CN105789202B - 有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器 - Google Patents

有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器。有源像素传感器电路，包括感光器件、第一存储电容、第二存储电容和源极跟随晶体管；有源像素传感器电路还包括：重置模块；充电控制模块在重置阶段和充电阶段控制感光器件的第二极与第二存储电容的第二端连接，在充电阶段控制源极跟随晶体管的栅极与源极跟随晶体管的第二极连接；补偿控制模块，在重置阶段和补偿阶段控制第二存储电容的第二端和第一存储电容的第二端连接；以及信号读取控制模块。本发明解决由于源极跟随晶体管自身差异所导致的输出电流不一致的问题，使得该输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。

Description

有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器
技术领域
本发明涉及有源像素传感技术领域，尤其涉及一种有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器。
背景技术
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)，互补性金属氧化物半导体)图像传感器可以将纯粹逻辑运算的功能转变为接收外界光线后转变为电能并传递出去。
作为最常见的CMOS图像传感器的检测电路，有源式像素传感器(Active PixelSensor，简称APS)电路在感光器件光电转换过程中，由于源极跟随TFT(Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)自身工艺差异所导致的末端输出电流不均一，源极跟随TFT的输出电流会受到其自身的阈值电压的影响，从而会受到从而使最终的画面失真。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器，以解决现有的有源式像素传感器电路在感光器件光电转换过程中，由于源极跟随TFT自身工艺差异所导致的末端输出电流不均一，源极跟随TFT的输出电流会受到其自身的阈值电压的影响，从而会受到从而使最终的画面失真的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种有源像素传感器电路，包括感光器件、第一存储电容、第二存储电容和源极跟随晶体管；所述感光器件的第一极与第一电平线连接；所述第二存储电容的第一端与第一电平线连接；所述源极跟随晶体管的栅极与所述第一存储电容的第一端连接，所述源极跟随晶体管的第一极与第二电平线连接；所述有源像素传感器电路还包括：
重置模块，分别与所述第一存储电容的第一端和所述第一存储电容的第二端连接，用于在重置阶段控制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容的第二端与第二重置电压线连接；
充电控制模块，分别与所述感光器件的第二极、所述第二存储电容的第二端、所述源极跟随晶体管的栅极和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在重置阶段和充电阶段控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，并在充电阶段控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接；
补偿控制模块，分别与所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接，用于在重置阶段和补偿阶段控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接；以及，
信号读取控制模块，分别与光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在信号读取阶段控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接。
实施时，所述重置模块还与重置控制信号线连接，具体用于在重置阶段在重置控制信号的控制下控制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容的第二端与第二重置电压线连接；
所述充电控制模块还分别与第一充电控制信号线和第二充电控制信号线连接，具体用于在重置阶段和充电阶段在第一充电控制信号的控制下控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，并在充电阶段在第二充电控制信号的控制下控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接；
