WO2016174036A1 - Sensor comprising capacitive-detection pixels - Google Patents

Sensor comprising capacitive-detection pixels Download PDF

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WO2016174036A1
WO2016174036A1 PCT/EP2016/059292 EP2016059292W WO2016174036A1 WO 2016174036 A1 WO2016174036 A1 WO 2016174036A1 EP 2016059292 W EP2016059292 W EP 2016059292W WO 2016174036 A1 WO2016174036 A1 WO 2016174036A1
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WO
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charge
pixels
sensor
pixel
read
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/059292
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French (fr)
Inventor
Josep Segura Puchades
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
Safran
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • GPHYSICS
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
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    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13Sensors therefor
    • G06V40/1306Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing

Definitions

  • the invention relates to a sensor, or a detection device, comprising pixels with capacitive detection.
  • the invention is advantageously applicable for producing a fingerprint sensor, or a palmprint sensor, or a touchpad.
  • each pixel delivers, for a given bias voltage, an output signal corresponding to the electrical charges whose value Q is a function of the value C of a capacitance associated with the pixel and in which these charges are stored.
  • the capacitance of each pixel is formed between a first electrode present in the pixel and a second electrode formed by a conductive element to be detected lying on the pixel, for example a part of the hand, a finger, etc.
  • the capacitance is defined between the first electrode and the second electrode formed by the portion of the finger on the pixel, the value of this capacitance varies according to whether this part of the finger is a crest or furrow of the fingerprint.
  • EP 2 178 026 describes such a fingerprint sensor.
  • Each pixel of this sensor comprises a first transistor whose gate is connected to a control line and which is used both to preload two capacitors of the pixel and then to read the electric charge resulting from the read operation.
  • a first of the two capacitors is a fixed capacitance and the second capacitance is formed between a first electrode present in the pixel and a second electrode formed by the finger on the sensor.
  • the first fixed value capacity serves as a reference when the value of the second capacitance is zero (no finger present on the pixel during the reading).
  • Each pixel also has a second transistor connecting the capacitances to the ground to discharge them. This document also describes the possibility of adding, in each pixel, an additional transistor connected to an additional electrical line common to all the pixels of the same column, making it possible to separate the operations of pre-charging and reading.
  • the document EP 1 041 356 describes a fingerprint sensor comprising capacitive detection pixels arranged in a matrix.
  • each control line is used to pre-load the pixel capacitances of a first row of the array and to read the charges stored in the pixel capacities of a second row of the array.
  • the structure of the sensor described in this document has the advantage of "mutualizing" the command lines between several rows of pixels, which reduces the size and complexity of the sensor.
  • the reset of each pixel of this sensor is done by means of a diode-mounted transistor, which generates an inaccurate potential on the node to which this transistor, the capacitance and the read transistor are connected.
  • this potential is closely related to the value of the control voltage which must be at least equal to the threshold voltage which makes it possible to turn on the diode-mounted transistor. However, given the possible variations of this threshold voltage due to technological dispersions, the value of this potential can have significant variations from one pixel to another.
  • An object of the present invention is to provide a sensor with capacitive detection pixels minimizing or eliminating the disadvantages of sensors of the prior art, compact structure and simple to control even when performing sensor TFT technology.
  • the invention proposes a sensor comprising capacitively sensing pixels arranged forming a matrix of N rows of pixels and M columns of pixels, each pixel comprising at least:
  • a pre-charge transistor connected to the detection capacitor and able to apply on the detection capacitance a pre-charge voltage originating from at least one line or a pre-charge column of the sensor;
  • a read transistor connected to the detection capacitor and able to carry out a transfer of electric charges stored in the detection capacitor to at least one read circuit of the sensor;
  • the sensor further comprising at least Nl distinct selection lines of the line or the pre-charge column and such that each selection line is connected to the gates of the pixel reading transistors of one of the N lines of pixels and to the gates pre-charge transistors of the pixels of another of the N lines of pixels.
  • each of the selection lines is connected to the gates of the pixel read transistors of a first of the N pixel lines and to the gates of the pre-charge transistors of the pixels of a second of the N lines of pixels, different from the first line of pixels, the voltage applied to each of the selection lines makes it possible at the same time to control the reading of the pixels of this first line and to carry out the pre-charge of the pixels of the second line and which are meant to be read after those in the first line.
  • This configuration therefore makes it possible to pool the sensor control lines (which correspond to the selection lines) and thus to reduce the size of these control lines in the pixels, whatever the technology used for producing the sensor.
  • this pre-charge voltage is therefore independent of that of the applied voltage as each of the selection lines.
  • This pre-charge voltage can therefore vary according to the desired configuration of the sensor and can therefore be adjusted, for example to optimize or maximize the dynamic output voltages of pixel reading circuits, that is to say, to extend the range possible values of the output voltages of the pixel reading circuits, and / or to compensate for measurement variations between the pixels such as variations due to the non-flatness of a finger whose fingerprint is detected and / or to compensate for variations related to the technological dispersions of the sensor components from one pixel to another.
  • the sensor may further include a pre-charge circuit capable of varying the value of the pre-charge voltage on the pre-charge line or column.
  • This pre-charge circuit corresponds for example to a digital-to-analog converter.
  • the sensor may further comprise:
  • M reading circuits each comprising at least one charge amplifier whose input is connected to one of the M read columns;
  • N pre-charge lines such that the pre-charge transistors of the pixels of each of the N rows of pixels are connected to one of the N pre-charge lines, or M pre-charge columns such as the pre-charge transistors. charge of the pixels of each of the M columns of pixels are connected to one of the M pre-charge columns.
  • the charge amplifier of each of the M read circuits may correspond to an operational amplifier.
  • the sensor may further comprise a control circuit coupled to the precharge circuit and adapted to calculate a nominal value V pr echarge_nom tension pre-load such that a maximum value V or t_maxjnit among NxM output voltages Voutjj, with i between 1 and N and j between 1 and M, intended to be delivered by the charge amplifiers of the reading circuits for each of the pixels is substantially equal to, or close to, a saturation voltage of the charge amplifiers of the read circuits.
  • a control circuit coupled to the precharge circuit and adapted to calculate a nominal value V pr echarge_nom tension pre-load such that a maximum value V or t_maxjnit among NxM output voltages Voutjj, with i between 1 and N and j between 1 and M, intended to be delivered by the charge amplifiers of the reading circuits for each of the pixels is substantially equal to, or close to, a saturation voltage of the charge amplifiers of the read circuits.
  • this nominal value of the pre-charge voltage makes it possible to maximize the dynamics of the output voltages of the reading circuits by judicious choice of the value of the pre-charge voltage applied to the pre-charge lines or columns. of the sensor, this choice being made such that the maximum value among the output voltages of the reading circuits is substantially equal to, or close to, the saturation voltage (high or low according to the sign of the input signal) of the amplifiers.
  • read circuit charges (the range of values of the output voltage of a charge amplifier extends between the value of a low saturation voltage, generally referred to as -Vsat, and the value of a high saturation voltage , usually called + Vs a t).
  • the range of values of the output voltages of the read circuits for these values of the detection capabilities is extended. For example, for two different values of the detection capacitors, a larger difference between the values of the corresponding output voltages is obtained by having previously determined the nominal value of the pre-charge voltage. The use of this nominal value of the pre-charge voltage thus makes it possible to better distinguish the values of the output voltages of the read circuits from each other for given values different from the detection capacitors.
  • control circuit may be adapted to perform the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage by implementing the steps of:
  • V pr echarge_nom of the precharge voltage can be
  • V precharge name -V precharge init - V precharge name
  • the value of the initial pre-charge voltage V pr echargejnit can be chosen arbitrarily.
  • the reference element may correspond to a finger model, a metal plate, or any element able to maximize the values of the detection capabilities.
  • control circuit For the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage, the control circuit may comprise:
  • V pr echarge_nom V or t_maxjnit
  • the control circuit may comprise means for calculating the nominal value V pr echarge_nom of the voltage pre-charge such as
  • the control circuit may be able to control the precharging circuit such that N x M pre-charge voltages V pre- charge_u distinct are successively applied to the rows or columns of pre-charge during a reading of the pixels.
  • the value of the pre-charge voltage can be adapted and optimized independently for each of the pixels.
  • Each pixel may furthermore comprise a reference capacity coupled to the detection capacitance, to the pre-charge transistor and to the reading transistor of the pixel, and the control circuit may be able to perform, after the calculation of the nominal value V P recharge_name of the pre-charge voltage, an empty calibration of the sensor by calculating the values of the N x M pre-charge voltages Vp cnargejj via the implementation of the steps of:
  • the pre-charge voltage applied for each of the pixels is adapted in order to compensate for any measurement differences due to the technological dispersions of the pixel elements, making it possible in particular to compensate for uniformity of the measurements due to the technological dispersions of the reference capacities of the pixels.
  • this vacuum calibration of the sensor also makes it possible to increase the dynamics of the output voltages of the reading circuits.
  • the control circuit may comprise:
  • each pixel may furthermore comprise a reference capacitance coupled to the detection capacitance, to the pre-charge transistor and to the reading transistor of the pixel, and the control circuit may be able to control the pre-charge circuit.
  • load as NxM preload V pr echargejj separate voltages are successively applied on lines or pre-load column during a read of the pixels, and be capable of performing a vacuum calibration of the sensor by calculating the values N x M preload voltages Vprechargejj via the implementation of the steps of:
  • control circuit can be adapted to perform, after the sensor empty calibration, an equalization operation in reading the sensor by implementing the steps of:
  • This operation of equalizing the reading of the sensor makes it possible to adjust the pre-charge voltages applied for each of the pixels in order to compensate any differences in measurements obtained from one pixel line to the other, for example due to the irregularities of pressure between the different pixel lines of the sensor during a measurement.
  • control circuit may comprise:
  • the reading equalization of the sensor can be implemented by adjusting the pre-charge voltages applied for each of the pixels in order to compensate for possible differences in measurements obtained from one column of pixels to another, for example due to pressure irregularities between the different pixel columns of the sensor during a measurement.
  • the steps described above are adapted such that the average of the output voltages for each of the M columns of pixels is calculated, then adjustment coefficients are calculated for each of the M columns of pixels, and the voltages of pre-charge are adjusted from these adjustment factors.
  • sensor read equalization can be implemented, realizing for example an adjustment of pre-charge voltages not pixel by pixel, but by line of pixels or by column of pixels.
  • Each pixel may further comprise a reference capacitor coupled to the detection capacitance, the pre-charge transistor and the reading transistor of the pixel.
  • the pre-charge and pixel-reading transistors may advantageously be of the TFT type.
  • the various operations of adjusting the pre-charge voltage may be implemented by a sensor having no Nl distinct selection lines of the line or the pre-charge column and such that each selection line is connected to the gates of the pixel reading transistors of one of the N lines of pixels and to the gates of the pixel pre-charge transistors of another of the N pixel lines. It is therefore also described a sensor carrying capacitively sensing pixels arranged forming a matrix of N rows of pixels and M columns of pixels, each pixel comprising at least:
  • At least one transistor connected to the detection capacitor, capable of applying to the detection capacitance a pre-charge voltage originating from at least one pre-charge line or column of the sensor, and capable of carrying out a transfer of electrical charges stored in the detection capability to at least one sensor reading circuit;
  • a pre-charging circuit able to vary the value of the pre-charge voltage on the pre-charge line or column.
  • the transistor of each pixel can be adapted to carry out the transfer of electric charges stored in the detection capacitor to the sensor reading circuit via the pre-charge line or column of the sensor, called in this case a pre-charge line or column. charge / reading of the sensor.
  • the sensor may further comprise:
  • the sensor may further comprise a control circuit coupled to the precharge circuit and adapted to calculate a nominal value V pr echarge_nom tension pre-load such that a maximum value V or t_maxjnit among NxM output voltages Voutjj, with i between 1 and N and j between 1 and M, intended to be delivered by the charge amplifiers of the read circuits for each of the pixels is substantially equal to a saturation voltage of the charge amplifiers of the read circuits .
  • control circuit may be adapted to perform the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage by implementing the steps of: - applying an initial pre-charge voltage V pr echargejnit on the column precharge / read;
  • the control circuit may be able to control the precharging circuit such that N x M pre-charge voltages Vp chargejj are successively applied to the columns of pre-charge / read during a reading of the pixels.
  • Each pixel may further comprise a reference capacitor coupled to the sensing capacitance and the transistor of the pixel, and the control circuit may be adapted to perform, after the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage, a sensor empty calibration by calculating the values of the N x M precharge voltages Vp chargejj via the implementation of the steps of:
  • Each pixel may furthermore comprise a reference capacitor coupled to the detection capacitance and to the pixel transistor, the control circuit may be able to control the pre-charge circuit such that N ⁇ M pre-charge voltages Vp chargejj the columns are successively applied to the columns of pre-charge / reading during a reading of the pixels, and the control circuit can be adapted to perform a vacuum calibration of the sensor in ca lcula nt the values of N x M pre-load voltages -load Vprechargejj via the implementation of the steps of:
  • the control circuit can be adapted to perform, after the sensor empty calibration, an equalization operation in reading the sensor by implementing the steps of:
  • each pixel may furthermore comprise a reference capacitor coupled to the detection capacitance and to the transistor of the pixel.
  • the pixel transistors may be of the TFT type.
  • Each pixel may furthermore comprise a second transistor capable of connecting, at a reset of the pixel, at least the detection capacitance (and the reference capacitance when the pixels comprise reference capacitors), to a line connected to a reference potential.
  • each pixel comprises a transistor for pre-charging and reading the pixel and connected to one of the M pre-charge / read columns
  • the sensor it is possible for the sensor to comprise N lines. pre-load / read circuit such that the pixel transistors of each of the N lines of pixels are connected to one of the N pre-charge / read lines, the sensor comprising in this case N read circuits each comprising at least one amplifier loads whose input is connected to one of N pre-charge / read lines.
  • each pixel may furthermore comprise a reading transistor of the pixel connected to the detection capacitance and able to carry out a transfer of electric charges stored in the detection capacitor to at least one reading circuit of the sensor.
  • the other transistors can form the pre-charge transistors of the pixels.
  • the sensor comprises reading lines or columns through which the electrical charges read are intended to be transferred, these read lines or columns being distinct from the pre-charge lines or columns on which the pre-charge voltages are intended to be applied.
  • FIG. 1 shows a portion of a sensor object of the present invention, according to a particular embodiment
  • FIG. 2 represents the modification made to the output characteristic obtained during a reading of a pixel by calculating the nominal value of the pre-charge voltage
  • FIG. 3 represents the modification made to the output characteristic obtained during a reading of a pixel by means of a vacuum calibration of the sensor
  • FIG. 4 represents the modification made to the output characteristic obtained during a reading of a pixel thanks to a reading equalization of the sensor
  • FIG. 1 represents a portion of a sensor 100 according to a particular embodiment.
  • the sensor 100 here corresponds to a fingerprint detector.
  • the sensor 100 comprises a matrix of pixels 102 comprising N lines and M columns, with N and M integers greater than or equal to 2.
  • FIG. 1 two pixels 102.1 and 102.2 arranged on two adjacent lines and on one and the same column of the matrix are represented.
  • Each pixel 102 has a detection capability 104, referenced 104.1 and 104.2 in FIG. 1 for each of the pixels 102.1 and 102.2.
  • Each detection capacitance 104 comprises a first electrode disposed in the pixel 102.
  • a second electrode of the detection capacitor 104 is formed by the part of the finger intended to face the first electrode during a fingerprint measurement.
  • the value of each detection capacitance 104 varies as a function of the distance between the first electrode of this detection capacitor 104 and the part of the finger lying opposite the first electrode, this distance being different depending on whether this part of the finger corresponds to a ridge or a groove.
  • Each pixel 102 also includes a pre-charge transistor 106, referenced 106.1 and 106.2 in FIG. 1 for each of the pixels 102.1 and 102.2.
  • the pre-charge transistors 106 are NMOS transistors each comprising a first source / drain electrode electrically connected to a pre-charge column 108 common to the pixels 102 of the column and on which a voltage precharge V pr eloads is applied.
  • a second source / drain electrode of each pre-charge transistor 106 is electrically connected to the first electrode of the detection capacitance 104 of the pixel 102.
  • Each pixel 102 also comprises a reference capacitor 110, referenced 110.1 and 110.2 in FIG. 1 for each of the pixels 102.1 and 102.2.
  • Each reference capacitor 110 comprises a first electrode electrically connected to the first electrode of the detection capacitor 104 and the second source / drain electrode of the pre-charge transistor 106 of the pixel 102, and a second electrode electrically connected to a potential electrical reference, for example to ground.
  • the values of the reference capacitors 110 called Cno, are fixed and do not change as a function of the portion of the finger on the pixel 102.
  • the reference capacitors 110 provide measurement stability to the sensor 100 even when no finger is present on the pixels 102 during a measurement.
  • the reference capacitors 110 may be formed by capacitors and / or parasitic elements present in each pixel 102.
  • the pre-charge transistors 106 make it possible to pre-charge the capacitors 104 and 110, that is to say to apply an initial voltage across these capacitors prior to a read operation.
  • Each pixel 102 also comprises a read transistor 112, referenced 112.1 and 112.2 in FIG. 1 for each of the pixels 102.1 and 102.2.
  • the reading transistors 112 are NMOS transistors each comprising a first source / drain electrode electrically connected to the first electrodes of the capacitors 104 and 110 of the pixel 102.
  • a second source / drain electrode of each read transistor 112 of the pixels of the same column of the matrix is connected to a read column 114 on which the charges stored in the capacitors 104 and 110 are intended to be transferred when the read transistor 112 is conducting, when a read operation of the pixel 102.
  • the sensor 100 also comprises a pre-charge circuit 115 able to apply the desired pre-charge voltage (s) to the pre-charge column 108 for each of the pixel columns 102.
  • the pre-charge circuit 115 corresponds, for example to a digital to analog converter.
  • the pre-charge circuit 115 is controlled by a control circuit 117 whose role and functions are detailed below.
  • Each read column 114 is connected, at the bottom or at the top of the column, to a read circuit 116.
  • Each read circuit 116 comprises a charge amplifier 118, corresponding here to an operational amplifier, whose inverting input is electrically connected. 114.
  • a compensating MOS transistor 120 is present on each read column 114 and has its source electrodes / drains short-circuited by this reading column 114. The compensation transistors 120 serve to compensate for the injection. charges occurring on the read columns 114 during a pixel read.
  • a reference potential V ref is applied to the noninverting input of the charge amplifier 118.
  • the output of the charge amplifier 118 is connected to its noninverting input via a capacitance 122 value
  • a switch 124 is connected in parallel with the capacitor 122.
  • the sensor 100 also has N selection lines 126, referenced 126.1 to 126.3 in FIG. 1.
  • Each of the N selection lines 126 is associated with one of the N rows of pixels 102 such that the gates of the reading transistors 112 of the pixels 102 of FIG. said one of the N rows of pixels are electrically connected to this selection line 126.
  • the gate of transistor 112.1 is electrically connected to the line 126.1
  • the gate of transistor 112.2 is electrically connected to the selection line 126.2.
  • the gates of the reading transistors 112 of the pixels of the line arranged under that including the pixel 102.2 are electrically connected to the selection line 126.3.
  • a reading voltage Viectu is applied to the corresponding selection line 126 such that the reading transistors 112 of this row of the matrix become on and the loads stored in the capacitors 104, 110 of the pixels 102 of this row of the matrix are transferred to the read columns 114.
  • the compensation MOS transistors 120 receive on their gate a control signal corresponding to the inverse of the read voltage Viectu, in order to compensate for the coupling caused by the on-state of the reading transistors 112 on the amplifiers. 118.
  • each selection line 126 is also used to perform a pre-charge of the pixels 102 of a row of the matrix other than that comprising the pixels whose reading transistors 112 have their gate connected to this selection line 126.
  • the gates of the precharging transistors 106 of the pixels 102 of this other line of the matrix are connected to the selection line 126.
  • the gate of the pre-charge transistor of the pixel above the pixel 102.1 is electrically connected to the selection line 126.1.
  • the gate of the pre-charge transistor 106.1 of the pixel 102.1 is connected to the selection line 126.2.
  • the gate of the pre-charge transistor 106.2 of the pixel 102.2 is connected to the selection line 126.3.
  • a pre-charge of the pixels 102 of another of the N rows of pixels 102 is performed simultaneously.
