基于对角线路由的包含电子元素阵列的设备

摘要

本发明涉及具有电子域元素(Fij)的矩阵阵列的设备(1)，该电子域元素(Fij)例如可以是X射线检测器的传感器元素或显示器的象素。域元素(Fij)与存取线(A1，Dk)连接，起始于阵列边界的驱动器电路(2，3)的该存取线沿对角线以Z字方式路由。这样，可能提供地址线(AI)和数据线(Dk)，它们彼此局部垂直并且对于单独的域元素(Fij)可清楚地被寻址。相关联的驱动器电路(2，3)可以被安排在在矩阵的同一边界或对面的边界，以便可以从设备(1)一起放置几乎任何期望长度的阵列而在一维上没有间隙。

说明书

本发明涉及包含电子域元素(electronic field element)(例如传感器)的阵列的设备，所述阵列以矩阵形式由列和行组成。另外，本发明涉及若干这样设备组成的电子装置以及也涉及一种存取(accessing)以矩阵形式由列和行组成的阵列的电子域元素的方法。

实质上，相同电子域元素的矩阵阵列存在于若干电子设备中。重要的例子包含用于电磁辐射的检测器，例如X射线检测器和CCD芯片以及也包含显示设备，例如LCD或LED显示器。这样设备的特征是，经由至少一个存取线，每个单独的域元素(field element)连接到(驱动器)电路，该(驱动器)电路被安排在域元素的矩阵的边界上。在几乎所有的情况下这些线沿行(X方向)或列(Y方向)的方向行进。作为例子，在X射线检测器的情况下，传感器元素按行状连接到地址线并且按列状连接到数据线，以便通过驱动地址线，所有连接到线的传感器元素的测量值(电荷)可在数据线上并行读出。在CCD芯片的情况下，行线和列线一起用来单独寻址域元素，其中在每种情况下驱动在有效的行线和有效的列线的交叉点处的域元素。上述阵列的缺点是，对于评估电路，在每种情况下在矩阵的两侧边界上需要间距，矩阵的两侧边界相互垂直。因此，可一起放置四个这样设备的最大值而没有间隙以形成较大矩阵。

对于X射线检测器，矩阵阵列也是已知的，其中对于地址线或数据线，驱动器电路被安排在矩阵的两侧。因此可能例如由在每种情况下分别安排在下边界或上边界的一个专用评估电路来读取矩阵的下半区和上半区，以及由于平行操作，这允许实现带宽相应增加。

另外，WO02/063387A1公开了一种显示设备，其中对于行和列的驱动器电路被安排在矩阵的同一边界。在这个情况下沿行行进的地址线经由沿列行进的连接线连接到它们的电路中，该电路被安排在矩阵的边界中。在阵列的不同行和估计电路之间的连接路径的长度因此很大程度发生变化。

针对这个背景，本发明的一个目的是，在具有电子域场元素的矩阵阵列的设备中，提供从场元素到阵列的边界上电路的连接线的可替换的路由(routing)，该可替换的路由旨在，特别是，可能在矩阵的同一边界或相对边界上安排两个互补的(complementary)存取布线。

由具有权利要求1特征的设备、具有权利要求9特征的装置和具有权利要求10特征的方法来实现这个目的。在从属权利要求中给出了有利的改进。

根据本发明的设备包含由电子域元素组成的阵列，该电子域元素以矩阵的形式安排在列和行中。优先地，域元素是彼此相同或类似的。另外，这里可相互交换名称“行”和“列”，以及在逻辑分割的意义上基本上可以理解名称“行”和“列”，所以它们在严格的几何意义上并不限制于域元素的直线对准中。

该设备还包含一(第一)组存取线，其中每个域元素被准确地连接到这些存取线之一。在这种情况下以宽的意义理解术语“存取线”，以便在这个线上的任何类型的操作涉及与其相连的所有域元素，也就是说“存取”它们。这特别包含寻址操作，其中通过施加预先定义的信号电平的存取线的驱动来选择被连接的域元素，也就是说使它们处于某一状态。另外，例如在数据线的范围中，存取线也可以从被连接的域元素转移信号。另外，在复位线的范围中，存取线可用作使域元素在一个定义状态，例如通过提供电流或电压。

由以下两个特性来表征穿过域元素的矩阵的任何存取线的路线。

1.存取线以Z字形式沿矩阵的对角从边界列行进到边界列。也就是说存取线从边界行的一个元素沿对角行进，直到它第一次达到矩阵的边界列，其中它转向并且沿矩阵的其它对角垂直于原始方向行进直到它达到相对的边界列，其中它重新垂直转向以便重新跟随第一对角等等。

2.在每个它的转向点上，存取线相互连接两个域元素，这些域元素位于两个连续行的同一边界列中。也就是说，在第一对角的末端的存取线，一旦它达到在边界列的一个域元素，向前跳一行，结果它达到在同一边界列的相邻行的一个域元素。从这里，存取线然后以上述方式重新沿其他的对角行进，进一步穿过矩阵。沿对角行进的存取线部分的扩展在一个点因此相互相交，该点位于大约矩阵外面的一半列宽度。