所述补偿控制模块，还与补偿控制信号线连接，用于在重置阶段和补偿阶段在补偿控制信号的控制下控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接；以及，
信号读取控制模块，还与读取控制信号线连接，用于在信号读取阶段在读取控制信号的控制下控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接。
实施时，所述重置模块包括：
第一重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第一重置电压线连接，第二极与所述第一存储电容的第一端连接；以及，
第二重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第二重置电压线连接，第二极与所述第一存储电容的第二端连接。
实施时，所述充电控制模块包括：
第一充电控制晶体管，栅极与所述第一充电控制信号线连接，第一极与所述感光器件的第二极连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接；以及，
第二充电控制晶体管，栅极与所述第二充电控制信号线连接，第一极与所述源极跟随晶体管的栅极连接，第二极与所述源极跟随晶体管的第二极连接。
实施时，所述补偿控制模块包括：补偿控制晶体管，栅极与补偿控制信号线连接，第一极与所述第一存储电容的第二端连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接。
实施时，所述信号读取控制模块包括：信号读取控制晶体管，栅极与所述读取控制信号线连接，第一极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，第二极与所述光电流信号读取线连接。
实施时，所述感光器件包括光电二极管。
实施时，所述源极跟随晶体管、所述第一重置晶体管、所述第二重置晶体管、所述第一充电控制晶体管、所述第二充电控制晶体管、所述补偿控制晶体管和所述信号读取控制晶体管都为p型晶体管，第二电平为高电平，第一电平为低电平。
本发明还提供了一种有源像素传感器电路的驱动方法，应用于上述的有源像素传感电路，所述驱动方法包括：
重置步骤：在重置阶段，重置模块控制第一重置电压写入第一存储电容的第一端并控制第二重置电压写入第一存储电容的第二端，补偿控制模块控制所述第二重置电压写入第二存储电容的第二端，充电控制模块控制所述第二重置电压写入感光器件的第二极，以使得所述感光器件反向偏置；
充电步骤：在充电阶段，充电控制模块控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，所述感光器件受到入射光照射从而使得所述第二存储电容的第二端的电势变为感光电势Vdata，并将该感光电势Vdata存储于所述第二存储电容，所述充电控制模块还控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，由于此时所述源极跟随晶体管的栅极电位保持为所述第一重置电压，以使得所述源极跟随晶体管导通，直至所述源极跟随晶体管的栅极的电位为V2-|Vth|；V2为第二电平，Vth为所述源极跟随晶体管的阈值电压；
补偿步骤：在补偿阶段，补偿控制模块控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接，控制由第二存储电容存储的感光电势Vdata写入所述第一存储电容的第二端，从而所述第一存储电容的第一端的电势会发生等压跳变，使得所述源极跟随晶体管的栅极电位跳变为V2-|Vth|+Vdata；
信号读取步骤：在信号读取阶段，信号读取控制模块控制光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接，所述源极跟随晶体管导通，此时所述源极跟随晶体管的栅源电压补偿所述源极跟随晶体管的阈值电压，以使得所述源极跟随晶体管的工作电流与该阈值电压无关，并所述光电流信号读取线读取该工作电流。
本发明还提供了一种有源像素传感器电路的驱动方法，应用于上述的有源像素传感电路，所述驱动方法包括：
重置步骤：在重置阶段，重置控制信号、第一充电控制信号和补偿控制信号都为低电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管和补偿控制晶体管都导通，第一重置电压写入第一存储电容的第一端，第二存储电容写入光电二极管的阴极，以使得所述光电二极管反向偏置，并通过所述第二重置电压对所述光电二极管的PN结电容充电；
