KR20040004475A - 개선된 초소형 볼로미터 동작 시스템 - Google Patents

개선된 초소형 볼로미터 동작 시스템 Download PDF

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Abstract

기판(202) 및 상기 기판(202)에 상대적으로 고정된 복수의 센서 소자(220) 어레이를 갖는, 적외선 방출을 검출하기 위한 초소형 볼로미터 동작 시스템에 관한 것이다.
하나의 실시예에서, 적어도 어떤 센서 소자(322)는 다른 센서 소자(320)에 비하여 보다 적게 열적으로 절연된다. 보다 적게 열적으로 절연된 센서 소자(322)는 센서 어레이(220) 내부에 과도 현상이 존재하는 경우 선택된다. 다른 실시예에 있어서는, 과도 현상이 예상될 때 모든 센서 소자(220)는 선택되지 않는다.

Description

개선된 초소형 볼로미터 동작 시스템{IMPROVED MICROBLOLMETER OPERATING SYSTNE}
볼로미터를 갖는 적외선 방사 표시 시스템은 다양한 응용분야를 갖는다. 응용분야의 예로서 기계장치의 예방적 유지보수, 전력전송 장치, 화재예방, 화재진압, 에너지관리, 경찰, 항해, 보안, 및 군용에의 응용 등의 예측적 유지보수 등이 있다.
일반적인 볼로미터 어레이는 열 및 행으로 배열된 다수의 열적으로 절연된 센서 소자 또는 픽셀을 포함한다. 센서 소자는 상대적으로 높은 온도계수를 갖는 박막 필름 저항이다. 적외선 방사가 센서 소자에 충돌하면, 박막 필름의 온도가 상승하고, 저항이 변화하게 된다. 이 저항의 변화를 측정하므로써, 입사된 적외선 방사의 크기가 측정될 수 있다.
센서 소자는 일반적으로 통상의 반도체 처리 기술를 사용하여 기판 상에 형성된다. 각각의 센서 소자는 일반적으로 기판으로부터 열적으로 절연된 브리지 또는 그것과 유사한 것 위에 형성된다. 기판과 과도하게 열적으로 절연시키지 않고도, 기판의 열적 부분(thermal mass)이, 입력되는 적외선 방사에 의해서 센서 소자의 박막레지스터가 심각하게 가열되어, 센서 소자의 감도가 과도하게 약해지는 것을 방지하게 된다.
초소형 볼로미터에 있어서, 각각의 박막 필름 레지스터의 하나의 단자가 VDD 와 같은 전력 공급 전압에 연결된다. 각각의 박막 필름 레지스터의 다른 터미널은 행 선택 스위치를 통하여 대응되는 열 판독 라인에 연결된다. 각각의 열 판독 라인은 대응되는 열 선택 스위치를 통하여 판독 라인에 연결된다. 판독 라인은 트랜스임피던스 증폭기를 통하여 접지 또는 가상 접지 등의 제 2 공급라인에 연결된다. 트랜스임피던스 증폭기는, 일반적으로 검출되는 입력 적외선 방사의 크기에 연관된 출력 신호를 제공한다.
동작 중에, 선택된 열에 있는 센서 소자는 다음 열에 있는 센서소자가 판독되기 전에 제 1 센서 소자로부터 마지막 센서 소자까지 연속하여 판독한다. 이러한 동작을 수행하기 위해서, 제 1 열 선택 스위치는 구동되면 제 1 열 판독 라인을 판독 라인에 연결한다. 그리고, 행 선택 스위치는 순차적으로 구동되면 선택된 열에 있는 각각의 센서 소자를 선택된 열 판독 라인에 연결하고 결과적으로 판독 라인에 연결한다.
선택된 열의 모든 센서 소자가 판독되면, 다음 열 선택 스위치 구동되어 다음 열 판독 라인을 판독 출력 라인에 연결한다. 그리고 행 선택 스위치가 다시 순차적으로 구동되면, 다음 열에 있는 각각의 센서 소자를 선택된 열 판독 라인에 연결하고 결과적으로 판독 라인에 연결한다. 이러한 동작은 초소형 볼로미터 어레이의 각각의 열에 대해서 계속된다.
