的第一端连接所述第五开关的第一端和所述运算放大器的输出端，所述第四开关的第二端连接所述第二电容的一端，所述第四开关的控制端适于输入第三控制信号；所述第五开关的第二端连接所述第三电容的一端，所述第五开关的控制端适于输入第四控制信号；所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端适于输入参考电位。

可选的，所述参考电位为地电位。

可选的，所述第一电容为多晶硅-绝缘体-多晶硅型电容、金属-绝缘体-金属型电容或者金属-氧化物-金属型电容。

可选的，所述第一电容为金属-绝缘体-金属型电容。

可选的，所述第一电容的电容值为1皮法至8皮法。

可选的，所述非晶硅TFT的读取电路还包括差分放大器和模数转换器；其中，所述差分放大器适于对所述第二电容上的电压和所述第三电容上的电压进行差分放大处理；所述模数转换器适于对所述差分放大器输出的信号进行模数转换处理。

基于上述非晶硅TFT像素单元的读取电路，本发明还提供一种非晶硅TFT像素单元的读取方法，包括：

在第一时刻与第二时刻之间，控制所述第一开关和所述第二开关导通，控制所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第二时刻滞后于所述第一时刻；

在所述第二时刻与第三时刻之间，控制所述第三开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第三时刻滞后于所述第二时刻；

在所述第三时刻与第四时刻之间，控制所述第三开关和所述第四开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第四时刻滞后于所述第三时刻；

在所述第四时刻与第五时刻之间，控制所述第三开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第五时刻滞后于所述第四时刻；

在所述第五时刻与第六时刻之间，控制所述第三开关和所述非晶硅TFT导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关以及所述第五开关截止，所述第六时刻滞后于所述第五时刻；

在所述第六时刻与第七时刻之间，控制所述第三开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第七时刻滞后于所述第六时刻；

在所述第七时刻与第八时刻之间，控制所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第八时刻滞后于所述第七时刻。

基于上述非晶硅TFT像素单元的读取电路，本发明还提供一种图像传感器，包括N条扫描线、M条数据线、像素阵列以及M个上述非晶硅TFT像素单元的读取电路；

所述像素阵列包括N行、M列呈阵列排布的非晶硅TFT像素单元，所述非晶硅TFT像素单元包括非晶硅TFT和光电二极管；

第n行非晶硅TFT像素单元的非晶硅TFT的栅极通过第n条扫描线输入扫描信号，第m列非晶硅TFT像素单元的非晶硅TFT的漏极通过第m条数据线连接至第m个非晶硅TFT像素单元的读取电路，1≤n≤N，1≤m≤M。

本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的非晶硅TFT像素单元的读取电路包括运算放大器、第一电容、采样保持单元以及数个开关，通过所述采样保持单元两次对所述运算放大器的输出信号进行采样，获得所述非晶硅TFT像素单元感应的光电荷，并消除了整个电路系统的低频噪声。因此，提高了所述非晶硅TFT像素单元的读取电路输出信号的信噪比。

本发明的可选方案中，所述第一电容为多晶硅-绝缘体-多晶硅型电容、金属-绝缘体-金属型电容或者金属-氧化物-金属型电容。由于多晶硅-绝缘体-多晶硅型电容、金属-绝缘体-金属型电容以及金属-氧化物-金属型电容具有良好的线性度，所述运算放大器的输出信号不易饱和且容易被所述采样保持单元识别，因而提高了所述非晶硅TFT像素单元的读取电路输出信号的线性度。

本发明的可选方案中，所述第一电容为金属-绝缘体-金属型电容。由于金属-绝缘体-金属型电容所占电路面积小、制造成本低，降低了所述非晶硅TFT像素单元的读取电路的成本。

本发明的可选方案中，所述第一电容的电容值为1皮法至8皮法。采用所述非晶硅TFT像素单元及其读取电路检测指纹时，所成图像的空间解析度可以达到50μm，清晰度可达508点/英寸,使用像素小于等于50umx50um，提高了所成图像的清晰度。