充电步骤：在充电阶段，第一充电控制信号和第二充电控制信号都为低电平，第一充电控制晶体管和第二充电控制晶体管都导通，所述光电二极管被入射光照射而使得所述第二存储电容的第二端的电势变为感光电势Vdata，并将该感光电势Vdata存储于所述第二存储电容，此时所述源极跟随晶体管的栅极电位保持为所述第一重置电压，以使得所述源极跟随晶体管导通，直至所述源极跟随晶体管的栅极的电位为Vdd-|Vth|；Vdd为所述源极跟随晶体管的第一极接入的高电平，Vth为所述源极跟随晶体管的阈值电压；
补偿步骤：在补偿阶段，补偿控制信号为低电平，补偿控制晶体管导通，以使得由第二存储电容存储的感光电势Vdata写入所述第一存储电容的第二端，从而所述第一存储电容的第一端的电势会发生等压跳变，使得所述源极跟随晶体管的栅极电位跳变为Vdd-|Vth|+Vdata；
信号读取步骤：在信号读取阶段，读取控制信号为低电平，信号读取控制晶体管导通，并此时源极跟随晶体管的栅极电位为Vdd-|Vth|+Vdata，所述源极跟随晶体管导通，并该源极跟随晶体管的工作电流为K×Vdata2，并所述光电流信号读取线读取该工作电流，K为所述源极跟随晶体管的电流系数。
实施时，所述重置步骤还包括：在重置阶段，第二充电控制信号和读取控制信号都为第二电平，第二充电控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述充电步骤还包括：在充电阶段，重置控制信号、补偿控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管，第二重置晶体管、补偿控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述补偿步骤还包括：在补偿阶段，重置控制信号、第一充电控制信号、第二充电控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管、第二充电控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述信号读取步骤还包括：在信号读取阶段，重置控制信号、第一充电控制信号、第二充电控制信号、补偿控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管、补偿控制晶体管和第二充电控制晶体管都断开。
本发明还提供了一种图像传感器，其特征在于，包括上述的有源像素传感器电路。
与现有技术相比，本发明所述的有源像素传感器电路、驱动方法和图像传感器采用重置模块、充电控制模块和补偿模块可以通过电压跳变补偿的方式，解决由于源极跟随晶体管自身差异所导致的输出电流不一致的问题，使得该输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。
附图说明
图1是本发明实施例所述的有源像素传感器电路的结构图；
图2是本发明另一实施例所述的有源像素传感器电路的结构图；
图3A是本发明所述的有源像素传感器电路的一具体实施例的电路图；
图3B、图3C、图3D、图3E分别是图3A所示的有源像素传感器电路在T1、T2、T3、T4的电流流向和晶体管导通示意图；
图4是本发明如图3A所示的有源像素传感器电路的工作时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例所述的有源像素传感器电路，包括感光器件10、第一存储电容C1、第二存储电容C2和源极跟随晶体管Tsf；
所述感光器件10的第一极与第一电平线连接；所述第一电平线输出第一电平V1；
所述第二存储电容C2的第一端与第一电平线连接；
所述源极跟随晶体管Tsf的栅极与所述第一存储电容C1的第一端连接，所述源极跟随晶体管Tsf的第一极与第二电平线连接；所述第二电平线输出第二电平V2；
所述有源像素传感器电路还包括：
重置模块21，分别与所述第一存储电容C1的第一端和所述第一存储电容C1的第二端连接，用于在重置阶段控制所述第一存储电容C1的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容C1的第二端与第二重置电压线连接；所述第一重置电压线输出第一重置电压Vinit，所述第二重置电压线输出第二重置电压Vcom；
充电控制模块22，分别与所述感光器件10的第二极、所述第二存储电容C2的第二端、所述源极跟随晶体管Tsf的栅极和所述源极跟随晶体管Tsf的第二极连接，用于在重置阶段和充电阶段控制所述感光器件10的第二极与所述第二存储电容C2的第二端连接，并在充电阶段控制所述源极跟随晶体管Tsf的栅极与所述源极跟随晶体管Tsf的第二极连接；