센서 소자의 제 1 열이 판독되면, 선택되지 않은 열의 열 판독 라인은 판독 라인으로부터 차단된다. 또한, 선택되지 않은 열 판독 라인을 선택되지 않은 센서 소자를 통하여 VDD에 연결하는 행 선택 스위치들은 순차적으로 구동되고, 그것에 의해서 선택되지 않은 열 판독 라인은 선택적으로 VDD에 연결된다. 따라서, 선택되지 않은 열 판독 라인은 그것들이 선택되지 않은 경우에 VDD에 있게 된다.
선택되지 않은 열 판독 라인이 대응되는 열 선택 스위치에 의해서 선택되게 되면, 열 판독 라인은 트랜스임피던스 증폭기를 통하여 접지 또는 가상 접지에 즉시 연결된다.
트랜스임피던스 증폭기에 의해서 제공될 수 있는 전류가 제한되기 때문에, 또한, 열 판독 라인의 캐퍼시턴스 및 저항 때문에, 하나의 열 판독 라인으로부터 다른 열 판독 라인으로 전이되는 것에 의해서 새롭게 선택된 열 판독 라인에 과도현상이 발생된다.
이러한 과도현상에 의해서 각각의 열에 있는 소수의 제 1 센서 소자의 저항을 정확하게 판독하는 것이 어렵게 된다. 따라서, 종래의 초소형 볼로미터 어레이 있어서는, 센서 소자의 앞에 있는 몇개의 행에 대한 판독이 부정확할 수 있다.
또한, 새롭게 선택된 열 판독 라인의 과도 전류는 각각의 열의 앞에 있는 몇개의 센서 소자를 매우 가열시킨다. 센서 소자는 일반적으로 기판으로부터 열적으로 절연되어 있기 때문에, 이러한 가열은 센서 소자의 박막 필름 저항에 손상을 초래한다.
따라서, 열적으로 절연된 센서 소자가 판독되는 동안에, 과도 현상이 열(row) 판독 라인에서 발생할 수 있는 가능성을 감소시킬 수 있는 초소형 볼로미터 어레이 및/또는 동작 시스템의 개발이 요망되어 왔다.
본 발명은 일반적으로 적외선 방사 표시 시스템에 관한 것으로, 특히, 적외선 방사를 검출하기 위한 볼로미터(bolometer: 저항 방사열계) 및 그것의 동작 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 적외선 영상 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 초소형 볼로미터 어레이의 구성 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 다른 하나의 예시적인 실시예에 따른 초소형 볼로미터 어레이의 구성 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 하나의 예시적인 실시예에 따른 초소형 볼로미터 어레이의 구성 다이어그램이다.
본 발명은 열적으로 절연된 센서 소자가 판독되는 동안에 과도 현상이 열 판독 라인에서 발생할 수 있는 가능성을 감소시킬 수 있는 초소형 볼로미터 어레이 및/또는 동작 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시예에서는, 하나 또는 그 이상의 "더미" 센서 소자의 행이 초소형 볼로미터 어레이에 위치한다. "더미" 센서 소자는 반드시 그럼 필요는 없지만, 바람직하게는, 기판에 열적으로 결합되어, 새롭게 선택된 열 판독 라인에 의해서 발생하는 과도적인 전류 스파이크를 더욱 용이하게 해결하도록 한다.
"더미" 센서 소자의 하나 또는 그 이상의 행은, 열 판독 라인이 초기에 선택되는 경우에 그 행들이 선택되도록 구성되어 진다. 따라서, 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도 현상이 발생하는 것은, 영상화하는데 사용되는 열적으로 절연된 센서 소자가 아니고, "더미" 센서 소자이다.
"더미" 센서 소자의 충분한 수의 행(columms)이 제공되어, 실제적으로 열적으로 절연된 센서 소자가 판독되기 전에 과도현상이 안정화되는 충분한 시간을 갖도록 한다. 선택적으로, 더미 센서 소자의 하나의 행이 제공되고, 또한, 초소형 볼로미터의 어레이의 제어가 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도 현상이 안정화될 때까지 더미 센서 소자가 선택된 상태를 유지하도록 구성된다.