附图说明

图1是采用光学指纹图像传感器采集指纹的感光线路示意图；

图2是采用非晶硅TFT图像传感器采集指纹的示意图；

图3是现有的非晶硅TFT像素单元的电路图；

图4是本发明实施例的非晶硅TFT像素单元的读取电路的结构示意图；

图5是本发明实施例的非晶硅TFT像素单元的一种读取方法的时序图；

图6是本发明实施例的非晶硅TFT像素单元的另一种读取方法的时序图；

图7是本发明实施例的非晶硅TFT像素单元的又一种读取方法的时序图；

图8是本发明实施例的图像传感器的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所描述的，由于非晶硅TFT工艺的局限性，现有的非晶硅感光面板无法集成复杂的像素结构，需要外接读取电路来读取光电荷。本发明技术方案提供一种图像传感器、非晶硅TFT像素单元的读取电路及方法，所述非晶硅TFT像素单元的读取电路能够产生正比于光电荷的电压信号，所述电压信号具有高信噪比。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图4是本发明实施例的非晶硅TFT像素单元的读取电路的结构示意图，所述非晶硅TFT像素单元包括非晶硅TFT400和光电二极管401。所述非晶硅TFT400的漏极连接数据线402，所述非晶硅TFT400的栅极连接扫描线403，所述扫描线403适于输入扫描信号SEL，所述非晶硅TFT400的源极连接所述光电二极管401的阴极；所述光电二极管401的阳极适于输入负电压Vss。所述非晶硅TFT像素单元的读取电路包括运算放大器OPA、第一电容C1、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及采样保持单元41。

具体地，所述运算放大器OPA的第一输入端适于输入第一参考电压Vref1；所述运算放大器OPA的第二输入端连接所述第一电容C1的一端以及所述第一开关K1的第一端，并通过所述数据线402连接所述非晶硅TFT400的漏极；所述运算放大器OPA的输出端连接所述第一开关K1的第二端、所述第三开关K3的第一端以及所述采样保持单元41。

所述运算放大器OPA适于对其第一输入端和第二输入端的电压差进行放大处理。需要说明的是，所述运算放大器OPA的第一输入端可以为同相输入端，也可以为反相输入端；相应地，所述运算放大器OPA的第二输入端可以为反相输入端，也可以为同相输入端。所述第一参考电压Vref1的电压值可以根据实际需求进行设定，只要保证所述运算放大器OPA正常工作即可，即保证所述运算放大器OPA工作于线性放大区即可，本发明对所述第一参考电压Vref1的电压值不作限制。

所述第一电容C1的另一端连接所述第二开关K2的第一端和所述第三开关K3的第二端。所述第一电容C1作为积分电容，其线性度直接影响所述运算放大器OPA的输出信号的线性度。若所述第一电容C1的线性度较差，在所述运算放大器OPA的输入信号较大时，所述运算放大器OPA的输出信号达到饱和；在所述运算放大器OPA的输入信号较小时，所述运算放大器OPA的输出信号无法被所述采样保持单元41识别。为保证所述运算放大器OPA的输出信号具有良好的线性度，所述第一电容C1可以为多晶硅-绝缘体-多晶硅型电容、金属-绝缘体-金属型电容或者金属-氧化物-金属型电容。进一步，所述第一电容C1可以为金属-绝缘体-金属型电容，金属-绝缘体-金属型电容所占电路面积小、制造成本低，能够降低所述读取电路的成本。

采用所述非晶硅TFT像素单元及其读取电路检测指纹时，所成图像的空间解析度与所述第一电容C1的电容值相关。若所述第一电容C1的电容值选取得过大，则在同样的电荷信号输入情况下，所述读取电路产生的电压信号较小，不能充分利用后续电路的能力，在后续电路产生较大的电压噪声情况下，会降低图像传感器的信噪比；若所述第一电容C1的电容值选取得过小，则在同样的电荷信号输入情况下，所述读取电路会进入饱和状态，无法处理大电荷信号中所包含的信息，导致图像传感器失效。并且，所述第一电容C1的电容值选取得过小时，受到非晶硅面板上的干扰会比较严重。基于此，在本实施例中，所述第一电容C1的电容值为1皮法至8皮法，采用所述非晶硅TFT像素单元及其读取电路检测指纹时，所成图像的空间解析度能够达到50μm，清晰度可达508点/英寸,使用像素小于等于50umx50um，提高了所成图像的清晰度。

所述第二开关K2的第二端适于输入第二参考电压Vref2。当所述第二开关K2导通后，所述第二参考电压Vref2传输至所述运算放大器OPA的输出端。因此，所述第二参考电压Vref2的电压值的确定方法与所述第一参考电压Vref1的电压值确定方法类似，只要保证所述运算放大器OPA工作于线性放大区即可，本发明对所述第二参考电压Vref2的电压值不作限制。