  • the voltage applied on the selection line 126.2 turns on the reading transistors 112 (whose transistor 112.2) which are connected to this selection line 126.2.
  • This voltage also turns on the precharging transistors 106 which are connected to this selection line 126.2, that is to say the transistors of pre-charge 106 (including the pre-charge transistor 106.1) pixels 102 of the line above that whose pixels are read.
  • the gates of the pre-charge transistors 106 of the pixels of a line "a" of the matrix are connected to the selection line 126 to which the gates of the pixel reading transistors are connected.
  • a line "b" of the matrix which is arranged under the line "a"
  • the rows of pixels are read in the direction from the bottom up of the matrix. If the pixel lines of the matrix were read in opposite directions, i.e. from top to bottom, then the gates of the pre-charge transistors 106 of the pixels of a line "a" of the matrix would be connected to the selection line 126 to which would also be connected the gates of the read transistors 112 of the pixels of a line "b" of the matrix which is arranged above the line "a".
  • the gate of the pre-charge transistor 106.2 electrically connected to the selection line 126.1 to which would also be connected the gate of the read transistor 112.1.
  • the gates of the pre-charge transistors 106 of the pixels of a first line of the matrix are electrically connected to a selection line 126 to which are also connected the gates of the pixel reading transistors of a second line of the matrix that is adjacent to the first line.
  • the signal flowing on the selection line 126 of the pixels of the first line of the matrix is duplicated so that it is applied to the gates of the pre-charge transistors 106 of the last pixel line of the matrix.
  • a reading voltage Viectu is applied to the corresponding selection line 126 such that the reading transistors 112 of the pixels 102 of this row of the matrix become on and off. that the charges stored in the capacitors 104, 110 of the pixels 102 of this row of the matrix are transferred to the read columns 114.
  • the switch 124 of the read circuit 116 associated with the column to which this pixel 102 belongs is in the open position and the charges are then transferred to the capacitor 122.
  • the charge amplifier 118 and the capacitor 122 form an integrator assembly and the reference potential V re f is found to be applied. on the capacities 104 and 110 that are read.
  • the voltage V or t obtained on the output of the charge amplifier 118 is equal to:
  • the value of the precharge voltage V pr eloads applied to the pre-load column 108 may be the same for all pixels of lines 102 during a read of the pixels 102 of the matrix.
  • Each charge amplifier 118 delivers an output voltage V or t whose value is between that of a low saturation voltage -Vsat and that of a high saturation voltage + Vs at t.
  • the value of the reference potential V re f can be chosen to be equal to that of the low saturation voltage -Vsat.
  • the value of the pre-charge voltage is chosen such that the values maximum output voltages V or t obtained for the different read circuits 116 are as close as possible to that of the high saturation voltage (or low if the sign of the input signal is reversed at the input of the amplifiers 118) of the amplifiers 118 which is lower (or higher in the case of the low saturation voltage) than the supply voltage of the amplifiers 118, for example between about -5V and + 5V.
  • the structure of the sensor 100 uses pre-charge columns 108 distinct from the selection lines 126, which has the advantage of allowing the value of the pre-charge voltage to be adjusted independently of the read reading voltages applied. on the selection lines 126.
  • the pre-charge voltage By choosing the appropriate value of the pre-charge voltage such that the maximum values of the output voltages V or t obtained are as close as possible to the saturation voltage of the charge amplifiers 118, it is possible to maximize the dynamics of the output voltages of the amplifiers 118.
  • the range of values of the output voltages of the amplifiers 118 for these values of the detection capabilities 104 is extended.
  • This adjustment of the value of the pre-charge voltage can be achieved either manually or automatically for example by an external control loop.
  • This possibility of adjusting the value of the precharge voltage V pr eloads notably allows to integrate the sensor 100 of the preexisting reading circuits 116 which are not optimized specifically for the sensor 100.
  • pre-charge voltage it is for example possible to connect the output of a digital-to-analog converter (corresponding to the pre-charging circuit 115) to the pre-charge columns 108, the value of the pre-charge voltage being regulated by the converter. It is also possible to use other solutions, such as a multiplexer or a variable voltage source.
  • V pr echarge_nom nominal voltage precharge In order for the value of the pre-charge voltage to be chosen such that the maximum values of the output voltages V or t are as close as possible to that of the saturation voltage of the charge amplifiers 118, it is possible to calculate a value V pr echarge_nom nominal voltage precharge.
  • a voltage of initial preload V pr echargejnit is applied to the pre-load column 108.
  • the value of the voltage of initial preload Vprechargejnit is arbitrarily chosen.
  • V or t_minjnit V or t_minjnit
  • v ou ⁇ _ min_init v ref + ('V prech arg e_in init - V ref /)' ⁇ 110
  • V pr echarge_nom a reference element, for example corresponding to a finger model or a metal plate is disposed on the pixels 102 of the sensor 100 so that the value of the Cdoigt capacity is at its maximum Cdoi g t_max.
  • the output voltages V 0 ut_u are then read for all the pixels 102, with i lying between 1 and N and corresponding to the line of the considered pixel, and j lying between 1 and M and corresponding to the column of the pixel in question, in the presence of the pixel reference element 102.
  • a maximum value V or t_maxjnit among all the values of the output voltages V 0 ut_u obtained during the previous reading is then calculated.
  • V 0 ut_max_init V 0 ut_max_init
  • the value of the pre-charging voltage is then adjusted to the nominal value V pr echarge_nom as V or t_maxjnit is substantially equal to the voltage Vs + high saturation has been amplifiers 118.
  • the minimum output voltage V or t_min_name obtained using the nominal pre-charge voltage is then greater than the value V or t_minjnit and such that:
  • V ⁇ _ _ min_ name v ref + ('V prech arg e _ name - V ref /)' ⁇ 110
  • FIG. 2 shows the value of the output voltage of an amplifier 118 according to the Cdoigt value of a detection capabilities 104.
  • V pr echargejnit When the initial precharge voltage V pr echargejnit is applied to the precharge column 108, the excursion of the output voltage V t or the amplifier 118 is between V and V or t_min_init or t_maxjnit for Cdoigt between 0 and C d0 igt_max (characteristic referenced 10 in Figure 2).
  • the excursion of the output voltage V or t of the amplifier 118 is then between V or t_min_nom and + V Sa t for Cdigt between 0 and Cdoi g t_max (ca ractéristique referenced 12 in Figure 2), which is more important than when the initial pre-charge voltage Vp is applied hargejnit the rec.
  • the value of the pre-charge voltage may be different for different groups of pixels 102, and in particular for each of the rows of pixels 102 or each of the columns of the pixels, or for each of the pixels 102.
  • value of the pre-charge voltage is variable during the sequential reading of the different rows or columns of pixels 102 of the matrix or for each pixel 102.
  • the adjustment of the pre-charge voltage may also be used to realize, after the calculation of the nominal value of the voltage V pr preload echarge_nom, a vacuum calibration of the sensor 100.
  • This vacuum calibration aims to define a preload voltage preferably adapted for each pixel 102 (but which can also be adapted for each row or each column of pixels) and makes it possible to compensate for the measurement distortions due to technological dispersions, in particular reference capacitors 110.
  • the control circuit 117 and the pre-charging circuit 115 are adapted to successively apply one of the N x M pre-charge voltages Vp chargejj for each of the N x M pixels. This vacuum calibration is performed in the absence of element on the pixels 102 of the sensor 100.
  • CHOJJ are the values of each reference capacitor 110 which are different from each other due to the technological dispersions.
  • the average value V or t_moy of the output voltages V 0 ut_u obtained during the previous reading is then calculated. This average value is equal to
  • V out moy - -, where Cno_moy is the average value of all abilities
  • a coefficient Ky is then calculated for each pixel 102 such that
  • Vprechargejj Kij.V P recharge_nom.
  • the output voltages V or tjj thus become, in the absence of element on the pixels 102 of the sensor, equal to the average of these output voltages:
  • FIG. 3 shows the value of the output voltage of an amplifier 118 according to the Cdoigt value of the detection capability 104 when the voltage pre-charge nominal value V pr echarge_nom is applied to the column pre charge 108.
  • the various points designated by the reference 14 correspond to different output voltages obtained in the absence of element on the pixels 102, these differences being due to the variations on the value of the reference capacitors 110. output all have the same value for the same capacitance value Cdigt, the above method corrects these values so that they take a value equal to the average value Vout avg.
  • this vacuum calibration is performed not by calculating a coefficient K for each pixel, but by calculating a coefficient K for each line or each column of pixels.
  • the coefficients K may correspond to the ratio of the average value V or t_moy, or the minimum value Vout_min_nom of the output voltages, to the average value of the output voltages of the pixels of the corresponding line or column.
  • the adjustment of the pre-charge voltage can also be used to carry out, after the empty calibration of the sensor 100, an equalization operation in reading of the sensor. This operation makes it possible, for example, to optimize the values of the output voltages Vout for non-uniform capacitance values according to the line or column of pixels 102 considered.
  • the finger pressure on the sensor 100 is generally not the same over the entire area of the pixel array 102.
  • the value average of the measured capacitances is often greater than in the upper and lower end regions of the pixel matrix 102 because the finger-electrode distance (the first electrode of the detection capacitance 104) is lower at this central zone than in the other regions because of greater finger pressure pressure at this central area.
  • it is possible to implement a method of equalizing the reading of the sensor 100 comprising the steps below.
  • the calculation of this maximum value V or t_mi_max makes it possible to identify the line of pixels 102 where the pressure of the finger is the strongest.
  • the pre-charge voltages Vp chargejj intended to be successively applied to the pre-charging columns 108 during a reading of each of the N rows of the pixels 102 are then adjusted by multiplying the values of the pre-charge voltages Vpchargejj of each of the N rows of pixels by that of the coefficient K, associated with each of the N rows of pixels, that is to say such that
  • Adjusted JJ Charge i.JJ Charge.
  • the points designated by the reference 16 correspond to the output voltages obtained for a first pixel line, and those designated by the reference 18 correspond to the output voltages obtained for a second pixel line. Those designated by the reference 20 correspond to those obtained for the line of pixels whose average corresponds to V or t_mi_max.
  • pre-charge voltages are not calculated for each pixel, but they are calculated such that a single pre-charge voltage is associated with each row or column of pixels.
  • a first operation is performed by calculating the nominal value V pr echarge_nom maximizing the maximum values of the output voltages of the charge amplifiers 118, and a vacuum sensor calibration is carried out by using of the V pr echarge_nom value to determine the preload chargejj Vp values, and finally a sensor reading equalization is performed by making use of preload Vp chargejj values and the value V pr echarge_nom to adjust the values of precharge voltages Vp chargejj of.
  • control circuit 117 or computer, external to the pixel array 102, which controls the pre-charge circuit 115 applying the different pre-charge voltages to the pre-charge columns.
  • 108 for example a digital-to-analog converter.
  • the pre-charge voltages are applied to pre-charge columns 108 each connected to a column of pixels.
  • these pre-charge voltages can be applied to precharge lines which are each connected to a pixel line 102.
  • the sensor 100 is advantageously made of TFT technology from amorphous silicon or polysilicon, which makes it possible to produce important detection surfaces at relatively low costs. This technology does not allow the integration of a large number of transistors in the surface of a pixel (typically of dimensions equal to about 50 x 50 ⁇ 2 for a digital fingerprint sensor) as important as in technology. CMOS.
  • the sensor 100 may especially be made of OTFT ("Organic Thin-Film Transistor") or PTFT (“Polymer Thin-Film Transistor”) technology, also known as organic or printed electronics, implementing printing techniques that have the advantage of having very low manufacturing costs, including for very large surfaces.
  • the compensation method described above advantageously applies to correct the non-uniformity inherent in printing techniques.
  • the sensor 100 can however be realized in CMOS technology.
  • CMOS technology allows other high performance reading techniques (eg RF, etc.) but at much higher costs than TFT technology.
  • each selection line 126 is connected to the gates of the read transistors 112 of the pixels 102 of one of the N rows of pixels 102 and the gates of the pre-charge transistors 106 of pixels 102 of another of the N rows of pixels 102.
  • these voltage adjustment operations pre-charge may also apply to a sensor other than the sensor 100 previously described, that is to say not having at least Nl separate selection lines of the line or the pre-charge column and such that each selection line is linked to the grids of the transistors for reading pixels of one of the N pixel lines and the gates of the pixel pre-charge transistors of another of the N pixel lines.
  • Figure 5 shows schematically a portion of a sensor 200, here corresponding to a fingerprint detector. In this figure, only one pixel 202 is shown.
  • Each pixel 202 of this sensor 200 comprises a first transistor 204 whose gate is connected to a selection line 206.
  • Each pixel 202 includes a detection capacitor 208.
  • the detection capacitor 208 comprises a first electrode disposed in the pixel 202.
  • a second electrode 210 shown symbolically in FIG. 5, is formed by the portion of the finger intended to face the first electrode of the detection capacitor 208 during a fingerprint measurement.
  • Each pixel 202 also comprises a reference capacitor 212.
  • the capacitors 208 and 212 operate in a manner similar to the capacitors 104 and 110 previously described for the sensor 100.
  • Each pixel 202 also comprises a second transistor 214 enabling connection, during a reset at zero of the pixel 202, the capacitors 208 and 212 at the line 216 which is connected to ground.
  • the second transistor 214 comprises its gate connected to a reset column 218 on which a control signal of the transistor 214 flows.
  • the selection line 206 is used both to preload the two capacitors 208, 212 of the pixel 202 and then read the resulting electrical charge.
  • One of the source / drain electrodes of the first transistor 204 is connected to a pre-charge / read column 220 on which a pre-charge voltage is to be applied during a pre-charge of the capacitors 208, 212 , and on which the charges stored in the capacitors 208, 212 are intended to be transferred during a reading of the pixel 202.
  • the pre-charge / read columns 220 associated with the pixel columns 202 of the sensor 200 are connected to a switching circuit 222 to which the pre-charging circuit 115 and the control circuit 117, similar to those of the sensor 100, are connected. as well as the read circuits 116 also similar to those previously described for the sensor 100.
  • the sensor 200 operates by first realizing the precharging of the pixel 202. sending the pre-charge voltage to the pre-charge / read column 220, and then reading that pixel 202 via the same pre-charge / read column 220.
  • the pre-charge voltage applied can be adjusted as previously described for the sensor 100 by performing a first adjustment via the calculation of a nominal value of the pre-charge voltage making it possible to maximize the maximum values of the output voltages of the amplifiers. loads of the read circuits 116, and / or a vacuum calibration of the sensor 200 making it possible to eliminate the variations due to the technological dispersions between the reference capacitors 212 of the pixels 202, and / or a read equalization of the sensor 200 enabling the compensation of the measurement differences between rows and / or columns of pixels. For this, the various steps previously described for the sensor 100 apply to the sensor 200 in a similar manner.
  • each pixel 202 of the sensor 200 further comprises a third transistor 224 forming a reading transistor of the pixel 202.
  • the gate of the third transistor 224 is connected to a read control line 226 on which is applied the playback control signal.
  • a pre-charge control signal is sent on the selection line 206, and the columns 220 are dedicated solely to pre-charging the pixels 202.
  • One of the source / drain electrodes of the third transistor 224 is connected to the capacitors 208, 212 and the other source / drain electrode of the third transistor 224 is connected to a read column 228 common to all the pixels arranged on the same column, on which the charges stored in the capacitors 208 are transferred, 212 during a reading.
  • This variant makes it possible to separate the pre-load and read operations.
  • the switching circuit 222 is not present in this configuration.
  • the various adjustment operations of the pre-charge voltages applied to the pre-charge columns load 220 previously described can also be performed for the sensor 200 according to this variant.
  • the pixels 202 of the sensor 200 may not comprise the second transistors 214 or the reset columns 218.

Abstract

Sensor (100) comprising capacitive-detection pixels (102) forming a matrix of N rows and M columns of pixels, each pixel comprising:- a detection capacitor (104); - a pre-charge transistor (106) linked to the detection capacitor and able to apply to the detection capacitor a pre-charge voltage issuing from a pre-charge row or column (108); - a read transistor (112) linked to the detection capacitor and able to carry out a transfer of electric charge stored in the detection capacitor to a read circuit (116); the sensor comprising N‑1 selection rows (126) distinct from the pre-charge row or column, each selection row being linked to the gates of the read transistors of one of the N rows of pixels and to the gates of the pre-charge transistors of one other of the N rows of pixels.

Description

CAPTEUR COMPRENANT DES PIXELS A DETECTION CAPACITIVE  SENSOR COMPRISING CAPACITIVE DETECTION PIXELS
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR L'invention se rapporte à un capteur, ou un dispositif de détection, comportant des pixels à détection capacitive. L'invention s'applique avantageusement pour la réalisation d'un capteur d'empreintes digitales, ou un capteur d'empreintes palmaires, ou encore un pavé tactile. TECHNICAL FIELD AND PRIOR ART The invention relates to a sensor, or a detection device, comprising pixels with capacitive detection. The invention is advantageously applicable for producing a fingerprint sensor, or a palmprint sensor, or a touchpad.
Dans un capteur comportant des pixels à détection capacitive, chaque pixel délivre, pour une tension de polarisation donnée, un signal de sortie correspondant aux charges électriques dont la valeur Q. est fonction de la valeur C d'une capacité associée au pixel et dans laquelle ces charges sont stockées. La capacité de chaque pixel est formée entre une première électrode présente dans le pixel et une deuxième électrode formée par un élément conducteur destiné à être détecté se trouvant sur le pixel, par exemple une partie de la main, d'un doigt, etc. Dans le cas d'un capteur d'empreintes digitales, du fait que la capacité est définie entre la première électrode et la deuxième électrode formée par la partie du doigt se trouvant sur le pixel, la valeur de cette capacité varie selon que cette partie du doigt correspond à une crête ou un sillon de l'empreinte digitale.  In a sensor comprising pixels with capacitive detection, each pixel delivers, for a given bias voltage, an output signal corresponding to the electrical charges whose value Q is a function of the value C of a capacitance associated with the pixel and in which these charges are stored. The capacitance of each pixel is formed between a first electrode present in the pixel and a second electrode formed by a conductive element to be detected lying on the pixel, for example a part of the hand, a finger, etc. In the case of a fingerprint sensor, since the capacitance is defined between the first electrode and the second electrode formed by the portion of the finger on the pixel, the value of this capacitance varies according to whether this part of the finger is a crest or furrow of the fingerprint.
Pour déterminer la valeur C de la capacité d'un pixel lors d'une mesure, il est d'usage de pré-charger cette capacité avec une tension de pré-charge Vprecharge connue, puis de lire la valeur Q. des charges stockées dans la capacité avec un amplificateur de charges. La valeur C de la capacité peut alors être déterminée à partir de l'équation C = Q/V. To determine the value C of the capacity of a pixel in a measure, it is customary to pre-load this capability with voltage V pr preload eloads known, then read the Q. value of expenses stored in the capacity with a charge amplifier. The value C of the capacitance can then be determined from the equation C = Q / V.
Le document EP 2 178 026 décrit un tel capteur d'empreinte digitale. Chaque pixel de ce capteur comporte un premier transistor dont la grille est reliée à une ligne de commande et qui est utilisé à la fois pour pré-charger deux capacités du pixel et pour lire ensuite la charge électrique résultante de l'opération de lecture. Une première des deux capacités est une capacité de valeur fixe et la deuxième capacité est formée entre une première électrode présente dans le pixel et une deuxième électrode formée par le doigt présent sur le capteur. La première capacité de valeur fixe sert de référence lorsque la valeur de la deuxième capacité est nulle (pas de doigt présent sur le pixel lors de la lecture). Chaque pixel comporte également un deuxième transistor connectant les capacités à la masse pour les décharger. Ce document décrit également la possibilité d'ajouter, dans chaque pixel, un transistor supplémentaire relié à une ligne électrique supplémentaire commune à tous les pixels d'une même colonne, permettant de dissocier les opérations de pré-charge et de lecture. EP 2 178 026 describes such a fingerprint sensor. Each pixel of this sensor comprises a first transistor whose gate is connected to a control line and which is used both to preload two capacitors of the pixel and then to read the electric charge resulting from the read operation. A first of the two capacitors is a fixed capacitance and the second capacitance is formed between a first electrode present in the pixel and a second electrode formed by the finger on the sensor. The first fixed value capacity serves as a reference when the value of the second capacitance is zero (no finger present on the pixel during the reading). Each pixel also has a second transistor connecting the capacitances to the ground to discharge them. This document also describes the possibility of adding, in each pixel, an additional transistor connected to an additional electrical line common to all the pixels of the same column, making it possible to separate the operations of pre-charging and reading.