다른 예시적인 실시예에 있어서, 더미 센서는 필요하지 않다. 대신에, 초소형 볼로미터 어레이의 제어가 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도 현상이 안정화될 때까지 어레이에 있어서 모든 센서 소자를 버리도록 구성된다. 이러한 것은 새로운 열 판독 라인이 선택된 후의 일정 기간 동안에 모든 행 선택 스위치를 버리으므로서 달성된다. 그렇게 함으로써 열적으로 절연된 센서 소자에 손상을 방지하도록 할 수 있다.
다음에 개시되는 상세한 설명은 도면을 참조하여 설명되고, 상이한 도면에 있어서 대응되는 소자는 동일한 번호에 의해서 설명된다. 도면은 본 발명에 의해서 실시되는 구성의 실질적인 크기를 나타내는 것이 아니고, 선택된 실시예를 도시하는 것에 불과하고, 도면에 의해서 본 발명의 범위는 한정되는 것은 아니다. 도면은 실제적으로 도식적인 것에 불과하다. 본 발명에서 통상의 지식을 가진 자는 제공된 많은 실시예가 사용될 수 있는 적합한 대체물을 갖는다는 것을 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 적외선 영상 시스템(280)의 블록 다이어그램이다. 적외선 영상 시스템(280)은 대상물(285)에 의해서 방출된 적외선 방사가 초소형 볼로미터 어레이(200)를 비출 수 있도록 구성된 초소형 볼로미터 어레이(200) 및 렌즈 시스템(282)을 포함한다.
도 1의 실시예에 있어서, 초퍼(284)가 초소형 볼로미터 어레이(200) 및 렌즈 시스템(282) 사이에 놓여진다. 초퍼(284)는 렌즈 시스템(282)에 의해서 모아지는 적외선 방출을 주기적으로 막거나 통과시키도록 하는 개구를 갖는 회전 디스크이다. 초퍼는, 예를 들어, 본 발명분야에서 공지된 초소형 볼로미터 어레이를 주기적으로 재조정하기 위해서 사용된다.
초소형 볼로미터 어레이(200)는, 바람직하게는 하나의 측면에 적외선 투과창을 갖는 진공 용기에 내장된다. 투과창은 렌즈 시스템(282)에 의해서 모아진 적외선 방출이 투과창을 통하여 초소형 볼로미터 어레이(200)로 통과하도록 위치된다.
초소형 볼로미터 어레이(200)는 기판(202), 상기 기판(202)으로부터 열적으로 절연된 센서 소자 어레이(220), 및 다른 하나의 실시예에서는, 상기 기판으로부터 보다 적게 열적으로 절연된 복수의 센서 소자(222)를 포함한다. 설명을 위해서, 보다 적게 열적으로 절연된 복수의 센서 소자(222)는 도 1에 음영 패턴으로 도시된다.
초소형 볼로미터 어레이(200)는 선택 및 판독 블록(209)을 통하여 제어기(208)에 연결된다. 선택 및 판독 블록(209)은 선택된 센서 소자 및 픽셀이 계속하여 선택될 수 있도록 센서 소자 선택 신호를 제공한다. 하나의 실시예에 있어서, 선택 및 판독 블록(209)은 다음 열에서 선택 소자를 연속하여 판독하기 전에 제 1 열의 각각의 센서 소자를 연속하여 판독한다.
도 1은, 각각의 열(row)의 제 1 선택된 센서 소자는, 열(row)의 나머지 센서 소자에 비하여 기판으로부터 보다 적게 열적으로 절연된 복수의 센서 소자(222)이다. 위에서 기재된 바와 같이, 어떤 초소형 볼로미터 어레이(200)에 있어서는, 하나의 열(row) 판독 라인으로부터 다른 열(row) 판독 라인으로 전이되는 것은 새롭게 선택된 열 선택 라인에 과도 현상을 발생시킨다. 이러한 과도현상에 의해서 제 1 센서 소자의 저항의 정확한 판독을 어렵게 한다. 과도현상은 선택된 센서 소자를 심각하게 가열시킬 수 있다.
그러나, 도 1의 각 열의 제 1 선택된 센서 소자는 기판으로부터 보다 적게 열적으로 절연되어 있기 때문에, 열 판독 라인이 초기에 선택되는 경우에 발생할 수 있는 과도현상의 전류 스파이크가 보다 용이하게 해소될 수 있다.