所述第一开关K1、所述第二开关K2以及所述第三开关K3均包括控制端，所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端适于输入第一控制信号S1，所述第三开关K3的控制端适于输入第二控制信号S2，所述第二控制信号S2为所述第一控制信号S1的反相信号。所述第一控制信号S1控制所述第一开关K1和所述第二开关K2导通或截止，所述第二控制信号S2控制所述第三开关K3导通或截止。

所述采样保持单元41适于对所述运算放大器OPA的输出端的信号进行采样保持处理。在本实施例中，所述采样保持单元41包括第四开关K4、第五开关K5、第二电容C2以及第三电容C3。

具体地，所述第四开关K4的第一端连接所述第五开关K5的第一端和所述运算放大器OPA的输出端，所述第四开关K4的第二端连接所述第二电容C2的一端，所述第四开关K4的控制端适于输入第三控制信号S3，所述第三控制信号S3控制所述第四开关K4导通或截止。所述第五开关K5的第二端连接所述第三电容C3的一端，所述第五开关K5的控制端适于输入第四控制信号S4，所述第四控制信号S4控制所述第五开关K5导通或截止。所述第二电容C2的另一端和所述第三电容C3的另一端适于输入参考电位，在本实施例中，所述参考电位为地电位，即所述第二电容C2的另一端和所述第三电容C3的另一端接地。

所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述第四开关K4以及所述第五开关K5可以采用具有开关功能的器件(例如NMOS管和PMOS管)实现，本领域技术人员知晓如何采用具有开关功能的器件实现所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述第四开关K4以及所述第五开关K5，在此不再赘述。

继续参考图4，所述非晶硅TFT像素单元的读取电路还包括差分放大器42和模数转换器43。所述差分放大器42适于对所述第二电容C2上的电压和所述第三电容C3上的电压进行差分放大处理，所述模数转换器43适于对所述差分放大器42输出的信号进行模数转换处理。

基于本实施例提供的非晶硅TFT像素单元的读取电路，本发明实施例还提供一种所述非晶硅TFT像素单元的读取方法。图5是所述非晶硅TFT像素单元的读取方法的时序图，以下结合图4和图5对本发明实施例提供的非晶硅TFT像素单元的读取电路及方法的原理进行详细说明。

在第一时刻t1与第二时刻t2之间，施加具有第一电压幅值的第一控制信号S1至所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端，所述具有第一电压幅值的第一控制信号S1使所述第一开关K1和所述第二开关K2导通；施加具有第二电压幅值的第二控制信号S2至所述第三开关K3的控制端，所述具有第二电压幅值的第二控制信号S2使所述第三开关K3截止；施加具有第二电压幅值的第三控制信号S3至所述第四开关K4的控制端，所述具有第二电压幅值的第三控制信号S3使所述第四开关K4截止；施加具有第二电压幅值的扫描信号SEL至所述非晶硅TFT400的栅极，所述具有第二电压幅值的扫描信号SEL使所述非晶硅TFT400截止；施加具有第二电压幅值的第四控制信号S4至所述第五开关K5的控制端，所述具有第二电压幅值的第四控制信号S4使所述第五开关K5截止；所述第二时刻t2滞后于所述第一时刻t1。

在本发明实施例中，由于所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述第四开关K4、所述第五开关K5以及所述非晶硅TFT400均为NMOS管，因此，所述第一电压幅值为高电平的电压值，所述第二电压幅值为低电平的电压值。进一步，所述第一电压幅值和所述第二电压幅值的大小可以根据NMOS管的阈值电压大小进行设定。相应地，在其他实施例中，可以根据所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述第四开关K4以及所述第五开关K5的具体结构设置各控制信号，以同样地达到上述控制效果。

在所述第一时刻t1与所述第二时刻t2之间，由于所述第一开关K1导通，所述运算放大器OPA进入单位放大模式，使得所述运算放大器OPA的第一输入端的电压和所述运算放大器OPA的第二输入端的电压强制相等，所述数据线402上的电压等于所述第一参考电压Vref1。同时由于所述第二开关K2导通，所述第二参考电压Vref2传输至所述第二开关K2的第一端，所述第一电容C1采集所述运算放大器OPA的输入失配。