Dans une implémentation en technologie TFT (« Thin-Film Transistor », ou transistor en couches minces) d'un tel capteur, l'encombrement dû à la surface occupée par les transistors, la capacité de référence et les lignes de commande devient critique. De plus, le pilotage de la matrice de pixels est complexe et nécessite des circuits de commande dédiés pour une telle utilisation car les circuits de commande « standards » commerciaux sont conçus pour les applications LCD où une seule commande par ligne est disponible.  In a TFT ("thin-film transistor") implementation of such a sensor, the space requirement due to the surface occupied by the transistors, the reference capacitance and the control lines becomes critical. In addition, the control of the pixel matrix is complex and requires dedicated control circuits for such use because commercial "standard" control circuits are designed for LCD applications where only one command per line is available.
Le document EP 1 041 356 décrit un capteur d'empreintes digitales comprenant des pixels à détection capacitive agencés en matrice. Dans ce capteur, chaque ligne de commande sert à pré-charger les capacités des pixels d'une première ligne de la matrice et à lire les charges stockées dans les capacités des pixels d'une deuxième ligne de la matrice. La structure du capteur décrit dans ce document a pour avantage de « mutualiser » les lignes de commandes entre plusieurs lignes de pixels, ce qui permet de réduire l'encombrement et la complexité du capteur. Par contre, la réinitialisation de chaque pixel de ce capteur se fait par l'intermédiaire d'un transistor monté en diode, ce qui génère un potentiel imprécis sur le nœud auquel sont reliés ce transistor, la capacité et le transistor de lecture. La valeur de ce potentiel est étroitement liée à la valeur de la tension de commande qui doit être au moins égale à la tension de seuil qui permet de rendre passant le transistor monté en diode. Or, étant donné les variations possibles de cette tension de seuil dues aux dispersions technologiques, la valeur de ce potentiel peut présenter des variations importantes d'un pixel à l'autre. EXPOSÉ DE L'INVENTION The document EP 1 041 356 describes a fingerprint sensor comprising capacitive detection pixels arranged in a matrix. In this sensor, each control line is used to pre-load the pixel capacitances of a first row of the array and to read the charges stored in the pixel capacities of a second row of the array. The structure of the sensor described in this document has the advantage of "mutualizing" the command lines between several rows of pixels, which reduces the size and complexity of the sensor. On the other hand, the reset of each pixel of this sensor is done by means of a diode-mounted transistor, which generates an inaccurate potential on the node to which this transistor, the capacitance and the read transistor are connected. The value of this potential is closely related to the value of the control voltage which must be at least equal to the threshold voltage which makes it possible to turn on the diode-mounted transistor. However, given the possible variations of this threshold voltage due to technological dispersions, the value of this potential can have significant variations from one pixel to another. STATEMENT OF THE INVENTION
Un but de la présente invention est de proposer un capteur comportant des pixels à détection capacitive minimisant ou supprimant les inconvénients des capteurs de l'art antérieur, de structure compacte et simple à piloter même lors d'une réalisation du capteur en technologie TFT. An object of the present invention is to provide a sensor with capacitive detection pixels minimizing or eliminating the disadvantages of sensors of the prior art, compact structure and simple to control even when performing sensor TFT technology.
Pour cela, l'invention propose un capteur comportant des pixels à détection capacitive disposés en formant une matrice de N lignes de pixels et M colonnes de pixels, chaque pixel comprenant au moins :  For this, the invention proposes a sensor comprising capacitively sensing pixels arranged forming a matrix of N rows of pixels and M columns of pixels, each pixel comprising at least:
- une capacité de détection ;  - a detection capability;
- un transistor de pré-charge relié à la capacité de détection et apte à appliquer sur la capacité de détection une tension de pré-charge issue d'au moins une ligne ou une colonne de pré-charge du capteur ;  a pre-charge transistor connected to the detection capacitor and able to apply on the detection capacitance a pre-charge voltage originating from at least one line or a pre-charge column of the sensor;
- un transistor de lecture relié à la capacité de détection et apte à réaliser un transfert de charges électriques stockées dans la capacité de détection vers au moins un circuit de lecture du capteur ;  a read transistor connected to the detection capacitor and able to carry out a transfer of electric charges stored in the detection capacitor to at least one read circuit of the sensor;
le capteur comportant en outre au moins N-l lignes de sélection distinctes de la ligne ou la colonne de pré-charge et telles que chaque ligne de sélection soit reliée aux grilles des transistors de lecture des pixels d'une des N lignes de pixels et aux grilles des transistors de pré-charge des pixels d'une autre des N lignes de pixels.  the sensor further comprising at least Nl distinct selection lines of the line or the pre-charge column and such that each selection line is connected to the gates of the pixel reading transistors of one of the N lines of pixels and to the gates pre-charge transistors of the pixels of another of the N lines of pixels.
Dans ce capteur, du fait que chacune des lignes de sélection est reliée aux grilles des transistors de lecture des pixels d'une première des N lignes de pixels ainsi qu'aux grilles des transistors de pré-charge des pixels d'une deuxième des N lignes de pixels, différente de la première ligne de pixels, la tension appliquée sur chacune des lignes de sélection permet à la fois de commander la lecture des pixels de cette première ligne et de réaliser la pré-charge des pixels de la deuxième ligne et qui sont destinés à être lus après ceux de la première ligne. Cette configuration permet donc de mutualiser les lignes de commande du capteur (qui correspondent aux lignes de sélection) et donc de réduire l'encombrement de ces lignes de commande dans les pixels, quelle que soit la technologie utilisée pour la réalisation du capteur. De plus, du fait que la ligne ou la colonne de pré-charge sur laquelle la tension de pré-charge est destinée à être appliquée est distincte des lignes de sélection, la valeur de cette tension de pré-charge est donc indépendante de celle de la tension appliquée que chacune des lignes de sélection. Cette tension de pré-charge peut donc varier selon la configuration souhaitée du capteur et peut donc être ajustée, par exemple pour optimiser ou maximiser la dynamique des tensions de sortie de circuits de lecture des pixels, c'est-à-dire étendre la gamme de valeurs possibles des tensions de sortie des circuits de lecture des pixels, et/ou pour compenser des variations de mesures entre les pixels telles que des variations dues à la non-planéité d'un doigt dont l'empreinte digitale est détectée et/ou pour compenser des variations liées aux dispersions technologiques des composants du capteur d'un pixel à l'autre. In this sensor, since each of the selection lines is connected to the gates of the pixel read transistors of a first of the N pixel lines and to the gates of the pre-charge transistors of the pixels of a second of the N lines of pixels, different from the first line of pixels, the voltage applied to each of the selection lines makes it possible at the same time to control the reading of the pixels of this first line and to carry out the pre-charge of the pixels of the second line and which are meant to be read after those in the first line. This configuration therefore makes it possible to pool the sensor control lines (which correspond to the selection lines) and thus to reduce the size of these control lines in the pixels, whatever the technology used for producing the sensor. In addition, because the pre-charge line or column over which the pre-charge voltage is intended to be applied is distinct from the selection lines, the value of this pre-charge voltage is therefore independent of that of the applied voltage as each of the selection lines. This pre-charge voltage can therefore vary according to the desired configuration of the sensor and can therefore be adjusted, for example to optimize or maximize the dynamic output voltages of pixel reading circuits, that is to say, to extend the range possible values of the output voltages of the pixel reading circuits, and / or to compensate for measurement variations between the pixels such as variations due to the non-flatness of a finger whose fingerprint is detected and / or to compensate for variations related to the technological dispersions of the sensor components from one pixel to another.
Le capteur peut comporter en outre un circuit de pré-charge apte à faire varier la valeur de la tension de pré-charge sur la ligne ou la colonne de pré-charge. Ce circuit de pré-charge correspond par exemple à un convertisseur numérique-analogique.  The sensor may further include a pre-charge circuit capable of varying the value of the pre-charge voltage on the pre-charge line or column. This pre-charge circuit corresponds for example to a digital-to-analog converter.
Le capteur peut comporter en outre :  The sensor may further comprise:
- M colonnes de lecture telles que les transistors de lecture des pixels de chacune des M colonnes de pixels sont reliés à une des M colonnes de lecture ;  - M read columns such that the reading transistors of the pixels of each of the M columns of pixels are connected to one of the M read columns;
- M circuits de lecture comprenant chacun au moins un amplificateur de charges dont une entrée est reliée à une des M colonnes de lecture ;  M reading circuits each comprising at least one charge amplifier whose input is connected to one of the M read columns;
- N lignes de pré-charge telles que les transistors de pré-charge des pixels de chacune des N lignes de pixels soient reliés à une des N lignes de pré-charge, ou M colonnes de pré-charge telles que les transistors de pré-charge des pixels de chacune des M colonnes de pixels soient reliés à une des M colonnes de pré-charge.  N pre-charge lines such that the pre-charge transistors of the pixels of each of the N rows of pixels are connected to one of the N pre-charge lines, or M pre-charge columns such as the pre-charge transistors. charge of the pixels of each of the M columns of pixels are connected to one of the M pre-charge columns.
L'amplificateur de charges de chacun des M circuits de lecture peut correspondre à un amplificateur opérationnel.  The charge amplifier of each of the M read circuits may correspond to an operational amplifier.
Le capteur peut comporter en outre un circuit de commande couplé au circuit de pré-charge et apte à calculer une valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge telle qu'une valeur maximale Vout_maxjnit parmi N x M tensions de sortie Voutjj, avec i compris entre 1 et N et j compris entre 1 et M, destinées à être délivrées par les amplificateurs de charges des circuits de lecture pour chacun des pixels soit sensiblement égale à, ou proche de, une tension de saturation des amplificateurs de charges des circuits de lecture. The sensor may further comprise a control circuit coupled to the precharge circuit and adapted to calculate a nominal value V pr echarge_nom tension pre-load such that a maximum value V or t_maxjnit among NxM output voltages Voutjj, with i between 1 and N and j between 1 and M, intended to be delivered by the charge amplifiers of the reading circuits for each of the pixels is substantially equal to, or close to, a saturation voltage of the charge amplifiers of the read circuits.
Le calcul de cette valeur nominale de la tension de pré-charge permet de maximiser la dynamique des tensions de sortie des circuits de lecture via un choix judicieux de la valeur de la tension de pré-charge appliquée sur les lignes ou colonnes de pré-charge du capteur, ce choix étant réalisé tel que la valeur maximale parmi les tensions de sortie des circuits de lecture soit sensiblement égale à, ou proche de, la tension de saturation (haute ou basse selon le signe du signal d'entrée) des amplificateurs de charges des circuits de lecture (la gamme de valeurs de la tension de sortie d'un amplificateur de charges s'étend entre la valeur d'une tension de saturation basse, généralement appelée -Vsat, et la valeur d'une tension de saturation haute, généralement appelée +Vsat). The calculation of this nominal value of the pre-charge voltage makes it possible to maximize the dynamics of the output voltages of the reading circuits by judicious choice of the value of the pre-charge voltage applied to the pre-charge lines or columns. of the sensor, this choice being made such that the maximum value among the output voltages of the reading circuits is substantially equal to, or close to, the saturation voltage (high or low according to the sign of the input signal) of the amplifiers. read circuit charges (the range of values of the output voltage of a charge amplifier extends between the value of a low saturation voltage, generally referred to as -Vsat, and the value of a high saturation voltage , usually called + Vs a t).
Ainsi, pour une gamme donnée de valeurs des capacités de détection, la gamme de valeurs des tensions de sortie des circuits de lecture pour ces valeurs des capacités de détection est étendue. Par exemple, pour deux valeurs différentes des capacités de détection, une plus grande différence entre les valeurs des tensions de sortie correspondantes est obtenue en ayant déterminé au préalable la valeur nominale de la tension de pré-charge. L'utilisation de cette valeur nominale de la tension de pré-charge permet donc de mieux distinguer les valeurs des tensions de sortie des circuits de lecture les unes des autres pour des valeurs données différentes des capacités de détection.  Thus, for a given range of values of the detection capabilities, the range of values of the output voltages of the read circuits for these values of the detection capabilities is extended. For example, for two different values of the detection capacitors, a larger difference between the values of the corresponding output voltages is obtained by having previously determined the nominal value of the pre-charge voltage. The use of this nominal value of the pre-charge voltage thus makes it possible to better distinguish the values of the output voltages of the read circuits from each other for given values different from the detection capacitors.
Dans ce cas, le circuit de commande peut être apte à réaliser le calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge en mettant en œuvre les étapes de : In this case, the control circuit may be adapted to perform the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage by implementing the steps of:
- application d'une tension de pré-charge initiale Vprechargejnit sur les lignes ou colonnes de pré-charge ; - applying an initial pre-charge voltage V pr echargejnit on lines or pre-load column;
- lecture des tensions de sortie V0ut_u en présence d'un élément de référence sur les pixels du capteur ; reading of the output voltages V 0 ut_u in the presence of a reference element on the pixels of the sensor;
- calcul de la valeur maximale Vout_maxjnit parmi les valeurs des tensions de sortie Voutjj obtenues lors de la précédente lecture ; - ajustement de la valeur de la tension de pré-charge à la valeur nominale Vprecharge_nom telle que Vout_maxjnit soit sensiblement égale à la tension de saturation des amplificateurs de charges des circuits de lecture. calculating the maximum value V or t_maxjnit among the values of the output voltages V or tjj obtained during the previous reading; - adjusting the value of the voltage pre-load to the nominal value V pr echarge_nom as V or t_maxjnit is substantially equal to the saturation voltage of the read circuits of the charge amplifiers.
La valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge peut être The nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage can be
+ γ  + γ
calculée telle que V precharge nom—Vprecharge init— . calculated as V precharge name -V precharge init -.
out max init  out max init
La valeur de la tension de pré-charge initiale Vprechargejnit peut être choisie arbitrairement. The value of the initial pre-charge voltage V pr echargejnit can be chosen arbitrarily.
L'élément de référence peut correspondre à un modèle de doigt, une plaque métallique, ou tout élément apte à maximiser les valeurs des capacités de détection.  The reference element may correspond to a finger model, a metal plate, or any element able to maximize the values of the detection capabilities.
Pour le calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de précharge, le circuit de commande peut comporter : For the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage, the control circuit may comprise:
- des moyens d'application d'une tension de pré-charge initiale Vprechargejnit sur les lignes ou colonnes de pré-charge ;  means for applying an initial pre-charge voltage Vprechargejnit to the pre-charge lines or columns;
- des moyens de calcul de la valeur maximale Vout_maxjnit parmi les valeurs des tensions de sortie Voutjj ; means for calculating the maximum value V or t_maxjnit among the values of the output voltages Voutjj;
- des moyens d'ajustement de la valeur de la tension de pré-charge à la valeur nominale Vprecharge_nom telle que Vout_maxjnit soit sensiblement égale à la tension de saturation des amplificateurs de charges des circuits de lecture. - means for adjusting the value of the voltage pre-load to the nominal value V pr echarge_nom as V or t_maxjnit is substantially equal to the saturation voltage of the charge amplifiers of the read circuits.
Le circuit de commande peut comporter des moyens de calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge telle que The control circuit may comprise means for calculating the nominal value V pr echarge_nom of the voltage pre-charge such as
+ Sat  + Sat
prech arg e _ nom = V p_rech arg e _ init  prech arg e _ name = V p_rech arg e _ init
out _ max_init  out _ max_init
Le circuit de commande peut être apte à commander le circuit de précharge tel que N x M tensions de pré-charge Vprecharge_u distinctes soient successivement appliquées sur les lignes ou colonnes de pré-charge lors d'une lecture des pixels. Dans cette configuration, la valeur de la tension de pré-charge peut être donc adaptée et optimisée indépendamment pour chacun des pixels. Chaque pixel peut comporter en outre une capacité de référence couplée à la capacité de détection, au transistor de pré-charge et au transistor de lecture du pixel, et le circuit de commande peut être apte à réaliser, après le calcul de la valeur nominale VPrecharge_nom de la tension de pré-charge, une calibration à vide du capteur en calculant les valeurs des N x M tensions de pré-charge Vp cnargejj via la mise en œuvre des étapes de : The control circuit may be able to control the precharging circuit such that N x M pre-charge voltages V pre- charge_u distinct are successively applied to the rows or columns of pre-charge during a reading of the pixels. In this configuration, the value of the pre-charge voltage can be adapted and optimized independently for each of the pixels. Each pixel may furthermore comprise a reference capacity coupled to the detection capacitance, to the pre-charge transistor and to the reading transistor of the pixel, and the control circuit may be able to perform, after the calculation of the nominal value V P recharge_name of the pre-charge voltage, an empty calibration of the sensor by calculating the values of the N x M pre-charge voltages Vp cnargejj via the implementation of the steps of:
- application de la tension de pré-charge de valeur nominale VPrecharge_nom sur les lignes ou colonnes de pré-charge ; - application of the pre-charge voltage of nominal value V P recharge_name on pre-charge lines or columns;
- lecture des tensions de sortie V0ut_u en l'absence d'élément sur les pixels du capteur ; reading of the output voltages V 0 ut_u in the absence of element on the pixels of the sensor;
- calcul d'une moyenne Vout_moy ou d'une valeur minimale Vout_ min nom des tensions de sortie V0ut_u obtenues lors de la précédente lecture ; calculating a mean V or t_moy or a minimum value V or t_min name of the output voltages V 0 ut_u obtained during the previous reading;
- calcul d'un coefficient Ky associé à chaque pixel tel que calculating a coefficient Ky associated with each pixel such that
Kij = Vout moy / VoutJJ OU tel que Ky = Vout min nom / VoutJJ ; Kij = Vout moy / VoutJJ OR such that Ky = Vout min noun / VoutJJ;
- calcul des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj telles que Vprechargejj- calculation of N x M pre-load voltages V pre loadjj such that V pre loadjj
= Kij.Vprecharge nom-= Kij.V
Avec ces étapes qui correspondent à une calibration à vide du capteur, la tension de pré-charge appliquée pour chacun des pixels est adaptée afin de compenser les éventuelles différences de mesure dues aux dispersions technologiques des éléments des pixels, permettant notamment de compenser la non-uniformité des mesures due aux dispersions technologiques des capacités de référence des pixels. Lorsque la valeur minimale Vout_min_nom est prise en compte pour le calcul des coefficients Ky, cette calibration à vide du capteur permet en plus d'augmenter la dynamique des tensions de sortie des circuits de lecture. With these steps, which correspond to a vacuum calibration of the sensor, the pre-charge voltage applied for each of the pixels is adapted in order to compensate for any measurement differences due to the technological dispersions of the pixel elements, making it possible in particular to compensate for uniformity of the measurements due to the technological dispersions of the reference capacities of the pixels. When the minimum value V or t_min_nom is taken into account for the calculation of the coefficients Ky, this vacuum calibration of the sensor also makes it possible to increase the dynamics of the output voltages of the reading circuits.