보다 적게 열적으로 절연된 센서 소자(222)의 오직 하나의 행이 도 1에 도시되지만, 행의 수가 다른 경우를 고려할 수 있다. 충분한 수의 행을 갖는 "더미" 센서 소자가, 열적으로 절연된 센서 소자(220)가 판독되기 전에 과도현상이 안정되는 충분한 시간을 갖도록 제공된다.
선택적으로, 더미 센서 소자의 하나의 행이 제공되어, 선택 및 판독 블록(209)이, 새롭게 선택된 열 판독 라인의 과도현상이 충분히 안정화될 때까지 선택 및 판독 블록(209)이 더 적게 열적으로 절연된 센서 소자가 선택을 유지하도록 한다.
선택적으로는, 더미 센서 소자의 하나의 행 또는 복수의 행은, 더미 센서 소자의 출력이 버려지고 이미지를 형성하는데 사용되지 않은 열적으로 절연된 센서 소자이다.
제어기(208)는 초소형 볼로미터 어레이(200)의 센서 소자의 연속하는 판독결과를 수신하여, 이미지 신호(223)을 적외선 이미지 시스템(280)의 디스플레이(225)에 제공한다.
하나의 실시예에 있어서, 더미 센서 소자(227)로부터의 정보는 이미지 신호(223)에 포함되지 않는다. 제어기(208)는 데이터 신호(227)를 적외선 이미지 시스템(280)의 메모리(229)에 제공한다. 메모리(229)는 예를 들어, 고체 상태 메모리 칩(예를 들어, DRAM 등), 하드 드라이브, 플로피 드라이브 및 디스크, 메모리 카드 등이다.
도 2는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 초소형 볼로미터 어레이(300)의 구성 다이어그램이다. 초소형 볼로미터 어레이(300)는 기판(302) 및 복수의 픽셀(304)을 포함한다. 각각의 픽셀(304)는 센서 소자 및 행 선택스위치(306)를 포함한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 각각의 센서 소자의 전기 저항은 박막 필름 저항에 의해서 제공된다. 각각의 센서 소자는 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않고 다양한 박막 필름을 포함한다고 이해할 수 있다. 여러 가지 응용예에서 적합한 박막 필름의 예는 금속 박막 필름 및 반도체 박막 필름을 포함한다.
하나의 예시적인 실시예에서, 초소형 볼로미터 어레이(300)의 적어도 하나의 센서 소자는 다른 센서 소자보다 기판(302)으로부터 더 적게 열적으로(thermally) 절연된다. 도 2에서, 초소형 볼로미터 어레이(300)는 열적으로 절연된 복수개의 센서 소자(320)와, 그것보다 보다 적게 열적으로 절연된 복수개의 센서 소자(322)를 갖는다. 보다 적게 열적으로 절연된 센서 소자(322), 또는 더미 센서 소자는 열 결합기(thermal coupler: 324)에 의해서 의도적으로 기판(302)에 열적으로 결합될 수 있다.
도 2에 있어서, 각각의 열에 있어서 제 1 센서는 열 결합기(324)에 의해서 기판(302)에 열적으로 결합한다. 열 결합기(324)의 다양한 실시예가 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않고 가능하다.
열 결합기(324)의 예로서, 보다 적게 열적으로 절연된 센서 소자(322)들과 기판(302) 사이의 용융 본드(fusion bond), 보다 적게 열적으로 절연된 센서 소자(322)들과 기판(302) 사이에 위치한 금속 필름, 및/또는 보다 적게 열적으로 절연된 센서 소자(322)들과 기판(302) 사이에 위치한 유리 필름을 포함한다.
별도의 열 전도체(324)를 제공하는 것 대신에, 보다 적게 열적으로 절연된센서 소자(322)가 기판(302)에 직접 위치되거나, 필요한 경우에는 기판(302)에 묻어서 일체로(inbedded) 형성될 수 있다.
행 선택 스위치(306)와 같은, 각각의 행 선택 스위치들은 필드 효과 트랜지스터(FET)를 포함할 수 있다. 그러나, 각각의 행 선택 스위치(306)는, 예를들어, 다이오드, 트랜지스터, 트리악, 실리콘 제어 정류기 등과 같은 적당한 스위칭 소자를 사용할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 픽셀(304)은 복수의 열 및 행으로 배열된다. 초소형 볼로미터 어레이(300)는 제 1 행(342), 제 2 행(344), 및 제 3 행(346), 및 N 번째 행(348)을 갖는다. 초소형 볼로미터 어레이(300)는 또한, 제 1 열(332), 제 2 열(334), 제 3 열(336) 및 M 번째 열(338)을 갖는다. 상기에서 M 및 N 은 0 보다 큰 정수이다.