在所述第二时刻t2与第三时刻t3之间，施加具有第二电压幅值的第一控制信号S1至所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端，所述具有第二电压幅值的第一控制信号S1使所述第一开关K1和所述第二开关K2截止；施加具有第一电压幅值的第二控制信号S2至所述第三开关K3的控制端，所述具有第一电压幅值的第二控制信号S2使所述第三开关K3导通；施加所述具有第二电压幅值的第三控制信号S3至所述第四开关K4的控制端，使所述第四开关K4截止；施加所述具有第二电压幅值的扫描信号SEL至所述非晶硅TFT400的栅极，使所述非晶硅TFT400截止；施加所述具有第二电压幅值的第四控制信号S4至所述第五开关K5的控制端，使所述第五开关K5截止；所述第三时刻t3滞后于所述第二时刻t2。由于所述第一开关K1和所述第二开关K2截止、所述第三开关K3导通，所述第二参考电压Vref2传输至所述运算放大器OPA的输出端。

在所述第三时刻t3与第四时刻t4之间，施加所述具有第二电压幅值的第一控制信号S1至所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端，控制所述第一开关K1和所述第二开关K2截止；施加所述具有第一电压幅值的第二控制信号S2至所述第三开关K3的控制端，控制所述第三开关K3导通；施加具有第一电压幅值的第三控制信号S3至所述第四开关K4的控制端，所述具有第一电压幅值的第三控制信号S3使所述第四开关K4导通；施加所述具有第二电压幅值的扫描信号SEL至所述非晶硅TFT400的栅极；施加所述具有第二电压幅值的第四控制信号S4至所述第五开关K5的控制端，控制所述第五开关K5截止；所述第四时刻t4滞后于所述第三时刻t3。所述第四开关K4导通对所述运算放大器OPA的输出信号进行采样，即将所述第二参考电压Vref2采样到所述第二电容C2上。同时，由于整个电路系统存在低频噪声，所述第二电容C2上的电压值为Uref2+Unoise，其中，Uref2为所述第二参考电压Vref2的电压值，Unoise为所述低频噪声的电压值。

在所述第四时刻t4与第五时刻t5之间，施加所述具有第二电压幅值的第一控制信号S1至所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端，控制所述第一开关K1和所述第二开关K2截止；施加所述具有第一电压幅值的第二控制信号S2至所述第三开关K3的控制端，控制所述第三开关K3导通；施加所述具有第二电压幅值的第三控制信号S3至所述第四开关K4的控制端，控制所述第四开关K4截止；施加所述具有第二电压幅值的扫描信号SEL至所述非晶硅TFT400的栅极，控制所述非晶硅TFT400截止；施加所述具有第二电压幅值的第四控制信号S4至所述第五开关K5的控制端，控制所述第五开关K5截止；所述第五时刻t5滞后于所述第四时刻t4。由于所述第四开关K4截止，对所述运算放大器OPA的输出信号的采样结束。

在所述第五时刻t5与第六时刻t6之间，施加所述具有第二电压幅值的第一控制信号S1至所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端，控制所述第一开关K1和所述第二开关K2截止；施加所述具有第一电压幅值的第二控制信号S2至所述第三开关K3的控制端，控制所述第三开关K3导通；施加所述具有第二电压幅值的第三控制信号S3至所述第四开关K4的控制端，控制所述第四开关K4截止；施加具有第一电压幅值的扫描信号SEL至所述非晶硅TFT400的栅极，所述具有第一电压幅值的扫描信号SEL使所述非晶硅TFT400导通；施加所述具有第二电压幅值的第四控制信号S4至所述第五开关K5的控制端，控制所述第五开关K5截止；所述第六时刻t6滞后于所述第五时刻t5。由于所述非晶硅TFT400导通，所述光电二极管401上感应的光电荷通过所述数据线402被传输到所述运算放大器OPA的第二输入端。通过所述运算放大器OPA的作用，所述运算放大器OPA的输出端的电压值为Uref2+Q/Cint，其中，Q为所述光电二极管401上感应的光电荷，Cint为所述第一电容C1的电容值。