补偿控制模块23，分别与所述第二存储电容C2的第二端和所述第一存储电容C1的第二端连接，用于在重置阶段和补偿阶段控制所述第二存储电容C2的第二端和所述第一存储电容C1的第二端连接；以及，
信号读取控制模块24，分别与光电流信号读取线RL和所述源极跟随晶体管Tsf的第二极连接，用于在信号读取阶段控制所述光电流信号读取线RL和所述源极跟随晶体管Tsf的第二极连接。
在图1中，Tsf为p型晶体管，但是实际操作时，Tsf也可以为n型晶体管。
本发明实施例所述的有源像素传感器电路通过采用重置模块、充电控制模块和补偿模块可以通过电压跳变补偿的方式，解决由于源极跟随晶体管自身差异所导致的输出电流不一致的问题，使得该输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。
具体的，如图2所示，在本发明所述的有源像素传感器电路一实施例中，所述重置模块21还与重置控制信号线Reset连接，具体用于在重置阶段在重置控制信号的控制下控制所述第一存储电容C1的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容C1的第二端与第二重置电压线连接；
所述充电控制模块22还分别与第一充电控制信号线Scan2和第二充电控制信号线Scan3连接，具体用于在重置阶段和充电阶段在第一充电控制信号的控制下控制所述感光器件10的第二极与所述第二存储电容C2的第二端连接，并在充电阶段在第二充电控制信号的控制下控制所述源极跟随晶体管Tsf的栅极与所述源极跟随晶体管Tsf的第二极连接；
所述补偿控制模块23，还与补偿控制信号线Scan1连接，用于在重置阶段和补偿阶段在补偿控制信号的控制下控制所述第二存储电容C2的第二端和所述第一存储电容C1的第二端连接；以及，
信号读取控制模块24，还与读取控制信号线Scan4连接，用于在信号读取阶段在读取控制信号的控制下控制所述光电流信号读取线RL和所述源极跟随晶体管Tsf的第二极连接。
在以上的实施例中，重置模块与重置控制信号线连接，在重置控制信号的控制下进行重置操作，充电控制模块分别与第一充电控制信号线和第二充电控制信号线连接，在第一充电控制信号和第二充电控制信号的控制下进行充电操作，信号读取控制模块与读取控制信号线连接，在读取控制信号的控制下进行信号读取操作。
具体的，所述重置模块可以包括：
第一重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第一重置电压线连接，第二极与所述第一存储电容的第一端连接；以及，
第二重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第二重置电压线连接，第二极与所述第一存储电容的第二端连接。
具体的，所述充电控制模块包括：
第一充电控制晶体管，栅极与所述第一充电控制信号线连接，第一极与所述感光器件的第二极连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接；以及，
第二充电控制晶体管，栅极与所述第二充电控制信号线连接，第一极与所述源极跟随晶体管的栅极连接，第二极与所述源极跟随晶体管的第二极连接。
具体的，所述补偿控制模块可以包括：补偿控制晶体管，栅极与补偿控制信号线连接，第一极与所述第一存储电容的第二端连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接。
具体的，所述信号读取控制模块包括：信号读取控制晶体管，栅极与所述读取控制信号线连接，第一极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，第二极与所述光电流信号读取线连接。
具体的，所述感光器件包括光电二极管。
在实际操作时，所述感光器件也可以为其他类型的光敏器件，只需该光敏器件的工艺制程可以和现有的半导体制程相结合即可。
在实际操作时，所述源极跟随晶体管、所述第一重置晶体管、所述第二重置晶体管、所述第一充电控制晶体管、所述第二充电控制晶体管、所述补偿控制晶体管和所述信号读取控制晶体管可以都为p型晶体管，此时第二电平为高电平，第一电平为低电平。但是在实际操作时，上述晶体管的类型也可以是n型晶体管，本发明实施例对晶体管的类型不作限定。
下面通过一具体实施例来说明本发明所述的有源像素传感器电路。
如图3A所示，本发明所述的有源像素传感器电路的一具体实施例包括光电二极管PD、第一存储电容C1、第二存储电容C2、源极跟随晶体管Tsf、重置模块、充电控制模块、补偿控制模块和信号读取控制模块，其中，
所述光电二极管PD的阳极接地；
所述第二存储电容C2的第一端接地；
所述源极跟随晶体管Tsf的栅极与所述第一存储电容C1的第一端连接，所述源极跟随晶体管Tsf的源极接入高电平Vdd；
所述重置模块可以包括：
第一重置晶体管TR1，栅极与重置控制信号线Reset连接，源极接入第一重置电压Vinit连接，漏极与所述第一存储电容C1的第一端连接；以及，