Plusieurs variantes de mise en œuvre de la calibration à vide du capteur sont envisageables. Par exemple, au lieu de calculer un coefficient Ky associé à chaque pixel, il est possible de calculer N coefficients K, chacun associé à une des N lignes de pixels et calculer à partir de valeurs moyennes des tensions des sortie de chaque ligne de pixels. Dans ce cas, les tensions de pré-charge calculées à partir de ces coefficients peuvent être similaires pour tous les pixels appartenant à une même ligne. Une variante analogue peut être mise en œuvre en considérant chacune des colonnes de pixels. Pour le calcul des valeurs des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj, le circuit de commande peut comporter : Several variants of implementation of the vacuum calibration of the sensor are possible. For example, instead of calculating a coefficient Ky associated with each pixel, it is possible to calculate N coefficients K, each associated with one of the N rows of pixels and to calculate from average values of the output voltages of each pixel line. In this case, the pre-charge voltages calculated from these coefficients can be similar for all the pixels belonging to the same line. A similar variant can be implemented by considering each of the columns of pixels. For the calculation of the values of the N x M preload voltages Vprecharge, the control circuit may comprise:
- des moyens d'application de la tension de pré-charge de valeur nominale Vprecharge_nom sur les lignes ou colonnes de pré-charge ; - means for applying the voltage pre-charge nominal value V pr echarge_nom on lines or pre-load column;
- des moyens de calcul d'une moyenne Vout_moy ou d'une valeur minimale Vout min nom des tensions de sortie Voutjj ; means for calculating a mean V or t_moy or a minimum value V or t min for the output voltages V or tjj;
- des moyens de calcul d'un coefficient Ky associé à chaque pixel tel que means for calculating a coefficient Ky associated with each pixel such that
Kij = Vout moy / VoutJJ OU tel que Ky = Vout min nom / VoutJJ ; Kij = Vout moy / VoutJJ OR such that Ky = Vout min noun / VoutJJ;
- des moyens de calcul des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj telles que VprechargeJJ— Ky .Vprecharge nom- means for calculating the N x M pre-charge voltages Vprecharge, such as VprechargeJJ-Ky .Vprecharge nom-
Il est possible que l'opération de calibration à vide du capteur soit mise en œuvre sans que la valeur nominale de la tension de pré-charge permettant de maximiser la dynamique des tensions de sortie des amplificateurs n'ai été calculée au préalable. Dans ce cas, chaque pixel peut comporter en outre une capacité de référence couplée à la capacité de détection, au transistor de pré-charge et au transistor de lecture du pixel, et le circuit de commande peut être apte à commander le circuit de pré-charge tel que N x M tensions de pré-charge Vprechargejj distinctes soient successivement appliquées sur les lignes ou colonnes de pré-charge lors d'une lecture des pixels, et être apte à réaliser une calibration à vide du capteur en calculant les valeurs des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj via la mise en œuvre des étapes de : It is possible that the vacuum calibration operation of the sensor is implemented without the nominal value of the pre-charge voltage making it possible to maximize the dynamics of the output voltages of the amplifiers has been calculated beforehand. In this case, each pixel may furthermore comprise a reference capacitance coupled to the detection capacitance, to the pre-charge transistor and to the reading transistor of the pixel, and the control circuit may be able to control the pre-charge circuit. load as NxM preload V pr echargejj separate voltages are successively applied on lines or pre-load column during a read of the pixels, and be capable of performing a vacuum calibration of the sensor by calculating the values N x M preload voltages Vprechargejj via the implementation of the steps of:
- application d'une tension de pré-charge initiale Vprechargejnit sur les lignes ou colonnes de pré-charge ; - applying an initial pre-charge voltage V pr echargejnit on lines or pre-load column;
- lecture des tensions de sortie Voutjj en l'absence d'élément sur les pixels du capteur ; reading the output voltages V or tjj in the absence of an element on the pixels of the sensor;
- calcul d'une moyenne Vout_moy ou d'une valeur minimale Vout_minjnit des tensions de sortie Voutjj obtenues lors de la précédente lecture ; calculating a mean V or t_moy or a minimum value V or t_minjnit of the output voltages V or tjj obtained during the previous reading;
- calcul d'un coefficient Ky associé à chaque pixel tel que Ky = V0ut_moy / Voutjj ou tel que Ky = Vout_minjnit / Voutjj ; calculating a coefficient Ky associated with each pixel such that Ky = V 0 ut_moy / Voutjj or such that Ky = V or t_minjnit / Voutjj;
- calcul des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj telles que VprechargeJJ = Ky. Vprechargejnit- Le circuit de commande peut être apte à réaliser, après la calibration à vide du capteur, une opération d'égalisation en lecture du capteur en mettant en œuvre les étapes de : calculation of N x M pre-load voltages Vprechargejj such that VprechargeJJ = Ky. Vprechargejnit- The control circuit can be adapted to perform, after the sensor empty calibration, an equalization operation in reading the sensor by implementing the steps of:
- lecture des tensions de sortie Vout_u pour tous les pixels en appliquant successivement sur les lignes ou colonnes de pré-charge les tensions de pré-charge- reading of the output voltages V or t_u for all the pixels by successively applying on pre-charge lines or columns the pre-charge voltages
VprechargeJJ , ' VprechargeJJ, '
- calcul d'une moyenne Vout_mi des tensions de sortie Voutjj pour calculating a mean V or t_mi of the output voltages V or tjj for
M  M
chacune des N lig ones de p r~ixels telle q -lue V out , _mi . =— / V out , ι . _j . ; ' each of the N lig ones of p r ~ ixels such that V-xt, _mi. = - / V out, ι. _j. ; '
M J=i M J = i
- calcul d'une valeur maximale Vout_mi_max ou d'une moyenne Vout_mi_moy des valeurs Vout_mi ; calculating a maximum value V or t_mi_max or an average V or t_mi_moy of the values V or t_mi;
- calcul d'un coefficient K, pour chacune des N lignes de pixels tel que K, = Vout mi max / v out mi ou tel que K, = Vout_ mi moy / v out mi , calculating a coefficient K, for each of the N rows of pixels such that K, = Vout mi max / v out mi or such that K, = V or t_mix av / v out mi,
- ajustement des tensions de pré-charge Vprechargejj en multipliant les valeurs des tensions de pré-charge Vprechargejj de chacune des N lignes de pixels par celle du coefficient K, associé à chacune des N lignes de pixels. - adjustment of the precharge voltages V pr echargejj by multiplying the values of the pre-charge voltages Vprechargejj of each of the N rows of pixels by the coefficient K, associated with each of the N pixel lines.
Cette opération d'égalisation en lecture du capteur permet d'ajuster les tensions de pré-charge appliquées pour chacun des pixels afin de compenser les éventuelles différences de mesures obtenues d'une ligne de pixels à l'autre, par exemple dues aux irrégularités de pression entre les différentes lignes de pixel du capteur lors d'une mesure.  This operation of equalizing the reading of the sensor makes it possible to adjust the pre-charge voltages applied for each of the pixels in order to compensate any differences in measurements obtained from one pixel line to the other, for example due to the irregularities of pressure between the different pixel lines of the sensor during a measurement.
Pour réaliser l'opération d'égalisation en lecture du capteur, le circuit de commande peut comporter :  To perform the equalization operation in reading of the sensor, the control circuit may comprise:
- des moyens appliquant successivement sur les lignes ou colonnes de pré-charge les tensions de pré-charge Vprechargejj ;  means that successively apply the pre-charge voltages Vprechargejj to the pre-charge lines or columns;
- des moyens de calcul d'une moyenne Vout_mi des tensions de sortie means for calculating a mean V or t_mi of the output voltages
M  M
Voutjj pour chacune des N lignes de pixels telle que Vout ni =—∑V0Ut j ; Voutjj for each of the N rows of pixels such that V out ni = -ΣV 0Ut j ;
M j=i M j = i
- des moyens de calcul d'une valeur maximale Vout_mi_max ou d'une moyenne V0ut_mi_moy des valeurs Vout_mi ; - des moyens de calcul d'un coefficient K, pour chacune des N lignes de pixels tel que K, = Vout_ mi max / V0ut_mi ou tel que Ki = Vout_ mi moy / v out mi , means for calculating a maximum value V or t_mi_max or an average V 0 ut_mi_mo y of values V or t_mi; means for calculating a coefficient K, for each of the N rows of pixels such that K, = V or t_max max / V 0 ut_mi or such that Ki = V or t_mix av / v out mi,
- des moyens d'ajustement des tensions de pré-charge Vp chargejj multipliant les valeurs des tensions de pré-charge Vp chargejj de chacune des N lignes de pixels par celle du coefficient K, associé à chacune des N lignes de pixels.  means for adjusting the pre-charge voltages Vp chargejj multiplying the values of the pre-charge voltages Vp chargejj of each of the N lines of pixels by that of the coefficient K, associated with each of the N lines of pixels.
En variante, l'égalisation en lecture du capteur peut être mise en œuvre en ajustant les tensions de pré-charge appliquées pour chacun des pixels afin de compenser les éventuelles différences de mesures obtenues d'une colonne de pixels à l'autre, par exemple dues aux irrégularités de pression entre les différentes colonnes de pixel du capteur lors d'une mesure. Dans ce cas, les étapes décrites ci-dessus sont adaptées telles que la moyenne des tensions de sortie pour chacune des M colonnes de pixels soit calculée, puis des coefficients d'ajustement sont calculés pour chacune des M colonnes de pixels, et les tensions de pré-charge sont ajustées à partir de ces coefficients d'ajustement.  As a variant, the reading equalization of the sensor can be implemented by adjusting the pre-charge voltages applied for each of the pixels in order to compensate for possible differences in measurements obtained from one column of pixels to another, for example due to pressure irregularities between the different pixel columns of the sensor during a measurement. In this case, the steps described above are adapted such that the average of the output voltages for each of the M columns of pixels is calculated, then adjustment coefficients are calculated for each of the M columns of pixels, and the voltages of pre-charge are adjusted from these adjustment factors.
D'autres variantes de l'égalisation en lecture du capteur peuvent être mises en œuvre, réalisant par exemple un ajustement des tensions de pré-charge non pas pixel par pixel, mais par ligne de pixels ou par colonne de pixels.  Other variants of the sensor read equalization can be implemented, realizing for example an adjustment of pre-charge voltages not pixel by pixel, but by line of pixels or by column of pixels.
Chaque pixel peut comporter en outre une capacité de référence couplée à la capacité de détection, au transistor de pré-charge et au transistor de lecture du pixel.  Each pixel may further comprise a reference capacitor coupled to the detection capacitance, the pre-charge transistor and the reading transistor of the pixel.
Les transistors de pré-charge et de lecture des pixels peuvent être avantageusement de type TFT.  The pre-charge and pixel-reading transistors may advantageously be of the TFT type.
Les différentes opérations d'ajustement de la tension de pré-charge, permettant notamment de réaliser une maximisation des valeurs maximales des tensions de sortie des amplificateurs et/ou une calibration à vide du capteur et/ou une égalisation de lecture du capteur, peuvent être mises en œuvre par un capteur ne comportant pas N-l lignes de sélection distinctes de la ligne ou la colonne de pré-charge et telles que chaque ligne de sélection soit reliée aux grilles des transistors de lecture des pixels d'une des N lignes de pixels et aux grilles des transistors de pré-charge des pixels d'une autre des N lignes de pixels. Il est donc également décrit un capteur corn portant des pixels à détection capacitive disposés en formant une matrice de N lignes de pixels et M colonnes de pixels, chaque pixel comprenant au moins : The various operations of adjusting the pre-charge voltage, notably making it possible to maximize the maximum values of the output voltages of the amplifiers and / or a sensor empty calibration and / or a sensor read equalization, may be implemented by a sensor having no Nl distinct selection lines of the line or the pre-charge column and such that each selection line is connected to the gates of the pixel reading transistors of one of the N lines of pixels and to the gates of the pixel pre-charge transistors of another of the N pixel lines. It is therefore also described a sensor carrying capacitively sensing pixels arranged forming a matrix of N rows of pixels and M columns of pixels, each pixel comprising at least:
- une capacité de détection ;  - a detection capability;
- au moins un transistor relié à la capacité de détection, apte à appliquer sur la capacité de détection une tension de pré-charge issue d'au moins une ligne ou une colonne de pré-charge du capteur, et apte à réaliser un transfert de charges électriques stockées dans la capacité de détection vers au moins un circuit de lecture du capteur ;  at least one transistor connected to the detection capacitor, capable of applying to the detection capacitance a pre-charge voltage originating from at least one pre-charge line or column of the sensor, and capable of carrying out a transfer of electrical charges stored in the detection capability to at least one sensor reading circuit;
- un circuit de pré-charge apte à faire varier la valeur de la tension de pré-charge sur la ligne ou la colonne de pré-charge.  a pre-charging circuit able to vary the value of the pre-charge voltage on the pre-charge line or column.
Le transistor de chaque pixel peut être apte à réaliser le transfert de charges électriques stockées dans la capacité de détection vers le circuit de lecture du capteur via la ligne ou colonne de pré-charge du capteur, appelée dans ce cas ligne ou colonne de pré-charge/lecture du capteur.  The transistor of each pixel can be adapted to carry out the transfer of electric charges stored in the detection capacitor to the sensor reading circuit via the pre-charge line or column of the sensor, called in this case a pre-charge line or column. charge / reading of the sensor.
Le capteur peut comporter en outre :  The sensor may further comprise:
- M colonnes de pré-charge/lecture telles que les transistors des pixels de chacune des M colonnes de pixels soient reliés à une des M colonnes de pré-charge/lecture ;  - M pre-load / read columns such that the pixel transistors of each of the M columns of pixels are connected to one of the M pre-load / read columns;
- M circuits de lecture comprenant chacun au moins un amplificateur de charges dont une entrée est reliée à une des M colonnes de pré-charge/lecture.  - M read circuits each comprising at least one charge amplifier whose input is connected to one of the M pre-charge / read columns.
Le capteur peut comporter en outre un circuit de commande couplé au circuit de pré-charge et apte à calculer une valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge telle qu'une valeur maximale Vout_maxjnit parmi N x M tensions de sortie Voutjj, avec i compris entre 1 et N et j compris entre 1 et M, destinées à être délivrées par les amplificateurs de charges des circuits de lecture pour chacun des pixels soit sensiblement égale à une tension de saturation des amplificateurs de charges des circuits de lecture. The sensor may further comprise a control circuit coupled to the precharge circuit and adapted to calculate a nominal value V pr echarge_nom tension pre-load such that a maximum value V or t_maxjnit among NxM output voltages Voutjj, with i between 1 and N and j between 1 and M, intended to be delivered by the charge amplifiers of the read circuits for each of the pixels is substantially equal to a saturation voltage of the charge amplifiers of the read circuits .
Dans ce cas, le circuit de commande peut être apte à réaliser le calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge en mettant en œuvre les étapes de : - application d'une tension de pré-charge initiale Vprechargejnit sur les colonnes de pré-charge/lecture ; In this case, the control circuit may be adapted to perform the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage by implementing the steps of: - applying an initial pre-charge voltage V pr echargejnit on the column precharge / read;
- lecture des tensions de sortie Voutjj en présence d'un élément de référence sur les pixels du capteur ;  reading of the output voltages Voutjj in the presence of a reference element on the pixels of the sensor;
- calcul de la valeur maximale Vout_maxjnit parmi les valeurs des tensions de sortie Voutjj obtenues lors de la précédente lecture ; calculating the maximum value V or t_maxjnit among the values of the output voltages Voutjj obtained during the previous reading;
- ajustement de la valeur de la tension de pré-charge à la valeur nominale Vprecharge_nom telle que Vout_maxjnit soit sensiblement égale à la tension de saturation des amplificateurs de charges des circuits de lecture. - adjusting the value of the voltage pre-load to the nominal value V pr echarge_nom as V or t_maxjnit is substantially equal to the saturation voltage of the read circuits of the charge amplifiers.
Le circuit de commande peut être apte à commander le circuit de précharge tel que N x M tensions de pré-charge Vp chargejj distinctes soient successivement appliquées sur les colonnes de pré-charge/lecture lors d'une lecture des pixels.  The control circuit may be able to control the precharging circuit such that N x M pre-charge voltages Vp chargejj are successively applied to the columns of pre-charge / read during a reading of the pixels.
Chaque pixel peut comporter en outre une capacité de référence couplée à la capacité de détection et au transistor du pixel, et le circuit de commande peut être apte à réaliser, après le calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de précharge, une calibration à vide du capteur en calculant les valeurs des N x M tensions de précharge Vp chargejj via la mise en œuvre des étapes de : Each pixel may further comprise a reference capacitor coupled to the sensing capacitance and the transistor of the pixel, and the control circuit may be adapted to perform, after the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the precharge voltage, a sensor empty calibration by calculating the values of the N x M precharge voltages Vp chargejj via the implementation of the steps of:
- application de la tension de pré-charge de valeur nominale VPrecharge_nom sur les colonnes de pré-charge/lecture ; - application of the pre-charge voltage of nominal value V P recharge_name on the pre-charge / read columns;
- lecture des tensions de sortie Voutjj en l'absence d'élément sur les pixels du capteur ; reading the output voltages V or tjj in the absence of an element on the pixels of the sensor;
- calcul d'une moyenne Vout_moy ou d'une valeur minimale Vout_ min nom des tensions de sortie Voutjj obtenues lors de la précédente lecture ; calculating a mean V or t_moy or a minimum value V or t_min, the name of the output voltages V or tjj obtained during the previous reading;
- calcul d'un coefficient Ky associé à chaque pixel tel que calculating a coefficient Ky associated with each pixel such that
Kij = Vout moy / Voutjj OU tel que K = Vout min nom / Voutjj ; Kij = Vout moy / Voutjj OR such that K = Vout min name / Voutjj;
- calcul des N x M tensions de pré-charge Vp chargejj telles que VprechargeJJ = ij.Vprecharge nom. calculation of the N x M pre-load voltages Vp loadjj such that the load loadJJ = ij.Vprecharge name.
Chaque pixel peut comporter en outre une capacité de référence couplée à la capacité de détection et au transistor du pixel, le circuit de commande peut être apte à commander le circuit de pré-charge tel que N x M tensions de pré-charge Vp chargejj distinctes soient successivement appliquées sur les colonnes de pré-charge/lecture lors d'une lecture des pixels, et le circuit de commande peut être apte à réaliser une calibration à vide du capteur en ca lcula nt les valeurs des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj via la mise en œuvre des étapes de : Each pixel may furthermore comprise a reference capacitor coupled to the detection capacitance and to the pixel transistor, the control circuit may be able to control the pre-charge circuit such that N × M pre-charge voltages Vp chargejj the columns are successively applied to the columns of pre-charge / reading during a reading of the pixels, and the control circuit can be adapted to perform a vacuum calibration of the sensor in ca lcula nt the values of N x M pre-load voltages -load Vprechargejj via the implementation of the steps of:
- application d'une tension de pré-charge initiale Vprechargejnit sur les colonnes de pré-charge/lecture ; - applying an initial pre-charge voltage V pr echargejnit on the column precharge / read;
- lecture des tensions de sortie Voutjj en l'absence d'élément sur les pixels du capteur ;  reading of the output voltages Voutjj in the absence of element on the pixels of the sensor;
- calcul d'une moyenne Vout_moy ou d'une valeur minimale Vout_minjnit des tensions de sortie Voutjj obtenues lors de la précédente lecture ; calculating a mean V or t_moy or a minimum value V or t_minjnit of the output voltages Voutjj obtained during the previous reading;
- calcul d'un coefficient Ky associé à chaque pixel tel que calculating a coefficient Ky associated with each pixel such that
Kij = Vout moy / VoutJJ OU tel que K = Vout min init / VoutJJ ; Kij = Vout moy / VoutJJ OR such that K = Vout min init / VoutJJ;
- calcul des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj telles que VprechargeJJ = Kij. Vprechargejnit-calculation of N x M pre-load voltages Vprechargejj such that VprechargeJJ = Kij. Vprechargejnit-
Le circuit de commande peut être apte à réaliser, après la calibration à vide du capteur, une opération d'égalisation en lecture du capteur en mettant en œuvre les étapes de : The control circuit can be adapted to perform, after the sensor empty calibration, an equalization operation in reading the sensor by implementing the steps of:
- lecture des tensions de sortie Voutjj pour tous les pixels en appliquant successivement sur les colonnes de pré-charge/lecture les tensions de pré-chargereading out the output voltages V or tjj for all the pixels by applying the pre-charge voltages successively to the pre-charge / read columns;
VprechargeJJ , ' VprechargeJJ, '
- calcul d'une moyenne Vout_mi des tensions de sortie Voutjj pour calculating a mean V or t_mi of the output voltages V or tjj for
M  M
chacune des N lig ones de p r~ixels telle q -lue V out , _mi . =— / V out , ι . _j . ; ' each of the N lig ones of p r ~ ixels such that V-xt, _mi. = - / V out, ι. _j. ; '
M J=i M J = i
- calcul d'une valeur maximale Vout_mi_max ou d'une moyenne Vout_mi_moy des valeurs Vout_mi ; calculating a maximum value V or t_mi_max or an average V or t_mi_moy of the values V or t_mi;
- calcul d'un coefficient K, pour chacune des N lignes de pixels tel que K, = Vout mi max / v out mi ou tel que K, = Vout_ mi moy / v out mi , calculating a coefficient K, for each of the N rows of pixels such that K, = Vout mi max / v out mi or such that K, = V or t_mix av / v out mi,
- ajustement des tensions de pré-charge Vprechargejj en multipliant les valeurs des tensions de pré-charge Vprechargejj de chacune des N lignes de pixels par celle du coefficient K, associé à chacune des N lignes de pixels. En variante, chaque pixel peut comporter en outre une capacité de référence couplée à la capacité de détection et au transistor du pixel. - adjustment of the precharge voltages V pr echargejj by multiplying the values of the pre-charge voltages Vprechargejj of each of the N rows of pixels by the coefficient K, associated with each of the N pixel lines. In a variant, each pixel may furthermore comprise a reference capacitor coupled to the detection capacitance and to the transistor of the pixel.