在所述第六时刻t6与第七时刻t7之间，施加所述具有第二电压幅值的第一控制信号S1至所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端，控制所述第一开关K1和所述第二开关K2截止；施加所述具有第一电压幅值的第二控制信号S2至所述第三开关K3的控制端，控制所述第三开关K3导通；施加所述具有第二电压幅值的第三控制信号S3至所述第四开关K4的控制端，控制所述第四开关K4截止；施加所述具有第二电压幅值的扫描信号SEL至所述非晶硅TFT400的栅极，控制所述非晶硅TFT400截止；施加所述具有第二电压幅值的第四控制信号S4至所述第五开关K5的控制端，控制所述第五开关K5截止；所述第七时刻t7滞后于所述第六时刻t6。由于所述非晶硅TFT400截止，结束传输所述光电二极管401上感应的光电荷。

在所述第七时刻t7与第八时刻t8之间，施加所述具有第二电压幅值的第一控制信号S1至所述第一开关K1的控制端和所述第二开关K2的控制端，控制所述第一开关K1和所述第二开关K2截止；施加所述具有第一电压幅值的第二控制信号S2至所述第三开关K3的控制端，控制所述第三开关K3导通；施加所述具有第二电压幅值的第三控制信号S3至所述第四开关K4的控制端，控制所述第四开关K4截止；施加所述具有第二电压幅值的扫描信号SEL至所述非晶硅TFT400的栅极，控制所述非晶硅TFT400截止；施加具有第一电压幅值的第四控制信号S4至所述第五开关K5的控制端，所述具有第一电压幅值的第四控制信号S4使所述第五开关K5导通；所述第八时刻t8滞后于所述第七时刻t7。所述第五开关K5导通对所述运算放大器OPA的输出信号进行采样，即将所述运算放大器OPA的输出端的电压采集到所述第三电容C3上。同时，由于整个电路系统存在低频噪声，所述第三电容C3上的电压值为Uref2+Q/Cint+Unoise。

通过所述采样保持单元42的两次采样，所述第三电容C3和所述第二电容C2上的电压差值为(Uref2+Q/Cint+Unoise)-(Uref2+Unoise)＝Q/Cint，消除了整个电路系统的低频噪声。通过所述差分放大器42的差分放大处理和所述模数转换器43的模数转换处理，所述光电二极管401上感应的光电荷被转换为数字信号。

在本实施例中，所述第五开关K5是在所述非晶硅TFT400截止之后才导通，即所述第四控制信号S4的上升沿是在所述第六时刻t6之后到来。在其他实施例中，所述第五开关K5也可以在其他时刻导通，只要保证所述第五开关K5在所述第四开关K4截止后导通、在所述非晶硅TFT400截止后截止即可。因此，本发明实施例还提供所述非晶硅TFT像素单元的另外两种读取方法，时序图分别如图6和图7所示。

图6对应的读取方法，所述第五开关K5在所述第四开关K4截止后、所述非晶硅TFT400导通前导通；图7对应的读取方法，所述第五开关K5在所述非晶硅TFT400导通后导通。图6和图7对应的读取方法，除所述第五开关K5的时序与图5对应的读取方法不同外，其他控制时序与图5对应的读取方法类似，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种图8所示的图像传感器，所述图像传感器可用于指纹识别。参考图6，所述图像传感器包括N条扫描线(611、612、···、61n、···、61N)、M条数据线(621、622、···、62m、···、62M)、像素阵列6以及M个读取电路(读取电路601、读取电路602、···、读取电路60m、···、读取电路60M)，所述读取电路的结构可以为图4所示的电路结构。

所述像素阵列6包括N行、M列呈阵列排布的非晶硅TFT像素单元(P11～PNM)，所述非晶硅TFT像素单元包括非晶硅TFT和光电二极管，所述非晶硅TFT和所述光电二极管的具体结构与图3类似，在此不再赘述。其中，第n行非晶硅TFT像素单元的非晶硅TFT的栅极通过第n条扫描线接收扫描信号SELn，第m列非晶硅TFT像素单元的非晶硅TFT的漏极通过第m条数据线连接第m个非晶硅TFT像素单元的读取电路，1≤n≤N，1≤m≤M。

综上所述，本发明提供的图像传感器、非晶硅TFT像素单元的读取电路及方法，通过所述采样保持单元42两次对所述运算放大器OPA的输出信号进行采样，获得所述非晶硅TFT像素单元感应的光电荷，并消除了整个电路系统的低频噪声。因此，提高了所述非晶硅TFT像素单元的读取电路输出信号的信噪比。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种非晶硅TFT像素单元的读取电路，所述非晶硅TFT像素单元包括非晶硅TFT和光电二极管，其特征在于，所述非晶硅TFT像素单元的读取电路包括运算放大器、第一电容、第一开关、第二开关、第三开关以及采样保持单元；其中，