제 1 행(342)의 각각의 픽셀(304)의 행 선택 스위치(306)는 제 1 행 어드레스 라인(352)에 연결되는 것으로 도시된다. 초소형 볼로미터 어레이(300)는 제 2 행(344)에 연관된 제 2 행 어드레스 라인(354), 제 3 행(346)에 연관된 제 3 행 어드레스 라인(356), 및 제 N 행(348)에 연관된 제 N 행 어드레스 라인(358)을 포함한다.
제 1 행 어드레스 라인(352), 제 2 행 어드레스 라인(354), 제 3 행 어드레스 라인(356), 및 제 N 행 어드레스 라인(358)은 모두 행 선택 제어회로(350)에 연결된다. 행 선택 제어회로(350)는 각각의 행에서 행 선택 스위치(306)를 바람직하게는, 순차적으로 구동시킨다. 하나의 실시예에서, 행 선택 스위치(350)는 선택된열에서 각각의 센서 소자를 판독하기 위해서 각각의 행을 순차적으로 선택하는 시프트 레지스터를 갖는다.
도 2에 있어서, 제 1 행(332)의 제 1 픽셀의 센서 소자는 행 선택 스위치(306)를 통하여 대응하는 제 1 열 판독 라인(362)에 연결된다. 동일하게, 제 1 열(332)의 나머지 센서 소자 각각은 도시된 바와 같이, 대응하는 행 선택 스위치를 통하여 제 1 열 판독 라인(362)에 연결된다. 또한, 제 2 열(334)의 각각의 센서 소자는 대응하는 행 선택 스위치를 통하여 제 2 열 판독 스위치(364)에 연결된다. 유사하게, 나머지 열(336)(338)에 있어서 센서 소자는 대응되는 열 판독 라인에 연결된다.
제 1 열 판독 라인(362), 제 2 열 판독 라인(364), 제 3 열 판독 라인(366), 및 제 M 열 판독 라인(368)은 열 판독 스위치(360)와 같은 대응하는 열 판독 스위치에 각각 연결된다. 각각의 열 판독 스위치는 초소형 볼로미터 어레이(300)의 출력 라인(372)을 판독하기 위한 대응하는 열 판독 라인에 선택적으로 연결된다.
바람직한 실시예에서, 각각의 열 판독 스위치는 통과 게이트이나, 다른 적합한 스위칭 메카니즘이 사용될 수 있다. 각각의 열 판독 제어 회로(360)가 열 판독 제어 회로(370)에 의해서 제어된다. 열 판독 제어 회로(370)는 센서 소자의 요구되는 열과 연관된 열 판독 스위치(360)를 선택적으로 구동하는데 적합하다. 행 선택 회로(350)와 같이, 열 판독 회로(370)는 바람직하게는 시프트 레지스터를 갖는다.
동작 중에는, 제 1 선택된 열의 센서 소자는, 다음 선택된 열에 있어서 센서 소자가 판독되기 전에 제1 센서 소자로부터 마지막 센서 소자까지 연속하여 판독된다. 바람직한 방법에 있어서, 각각의 열에 있어서 선택된 제 1 센서 소자(322)는 보다 적게 열적으로 절연된 센서 소자(예를 들어, 더미 소자)중에서 하나이다.
새로운 열이 선택된 후에 더미 센서 소자를 선택하는 것은 새롭게 선택된 열 판독 라인에서의 과도현상이 보다 적게 열적으로 절연된 센서 소자에 의해서 보다 용이하게 흡수되도록 한다.
더미 센서 소자는, 바람직하게는 열 판독 라인이 초기에 선택되는 경우에 선택될 수 있도록 구성된다. 따라서, 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도 현상에 영향을 받는 것은, 영상화에 사용되는 열적으로 절연된 센서 소자가 아니고, "더미" 센서 소자이다.
본 발명의 일 실시예에서, 충분한 개수의 '더미' 센서소자의 행이 제공되기 때문에 열적으로 절연된 센서소자가 선택되어 판독되기 전에 상기 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도현상이 안정되기에 충분한 시간을 갖는다.