Les transistors des pixels peuvent être de type TFT.  The pixel transistors may be of the TFT type.
Chaque pixel peut comporter en outre un deuxième transistor apte à connecter, lors d'une remise à zéro du pixel, au moins la capacité de détection (et la capacité de référence lorsque les pixels comportent des capacités de référence), à une ligne reliée à un potentiel de référence.  Each pixel may furthermore comprise a second transistor capable of connecting, at a reset of the pixel, at least the detection capacitance (and the reference capacitance when the pixels comprise reference capacitors), to a line connected to a reference potential.
En variante des différentes configurations ci-dessus dans lesquelles chaque pixel comporte un transistor servant à la pré-charge et à la lecture du pixel et relié à une des M colonnes de pré-charge/lecture, il est possible que le capteur comporte N lignes de pré-charge/lecture telles que les transistors des pixels de chacune des N lignes de pixels soient reliés à une des N lignes de pré-charge/lecture, le capteur comportant da ns ce cas N circuits de lecture comprenant chacun au moins un amplificateur de charges dont une entrée est reliée à une des N lignes de pré-charge/lecture.  As a variant of the various configurations above, in which each pixel comprises a transistor for pre-charging and reading the pixel and connected to one of the M pre-charge / read columns, it is possible for the sensor to comprise N lines. pre-load / read circuit such that the pixel transistors of each of the N lines of pixels are connected to one of the N pre-charge / read lines, the sensor comprising in this case N read circuits each comprising at least one amplifier loads whose input is connected to one of N pre-charge / read lines.
En variante, chaque pixel peut comporter en outre un transistor de lecture du pixel relié à la capacité de détection et apte à réaliser un transfert de charges électriques stockées dans la capacité de détection vers au moins un circuit de lecture du capteur. Dans ce cas, les autres transistors peuvent former les transistors de pré-charge des pixels. Dans cette configuration, le capteur comporte des lignes ou colonnes de lecture via lesquelles les charges électriques lues sont destinées à être transférées, ces lignes ou colonnes de lecture étant distinctes des lignes ou colonnes de pré-charge sur lesquelles les tensions de pré-charge sont destinées à être appliquées.  As a variant, each pixel may furthermore comprise a reading transistor of the pixel connected to the detection capacitance and able to carry out a transfer of electric charges stored in the detection capacitor to at least one reading circuit of the sensor. In this case, the other transistors can form the pre-charge transistors of the pixels. In this configuration, the sensor comprises reading lines or columns through which the electrical charges read are intended to be transferred, these read lines or columns being distinct from the pre-charge lines or columns on which the pre-charge voltages are intended to be applied.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La présente invention sera mieux com prise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments given purely by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 représente une partie d'un capteur, objet de la présente invention, selon un mode de réalisation particulier ; - la figure 2 représente la modification apportée sur la caractéristique de sortie obtenue lors d'une lecture d'un pixel grâce au calcul de la valeur nominale de la tension de pré-charge ; - Figure 1 shows a portion of a sensor object of the present invention, according to a particular embodiment; FIG. 2 represents the modification made to the output characteristic obtained during a reading of a pixel by calculating the nominal value of the pre-charge voltage;
- la figure 3 représente la modification apportée sur la caractéristique de sortie obtenue lors d'une lecture d'un pixel grâce à un calibrage à vide du capteur ;  FIG. 3 represents the modification made to the output characteristic obtained during a reading of a pixel by means of a vacuum calibration of the sensor;
- la figure 4 représente la modification apportée sur la caractéristique de sortie obtenue lors d'une lecture d'un pixel grâce à une égalisation en lecture du capteur ;  FIG. 4 represents the modification made to the output characteristic obtained during a reading of a pixel thanks to a reading equalization of the sensor;
- les figures 5 et 6 représentent des parties d'un capteur, objet de la présente invention, selon des variantes de réalisation.  - Figures 5 and 6 show parts of a sensor object of the present invention, according to alternative embodiments.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.  Identical, similar or equivalent parts of the different figures described below bear the same numerical references so as to facilitate the passage from one figure to another.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.  The different parts shown in the figures are not necessarily in a uniform scale, to make the figures more readable.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être com prises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.  The different possibilities (variants and embodiments) must be understood as not being exclusive of each other and can be combined with one another.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente une partie d'un capteur 100 selon un mode de réalisation particulier. Le capteur 100 correspond ici à un détecteur d'empreintes digitales. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS Referring firstly to FIG. 1, which represents a portion of a sensor 100 according to a particular embodiment. The sensor 100 here corresponds to a fingerprint detector.
Le capteur 100 comporte une matrice de pixels 102 comprenant N lignes et M colonnes, avec N et M nombres entiers supérieurs ou égaux à 2. Sur la figure 1, deux pixels 102.1 et 102.2 disposés sur deux lignes adjacentes et sur une même colonne de la matrice sont représentés.  The sensor 100 comprises a matrix of pixels 102 comprising N lines and M columns, with N and M integers greater than or equal to 2. In FIG. 1, two pixels 102.1 and 102.2 arranged on two adjacent lines and on one and the same column of the matrix are represented.
Chaque pixel 102 comporte une capacité de détection 104, référencées 104.1 et 104.2 sur la figure 1 pour chacun des pixels 102.1 et 102.2. Chaque capacité de détection 104 comporte une première électrode disposée dans le pixel 102. Une deuxième électrode de la capacité de détection 104 est formée par la partie du doigt destinée à se trouver face à la première électrode lors d'une mesure d'empreinte digitale. Ainsi, la valeur de chaque capacité de détection 104, appelée Cdoigt, varie en fonction de la distance entre la première électrode de cette capacité de détection 104 et la partie du doigt se trouvant en regard de la première électrode, cette distance étant différente selon que cette partie du doigt correspond à une crête ou un sillon. Each pixel 102 has a detection capability 104, referenced 104.1 and 104.2 in FIG. 1 for each of the pixels 102.1 and 102.2. Each detection capacitance 104 comprises a first electrode disposed in the pixel 102. A second electrode of the detection capacitor 104 is formed by the part of the finger intended to face the first electrode during a fingerprint measurement. Thus, the value of each detection capacitance 104, called Cdigt, varies as a function of the distance between the first electrode of this detection capacitor 104 and the part of the finger lying opposite the first electrode, this distance being different depending on whether this part of the finger corresponds to a ridge or a groove.
Chaque pixel 102 comporte également un transistor de pré-charge 106, référencés 106.1 et 106.2 sur la figure 1 pour chacun des pixels 102.1 et 102.2. Sur l'exemple de la figure 1, les transistors de pré-charge 106 sont des transistors NMOS comportant chacun une première électrode de source/drain reliée électriquement à une colonne de pré-charge 108 commune aux pixels 102 de la colonne et sur laquelle une tension de pré-charge Vprecharge est appliquée. Une deuxième électrode de source/drain de chaque transistor de pré-charge 106 est reliée électriquement à la première électrode de la capacité de détection 104 du pixel 102. Each pixel 102 also includes a pre-charge transistor 106, referenced 106.1 and 106.2 in FIG. 1 for each of the pixels 102.1 and 102.2. In the example of FIG. 1, the pre-charge transistors 106 are NMOS transistors each comprising a first source / drain electrode electrically connected to a pre-charge column 108 common to the pixels 102 of the column and on which a voltage precharge V pr eloads is applied. A second source / drain electrode of each pre-charge transistor 106 is electrically connected to the first electrode of the detection capacitance 104 of the pixel 102.
Chaque pixel 102 comporte également une capacité de référence 110, référencées 110.1 et 110.2 sur la figure 1 pour chacun des pixels 102.1 et 102.2. Chaque capacité de référence 110 comporte une première électrode reliée électriquement à la première électrode de la capacité de détection 104 et à la deuxième électrode de source/drain du transistor de pré-charge 106 du pixel 102, et une deuxième électrode reliée électriquement à un potentiel électrique de référence, par exemple à la masse. Contrairement aux capacités de détection 104, les valeurs des capacités de référence 110, appelées Cno, sont fixes et ne changent pas en fonction de la partie du doigt se trouvant sur le pixel 102. Ainsi, les capacités de référence 110 assurent une stabilité de mesure au capteur 100 même lorsqu'aucun doigt n'est présent sur les pixels 102 lors d'une mesure. Les capacités de référence 110 peuvent être formées par des condensateurs et/ou des éléments parasites présents dans chaque pixel 102.  Each pixel 102 also comprises a reference capacitor 110, referenced 110.1 and 110.2 in FIG. 1 for each of the pixels 102.1 and 102.2. Each reference capacitor 110 comprises a first electrode electrically connected to the first electrode of the detection capacitor 104 and the second source / drain electrode of the pre-charge transistor 106 of the pixel 102, and a second electrode electrically connected to a potential electrical reference, for example to ground. Unlike the detection capabilities 104, the values of the reference capacitors 110, called Cno, are fixed and do not change as a function of the portion of the finger on the pixel 102. Thus, the reference capacitors 110 provide measurement stability to the sensor 100 even when no finger is present on the pixels 102 during a measurement. The reference capacitors 110 may be formed by capacitors and / or parasitic elements present in each pixel 102.
Les transistors de pré-charge 106 permettent de réaliser une pré-charge des capacités 104 et 110, c'est-à-dire d'appliquer une tension initiale aux bornes de ces capacités préalablement à une opération de lecture. Chaque pixel 102 comporte également un transistor de lecture 112, référencés 112.1 et 112.2 sur la figure 1 pour chacun des pixels 102.1 et 102.2. Sur l'exemple de la figure 1, les transistors de lecture 112 sont des transistors NMOS comportant chacun une première électrode de source/drain reliée électriquement aux premières électrodes des capacités 104 et 110 du pixel 102. Une deuxième électrode de source/drain de chaque transistor de lecture 112 des pixels d'une même colonne de la matrice est reliée à une colonne de lecture 114 sur laquelle les charges stockées dans les capacités 104 et 110 sont destinées à être transférées lorsque le transistor de lecture 112 est passant, lors d'une opération de lecture du pixel 102. The pre-charge transistors 106 make it possible to pre-charge the capacitors 104 and 110, that is to say to apply an initial voltage across these capacitors prior to a read operation. Each pixel 102 also comprises a read transistor 112, referenced 112.1 and 112.2 in FIG. 1 for each of the pixels 102.1 and 102.2. In the example of FIG. 1, the reading transistors 112 are NMOS transistors each comprising a first source / drain electrode electrically connected to the first electrodes of the capacitors 104 and 110 of the pixel 102. A second source / drain electrode of each read transistor 112 of the pixels of the same column of the matrix is connected to a read column 114 on which the charges stored in the capacitors 104 and 110 are intended to be transferred when the read transistor 112 is conducting, when a read operation of the pixel 102.
Le capteur 100 comporte également un circuit de pré-charge 115 apte à appliquer la ou les tensions de pré-charge souhaitées sur la colonne de pré-charge 108 pour chacune des colonnes de pixels 102. Le circuit de pré-charge 115 correspond par exemple à un convertisseur numérique - analogique. Le circuit de pré-charge 115 est commandé par un circuit de commande 117 dont le rôle et les fonctions sont détaillés plus loin.  The sensor 100 also comprises a pre-charge circuit 115 able to apply the desired pre-charge voltage (s) to the pre-charge column 108 for each of the pixel columns 102. The pre-charge circuit 115 corresponds, for example to a digital to analog converter. The pre-charge circuit 115 is controlled by a control circuit 117 whose role and functions are detailed below.
Chaque colonne de lecture 114 est reliée, en bas ou en haut de colonne, à un circuit de lecture 116. Chaque circuit de lecture 116 comporte un amplificateur de charges 118, correspondant ici à un amplificateur opérationnel, dont l'entrée inverseuse est reliée électriquement à la colonne de lecture 114. Un transistor MOS de compensation 120 est présent sur chaque colonne de lecture 114 et a ses électrodes de source/drains court-circuitées par cette colonne de lecture 114. Les transistors de compensation 120 servent à compenser l'injection de charges se produisant sur les colonnes de lecture 114 lors d'une lecture de pixel. Un potentiel de référence Vref est appliqué sur l'entrée non inverseuse de l'amplificateur de charges 118. La sortie de l'amplificateur de charges 118 est reliée à son entrée non inverseuse par l'intermédiaire d'une capacité 122 de valeur Cf. Un interrupteur 124 est relié en parallèle à la capacité 122. Each read column 114 is connected, at the bottom or at the top of the column, to a read circuit 116. Each read circuit 116 comprises a charge amplifier 118, corresponding here to an operational amplifier, whose inverting input is electrically connected. 114. A compensating MOS transistor 120 is present on each read column 114 and has its source electrodes / drains short-circuited by this reading column 114. The compensation transistors 120 serve to compensate for the injection. charges occurring on the read columns 114 during a pixel read. A reference potential V ref is applied to the noninverting input of the charge amplifier 118. The output of the charge amplifier 118 is connected to its noninverting input via a capacitance 122 value A switch 124 is connected in parallel with the capacitor 122.
Le capteur 100 comporte également N lignes de sélection 126, référencées 126.1 à 126.3 sur la figure 1. Chacune des N lignes de sélection 126 est associée à une des N lignes de pixels 102 telle que les grilles des transistors de lecture 112 des pixels 102 de ladite une des N lignes de pixels soient reliées électriquement à cette ligne de sélection 126. Sur la figure 1, la grille du transistor 112.1 est reliée électriquement à la ligne de sélection 126.1, et la grille du transistor 112.2 est reliée électriquement à la ligne de sélection 126.2. De plus, bien que non visible sur la figure 1, les grilles des transistors de lecture 112 des pixels de la ligne agencée sous celle incluant le pixel 102.2 sont reliées électriquement à la ligne de sélection 126.3. Lors d'une lecture des pixels 102 d'une des N lignes de pixels, une tension de lecture Viectu est appliquée sur la ligne de sélection 126 correspondante telle que les transistors de lecture 112 de cette ligne de la matrice deviennent passants et que les charges stockées dans les capacités 104, 110 des pixels 102 de cette ligne de la matrice soient transférées sur les colonnes de lecture 114. The sensor 100 also has N selection lines 126, referenced 126.1 to 126.3 in FIG. 1. Each of the N selection lines 126 is associated with one of the N rows of pixels 102 such that the gates of the reading transistors 112 of the pixels 102 of FIG. said one of the N rows of pixels are electrically connected to this selection line 126. In FIG. 1, the gate of transistor 112.1 is electrically connected to the line 126.1, and the gate of transistor 112.2 is electrically connected to the selection line 126.2. In addition, although not visible in FIG. 1, the gates of the reading transistors 112 of the pixels of the line arranged under that including the pixel 102.2 are electrically connected to the selection line 126.3. During a reading of the pixels 102 of one of the N rows of pixels, a reading voltage Viectu is applied to the corresponding selection line 126 such that the reading transistors 112 of this row of the matrix become on and the loads stored in the capacitors 104, 110 of the pixels 102 of this row of the matrix are transferred to the read columns 114.
Typiquement, les transistors MOS de compensation 120 reçoivent sur leur grille un signal de commande correspondant à l'inverse de la tension de lecture Viectu , afin de compenser le couplage provoqué par la mise à l'état passant des transistors de lecture 112 sur les amplificateurs 118.  Typically, the compensation MOS transistors 120 receive on their gate a control signal corresponding to the inverse of the read voltage Viectu, in order to compensate for the coupling caused by the on-state of the reading transistors 112 on the amplifiers. 118.
Outre le rôle de sélection de pixels lors d'une lecture de ces pixels, chaque ligne de sélection 126 sert également à réaliser une pré-charge des pixels 102 d'une ligne de la matrice autre que celle comprenant les pixels dont les transistors de lecture 112 ont leur grille reliée à cette ligne de sélection 126. Pour cela, les grilles des transistors de précharge 106 des pixels 102 de cette autre ligne de la matrice sont reliées à la ligne de sélection 126. Sur l'exemple de la figure 1, la grille du transistor de pré-charge du pixel se trouvant au-dessus du pixel 102.1 est reliée électriquement à la ligne de sélection 126.1. La grille du transistor de pré-charge 106.1 du pixel 102.1 est reliée à la ligne de sélection 126.2. La grille du transistor de pré-charge 106.2 du pixel 102.2 est reliée à la ligne de sélection 126.3.  In addition to the role of selection of pixels during a reading of these pixels, each selection line 126 is also used to perform a pre-charge of the pixels 102 of a row of the matrix other than that comprising the pixels whose reading transistors 112 have their gate connected to this selection line 126. For this, the gates of the precharging transistors 106 of the pixels 102 of this other line of the matrix are connected to the selection line 126. In the example of FIG. the gate of the pre-charge transistor of the pixel above the pixel 102.1 is electrically connected to the selection line 126.1. The gate of the pre-charge transistor 106.1 of the pixel 102.1 is connected to the selection line 126.2. The gate of the pre-charge transistor 106.2 of the pixel 102.2 is connected to the selection line 126.3.
Ainsi, lors d'une lecture des pixels d'une des N lignes de pixels 102, une pré-charge des pixels 102 d'une autre des N lignes de pixels 102 est réalisée simultanément. Sur l'exemple de la figure 1, lors d'une lecture des pixels 102 de la ligne de pixels à laquelle appartient le pixel 102.2, la tension électrique appliquée sur la ligne de sélection 126.2 rend passant les transistors de lecture 112 (dont le transistor de lecture 112.2) qui sont reliés à cette ligne de sélection 126.2. Cette tension rend également passants les transistors de précharge 106 qui sont reliés à cette ligne de sélection 126.2, c'est-à-dire les transistors de pré-charge 106 (dont le transistor de pré-charge 106.1) des pixels 102 de la ligne se trouvant au-dessus de celle dont les pixels sont lus. Thus, during a reading of the pixels of one of the N rows of pixels 102, a pre-charge of the pixels 102 of another of the N rows of pixels 102 is performed simultaneously. In the example of FIG. 1, during a reading of the pixels 102 of the pixel line to which the pixel 102.2 belongs, the voltage applied on the selection line 126.2 turns on the reading transistors 112 (whose transistor 112.2) which are connected to this selection line 126.2. This voltage also turns on the precharging transistors 106 which are connected to this selection line 126.2, that is to say the transistors of pre-charge 106 (including the pre-charge transistor 106.1) pixels 102 of the line above that whose pixels are read.
Sur l'exemple de la figure 1, les grilles des transistors de pré-charge 106 des pixels d'une ligne « a » de la matrice sont reliées à la ligne de sélection 126 à laquelle sont reliées les grilles des transistors de lecture des pixels d'une ligne « b » de la matrice qui est disposée sous la ligne « a », du fait que sur l'exemple de la figure 1, les lignes de pixels sont lues dans le sens allant de bas en haut de la matrice. Si les lignes de pixels de la matrice étaient lues en sens inverse, c'est-à-dire du haut vers le bas, alors les grilles des transistors de pré-charge 106 des pixels d'une ligne « a » de la matrice seraient reliées à la ligne de sélection 126 à laquelle seraient également reliées les grilles des transistors de lecture 112 des pixels d'une ligne « b » de la matrice qui est disposée au-dessus de la ligne « a ». Il serait ainsi possible d'avoir la grille du transistor de pré-charge 106.2 reliée électriquement à la ligne de sélection 126.1 à laquelle serait également reliée la grille du transistor de lecture 112.1. Ainsi, les grilles des transistors de pré-charge 106 des pixels d'une première ligne de la matrice sont reliées électriquement à une ligne de sélection 126 à laquelle sont également reliées les grilles des transistors de lecture des pixels d'une deuxième ligne de la matrice qui est adjacente à la première ligne. Le signal circulant sur la ligne de sélection 126 des pixels de la première ligne de la matrice est dupliqué afin qu'il soit appliqué sur les grilles des transistors de pré-charge 106 de la dernière ligne de pixels de la matrice.  In the example of FIG. 1, the gates of the pre-charge transistors 106 of the pixels of a line "a" of the matrix are connected to the selection line 126 to which the gates of the pixel reading transistors are connected. a line "b" of the matrix which is arranged under the line "a", because in the example of Figure 1, the rows of pixels are read in the direction from the bottom up of the matrix. If the pixel lines of the matrix were read in opposite directions, i.e. from top to bottom, then the gates of the pre-charge transistors 106 of the pixels of a line "a" of the matrix would be connected to the selection line 126 to which would also be connected the gates of the read transistors 112 of the pixels of a line "b" of the matrix which is arranged above the line "a". It would thus be possible to have the gate of the pre-charge transistor 106.2 electrically connected to the selection line 126.1 to which would also be connected the gate of the read transistor 112.1. Thus, the gates of the pre-charge transistors 106 of the pixels of a first line of the matrix are electrically connected to a selection line 126 to which are also connected the gates of the pixel reading transistors of a second line of the matrix that is adjacent to the first line. The signal flowing on the selection line 126 of the pixels of the first line of the matrix is duplicated so that it is applied to the gates of the pre-charge transistors 106 of the last pixel line of the matrix.