上述定义类型的设备的特别的优点是路由存取线，该存取线基本上对角穿过矩阵阵列。其特征是所有存取线基本上有相同的长度以及每个存取线以类似步进方式从一个域元素行进到与其相邻的一个域元素(对角或在列方向)。尽管域元素的矩阵阵列的(功能)矩形形状，由于这两个特性，沿对角统一连接域元素是可能的，以及这在许多应用中是有利的。

这个类型的重要应用在于设备的开发，其中在上述定义的上下文内有第二组存取线。为了区别，这些第二存取线在下文将称为“第二线”，尽管与权利要求1中请求保护的存取线直觉上没有差别。在上述设备的开发中，每个域元素准确地连接到第二线之一，其中每个第二线以Z字形式沿矩阵的对角从边界列行进到边界列以及在每个转向点连接位于同一边界列和两个连续行的两个域元素。因此，第二线满足如权利要求1中请求保护的存取线的所有标准，所以(仅仅)具有第二线的设备也落入所述权利要求的保护范围之内。存取线和第二线的特殊相互作用存在于：任意给定的存取线和任意给定的第二线一起与一个域元素准确的接触。因此，每个域元素准确地连接到一个存取线和准确地连接到一个第二线，尽管没有两个域元素同时被连接到同一存取线和同一第二线。

在上述的开发中，到存取线和第二线的域元素的耦合被实现，其在功能方面对应于常规矩阵阵列的行和列的连接。也就是说，在寻址应用中，通过驱动相关联的存取线和第二线单独选择每个域元素。存取线和第二线因此可以用于选择各个域元素的地址。以类似的方式，在传感器应用中，可以驱动与存取线连接的所有域元素以及经由对应的专用第二(数据)线可以读取它们的信号。也就是说用于从域元素读取数据的第二线可以经由存取线来选择。

由于存取线和第二线的特殊Z字形路线，在矩阵的任意边界可以安排存取线和第二线的驱动器电路而对于线路路由没有任何额外的复杂性。尤其，它们可以因此被安排在同一边界或相对边界，这可能将若干设备放在一起而至少在一维上没有间隙。因此本发明也涉及一种具有在每种情况下用于存取线和第二线的一个驱动器电路的设备，其中驱动器电路位于矩阵阵列的同一边界或相对边界。

域元素可以几乎是用于矩阵阵列的任意电子单元。这样的域元素的优先例子是：传感器，尤其用于电磁辐射的检测器元件，例如X射线；信号发射单元，尤其显示器的象素；数据的存取器单元；以及调节器，例如用于由微镜组成的反射表面的微结构伺服马达。在许多应用中，可以有利地使用对角线路由和尤其是两个对应存取线系统的一侧阵列。

根据设备的另一个开发，该设备有另外一组存取线，该组存取线在列方向上穿过域元素的阵列而不接触域元素。通过附加的域元素的行可以补充这样的一个设备，其中通过另外的存取线可以存取另外的域元素以及其中相关联的驱动器电路位于整个阵列的同一边界，作为(第一)存取线的驱动器电路。这样，可以使域元素的矩阵阵列的高度为几乎任意大小(即使实际基本上仅仅加倍了高度)，其中各个高度部分优先地全部与以Z字形式行进的存取线内部连线。

当在上述设备中存取线将沿矩阵阵列的对角部分行进时，这个短语可以参照域元素的振幅顺序的比例来理解。尤其，如果存取线保持在一带中，该带具有大约两倍于关于对角的域元素的宽度，存取线可认为沿对角行进。因此存取线的微观几何路线不必严格地遵守直线。优先地，存取线沿对角的方向以步进方式行进，所以在每种情况下它们被路由到域元素的边界以及例如不能使域元素的传感区域交叉。

本发明另外涉及具有域元素的阵列的电子装置，该域元素以矩阵形式安排在行和列中，该装置由上述类型的设备组成。由于在这样的设备中，可以安排用于存取线(包括所谓的第二线)的驱动器电路在矩阵的一个边界或相对边界，可以从所述设备中将几乎任意期望长度的域元素的矩阵放在一起而至少在一个方向上没有间隙。

另外，本发明涉及一种存取域元素的阵列的电子域元素的方法，该阵列以矩阵形式由列和行组成，其中存取可以例如意味着寻址或读取数据。在该方法中，在每种情况下在同一时间存取沿线的所有域元素，其中线以Z字形沿矩阵的对角从阵列的边界列行进到边界列以及在每个转向点从同一边界列和两个相互连续行中连接两个域元素。

本方法可以尤其利用上述类型的设备来执行。另外，可以从这个设备的变化出现的特性来开发。该方法的优点(如结合该设备所提到的)在于以下事实：从矩阵阵列的边界行开始，可以寻址沿矩阵对角的相邻域元素的连续序列。