所述运算放大器的第一输入端适于输入第一参考电压，所述运算放大器的第二输入端连接所述非晶硅TFT的漏极、所述第一电容的一端以及所述第一开关的第一端，所述运算放大器的输出端连接所述第一开关的第二端、所述第三开关的第一端以及所述采样保持单元；

所述第一电容的另一端连接所述第二开关的第一端和所述第三开关的第二端；

所述第二开关的第二端适于输入第二参考电压；

所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端适于输入第一控制信号，所述第三开关的控制端适于输入第二控制信号，所述第二控制信号为所述第一控制信号的反相信号；

所述采样保持单元适于对所述运算放大器的输出端的信号进行采样保持处理，所述采样保持单元包括第四开关、第五开关、第二电容以及第三电容；

在第一时刻与第二时刻之间，控制所述第一开关和所述第二开关导通，控制所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第二时刻滞后于所述第一时刻；

在所述第二时刻与第三时刻之间，控制所述第三开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第三时刻滞后于所述第二时刻；

在所述第三时刻与第四时刻之间，控制所述第三开关和所述第四开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第四时刻滞后于所述第三时刻；

在所述第四时刻与第五时刻之间，控制所述第三开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第五时刻滞后于所述第四时刻；

在所述第五时刻与第六时刻之间，控制所述第三开关和所述非晶硅TFT导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关以及所述第五开关截止，所述第六时刻滞后于所述第五时刻；

在所述第六时刻与第七时刻之间，控制所述第三开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第七时刻滞后于所述第六时刻；

在所述第七时刻与第八时刻之间，控制所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关以及所述非晶硅TFT截止，所述第八时刻滞后于所述第七时刻；

或者，在所述第五时刻与第六时刻之间，控制所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关以及所述非晶硅TFT截止；

在所述第六时刻与第七时刻之间，控制所述第三开关、所述非晶硅TFT以及所述第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第四开关截止；

或者，在所述第六时刻与第七时刻之间，控制所述第三开关、所述非晶硅TFT以及所述第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第四开关截止；

在所述第七时刻与第八时刻之间，控制所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关以及所述非晶硅TFT截止。

2.如权利要求1所述的非晶硅TFT像素单元的读取电路，其特征在于，

所述第四开关的第一端连接所述第五开关的第一端和所述运算放大器的输出端，所述第四开关的第二端连接所述第二电容的一端，所述第四开关的控制端适于输入第三控制信号；

所述第五开关的第二端连接所述第三电容的一端，所述第五开关的控制端适于输入第四控制信号；

所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端适于输入参考电位。

3.如权利要求2所述的非晶硅TFT像素单元的读取电路，其特征在于，所述参考电位为地电位。

4.如权利要求1所述的非晶硅TFT像素单元的读取电路，其特征在于，所述第一电容为多晶硅-绝缘体-多晶硅型电容、金属-绝缘体-金属型电容或者金属-氧化物-金属型电容。

5.如权利要求1所述的非晶硅TFT像素单元的读取电路，其特征在于，所述第一电容的电容值为1皮法至8皮法。

6.如权利要求2至5任一项所述的非晶硅TFT像素单元的读取电路，其特征在于，还包括差分放大器和模数转换器；其中，

所述差分放大器适于对所述第二电容上的电压和所述第三电容上的电压进行差分放大处理；

所述模数转换器适于对所述差分放大器输出的信号进行模数转换处理。

7.一种图像传感器，其特征在于，包括N条扫描线、M条数据线、像素阵列以及M个如权利要求1～6任一项所述的非晶硅TFT像素单元的读取电路；

所述像素阵列包括N行、M列呈阵列排布的非晶硅TFT像素单元，所述非晶硅TFT像素单元包括非晶硅TFT和光电二极管；

第n行非晶硅TFT像素单元的非晶硅TFT的栅极通过第n条扫描线输入扫描信号，第m列非晶硅TFT像素单元的非晶硅TFT的漏极通过第m条数据线连接至第m个非晶硅TFT像素单元的读取电路，1≤n≤N，1≤m≤M。