Lors d'une lecture des pixels 102 d'une des lignes de la matrice, une tension de lecture Viectu est appliquée sur la ligne de sélection 126 correspondante telle que les transistors de lecture 112 des pixels 102 de cette ligne de la matrice deviennent passants et que les charges stockées dans les capacités 104, 110 des pixels 102 de cette ligne de la matrice soient transférées sur les colonnes de lecture 114. Lors de la lecture de la valeur d'un pixel 102, c'est-à-dire la lecture de la somme des charges Qsignai cumulées dans les capacités 104 et 110 du pixel 102, le commutateur 124 du circuit de lecture 116 associé à la colonne à laquelle appartient ce pixel 102 est en position ouverte et les charges sont alors transférées vers la capacité 122. L'amplificateur de charges 118 et la capacité 122 forme un montage intégrateur et le potentiel de référence Vref se retrouve appliqué sur les capacités 104 et 110 qui sont lues. La tension Vout obtenue sur la sortie de l'amplificateur de charges 118 est égale à : During a reading of the pixels 102 of one of the rows of the matrix, a reading voltage Viectu is applied to the corresponding selection line 126 such that the reading transistors 112 of the pixels 102 of this row of the matrix become on and off. that the charges stored in the capacitors 104, 110 of the pixels 102 of this row of the matrix are transferred to the read columns 114. When reading the value of a pixel 102, that is to say the reading of the sum of the cumulative charges Qsignai in the capacitors 104 and 110 of the pixel 102, the switch 124 of the read circuit 116 associated with the column to which this pixel 102 belongs is in the open position and the charges are then transferred to the capacitor 122. The charge amplifier 118 and the capacitor 122 form an integrator assembly and the reference potential V re f is found to be applied. on the capacities 104 and 110 that are read. The voltage V or t obtained on the output of the charge amplifier 118 is equal to:
n z signal ( ' γ préch arg e - y ref / )* ' doigt + C 110 / ) j nz signal ('γ pre-arg arg-y ref /) * ' finger + C 110 /) j
ouï ref ref  ouï ref ref
Lorsque l'opération de lecture est achevée, le commutateur 124 de chaque circuit de lecture 116 est commuté en position fermée. When the read operation is completed, the switch 124 of each read circuit 116 is switched to the closed position.
La valeur de la tension de pré-charge Vprecharge appliquée sur les colonnes de pré-charge 108 peut être identique pour toutes les lignes de pixels 102 lors d'une lecture des pixels 102 de la matrice. The value of the precharge voltage V pr eloads applied to the pre-load column 108 may be the same for all pixels of lines 102 during a read of the pixels 102 of the matrix.
Chaque amplificateur de charges 118 délivre une tension de sortie Vout dont la valeur est comprise entre celle d'une tension de saturation basse -Vsat et celle d'une tension de saturation haute +Vsat. La valeur du potentiel de référence Vref peut être choisie comme étant égale à celle de la tension de saturation basse -Vsat. Each charge amplifier 118 delivers an output voltage V or t whose value is between that of a low saturation voltage -Vsat and that of a high saturation voltage + Vs at t. The value of the reference potential V re f can be chosen to be equal to that of the low saturation voltage -Vsat.
De manière avantageuse, afin d'obtenir des tensions de sortie Vout des amplificateurs de charges 118 qui soient les plus représentatives possibles de la mesure réalisée par les pixels 102, la valeur de la tension de pré-charge est choisie telle que les valeurs maximales des tensions de sortie Vout obtenues pour les différents circuits de lecture 116 se rapprochent le plus possible de celle de la tension de saturation haute (ou basse si le signe du signal d'entrée est inversé en entrée des amplificateurs 118) des amplificateurs 118 qui est inférieure (ou supérieure dans le cas de la tension de saturation basse) à la tension d'alimentation électrique des amplificateurs 118, par exemple comprise entre environ -5V et +5V. Advantageously, in order to obtain output voltages V or t from the charge amplifiers 118 which are as representative as possible of the measurement made by the pixels 102, the value of the pre-charge voltage is chosen such that the values maximum output voltages V or t obtained for the different read circuits 116 are as close as possible to that of the high saturation voltage (or low if the sign of the input signal is reversed at the input of the amplifiers 118) of the amplifiers 118 which is lower (or higher in the case of the low saturation voltage) than the supply voltage of the amplifiers 118, for example between about -5V and + 5V.
Or, la structure du capteur 100 fait appel à des colonnes de pré-charge 108 distinctes des lignes de sélection 126, ce qui a pour avantage de permettre un ajustement de la valeur de la tension de pré-charge indépendamment des tensions de lecture iecture appliquées sur les lignes de sélection 126. En choisissant la valeur adéquate de la tension de pré-charge telle que les valeurs maximales des tensions de sortie Vout obtenues soient le plus proches possible de la tension de saturation des amplificateurs de charges 118, il est possible de maximiser la dynamique des tensions de sortie des amplificateurs 118. Ainsi, pour une gamme donnée de valeurs des capacités de détection 104, la gamme de valeurs des tensions de sortie des amplificateurs 118 pour ces valeurs des capacités de détection 104 est étendue. However, the structure of the sensor 100 uses pre-charge columns 108 distinct from the selection lines 126, which has the advantage of allowing the value of the pre-charge voltage to be adjusted independently of the read reading voltages applied. on the selection lines 126. By choosing the appropriate value of the pre-charge voltage such that the maximum values of the output voltages V or t obtained are as close as possible to the saturation voltage of the charge amplifiers 118, it is possible to maximize the dynamics of the output voltages of the amplifiers 118. Thus, for a given range of values of the detection capabilities 104, the range of values of the output voltages of the amplifiers 118 for these values of the detection capabilities 104 is extended.
Il est également possible de compenser les éventuelles variations de capacité à mesurer qui dépendent fortement des épaisseurs de couche diélectrique et/ou protectrice de la surface de la matrice de pixels 102, et maintenir ainsi la valeur de Qsignai à des valeurs optimales.  It is also possible to compensate for any variations in capacitance to be measured which strongly depend on the dielectric and / or protective layer thicknesses of the surface of the pixel array 102, and thus maintain the value of Qsignal at optimal values.
Cet ajustement de la valeur de la tension de pré-charge peut être réalisé soit manuellement, soit automatiquement par exemple par une boucle de contrôle externe.  This adjustment of the value of the pre-charge voltage can be achieved either manually or automatically for example by an external control loop.
Cette possibilité d'ajuster la valeur de la tension de pré-charge Vprecharge permet notamment d'intégrer au capteur 100 des circuits de lecture 116 préexistants qui ne sont pas optimisés spécifiquement pour le capteur 100. This possibility of adjusting the value of the precharge voltage V pr eloads notably allows to integrate the sensor 100 of the preexisting reading circuits 116 which are not optimized specifically for the sensor 100.
Pour pouvoir modifier la valeur de la tension de pré-charge, il est par exemple possible de relier la sortie d'un convertisseur numérique-analogique (correspondant au circuit de pré-charge 115) aux colonnes de pré-charge 108, la valeur de la tension de pré-charge étant réglée par le convertisseur. Il est également possible de faire appel à d'autres solutions, comme par exemple un multiplexeur ou bien une source de tension variable.  To be able to modify the value of the pre-charge voltage, it is for example possible to connect the output of a digital-to-analog converter (corresponding to the pre-charging circuit 115) to the pre-charge columns 108, the value of the pre-charge voltage being regulated by the converter. It is also possible to use other solutions, such as a multiplexer or a variable voltage source.
Pour que la valeur de la tension de pré-charge soit choisie telle que les valeurs maximales des tensions de sortie Vout se rapprochent le plus possible de celle de la tension de saturation des amplificateurs de charges 118, il est possible de calculer une valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge. In order for the value of the pre-charge voltage to be chosen such that the maximum values of the output voltages V or t are as close as possible to that of the saturation voltage of the charge amplifiers 118, it is possible to calculate a value V pr echarge_nom nominal voltage precharge.
Pour cela, une tension de pré-charge initiale Vprechargejnit est appliquée sur les colonnes de pré-charge 108. La valeur de la tension de pré-charge initiale Vprechargejnit est choisie arbitrairement. For this, a voltage of initial preload V pr echargejnit is applied to the pre-load column 108. The value of the voltage of initial preload Vprechargejnit is arbitrarily chosen.
Les valeurs minimales des tensions de sortie sont obtenues lorsqu'aucun élément n'est présent sur le capteur, ce qui correspond à Cdoigt = 0. En reprenant la définition précédente de Vout, cette valeur minimale appelée Vout_minjnit est alors telle que : The minimum values of the output voltages are obtained when no element is present on the sensor, which corresponds to Cdigt = 0. By taking the previous definition of V or t, this minimum value called V or t_minjnit is then such that :
r  r
v ouï _ min_ init = v ref + ( ' V prech arg e _ init - V ref / ) ' ^ 110 Pour le calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom, un élément de référence, correspondant par exemple à un modèle de doigt ou encore une plaque métallique, est disposé sur les pixels 102 du capteur 100 afin que la valeur de la capacité Cdoigt soit à son maximum Cdoigt_max. v ouï _ min_init = v ref + ('V prech arg e_in init - V ref /)' ^ 110 For the calculation of the nominal value V pr echarge_nom, a reference element, for example corresponding to a finger model or a metal plate is disposed on the pixels 102 of the sensor 100 so that the value of the Cdoigt capacity is at its maximum Cdoi g t_max.
Les tensions de sortie V0ut_u sont alors lues pour tous les pixels 102, avec i compris entre 1 et N et correspondant à la ligne du pixel considéré, et j compris entre 1 et M et correspondant à la colonne du pixel considéré, en présence de l'élément de référence sur les pixels 102. The output voltages V 0 ut_u are then read for all the pixels 102, with i lying between 1 and N and corresponding to the line of the considered pixel, and j lying between 1 and M and corresponding to the column of the pixel in question, in the presence of the pixel reference element 102.
Une valeur maximale Vout_maxjnit parmi l'ensemble des valeurs des tensions de sortie V0ut_u obtenues lors de la précédente lecture est ensuite calculée. A maximum value V or t_maxjnit among all the values of the output voltages V 0 ut_u obtained during the previous reading is then calculated.
En reprenant la définition précédente de Vout, cette valeur maximale V0ut_max_init peut être ex rimée selon l'équation :
Figure imgf000024_0001
Using the previous definition of V or t, this maximum value V 0 ut_max_init can be expressed according to the equation:
Figure imgf000024_0001
La valeur de la tension de pré-charge est alors ajustée à la valeur nominale Vprecharge_nom telle que Vout_maxjnit soit sensiblement égale à la tension de saturation haute +Vsat des amplificateurs 118. The value of the pre-charging voltage is then adjusted to the nominal value V pr echarge_nom as V or t_maxjnit is substantially equal to the voltage Vs + high saturation has been amplifiers 118.
Dans le cas où Vref = 0, cette valeur nominale peut être exprimée par l'équation suivante : In the case where V re f = 0, this nominal value can be expressed by the following equation:
+ V  + V
prech arg e _ nom prech arg e _ init '  prech arg e _ name prech arg e _ init '
ouï _ max_iniî  Hearing
La tension de sortie minimale Vout_min_nom obtenue en utilisant la tension de pré-charge nominale est alors supérieure à la valeur Vout_minjnit et telle que : The minimum output voltage V or t_min_name obtained using the nominal pre-charge voltage is then greater than the value V or t_minjnit and such that:
r  r
V ouï _ min_ nom = v ref + ( ' V prech arg e _ nom - V ref / )' ^ 110 V ï _ _ min_ name = v ref + ('V prech arg e _ name - V ref /)' ^ 110
La figure 2 représente la valeur de la tension de sortie d'un des amplificateurs 118 en fonction de la valeur Cdoigt d'une des capacités de détection 104. Lorsque la tension de pré-charge initiale Vprechargejnit est appliquée sur la colonne de précharge 108, l'excursion de la tension de sortie Vout de l'amplificateur 118 est comprise entre Vout_min_init et Vout_maxjnit pour Cdoigt compris entre 0 et Cd0igt_max (caractéristique référencée 10 sur la figure 2). Lorsque la tension de pré-charge est ajustée à sa valeur nominale Vprecharge nom, l'excursion de la tension de sortie Vout de l'amplificateur 118 est alors comprise entre Vout_min_nom et +VSat pour Cdoigt compris entre 0 et Cdoigt_max (ca ractéristique référencée 12 sur la figure 2), ce qui est plus important que lorsque la tension de pré-charge initiale VpreChargejnit est appliquée. 2 shows the value of the output voltage of an amplifier 118 according to the Cdoigt value of a detection capabilities 104. When the initial precharge voltage V pr echargejnit is applied to the precharge column 108, the excursion of the output voltage V t or the amplifier 118 is between V and V or t_min_init or t_maxjnit for Cdoigt between 0 and C d0 igt_max (characteristic referenced 10 in Figure 2). When the pre-charge voltage is adjusted to its nominal value Vprecharge nom, the excursion of the output voltage V or t of the amplifier 118 is then between V or t_min_nom and + V Sa t for Cdigt between 0 and Cdoi g t_max (ca ractéristique referenced 12 in Figure 2), which is more important than when the initial pre-charge voltage Vp is applied hargejnit the rec.
De manière avantageuse, la valeur de la tension de pré-charge peut être différente pour différents groupes de pixels 102, et notamment pour chacune des lignes de pixels 102 ou chacune des colonnes des pixels, ou encore pour chacun des pixels 102. Ainsi, la valeur de la tension de pré-charge est variable au cours de la lecture séquentielle des différentes lignes ou colonnes de pixels 102 de la matrice ou pour chaque pixel 102.  Advantageously, the value of the pre-charge voltage may be different for different groups of pixels 102, and in particular for each of the rows of pixels 102 or each of the columns of the pixels, or for each of the pixels 102. value of the pre-charge voltage is variable during the sequential reading of the different rows or columns of pixels 102 of the matrix or for each pixel 102.
L'ajustement de la tension de pré-charge peut également servir à réaliser, après le calcul de la valeur nominale de la tension de pré-charge Vprecharge_nom, une calibration à vide du capteur 100. Cette calibration à vide a pour but de définir une tension de pré-charge adaptée de préférence pour chaque pixel 102 (mais qui peut également être adaptée pour chaque ligne ou chaque colonne de pixels) et permetta nt de compenser les distorsions de mesure dues aux dispersions technologiques notamment des capacités de référence 110. Pour cela, le circuit de commande 117 et le circuit de pré-charge 115 sont adaptés pour pouvoir appliquer successivement une des N x M tensions de pré-charge Vp chargejj pour chacun des N x M pixels. Cette calibration à vide est réalisée en l'absence d'élément sur les pixels 102 du capteur 100. The adjustment of the pre-charge voltage may also be used to realize, after the calculation of the nominal value of the voltage V pr preload echarge_nom, a vacuum calibration of the sensor 100. This vacuum calibration aims to define a preload voltage preferably adapted for each pixel 102 (but which can also be adapted for each row or each column of pixels) and makes it possible to compensate for the measurement distortions due to technological dispersions, in particular reference capacitors 110. For this purpose, the control circuit 117 and the pre-charging circuit 115 are adapted to successively apply one of the N x M pre-charge voltages Vp chargejj for each of the N x M pixels. This vacuum calibration is performed in the absence of element on the pixels 102 of the sensor 100.
La tension de pré-charge de valeur nominale Vprecharge_nom est appliquée sur les colonnes de pré-charge 108, puis les tensions de sortie V0ut_u sont lues. En considérant Vref = 0, ces tensions de sortie peuvent s'exprimer telles que :
Figure imgf000025_0001
The pre-charge voltage of nominal value V pr echarge_nom is applied on the column precharge 108, then the output voltages V 0 ut_u are read. Considering V re f = 0, these output voltages can be expressed as:
Figure imgf000025_0001
Où CHOJJ sont les valeurs de chaque capacité de référence 110 qui sont différentes les unes des autres en raison des dispersions technologiques. La valeur moyenne Vout_moy des tensions de sortie V0ut_u obtenues lors de la précédente lecture est ensuite calculée. Cette valeur moyenne est égale à Where CHOJJ are the values of each reference capacitor 110 which are different from each other due to the technological dispersions. The average value V or t_moy of the output voltages V 0 ut_u obtained during the previous reading is then calculated. This average value is equal to
N M  N M
v out moy =— ~\—Y Yv out ι . . . v out moy = - ~ \ -Y Yv out ι. . .
NM f - NM f -
Cette valeur moyenne peut également être exprimée selon l'équationThis average value can also be expressed according to the equation
V préch arg e nom C 110 moy V prech arg e name C 110 a
Vout moy =— — , ou Cno_moy est la valeur moyenne de toutes les capacités V out moy = - -, where Cno_moy is the average value of all abilities
Cf C f
de référence 110. reference 110.
Un coefficient Ky est ensuite calculé pour chaque pixel 102 tel que
Figure imgf000026_0001
A coefficient Ky is then calculated for each pixel 102 such that
Figure imgf000026_0001
N x M tensions de pré-charge Vprechargejj sont ensuite calculées telles que Vprechargejj = Kij.VPrecharge_nom. Comme le montre l'équation ci-dessous, les tensions de sorties Voutjj deviennent donc, en l'absence d'élément sur les pixels 102 du capteur, égales à la moyenne de ces tensions de sortie : NxM precharge voltages V pr echargejj are then calculated such that Vprechargejj = Kij.V P recharge_nom. As shown by the equation below, the output voltages V or tjj thus become, in the absence of element on the pixels 102 of the sensor, equal to the average of these output voltages:
V préch arg e _ i _ j * C 110 _ _ j V préch arg e _ nom c \ \§ _ moy V prech arg e _ i _ j * C 110 _ _ j V prech arg e _ name c \ \ _ _ av
out _ î _ j ou^ - m°y out î _ _ j ^ or - m ° y
Ainsi, lors d'une lecture des pixels 102 avec un élément à détecter présent sur les pixels, les différences entre les valeurs Voutjj dues aux non-uniformités technologiques entre les capacités de référence 110 des pixels sont supprimées. Thus, during a reading of the pixels 102 with an element to be detected present on the pixels, the differences between the values V or tjj due to the technological non-uniformities between the reference capacitors 110 of the pixels are eliminated.
La figure 3 représente la valeur de la tension de sortie d'un des amplificateurs 118 en fonction de la valeur Cdoigt de la capacité de détection 104 lorsque la tension de pré-charge de valeur nominale Vprecharge_nom est appliquée sur la colonne de pré- charge 108. Les différents points désignés par la référence 14 correspondent à différentes tensions de sortie obtenues en l'absence d'élément sur les pixels 102, ces différences étant dues aux variations sur la valeur des capacités de référence 110. Afin que ces tensions de sortie aient toutes une même valeur pour une même valeur de capacité Cdoigt, le procédé ci-dessus corrige ces valeurs afin qu'elles prennent une valeur égale à la valeur moyenne Vout moy. En variante du procédé de calibration à vide décrit ci-dessus, il est possible de faire appel à une valeur minimale Vout_min_nom, correspondant à la valeur minimale parmi les tensions de sorties Vout_u obtenue en utilisant la valeur nominale VPrecharge_nom de la tension de pré-charge, à la place de la valeur moyenne Vout_moy. Cela permet en outre d'améliorer la dynamique de sortie des amplificateurs 118. 3 shows the value of the output voltage of an amplifier 118 according to the Cdoigt value of the detection capability 104 when the voltage pre-charge nominal value V pr echarge_nom is applied to the column pre charge 108. The various points designated by the reference 14 correspond to different output voltages obtained in the absence of element on the pixels 102, these differences being due to the variations on the value of the reference capacitors 110. output all have the same value for the same capacitance value Cdigt, the above method corrects these values so that they take a value equal to the average value Vout avg. As a variant of the vacuum calibration method described above, it is possible to use a minimum value V or t_min_nom, corresponding to the minimum value among the output voltages V or t_u obtained by using the nominal value V P recharge_nom the pre-charge voltage, instead of the average value V or t_moy. This also makes it possible to improve the output dynamics of the amplifiers 118.