第二重置晶体管TR2，栅极与所述重置控制信号线Reset连接，源极接入第二重置电压Vcom，第二极与所述第一存储电容C1的第二端连接；
所述充电控制模块包括：
第一充电控制晶体管TC1，栅极与所述第一充电控制信号线Scan2连接，源极与所述光电二极管PD的阴极连接，漏极与所述第二存储电容C2的第二端连接；以及，
第二充电控制晶体管TC2，栅极与所述第二充电控制信号线Scan3连接，源极与所述源极跟随晶体管Tsf的栅极连接，漏极与所述源极跟随晶体管Tsf的漏极连接；
所述补偿控制模块可以包括：补偿控制晶体管Tcp，栅极与补偿控制信号线Scan1连接，源极与所述第一存储电容C1的第二端连接，漏极与所述第二存储电容C2的第二端连接；
所述信号读取控制模块包括：信号读取控制晶体管Tread，栅极与读取控制信号线Scan4连接，源极与所述源极跟随晶体管的漏极连接，漏极与所述光电流信号读取线RL连接。
在图3A中，第一节点N1与Tsf的栅极连接，第二节点N2与第二存储电容C2的第二端连接。
如图4所示，本发明如图3A所示的有源像素传感器电路的具体实施例在工作时，
在重置阶段T1，Reset、Scan1、Scan2都为低电平，Scan3和Scan4都为高电平，TR1和TR2都导通，Tcp和TC1都导通，此过程将N1重置接地，N1的电势为Vinit(Vinit为初始低电位，Vinit可以为0或负电压)，并将N2的电势重置为Vcom，目的时将之前的电压信号进行重置；并且，Tcp和TC1都导通，Vcom依次经过Tcp和TC1写入PD的阴极，以控制PD反向偏置；在重置阶段进行重置的作用是将上一帧的信号做消除，防止上一帧的信号对下一帧的探测产生影响；
在充电阶段T2，Reset、Scan1和Scan4都为高电平，Scan2和Scan3都为低电平，此时TC1导通，当PD的PN结上有入射光照射时，光量子激发在PN结上产生电子空穴对，使PN结电容上的电荷发生复合，N2的电势降为Vdata(Vdata是PD被入射光照射后产生的感光电势)，并将Vdata存储在C2两端，同时TC2导通，以控制Tsf的栅极与Tsf的漏极连接，由于此时所述源极跟随晶体管Tsf的栅极电位保持为Vinit，以使得Tsf导通，Vdd通过Tsf和TC2对N1进行充电，直至Tsf的栅极的电位为Vdd-|Vth|；Vth为Tsf的阈值电压；
在补偿阶段T3，Reset、Scan2、Scan3和Scan4都为高电平，Scan1为低电平，Tcp导通，其他晶体管都断开，此时N2的电势为Vdata，N1的电势会发生等压跳变，N1的电势跳变为Vdd-|Vth|+Vdata后固定不变；
在信号读取阶段T4，Reset、Scan1、Scan2和Scan3都为高电平，Scan4为低电平，Tread导通，Tsf的源极接入Vdd，Tsf的漏极与RL连接，此时N1的电势为Vdd-|Vth|+Vdata，Tsf的导通电流I即光电流信号通过Tsf和Tread被RL读取；
I＝K(VGS–Vth)2＝K[Vdd–(Vdd–|Vth|+Vdata)–Vth]2＝K(Vdata)2；
其中，K为Tsf的电流系数，VGS为Tsf的栅源电压。
由上式可看出此时I已经不受源极跟随晶体管Tsf的阈值电压的影响，而只与Vdata有关，而Vdata直接由光电二极管PD的PN结受光照而产生，彻底解决拉低源极跟随晶体管Tsf由于工艺制程及长时间的操作噪声阈值电压偏移的问题，保证光电流信号的准确性。
图3B、图3C、图3D、图3E分别是图3A所示的有源像素传感器电路在T1、T2、T3、T4的电流流向和晶体管导通示意图，在图3B、图3C、图3D、图3E中，虚线框起来的晶体管是导通的。
本发明实施例所述的有源像素传感器电路的驱动方法，应用于上述的有源像素传感电路，所述驱动方法包括：
重置步骤：在重置阶段，重置模块控制第一重置电压写入第一存储电容的第一端并控制第二重置电压写入第一存储电容的第二端，补偿控制模块控制所述第二重置电压写入第二存储电容的第二端，充电控制模块控制所述第二重置电压写入感光器件的第二极，以使得所述感光器件反向偏置；
充电步骤：在充电阶段，充电控制模块控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，所述感光器件受到入射光照射从而使得所述第二存储电容的第二端的电势变为感光电势Vdata，并将该感光电势Vdata存储于所述第二存储电容，所述充电控制模块还控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，由于此时所述源极跟随晶体管的栅极电位保持为所述第一重置电压，以使得所述源极跟随晶体管导通，直至所述源极跟随晶体管的栅极的电位为V2-|Vth|；V2为第二电平，Vth为所述源极跟随晶体管的阈值电压；