선택적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 더미 센서소자의 단일 행이 제공될 수도 있고, 또한 행 선택 제어 회로(350)는 상기 더미 센서소자가 오랜 주기의 시간동안, 즉, 예를 들어 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도현상이 안정될 때까지의 시간동안 선택된 상태로 유지되도록 구성될 수 있다. 결국 상술한 바와 같이, 상기 더미 센서소자 또는 더미 센서소자들은 화상을 형성하는데 사용되지 않고 단순히 버려지는 더미 센서소자의 출력을 갖는 열적으로 절연된 센서소자가 될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 다른 실시예에서는 더미 센서가 필요없다. 도 3은 기판으로부터 열적으로 절연된 센서소자 어레이(400)를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 실시예에서와 같이, 상기 행 선택 회로(402)는 다수개의 단(404a~404d)을 갖는 시프트 레지스터(shift register)를 포함한다.
이때, 상기 다수개의 단(404a~404d)은, 1의 값을 갖는 제어 비트가 상기 단(404a~404d)을 통해 시프트되면 이어 상기 열 선택 라인(406a~406d)이 선택된다. 맨 마지막의 행 선택 라인(406d)가 선택된 이후에 클럭 펄스가 열 판독 회로(410)에 제공되는데, 상기 열 판독 회로(410)는 1의 값을 갖는 제어 비트가 상기 열 선택 라인(412a~412d)중 다음 하나를 선택하도록 한다.
새로운 열 판독 라인이 선택된 후, 상기 센서소자(400) 중 어느 하나가 즉시 선택되는 것을 방지하기 위하여, 상기 행 선택 회로(402)의 시프트 레지스터는 대응되는 제어 선택 라인을 제어하지 않는 하나 이상의 단(414a~414d)을 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 제어 비트가 초기에 상기 행 선택 회로(402)의 시프트 레지스터로 시프트되면, 모든 행은 상기 제어 비트가 상기 404a단으로 시프트될 때까지 연결을 끊는다.
새로 선택된 열 판독 라인 상에 예상된 과도현상 동안 상기 센서소자(400) 중 어느 것도 선택되지 않도록 충분한 개수의 추가 비트(414a~414b)가 제공될 수 있다. 이는 상기 열적으로 절연된 센서소자(400)에 끼치는 피해를 막는데 도움을 줄 것이며, 상기 센서소자(400)의 제1의 다수의 행을 더 쉽게 판독할 수 있게 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초소형 볼로미터 어레이(500)의 구성블럭도이다. 상기 초소형 볼로미터 어레이(500)는 기판(502) 및 복수개의화소(504)를 포함한다. 상기 각 화소(504)는 센서소자(506) 및 화소 선택 스위치(508)을 포함한다. 도 4에 도시된 일 실시예에서, 상기 각 화소 선택 스위치(508)는 다이오드를 포함한다.
상기 각 센서소자는 대응되는 열 판독 라인(512a~512d)에 연결된 제1 단자를 갖는다. 상기 각 센서소자의 제2 단자는 대응되는 화소 선택 스위치(508)을 통해 대응되는 행 선택 라인(514a~514d)에 연결된다.
센서소자(506)와 같은 특정 센서소자를 선택하기 위해 열 선택 라인(512a)와 같은 열 판독 라인이 열 선택 제어 블록(518)에 의해 선택된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열 선택 제어 블록(518)은 상기 선택된 열 선택 라인(512a)를 트랜스임피던스 증폭기(520)의 입력에 연결할 수 있다.
상기 트랜스임피던스 증폭기(520)는 상기 선택된 열 선택 라인(512a)를 가상 접지에 연결한다. 선택되기에 앞서, 상기 열 판독 라인은 공급 전압 이하로 약 1 다이오드 강하가 될 수 있다. 어어, 행 선택라인(514b)와 같이 행 선택 라인은 제안된다. 이는 상기 화소 선택 스위치(508) 및 상기 선택된 센서소자(506)를 통해 전류가 흐르도록 하여 결국 상기 트랜스임피던스 증폭기(520)의 입력으로 들어오게 한다.