En variante, il est possible que cette calibration à vide soit réalisée non pas en calculant un coefficient K pour chaque pixel, mais en calculant un coefficient K pour chaque ligne ou chaque colonne de pixels. Dans ce cas, les coefficients K peuvent correspondre au rapport de la valeur moyenne Vout_moy, ou de la valeur minimale Vout_min_nom des tensions de sortie, sur la valeur moyenne des tensions de sortie des pixels de la ligne ou de la colonne correspondante. Alternatively, it is possible that this vacuum calibration is performed not by calculating a coefficient K for each pixel, but by calculating a coefficient K for each line or each column of pixels. In this case, the coefficients K may correspond to the ratio of the average value V or t_moy, or the minimum value Vout_min_nom of the output voltages, to the average value of the output voltages of the pixels of the corresponding line or column.
En alternative au procédé de calibration à vide du capteur décrit ci- dessus, il est possible de retrancher, à chaque tension de sortie, la différence entre sa valeur nominale et la moyenne Vout_moy afin de l'égaliser à cette dernière, c'est-à-dire telle que VoutJJ = VoutJJ + (Vout moy Vout ij) = Vout moy. As an alternative to the vacuum calibration method of the sensor described above, it is possible to subtract, at each output voltage, the difference between its nominal value and the average V or t_moy in order to equalize it to the latter, c ' that is, such that VoutJJ = VoutJJ + (Vout moy - Vout ij) = Vout avg.
L'ajustement de la tension de pré-charge peut également servir à réaliser, après la calibration à vide du capteur 100, une opération d'égalisation en lecture du capteur. Cette opération permet par exemple d'optimiser les valeurs des tensions de sortie Vout pour des valeurs de capacités non-uniformes selon la ligne ou la colonne de pixels 102 considérée.  The adjustment of the pre-charge voltage can also be used to carry out, after the empty calibration of the sensor 100, an equalization operation in reading of the sensor. This operation makes it possible, for example, to optimize the values of the output voltages Vout for non-uniform capacitance values according to the line or column of pixels 102 considered.
Par exemple, pour une capture d'empreinte digitale, la pression du doigt sur le capteur 100 n'est généralement pas la même sur toute la surface de la matrice de pixels 102. Sur la zone centrale de la matrice de pixels 102, la valeur moyenne des capacités mesurées est souvent plus importante que dans les régions extrêmes supérieure et inférieure de la matrice de pixels 102 car la distance doigt-électrode (la première électrode de la capacité de détection 104) est plus faible au niveau de cette zone centrale que dans les autres régions du fait d'une plus grande pression d'appui du doigt au niveau de cette zone centrale. Afin de compenser cela, il est possible de mettre en œuvre un procédé d'égalisation en lecture du capteur 100 comprenant les étapes ci-dessous. Les tensions de sortie Vout_u pour tous les pixels 102 sont lues en appliquant successivement sur les colonnes de pré-charge 108 les tensions de pré-charge Vp chargejj précédemment déterminées lors de la calibration à vide du capteur 100. Pour chaque pixel 102, la tension de sortie obtenue est donc (en considérant Vref = 0) : For example, for a fingerprint capture, the finger pressure on the sensor 100 is generally not the same over the entire area of the pixel array 102. On the center area of the pixel array 102, the value average of the measured capacitances is often greater than in the upper and lower end regions of the pixel matrix 102 because the finger-electrode distance (the first electrode of the detection capacitance 104) is lower at this central zone than in the other regions because of greater finger pressure pressure at this central area. In order to compensate for this, it is possible to implement a method of equalizing the reading of the sensor 100 comprising the steps below. The output voltages V or t_u for all the pixels 102 are read by successively applying to the pre-charge columns 108 the pre-charge voltages Vp chargejj previously determined during the empty calibration of the sensor 100. For each pixel 102, the output voltage obtained is (considering V re f = 0):
(r + C )  (r + C)
V.  V.
Un calcul d'une moyenne Vout_mi des tensions de sortie V0ut_u pour chacune des N lignes de pixels 102 est ensuite réalisé tel que V , . =— / V , . . . A calculation of a mean V or t_mi of the output voltages V 0 ut_u for each of the N rows of pixels 102 is then performed such that V,. = - / V,. . .
M  M
Une valeur maximale Vout_mi_max correspondant à la valeur maximale parmi l'ensemble des valeurs moyennes Vout_mi précédemment calculées, est ensuite déterminée. Le calcul de cette valeur maximale Vout_mi_max permet d'identifier la ligne de pixels 102 où la pression du doigt est la plus forte. En variante, il est possible de calculer une moyenne Vout_mi_moy des valeurs Vout_mi. A maximum value V or t_mi_max corresponding to the maximum value among the set of average values V or t_mi previously calculated, is then determined. The calculation of this maximum value V or t_mi_max makes it possible to identify the line of pixels 102 where the pressure of the finger is the strongest. As a variant, it is possible to calculate a mean V or t_mi_moy of the values V or t_mi.
Un coefficient K, est ensuite calculé pour chacune des N lignes de pixels tel que K, = Vout_ mi max / v out mi ou tel que K, = Vout_ mi moy / v out mi. A coefficient K, is then calculated for each of the N rows of pixels such that K, = V or t_ mi max / v out mi or such that K, = V or t_ mi moy / v out mi.
Enfin, les tensions de pré-charge Vp chargejj destinées à être successivement appliquées sur les colonnes de pré-charge 108 lors d'une lecture de chacune des N lignes des pixels 102 sont alors ajustées en multipliant les valeurs des tensions de pré-charge Vpœchargejj de chacune des N lignes de pixels par celle du coefficient K, associé à chacune des N lignes de pixels, c'est-à-dire telles que Finally, the pre-charge voltages Vp chargejj intended to be successively applied to the pre-charging columns 108 during a reading of each of the N rows of the pixels 102 are then adjusted by multiplying the values of the pre-charge voltages Vpchargejj of each of the N rows of pixels by that of the coefficient K, associated with each of the N rows of pixels, that is to say such that
Vprecharge JJ ajustées = i.Vprecharge JJ. Adjusted JJ Charge = i.JJ Charge.
Les différentes valeurs ajustées des tensions de pré-charge Vpœchargejj sont alors appliquées successivement sur les colonnes de pré-charge 108 lors de la lecture successive des différents pixels 102. De cette manière, la moyenne des tensions de sortie des pixels de chaque ligne devient proche de V0ut_mi_max ou de V0ut_mi_moy indépendamment de la pression exercée par le doigt. La mise en œuvre de ces étapes a donc pour effet de compenser les différences de pression sur différentes régions de la matrice de pixels 102, ce qui simule l'appui d'un doigt « plat » qui appliquerait une pression uniforme sur l'ensemble des lignes de pixels 102 de la matrice. La figure 4 illustre l'égalisation de lecture réalisée en mettant en œuvre les étapes décrites ci-dessus. Les points désignés par la référence 16 correspondent aux tensions de sortie obtenues pour une première ligne de pixels, et ceux désignés par la référence 18 correspondent aux tensions de sortie obtenues pour une deuxième ligne de pixels. Ceux désignés par la référence 20 correspondent à ceux obtenues pour la ligne de pixels dont la moyenne correspond à Vout_mi_max. En appliquant les tensions de pré-charge ajustées par l'égalisation de lecture précédemment décrite, les tensions de sorties désignées par les références 16 et 18 sont ramenées au même niveau que celles dont la moyenne est maximale. The different adjusted values of the pre-charge voltages Vp-charge are then applied successively to the pre-charge columns 108 during the successive reading of the different pixels 102. In this way, the average of the output voltages of the pixels of each line becomes close. of V 0 ut_mi_max or V 0 ut_mi_moy regardless of the pressure exerted by the finger. The implementation of these steps therefore has the effect of compensating the pressure differences on different regions of the pixel matrix 102, which simulates the support of a "flat" finger that would apply a uniform pressure on all pixel lines 102 of the matrix. Figure 4 illustrates the read equalization performed by implementing the steps described above. The points designated by the reference 16 correspond to the output voltages obtained for a first pixel line, and those designated by the reference 18 correspond to the output voltages obtained for a second pixel line. Those designated by the reference 20 correspond to those obtained for the line of pixels whose average corresponds to V or t_mi_max. By applying the pre-charge voltages adjusted by the previously described read equalization, the output voltages designated by the references 16 and 18 are brought to the same level as those whose average is maximum.
Plusieurs variantes de l'égalisation de lecture du capteur précédemment décrite peuvent être envisagées. Lors de l'égalisation, il est par exemple possible de calculer non pas les moyennes par ligne des tensions de sortie, mais les moyennes par colonne de pixels. Les coefficients K peuvent également être calculés tels que chaque coefficient K soit associé à une colonne de pixels et non à une ligne de pixels. Ainsi, ce sont les différences de pression entre les colonnes de pixels qui sont compensées par l'égalisation de lecture.  Several variants of the sensor read equalization previously described can be envisaged. During the equalization, it is for example possible to calculate not the average per line of the output voltages, but the average per column of pixels. The coefficients K can also be calculated such that each coefficient K is associated with a column of pixels and not with a row of pixels. Thus, it is the pressure differences between the pixel columns that are compensated by the read equalization.
Il est également possible d'envisager le calcul d'un coefficient K pour chaque pixel.  It is also possible to consider calculating a coefficient K for each pixel.
Il est également possible de combiner l'égalisation de lecture des colonnes de pixels et de l'égalisation de lecture des lignes de pixels pour compenser les différences de pression horizontales et verticales sur le capteur 100.  It is also possible to combine the read equalization of the pixel columns and the read equalization of the pixel lines to compensate for the horizontal and vertical pressure differences on the sensor 100.
En outre, il est également possible que les tensions de pré-charge ne soient pas calculées pour chaque pixel, mais qu'elles soient calculées telle qu'une seule tension de pré-charge soit associée à chaque ligne ou colonne de pixels.  In addition, it is also possible that the pre-charge voltages are not calculated for each pixel, but they are calculated such that a single pre-charge voltage is associated with each row or column of pixels.
Dans la description ci-dessus, une première opération est réalisée en calculant la valeur nominale Vprecharge_nom permettant de maximiser les valeurs maximales des tensions de sortie des amplificateurs de charges 118, puis une calibration à vide du capteur est mise en œuvre en se servant de la valeur Vprecharge_nom pour déterminer des valeurs de pré-charge Vp chargejj, et enfin une égalisation de lecture du capteur est réalisée en se servant des valeurs de pré-charge Vp chargejj et de la valeur Vprecharge_nom pour ajuster les valeurs des tensions de pré-charge Vp chargejj. In the description above, a first operation is performed by calculating the nominal value V pr echarge_nom maximizing the maximum values of the output voltages of the charge amplifiers 118, and a vacuum sensor calibration is carried out by using of the V pr echarge_nom value to determine the preload chargejj Vp values, and finally a sensor reading equalization is performed by making use of preload Vp chargejj values and the value V pr echarge_nom to adjust the values of precharge voltages Vp chargejj of.
En variante, il est possible de mettre en œuvre l'opération de calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom et l'égalisation de lecture du capteur, sans réaliser le calibrage à vide du capteur. Il est également envisageable de réalisation la calibration à vide du capteur et/ou l'égalisation de lecture du capteur sans avoir calculé au préalable la valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge. Dans ce cas, dans les étapes précédemment décrites faisant appel à cette valeur nominale, la valeur initiale Vprechargejnit de la tension de pré-charge déterminée arbitrairement est utilisée. Alternatively, it is possible to implement the operation for calculating the nominal value V pr echarge_nom and equalization sensor reading, without performing the vacuum sensor calibration. It is also conceivable embodiment of the vacuum sensor calibration and / or sensor reading equalization without precalculated nominal value V pr echarge_nom voltage precharge. In this case, in the steps described above using this nominal value, the initial value V pr echargejnit the pre-charge voltage determined arbitrarily is used.
Les étapes de ces opérations peuvent être effectuées par le circuit de commande 117, ou calculateur, externe à la matrice de pixels 102, qui commande le circuit de pré-charge 115 appliquant les différentes tensions de pré-charge sur les colonnes de pré-charge 108 (par exemple un convertisseur numérique-analogique).  The steps of these operations can be performed by the control circuit 117, or computer, external to the pixel array 102, which controls the pre-charge circuit 115 applying the different pre-charge voltages to the pre-charge columns. 108 (for example a digital-to-analog converter).
Les différentes opérations décrites ci-dessus peuvent être mises en œuvre en considérant non pas chaque ligne ou chaque colonne de pixels individuellement, mais en considérant des groupes de lignes ou de colonnes de pixels 102. Il est également possible que ces opérations ne soient pas mises en œuvre pour la totalité des pixels. Enfin, il est également possible que ce procédé soit répété et appliqué séparément pour différentes régions de la matrice de pixels, en mettant en œuvre plusieurs fois les étapes du procédé pour des lignes ou colonnes de pixels 102 différentes.  The various operations described above can be implemented by considering not each row or each column of pixels individually, but considering groups of rows or columns of pixels 102. It is also possible that these operations are not implemented. implemented for all the pixels. Finally, it is also possible that this method is repeated and applied separately for different regions of the pixel matrix, by implementing the process steps several times for different rows or columns of pixels 102.
Dans le capteur 100 précédemment décrit, les tensions de pré-charge sont appliquées sur des colonnes de pré-charge 108 chacune reliée à une colonne de pixels. En variante, ces tensions de pré-charge peuvent être appliquées sur des lignes de précharge qui sont chacune reliée à une ligne de pixels 102.  In the sensor 100 previously described, the pre-charge voltages are applied to pre-charge columns 108 each connected to a column of pixels. Alternatively, these pre-charge voltages can be applied to precharge lines which are each connected to a pixel line 102.
Le capteur 100 est avantageusement réalisé en technologie TFT à partir de silicium amorphe ou de polysilicium, qui permet de réaliser des surfaces de détection importantes à des coûts relativement faibles. Cette technologie ne permet par contre pas l'intégration d'un nombre élevé de transistors dans la surface d'un pixel (typiquement de dimensions égales à environ 50 x 50 μιη2 pour un capteur d'empreinte digital) aussi important qu'en technologie CMOS. Le capteur 100 peut notamment être réalisé en technologie OTFT (« Organic Thin-Film Transistor », ou transistor organique en couches minces) ou PTFT (« Polymer Thin-Film Transistor », ou transistor polymère en couches minces), également connue sous l'appellation d'électronique organique ou imprimée, mettant en œuvre des techniques d'impression qui ont l'avantage d'avoir des coûts de fabrication très faibles, y compris pour des surfaces très importantes. La conséquence est la limitation de la taille des pixels (dimensions généralement supérieures à environ 500 μιη) lorsque l'on souhaite inclure au moins deux transistors dans un pixel. Par contre, son faible coût par unité de surface est une alternative économique intéressante pour la réalisation d'un capteur à détection capacitive ayant une grande zone de capture nécessitant seulement une résolutions moyenne, comme par exemple pour réaliser une détection complète de la main (détection palmaire). Un tel dispositif est par exemple utilisé pour réaliser des contrôles d'accès de sécurité moyenne en tant que dispositif d'identification redondant et/ou supplémentaire à un code d'accès numérique. The sensor 100 is advantageously made of TFT technology from amorphous silicon or polysilicon, which makes it possible to produce important detection surfaces at relatively low costs. This technology does not allow the integration of a large number of transistors in the surface of a pixel (typically of dimensions equal to about 50 x 50 μιη 2 for a digital fingerprint sensor) as important as in technology. CMOS. The sensor 100 may especially be made of OTFT ("Organic Thin-Film Transistor") or PTFT ("Polymer Thin-Film Transistor") technology, also known as organic or printed electronics, implementing printing techniques that have the advantage of having very low manufacturing costs, including for very large surfaces. The consequence is the limitation of the size of the pixels (dimensions generally greater than about 500 μιη) when it is desired to include at least two transistors in a pixel. On the other hand, its low cost per unit of surface is an interesting economic alternative for the realization of a sensor with capacitive detection having a large capture area requiring only a medium resolution, as for example to realize a complete detection of the hand (detection palmar). Such a device is for example used to perform medium security access controls as a redundant and / or additional identification device to a digital access code.
Le procédé de compensation précédemment décrit s'applique avantageusement pour corriger la non-uniformité inhérente aux techniques d'impression.  The compensation method described above advantageously applies to correct the non-uniformity inherent in printing techniques.
Le capteur 100 peut toutefois être réalisé en technologie CMOS. La forte capacité d'intégration de la technologie CMOS autorise d'autres techniques de lecture très performantes (par exemple RF, etc.) mais à des coûts beaucoup plus élevés qu'en technologie TFT.  The sensor 100 can however be realized in CMOS technology. The strong integration capability of CMOS technology allows other high performance reading techniques (eg RF, etc.) but at much higher costs than TFT technology.
Les différentes opérations d'ajustement de la tension de pré-charge The different operations of adjusting the pre-charge voltage
(maximisation des valeurs maximales des tensions de sortie des amplificateurs, calibration à vide du capteur, égalisation de lecture du capteur) s'appliquent avantageusement au capteur 100 décrit en liaison avec la figure 1 dans lequel chaque ligne de sélection 126 est reliée aux grilles des transistors de lecture 112 des pixels 102 d'une des N lignes de pixels 102 et aux grilles des transistors de pré-charge 106 des pixels 102 d'une autre des N lignes de pixels 102. Toutefois, ces opérations d'ajustement de la tension de pré-charge peuvent également s'appliquer à un capteur autre que le capteur 100 précédemment décrit, c'est- à-dire ne comportant pas au moins N-l lignes de sélection distinctes de la ligne ou la colonne de pré-charge et telles que chaque ligne de sélection soit reliée aux grilles des transistors de lecture des pixels d'une des N lignes de pixels et aux grilles des transistors de pré-charge des pixels d'une autre des N lignes de pixels. (Maximization of the maximum values of the output voltages of the amplifiers, vacuum calibration of the sensor, sensor read equalization) advantageously apply to the sensor 100 described in connection with FIG. 1 in which each selection line 126 is connected to the gates of the read transistors 112 of the pixels 102 of one of the N rows of pixels 102 and the gates of the pre-charge transistors 106 of pixels 102 of another of the N rows of pixels 102. However, these voltage adjustment operations pre-charge may also apply to a sensor other than the sensor 100 previously described, that is to say not having at least Nl separate selection lines of the line or the pre-charge column and such that each selection line is linked to the grids of the transistors for reading pixels of one of the N pixel lines and the gates of the pixel pre-charge transistors of another of the N pixel lines.
La figure 5 représente schématiquement une partie d'un capteur 200, correspondant ici à un détecteur d'empreintes digitales. Sur cette figure, un seul pixel 202 est représenté.  Figure 5 shows schematically a portion of a sensor 200, here corresponding to a fingerprint detector. In this figure, only one pixel 202 is shown.
Chaque pixel 202 de ce capteur 200 comporte un premier transistor 204 dont la grille est reliée à une ligne de sélection 206. Chaque pixel 202 comporte une capacité de détection 208. La capacité de détection 208 comporte une première électrode disposée dans le pixel 202. Une deuxième électrode 210, représentée symboliquement sur la figure 5, est formée par la partie du doigt destinée à se trouver face à la première électrode de la capacité de détection 208 lors d'une mesure d'empreinte digitale. Chaque pixel 202 comporte également une capacité de référence 212. Les capacités 208 et 212 fonctionnement de manière similaire aux capacités 104 et 110 précédemment décrites pour le capteur 100. Chaque pixel 202 comporte également un deuxième transistor 214 permettant de connecter, lors d'une remise à zéro du pixel 202, les capacités 208 et 212 à la ligne 216 qui est reliée à la masse. Le deuxième transistor 214 comporte sa grille reliée à une colonne de remise à zéro 218 sur laquelle circule un signal de commande du transistor 214.  Each pixel 202 of this sensor 200 comprises a first transistor 204 whose gate is connected to a selection line 206. Each pixel 202 includes a detection capacitor 208. The detection capacitor 208 comprises a first electrode disposed in the pixel 202. A second electrode 210, shown symbolically in FIG. 5, is formed by the portion of the finger intended to face the first electrode of the detection capacitor 208 during a fingerprint measurement. Each pixel 202 also comprises a reference capacitor 212. The capacitors 208 and 212 operate in a manner similar to the capacitors 104 and 110 previously described for the sensor 100. Each pixel 202 also comprises a second transistor 214 enabling connection, during a reset at zero of the pixel 202, the capacitors 208 and 212 at the line 216 which is connected to ground. The second transistor 214 comprises its gate connected to a reset column 218 on which a control signal of the transistor 214 flows.