补偿步骤：在补偿阶段，补偿控制模块控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接，控制由第二存储电容存储的感光电势Vdata写入所述第一存储电容的第二端，从而所述第一存储电容的第一端的电势会发生等压跳变，使得所述源极跟随晶体管的栅极电位跳变为V2-|Vth|+Vdata；
信号读取步骤：在信号读取阶段，信号读取控制模块控制光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接，所述源极跟随晶体管导通，此时所述源极跟随晶体管的栅源电压补偿所述源极跟随晶体管的阈值电压，以使得所述源极跟随晶体管的工作电流与该阈值电压无关，并所述光电流信号读取线读取该工作电流。
本发明实施例所述的有源像素传感器电路的驱动方法可以使得在信号读取阶段所述源极跟随晶体管的栅源电压补偿所述源极跟随晶体管的阈值电压，以使得所述源极跟随晶体管的工作电流与该阈值电压无关。
本发明实施例所述的有源像素传感器电路的驱动方法，应用于本发明如图3A所示的有源像素传感电路，所述驱动方法包括：
重置步骤：在重置阶段，重置控制信号、第一充电控制信号和补偿控制信号都为低电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管和补偿控制晶体管都导通，第一重置电压写入第一存储电容的第一端，第二存储电容写入光电二极管的阴极，以使得所述光电二极管反向偏置，并通过所述第二重置电压对所述光电二极管的PN结电容充电；
充电步骤：在充电阶段，第一充电控制信号和第二充电控制信号都为低电平，第一充电控制晶体管和第二充电控制晶体管都导通，所述光电二极管被入射光照射而使得所述第二存储电容的第二端的电势变为感光电势Vdata，并将该感光电势Vdata存储于所述第二存储电容，此时所述源极跟随晶体管的栅极电位保持为所述第一重置电压，以使得所述源极跟随晶体管导通，直至所述源极跟随晶体管的栅极的电位为Vdd-|Vth|；Vdd为所述源极跟随晶体管的第一极接入的高电平，Vth为所述源极跟随晶体管的阈值电压；
补偿步骤：在补偿阶段，补偿控制信号为低电平，补偿控制晶体管导通，以使得由第二存储电容存储的感光电势Vdata写入所述第一存储电容的第二端，从而所述第一存储电容的第一端的电势会发生等压跳变，使得所述源极跟随晶体管的栅极电位跳变为Vdd-|Vth|+Vdata；
信号读取步骤：在信号读取阶段，读取控制信号为低电平，信号读取控制晶体管导通，并此时源极跟随晶体管的栅极电位为Vdd-|Vth|+Vdata，所述源极跟随晶体管导通，并该源极跟随晶体管的工作电流为K×Vdata2，并所述光电流信号读取线读取该工作电流，K为所述源极跟随晶体管的电流系数。
具体的，所述重置步骤还包括：在重置阶段，第二充电控制信号和读取控制信号都为第二电平，第二充电控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述充电步骤还包括：在充电阶段，重置控制信号、补偿控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管，第二重置晶体管、补偿控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述补偿步骤还包括：在补偿阶段，重置控制信号、第一充电控制信号、第二充电控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管、第二充电控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述信号读取步骤还包括：在信号读取阶段，重置控制信号、第一充电控制信号、第二充电控制信号、补偿控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管、补偿控制晶体管和第二充电控制晶体管都断开；
本发明实施例所述的图像传感器包括上述的有源像素传感器电路。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种有源像素传感器电路，其特征在于，包括感光器件、第一存储电容、第二存储电容和源极跟随晶体管；所述感光器件的第一极与第一电平线连接；所述第二存储电容的第一端与第一电平线连接；所述源极跟随晶体管的栅极与所述第一存储电容的第一端连接，所述源极跟随晶体管的第一极与第二电平线连接；所述有源像素传感器电路还包括：
重置模块，分别与所述第一存储电容的第一端和所述第一存储电容的第二端连接，用于在重置阶段控制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容的第二端与第二重置电压线连接；