동작 중, 제1 선택된 열의 센서소자는 바람직하게는 다음 선택된 열의 센서소자가 판독되기 전에, 상기 제1 센서소자부터 마지막 센서소자에서 성공적으로 판독된다. 일 실시예에 따른 방법에서는, 도면부호 530으로 표시된 각 열에서 선택된 상기 제1 센서소자는 열적으로 덜 절연된 센서소자(즉, 더미 센서소자)이다. 새로운 열이 선택된 이우헤 더미 센서소자의 선택은 바람직하게는 새로 선택된 열 판독 라인상에 과도현상이 열적으로 덜 절연된 센서소자에 의해 이미 더 많이 흡수되도록 한다.
상기 더미 센서소자는 바람직하게는 열 판독 라인이 초기에 선택될 때 선택되도록 구성된다. 따라서, 새로 선택된 열 판독 라인에서 과도현상의 영향을 받는 것은 화상용으로 사용되는 열적으로 절연된 센서소자가 아니고 '더미' 센서소자이다.
본 발명의 일 실시예에서, 충분한 개수의 '더미' 센서소자의 행이 제공되기 때문에 열적으로 절연된 센서소자가 선택되어 판독되기 전에 상기 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도현상이 안정되기에 충분한 시간을 갖는다.
선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 더미 센서소자의 단일 행이 제공될 수도 있고, 또한 행 선택 제어 회로(540)는 상기 더미 센서소자가 오랜 주기의 시간동안, 즉, 예를 들어 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도현상이 안정될 때까지 선택된 상태로 유지되도록 할 수 있다.
결국 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 특히 새롭게 선택된 열 판독 라인에서 과도현상이 안정될 때까지 상기 행 선택 제어 회로(540)가 어떠한 센서소자도 버리도록 구성되면, 더미 센서는 필요없게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야의 통산의 지식을 가진 자라면 첨부되는 본 발명의 특허청구범위의 권리범위 내에서 다양한 변형, 수정 및 변경이 가능할 것이라는 것을 이해할 것이다. 상술한 설명에 포함되는 장점들은 상기한 상세한 설명 및 도면의 기재에 따른다. 그러나, 상기한 상세한 설명 및 도면은 여러 가지 측면에서 단지 본 발명을 설명하기 위한 것임을 이해해야 한다. 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 모양, 크기 및 배치는 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명은 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판(202);
    상기 기판(202)에 상대적으로 고정된 복수의 센서 소자(220); 및
    상기 기판(202)으로부터, 상기 센서 소자(220)에 비하여 보다 적게 열적으로 절연된 적어도 하나의 센서 소자(222)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    적외선 방사 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 센서 소자(220)는 복수의 열(332) 및 행(342)으로 배열되고, 각각의 열(332)은 열 판독 라인(368)을 갖고, 각각의 센서 소자(320, 322)는 행 선택 스위치(306)를 통하여 공급원(376) 및 대응되는 열 판독 라인(368) 사이에 연결된 열에 있고, 행 선택 스위치(306)는 대응되는 행 선택 신호에 의해서 제어되고, 열 판독 라인(368)은 복수개의 열 선택 스위치(360)를 통하여 판독 출력 라인(372)에 선택적으로 연결되고, 각각의 열 선택 스위치(360)는 대응되는 열 선택 신호에 의해서 제어되고, 상기 판독 출력 라인은 트랜스임피던스 증폭기(374)를 경유하여 제 2 공급원에 연결되는 것을 특징으로 하는 적외선 방출 센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 선택된 열(338)에 있어서 센서 소자는 다음 선택된 열(338)의 센서 소자가 판독되기 전에, 제 1 센서 소자(322)로부터 마지막 센서 소자로 연속하여 판독되고, 제 1 센서 소자(322) 중에서 적어도 하나가 동일한 열의 다른 센서 소자보다 기판(302)으로부터 보다 적게 열적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 적외선 방출 센서.
  4. 제 3 항에 있어서, 각각의 열(row)의 상기 제 1 센서 소자(322)는 동일한 열(row)의 다른 센서 소자보다 더 긴 시간 동안에 행 선택 신호에 의해서 선택되는 것을 특징으로 하는 적외선 방출 센서.