Dans ce capteur 200, la ligne de sélection 206 est utilisée à la fois pour pré-charger les deux capacités 208, 212 du pixel 202 et pour lire ensuite la charge électrique résultante. L'une des électrodes de source/drain du premier transistor 204 est reliée à une colonne de pré-charge/lecture 220 sur laquelle une tension de pré-charge est destinée à être appliquée lors d'une pré-charge des capacités 208, 212, et sur laquelle les charges stockées dans les capacités 208, 212 sont destinées à être transférées lors d'une lecture du pixel 202.  In this sensor 200, the selection line 206 is used both to preload the two capacitors 208, 212 of the pixel 202 and then read the resulting electrical charge. One of the source / drain electrodes of the first transistor 204 is connected to a pre-charge / read column 220 on which a pre-charge voltage is to be applied during a pre-charge of the capacitors 208, 212 , and on which the charges stored in the capacitors 208, 212 are intended to be transferred during a reading of the pixel 202.
Les colonnes de pré-charge/lecture 220 associées aux colonnes de pixels 202 du capteur 200 sont reliées à un circuit de commutation 222 auquel sont reliés le circuit de pré-charge 115 et le circuit de commande 117, similaires à ceux du capteur 100, ainsi que les circuits de lecture 116 également similaires à ceux précédemment décrits pour le capteur 100. Contrairement au capteur 100 précédemment décrit dans lequel la lecture d'une des lignes de pixels est réalisée simultanément à la pré-charge des capacités des pixels d'une autre ligne, le capteur 200 fonctionne en réalisant tout d'abord la précharge du pixel 202 en envoyant la tension de pré-charge sur la colonne de pré-charge/lecture 220, puis en réalisant ensuite la lecture de ce pixel 202 via cette même colonne de pré-charge/lecture 220. The pre-charge / read columns 220 associated with the pixel columns 202 of the sensor 200 are connected to a switching circuit 222 to which the pre-charging circuit 115 and the control circuit 117, similar to those of the sensor 100, are connected. as well as the read circuits 116 also similar to those previously described for the sensor 100. Unlike the sensor 100 previously described in which the reading of one of the lines of pixels is performed simultaneously with the pre-loading of the capacitances of the pixels of another line, the sensor 200 operates by first realizing the precharging of the pixel 202. sending the pre-charge voltage to the pre-charge / read column 220, and then reading that pixel 202 via the same pre-charge / read column 220.
La tension de pré-charge appliquée peut être ajustée comme précédemment décrit pour le capteur 100 en réalisant un premier ajustement via le calcul d'une valeur nominale de la tension de pré-charge permettant de maximiser les valeurs maximales des tensions de sortie des amplificateurs de charges des circuits de lecture 116, et/ou une calibration à vide du capteur 200 permettant de supprimer les variations dues aux dispersions technologiques entre les capacités de référence 212 des pixels 202, et/ou une égalisation de lecture du capteur 200 permettant la compensation des différences de mesure entre les lignes et/ou colonnes de pixels. Pour cela, les différentes étapes précédemment décrites pour le capteur 100 s'appliquent au capteur 200 de manière analogue.  The pre-charge voltage applied can be adjusted as previously described for the sensor 100 by performing a first adjustment via the calculation of a nominal value of the pre-charge voltage making it possible to maximize the maximum values of the output voltages of the amplifiers. loads of the read circuits 116, and / or a vacuum calibration of the sensor 200 making it possible to eliminate the variations due to the technological dispersions between the reference capacitors 212 of the pixels 202, and / or a read equalization of the sensor 200 enabling the compensation of the measurement differences between rows and / or columns of pixels. For this, the various steps previously described for the sensor 100 apply to the sensor 200 in a similar manner.
Selon une variante représentée sur la figure 6, chaque pixel 202 du capteur 200 comporte en outre un troisième transistor 224 formant un transistor de lecture du pixel 202. La grille du troisième transistor 224 est reliée à une ligne de commande de lecture 226 sur laquelle est appliqué le signal de commande de lecture. Ainsi, seul un signal de commande de pré-charge est envoyé sur la ligne de sélection 206, et les colonnes 220 sont dédiées uniquement à la pré-charge des pixels 202. L'une des électrodes de source/drain du troisième transistor 224 est reliée aux capacités 208, 212 et l'autre électrode de source/drain du troisième transistor 224 est reliée à une colonne de lecture 228 commune à tous les pixels disposés sur une même colonne, sur laquelle sont transférées les charges stockées dans les capacités 208, 212 lors d'une lecture. Cette variante permet de dissocier les opérations de pré-charge et de lecture. Le circuit de commutation 222 n'est donc pas présent dans cette configuration. Les différentes opérations d'ajustement des tensions de pré-charge appliquées sur les colonnes de pré- charge 220 précédemment décrites peuvent également être réalisées pour le capteur 200 selon cette variante. According to a variant shown in FIG. 6, each pixel 202 of the sensor 200 further comprises a third transistor 224 forming a reading transistor of the pixel 202. The gate of the third transistor 224 is connected to a read control line 226 on which is applied the playback control signal. Thus, only a pre-charge control signal is sent on the selection line 206, and the columns 220 are dedicated solely to pre-charging the pixels 202. One of the source / drain electrodes of the third transistor 224 is connected to the capacitors 208, 212 and the other source / drain electrode of the third transistor 224 is connected to a read column 228 common to all the pixels arranged on the same column, on which the charges stored in the capacitors 208 are transferred, 212 during a reading. This variant makes it possible to separate the pre-load and read operations. The switching circuit 222 is not present in this configuration. The various adjustment operations of the pre-charge voltages applied to the pre-charge columns load 220 previously described can also be performed for the sensor 200 according to this variant.
Selon une variante de la configuration représentée sur la figure 6, les pixels 202 du capteur 200 peuvent ne pas comporter les deuxièmes transistors 214 ni les colonnes de remise à zéro 218.  According to a variant of the configuration shown in FIG. 6, the pixels 202 of the sensor 200 may not comprise the second transistors 214 or the reset columns 218.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur (100) comportant des pixels (102) à détection capacitive disposés en formant une matrice de N lignes de pixels (102) et M colonnes de pixels (102) , chaque pixel (102) comprenant au moins : A sensor (100) having capacitively sensing pixels (102) arranged forming a matrix of N rows of pixels (102) and M columns of pixels (102), each pixel (102) comprising at least:
- une capacité de détection (104) ;  a detection capability (104);
- un transistor de pré-charge (106) relié à la capacité de détection (104) et apte à appliquer sur la capacité de détection (104) une tension de pré-charge issue d'au moins une ligne ou une colonne de pré-charge (108) du capteur (100) ;  a pre-charge transistor (106) connected to the detection capacitor (104) and able to apply to the detection capacitor (104) a pre-charge voltage originating from at least one pre-charge line or column; load (108) of the sensor (100);
- un transistor de lecture (112) relié à la capacité de détection (104) et apte à réaliser un transfert de charges électriques stockées dans la capacité de détection (104) vers au moins un circuit de lecture (116) du capteur (100) ;  - a read transistor (112) connected to the detection capacitor (104) and capable of transferring electric charges stored in the detection capacitor (104) to at least one read circuit (116) of the sensor (100) ;
le capteur (100) comportant en outre au moins N-l lignes de sélection (126) distinctes de la ligne ou la colonne de pré-charge (108) et telles que chaque ligne de sélection (126) soit reliée aux grilles des transistors de lecture (112) des pixels (102) d'une des N lignes de pixels (102) et aux grilles des transistors de pré-charge (106) des pixels (102) d'une autre des N lignes de pixels (102).  the sensor (100) further comprising at least N1 distinct selection lines (126) of the pre-charge line or column (108) and such that each selection line (126) is connected to the gates of the read transistors ( 112) pixels (102) of one of the N pixel lines (102) and the gates of the pre-charge transistors (106) of the pixels (102) of another of the N pixel lines (102).
2. Capteur (100) selon la revendication 1, comportant en outre un circuit de pré-charge (115) apte à faire varier la valeur de la tension de pré-charge sur la ligne ou la colonne de pré-charge (108). 2. Sensor (100) according to claim 1, further comprising a pre-charge circuit (115) adapted to vary the value of the pre-charge voltage on the pre-charge line or column (108).
3. Capteur (100) selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre : 3. Sensor (100) according to one of the preceding claims, further comprising:
- M colonnes de lecture (114) telles que les transistors de lecture (112) des pixels (102) de chacune des M colonnes de pixels (102) soient reliés à une des M colonnes de lecture (114) ;  - M read columns (114) such that the reading transistors (112) of the pixels (102) of each of the M columns of pixels (102) are connected to one of the M read columns (114);
- M circuits de lecture (116) comprenant chacun au moins un amplificateur de charges (118) dont une entrée est reliée à une des M colonnes de lecture (114) ; - N lignes de pré-charge telles que les transistors de pré-charge (106) des pixels (102) de chacune des N lignes de pixels (102) soient reliés à une des N lignes de pré-charge, ou M colonnes de pré-charge (108) telles que les transistors de pré-charge (106) des pixels (102) de chacune des M colonnes de pixels (102) soient reliés à une des M colonnes de pré-charge (108). - M read circuits (116) each comprising at least one charge amplifier (118) having an input connected to one of the M read columns (114); N pre-charge lines such that the pre-charge transistors (106) of the pixels (102) of each of the N rows of pixels (102) are connected to one of the N pre-charge lines, or M pre-charge columns. charge (108) such that the pre-charge transistors (106) of the pixels (102) of each of the M pixel columns (102) are connected to one of the M pre-charge columns (108).
4. Capteur (100) selon les revendications 2 et 3, comportant en outre un circuit de commande (117) couplé au circuit de pré-charge (115) et apte à calculer une valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge telle qu'une valeur maximale V0ut_max_init parmi N x M tensions de sortie Voutjj, avec i compris entre 1 et N et j compris entre 1 et M, destinées à être délivrées par les amplificateurs de charges (118) des circuits de lecture (116) pour chacun des pixels (102) soit sensiblement égale à une tension de saturation des amplificateurs de charges (118) des circuits de lecture (116). 4. The sensor (100) according to claims 2 and 3, further comprising a control circuit (117) coupled to the precharge circuit (115) and adapted to calculate a nominal value V pr echarge_nom voltage precharge such that a maximum value V 0 ut_max_init among N x M output voltages Voutjj, with i between 1 and N and j between 1 and M, to be delivered by the charge amplifiers (118) of the read circuits ( 116) for each of the pixels (102) is substantially equal to a saturation voltage of the charge amplifiers (118) of the read circuits (116).
5. Capteur (100) selon la revendication 4, dans lequel le circuit de commande (117) est apte à réaliser le calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge en mettant en œuvre les étapes de : 5. The sensor (100) according to claim 4, wherein the control circuit (117) is adapted to perform the calculation of the nominal value V pr echarge_nom voltage precharge implementing the steps of:
- application d'une tension de pré-charge initiale Vprechargejnit sur les lignes ou colonnes de pré-charge (108) ; - applying an initial pre-charge voltage V pr echargejnit on lines or pre-load column (108);
- lecture des tensions de sortie Voutjj en présence d'un élément de référence sur les pixels (102) du capteur (100) ;  reading the output voltages Voutjj in the presence of a reference element on the pixels (102) of the sensor (100);
- calcul de la valeur maximale Vout_maxjnit parmi les valeurs des tensions de sortie Voutjj obtenues lors de la précédente lecture ; calculating the maximum value V or t_maxjnit among the values of the output voltages V or tjj obtained during the previous reading;
- ajustement de la valeur de la tension de pré-charge à la valeur nominale Vprecharge_nom telle que Vout_maxjnit soit sensiblement égale à la tension de saturation des amplificateurs de charges (118) des circuits de lecture (116). - adjusting the value of the voltage pre-load to the nominal value V pr echarge_nom as V or t_maxjnit is substantially equal to the saturation voltage of the charge amplifiers (118) read circuits (116).
6. Capteur (100) selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel le circuit de commande (117) est apte à commander le circuit de pré-charge (115) tel que N x M tensions de pré-charge Vprechargejj distinctes soient successivement appliquées sur les lignes ou colonnes de pré-charge (108) lors d'une lecture des pixels (102). 6. Sensor (100) according to one of claims 4 or 5, wherein the control circuit (117) is adapted to control the pre-charge circuit (115) such that N x M distinct pre-charge voltages Vprechargejj are successively applied to the pre-charge lines or columns (108) during a reading of the pixels (102).
7. Capteur (100) selon les revendications 5 et 6, dans lequel chaque pixel (102) comporte en outre une capacité de référence (110) couplée à la capacité de détection (104), au transistor de pré-charge (106) et au transistor de lecture (112) du pixel (102), et dans lequel le circuit de commande (117) est apte à réaliser, après le calcul de la valeur nominale Vprecharge_nom de la tension de pré-charge, une calibration à vide du capteur (100) en calculant les valeurs des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj via la mise en œuvre des étapes de : The sensor (100) according to claims 5 and 6, wherein each pixel (102) further comprises a reference capacitor (110) coupled to the detection capacitance (104), the pre-charge transistor (106) and the read transistor (112) of the pixel (102), and wherein the control circuit (117) is adapted to perform, after the calculation of the nominal value V pr echarge_nom of the voltage pre-charge, a vacuum calibration of the sensor (100) by calculating the values of the N x M preload voltages Vprechargejj via the implementation of the steps of:
- application de la tension de pré-charge de valeur nominale VPrecharge_nom sur les lignes ou colonnes de pré-charge (108) ; - application of the pre-charge voltage of nominal value V P recharge_nom on lines or pre-charge columns (108);
- lecture des tensions de sortie Voutjj en l'absence d'élément sur les pixels (102) du capteur (100) ;  - Reading the output voltages Voutjj in the absence of element on the pixels (102) of the sensor (100);
- calcul d'une moyenne Vout_moy ou d'une valeur minimale Vout_min_nom des tensions de sortie Voutjj obtenues lors de la précédente lecture ; calculating a mean V or t_moy or a minimum value V or t_min_nom of the output voltages Voutjj obtained during the previous reading;
- calcul d'un coefficient Ky associé à chaque pixel (102) tel que Kij = Vout moy / VoutJJ ou tel que Ky = Vout_ min nom / v out y , calculating a coefficient Ky associated with each pixel (102) such that Kij = Vout moy / VoutJJ or such that Ky = V or t_minname / v out y,
- calcul des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj telles que VprechargeJJ = Ky .Vprecharge nom- - calculation of N x M pre-load voltages V pre loadjj such that VprechargeJJ = Ky .Vprecharge nom-
8. Capteur (100) selon les revendications 2 et 3, dans lequel chaque pixel (102) comporte en outre une capacité de référence (110) couplée à la capacité de détection (104), au transistor de pré-charge (106) et au transistor de lecture (112) du pixel (102), dans lequel le circuit de commande (117) est apte à commander le circuit de précharge (115) tel que N x M tensions de pré-charge Vprechargejj distinctes soient successivement appliquées sur les lignes ou colonnes de pré-charge (108) lors d'une lecture des pixels (102), et dans lequel le circuit de commande (117) est apte à réaliser une calibration à vide du capteur (100) en calculant les valeurs des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj via la mise en œuvre des étapes de : - application d'une tension de pré-charge initiale Vprechargejnit sur les lignes ou colonnes de pré-charge (108) ; The sensor (100) according to claims 2 and 3, wherein each pixel (102) further comprises a reference capacitor (110) coupled to the detection capacitance (104), the pre-charge transistor (106) and to the read transistor (112) of the pixel (102), wherein the control circuit (117) is adapted to control the precharging circuit (115) such that N x M distinct pre-charge voltages Vprechargejj are successively applied to the pre-charge lines or columns (108) during a reading of the pixels (102), and wherein the control circuit (117) is adapted to perform a vacuum calibration of the sensor (100) by calculating the values of the N x M preload voltages Vprechargejj via the implementation of the steps of: - applying an initial pre-charge voltage V pr echargejnit on lines or pre-load column (108);
- lecture des tensions de sortie Voutjj en l'absence d'élément sur les pixels (102) du capteur (100) ;  - Reading the output voltages Voutjj in the absence of element on the pixels (102) of the sensor (100);
- calcul d'une moyenne V0ut_moy ou d'une valeur minimale Vout_ min init des tensions de sortie Voutjj obtenues lors de la précédente lecture ; calculating an average V 0 ut_moy or a minimum value V or t_min init output voltages Voutjj obtained during the previous reading;
- calcul d'un coefficient Ky associé à chaque pixel (102) tel que calculating a coefficient Ky associated with each pixel (102) such that
Kij = Vout moy / VoutJJ ou tel que Ky = Vout_ min init / VoutJJ , ' Kij = Vout moy / VoutJJ or such that Ky = V or t_min init / VoutJJ, '
- calcul des N x M tensions de pré-charge Vprechargejj telles que VprechargeJJ— Kij. Vprechargejnit- calculation of the N x M preload voltages V pre loadjj such that VprechargeJJ-Kij. Vprechargejnit-
9. Capteur (100) selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel le circuit de commande (117) est apte à réaliser, après la calibration à vide du capteur (100), une opération d'égalisation en lecture du capteur (100) en mettant en œuvre les étapes de : 9. Sensor (100) according to one of claims 7 or 8, wherein the control circuit (117) is adapted to perform, after the vacuum calibration of the sensor (100), an equalization operation read the sensor (100) implementing the steps of:
- lecture des tensions de sortie Voutjj pour tous les pixels (102) en appliquant successivement sur les lignes ou colonnes de pré-charge (108) les tensions de pré-charge Vprechargejj ; reading the output voltages V or tjj for all the pixels (102) by successively applying on the pre-charge lines or columns (108) the pre-charge voltages V pr ehar g ejj;
- calcul d'une moyenne Vout_mi des tensions de sortie Voutjj pour calculating a mean V or t_mi of the output voltages V or tjj for
M  M
chacune des N lignes de pixels (102) telle que Vout ni =—∑V0Ut t ; each of N pixel lines (102) such that V out ni = -ΣV 0Ut t ;
M J=i M J = i
- calcul d'une valeur maximale Vout mi max ou d'une moyenne Vout_ mi moy des valeurs Vout mi , calculation of a maximum value Vout mi max or of an average V or t_ mi average of the values V or t mi,
- calcul d'un coefficient K, pour chacune des N lignes de pixels (102) tel que Ki = V0ut_ mi max / Vout mi ou tel que K, = Vout_ mi moy / Vout mi , ' calculating a coefficient K, for each of the N rows of pixels (102) such that Ki = V 0 ut_max max / Vout mi or such that K, = V or t_mix av / Vout mi, '
- ajustement des tensions de pré-charge Vprechargejj en multipliant les valeurs des tensions de pré-charge Vprechargejj de chacune des N lignes de pixels (102) par celle du coefficient K, associé à chacune des N lignes de pixels (102). adjusting the pre-charge voltages Vprecharge by multiplying the values of the pre-charge voltages V charge of each of the N rows of pixels by the coefficient K associated with each of the N rows of pixels.
10. Capteur (100) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel chaque pixel (102) comporte en outre une capacité de référence (110) couplée à la capacité de détection (104), au transistor de pré-charge (106) et au transistor de lecture (112) du pixel (102). The sensor (100) according to one of claims 1 to 6, wherein each pixel (102) further comprises a reference capacitor (110) coupled to the detection capacitor (104), to the pre-charge transistor ( 106) and the read transistor (112) of the pixel (102).
11. Capteur (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les transistors de pré-charge (106) et de lecture (112) des pixels (102) sont de type TFT. 11. The sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the pre-charge transistors (106) and reading (112) of the pixels (102) are of the TFT type.
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