充电控制模块，分别与所述感光器件的第二极、所述第二存储电容的第二端、所述源极跟随晶体管的栅极和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在重置阶段和充电阶段控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，并在充电阶段控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接；
补偿控制模块，分别与所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接，用于在重置阶段和补偿阶段控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接；以及，
信号读取控制模块，分别与光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接，用于在信号读取阶段控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接。
2.如权利要求1所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述重置模块还与重置控制信号线连接，具体用于在重置阶段在重置控制信号的控制下控制所述第一存储电容的第一端与第一重置电压线连接，并控制所述第一存储电容的第二端与第二重置电压线连接；
所述充电控制模块还分别与第一充电控制信号线和第二充电控制信号线连接，具体用于在重置阶段和充电阶段在第一充电控制信号的控制下控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，并在充电阶段在第二充电控制信号的控制下控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接；
所述补偿控制模块，还与补偿控制信号线连接，用于在重置阶段和补偿阶段在补偿控制信号的控制下控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接；以及，
信号读取控制模块，还与读取控制信号线连接，用于在信号读取阶段在读取控制信号的控制下控制所述光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接。
3.如权利要求2所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述重置模块包括：
第一重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第一重置电压线连接，第二极与所述第一存储电容的第一端连接；以及，
第二重置晶体管，栅极与所述重置控制信号线连接，第一极与第二重置电压线连接，第二极与所述第一存储电容的第二端连接。
4.如权利要求3所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述充电控制模块包括：
第一充电控制晶体管，栅极与所述第一充电控制信号线连接，第一极与所述感光器件的第二极连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接；以及，
第二充电控制晶体管，栅极与所述第二充电控制信号线连接，第一极与所述源极跟随晶体管的栅极连接，第二极与所述源极跟随晶体管的第二极连接。
5.如权利要求4所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述补偿控制模块包括：补偿控制晶体管，栅极与补偿控制信号线连接，第一极与所述第一存储电容的第二端连接，第二极与所述第二存储电容的第二端连接。
6.如权利要求5所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述信号读取控制模块包括：信号读取控制晶体管，栅极与所述读取控制信号线连接，第一极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，第二极与所述光电流信号读取线连接。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述感光器件包括光电二极管。
8.如权利要求6所述的有源像素传感器电路，其特征在于，所述源极跟随晶体管、所述第一重置晶体管、所述第二重置晶体管、所述第一充电控制晶体管、所述第二充电控制晶体管、所述补偿控制晶体管和所述信号读取控制晶体管都为p型晶体管，第二电平为高电平，第一电平为低电平。
9.一种有源像素传感器电路的驱动方法，应用于如权利要求1至8中任一权利要求所述的有源像素传感电路，其特征在于，所述驱动方法包括：