  5. 제 3 항에 있어서, 복수의 센서 소자는 복수의 열 및 행으로 배열되고, 각각의 열은 열 판독 라인(512)을 갖고 각각의 행은 행 선택 라인을 갖고, 열의 각각의 센서 소자는 독특한 행 선택 스위치(508)를 통하여 독특한 행 선택 라인(514) 및 일반적인 열 판독 라인(512) 사이에 연결되고, 판독 라인(522)은 다수의 열 선택 스위치(518)를 통하여 열 판독 라인(512)에 선택적으로 연결되고, 각각의 열 선택 스위치는 대응하는 열 선택 스위치에 의해서 제어되고, 판독 라인은 트랜스임피던스 증폭기(522)를 경유하여 제 2 공급원에 연결되는 것을 특징으로 하는 적외선 방출 센서.
  6. 기판(302);
    복수의 열(338) 및 행(342)으로 배열되고, 상기 기판(302)에 상대적으로 고정되는 복수의 센서 소자(220);
    대응되는 열 판독 라인(368)을 갖는 각각의 열(338);
    행 선택 스위치(306) -여기서, 행 선택 스위치(306)는 대응하는 행 선택 신호에 의해서 제어됨 - 를 통하여 공급원(376) 및 대응하는 열 판독 라인(368) 사이에 연결된 각각의 센서 소자(322);
    판독 출력 라인(372);
    대응하는 열 선택 스위치(360) - 여기서, 열 선택 스위치(360)는 대응하는 열 선택 신호에 의해서 제어됨- 를 통하여 상기 판독 출력 라인(372)에 선택적으로 연결된 각각의 열 판독 라인(368);
    증폭기(374)에 연결된 판독 출력 라인(372); 및
    다음 열(336)의 센서 소자가 선택되고 판독되기 전에, 선택된 열(338)의 상기 센서 소자가 제 1 센서 소자(322)로부터 마지막 센서 소자까지 계속하여 선택되고 판독되도록 열 선택 신호 및 행 선택 신호를 제어하는 제어기 -여기서, 상기 제어기는 동일한 열의 다른 센서 소자보다도 더 긴 기간동안 각각의 열의 제 1 센서 요소를 선택함- 를 포함한 것을 특징으로 하는
    적외선 센서 어레이.
  7. 제 6 항에 있어서, 각각의 열에서 선택된 제 1 센서 소자(322)는 동일한 열의 다른 센서 소자에 비하여 기판으로부터 보다 작게 열적으로 절연된 것을 특징으로하는 적외선 센서 어레이.
  8. 복수의 열(338) 및 행(342)로 배열된 복수의 적외선 센서 소자(322)를 갖는 적외선 센서 어레이(220)를 판독하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    제 1 센서 소자(322) -여기서, 제 1 센서 소자(322)는 후속하는 센서 소자보다 더 오랫동안 판독함- 로 부터 마지막 센서 소자까지 적외선 센서 어레이(220)의 제 1 선택 열(338)의 센서 소자(322)를 순차적으로 판독하는 단계; 및
    제 1 센서 소자(322) - 여기서, 제 1 센서 소자(322)는 후속하는 센서 소자보다 더 오랫동안 판독함- 로 부터 마지막 센서 소자까지 적외선 센서 어레이(220)의 제 2 선택 열(336)의 센서 소자(322)를 순차적으로 판독하는 단계를 포함하는 적외선 센서 어레이(220)를 판독하기 위한 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    각각의 열(338)의 제 1 센서 소자(322)는 동일한 열(338)의 후속하는 센서소자에 비하여 더 높은 열적 크기(thermal mass)를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 어레이(220)를 판독하기 위한 방법.
  10. 복수의 열(338) 및 행(342)로 배열된 복수의 적외선 센서 소자(322)를 갖는 적외선 센서 어레이(220)를 판독하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    센서 소자의 제 1 열(332)를 선택하는 단계;
    상기 적외선 센서 어레이의 각각의 행(342)을 순차적으로 선택하는 것에 의해서 제 1 열(332)의 센서 소자를 순차적으로 판독하는 단계;
    센서 소자의 제 2 열(334)을 선택하는 단계;
    일정 기간동안 상기 적외선 센서 어레이(220)의 모든 행을 버리는 단계; 및
    상기 적외선 센서 어레이의 각각의 행(342)을 순차적으로 선택하는 것에 의해서 제 2 열(334)의 센서 소자를 순차적으로 판독하는 단계를 포함하는 적외선 센서 어레이(220)를 판독하기 위한 방법.
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