重置步骤：在重置阶段，重置模块控制第一重置电压写入第一存储电容的第一端并控制第二重置电压写入第一存储电容的第二端，补偿控制模块控制所述第二重置电压写入第二存储电容的第二端，充电控制模块控制所述第二重置电压写入感光器件的第二极，以使得所述感光器件反向偏置；
充电步骤：在充电阶段，充电控制模块控制所述感光器件的第二极与所述第二存储电容的第二端连接，所述感光器件受到入射光照射从而使得所述第二存储电容的第二端的电势变为感光电势Vdata，并将该感光电势Vdata存储于所述第二存储电容，所述充电控制模块还控制所述源极跟随晶体管的栅极与所述源极跟随晶体管的第二极连接，由于此时所述源极跟随晶体管的栅极电位保持为所述第一重置电压，以使得所述源极跟随晶体管导通，直至所述源极跟随晶体管的栅极的电位为V2-|Vth|；V2为第二电平，Vth为所述源极跟随晶体管的阈值电压；
补偿步骤：在补偿阶段，补偿控制模块控制所述第二存储电容的第二端和所述第一存储电容的第二端连接，控制由第二存储电容存储的感光电势Vdata写入所述第一存储电容的第二端，从而所述第一存储电容的第一端的电势会发生等压跳变，使得所述源极跟随晶体管的栅极电位跳变为V2-|Vth|+Vdata；
信号读取步骤：在信号读取阶段，信号读取控制模块控制光电流信号读取线和所述源极跟随晶体管的第二极连接，所述源极跟随晶体管导通，此时所述源极跟随晶体管的栅源电压补偿所述源极跟随晶体管的阈值电压，以使得所述源极跟随晶体管的工作电流与该阈值电压无关，并所述光电流信号读取线读取该工作电流。
10.一种有源像素传感器电路的驱动方法，应用于如权利要求8所述的有源像素传感电路，其特征在于，所述驱动方法包括：
重置步骤：在重置阶段，重置控制信号、第一充电控制信号和补偿控制信号都为低电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管和补偿控制晶体管都导通，第一重置电压写入第一存储电容的第一端，第二存储电容写入光电二极管的阴极，以使得所述光电二极管反向偏置，并通过所述第二重置电压对所述光电二极管的PN结电容充电；
充电步骤：在充电阶段，第一充电控制信号和第二充电控制信号都为低电平，第一充电控制晶体管和第二充电控制晶体管都导通，所述光电二极管被入射光照射而使得所述第二存储电容的第二端的电势变为感光电势Vdata，并将该感光电势Vdata存储于所述第二存储电容，此时所述源极跟随晶体管的栅极电位保持为所述第一重置电压，以使得所述源极跟随晶体管导通，直至所述源极跟随晶体管的栅极的电位为Vdd-|Vth|；Vdd为所述源极跟随晶体管的第一极接入的高电平，Vth为所述源极跟随晶体管的阈值电压；
补偿步骤：在补偿阶段，补偿控制信号为低电平，补偿控制晶体管导通，以使得由第二存储电容存储的感光电势Vdata写入所述第一存储电容的第二端，从而所述第一存储电容的第一端的电势会发生等压跳变，使得所述源极跟随晶体管的栅极电位跳变为Vdd-|Vth|+Vdata；
信号读取步骤：在信号读取阶段，读取控制信号为低电平，信号读取控制晶体管导通，并此时源极跟随晶体管的栅极电位为Vdd-|Vth|+Vdata，所述源极跟随晶体管导通，并该源极跟随晶体管的工作电流为K×Vdata2，并所述光电流信号读取线读取该工作电流，K为所述源极跟随晶体管的电流系数。
11.如权利要求10所述的有源像素传感器电路的驱动方法，其特征在于，所述重置步骤还包括：在重置阶段，第二充电控制信号和读取控制信号都为第二电平，第二充电控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述充电步骤还包括：在充电阶段，重置控制信号、补偿控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管，第二重置晶体管、补偿控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述补偿步骤还包括：在补偿阶段，重置控制信号、第一充电控制信号、第二充电控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管、第二充电控制晶体管和信号读取控制晶体管都断开；
所述信号读取步骤还包括：在信号读取阶段，重置控制信号、第一充电控制信号、第二充电控制信号、补偿控制信号和读取控制信号都为高电平，第一重置晶体管、第二重置晶体管、第一充电控制晶体管、补偿控制晶体管和第二充电控制晶体管都断开。
12.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一权利要求所述的有源像素传感器电路。
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