参照附图所示的实施例的例子将进一步描述本发明，然而，本发明并不限制于此。

图1分别示出了对于根据本发明具有8×8电子域元素的阵列，地址线(在左边)和数据线(在右边)的路由。

图2示出了在域元素的非方形矩阵阵列中的存取线的路由。

图3示出了具有地址线和数据线的驱动器电路的单侧阵列的设备。

图4示出了具有地址线和数据线的驱动器电路的两侧阵列的设备。

图5示出了由如图3所示的根据发明的若干设备组成的装置。

图6示出了由如图4所示的根据发明的若干设备组成的装置。

图7示出了具有从边界侧开始的地址线的布线的域元素的非方形阵列，该布线被分为两部分。

图8示出了沿域元素的存取线的“微观”路线。

图1示出了(为了较好的表示，两倍示出)64个电子域元素F₁₁，...F₁₈，...F_(i-1)j，...F_ij，...F₈₁，...F₈₈的方形8×8矩阵阵列1。域元素可以几乎是安排在这样矩阵中的任何电子单元。尤其是，域元素可以是LCD、LED或TFT显示器等的象素，例如可用作在笔记本、掌上型电脑和移动电话的纯平显示器以及也可以用于飞机场等的大显示器。在以典型方式下面所示的另外改进中，域元素是X射线检测器的传感器。

在这样阵列中，通常由行存取线沿i行和由列存取线沿j列接触域元素，其中基于X射线检测器的使用，下面将参考行存取线而不限制其一般特性，因此“地址线”和“列存取线”将被称为“数据线”(或也称为“第二线”)。在现有技术中，用于地址线的驱动器电路沿边界列排列以及用于数据线的驱动器电路沿边界行排列。这个缺点在于：驱动器电路阻塞了相互垂直的矩阵阵列的两个边界。因此，四个这样矩阵阵列(在每种情况下彼此旋转90度)的最大极限可以放置在一起而没有间隙以形成较大矩阵，其中这些矩阵阵列的两个矩阵阵列通常仍然不得不根据数据线和地址线以镜像形式来设计，以便在较大矩阵中所有数据驱动器电路和地址驱动器电路变得位于同一边界。

为了避免这些缺点，根据本发明，在图1所示的地址线A_I和数据线D_k的路由(为了清楚性，在左边和右边分别示出了对应的地址线A_I和数据线D_k的路由)被建议(注意：在每种情况下各线没有连接到它们交叉点)。例如从图中粗体所示的地址线A₁所看到的，地址线的路线特征如下(同样适用于数据线)：

-从驱动器电路2开始，地址线A₁在矩阵阵列1的最后边界行的一个域元素(F₈₆)开始；

-地址线A₁沿第一对角行进直到它在行i到达矩阵的边界列(在该例子中是具有域元素F_*1的左手边界列)的域元素F_ij(在该例子中，i＝3，j＝1)；

-地址线A₁从上述到达的域元素F_ij行进到同一边界列的在前一行i-1的位于上面的域元素F_(i-1)j；

-地址线A₁转向以便它垂直于它原来的对角路线并且进一步沿旋转90°的阵列1的对角行进；

-一旦到达矩阵的第一边界行(有域元素F_1*)，地址线A₁就结束。

地址线行进的所有域元素与地址线A₁连接(见图1黑体标记的域元素)。基于上述路线，对于图1所示的矩阵1的地址线A₁，仅仅有两种可能连接所有域元素F_ij，即一方面，地址线A₁在左边示出的可能性，另一方面，数据线D_k在右边示出的可能性。例如这由以下事实产生：对于开始于拐角的域元素F₈₁的线，在图1的左边和右边仅仅示出了路线的变量，其中如果在这个方面满足上述标准，则其他线的路线强制地从对应地选择变量中产生。

所述线路路由的特征是：

-每个域元素F_ij准确地与一个地址线A₁连接并且准确地与一个数据线D_k连接；

-没有两个域元素与同一地址线A₁并且与同一数据线D_k连接。

由于这些特性，使用示出的线路路由，对域元素的存取是可能的，其在功能方面相应于常规路由的行和列地址。通过该例子，单独地通过线A₁和D_k(即粗体示出所述线)可以存取在图1中标有交叉号的域元素F_ij。如果域元素F_ij例如是显示器的发光二级管LED，这可以通过同时驱动地址线A₁和“第二线”D_k来驱动。如果在另一方面，如假设的域元素是X射线检测器的传感器元件，则通过驱动地址线A₁来选择带标记的域元素F_ij并且在数据线D_k上将其数据传给与数据线连接的估计电路3。由于地址线A₁和数据线D_k的局部直角的路线，可以确保：由地址线A₁选择的所有域元素(在图1以黑色示出)可以在分别的数据线上读取。

在图1所示的Z字形线路路由中，优点是在矩阵阵列1内线路的对角路线的情况下，所有存取线(基本上)是相同长度并且通常以类似步进方式连接邻近(对角地或在行方面上)的两个域元素。因此避免了在耦合中相对大的不规律性，该不规律性在电子估计或控制中在假象(artifacts)方面是显著的。另外，相比于在行和列方面上的常规线路路由，优点是：如果相邻地址线或数据线发生故障，不是中断双行或双列，而是(主要的)隔离相关的象素，也就是说由功能象素包围。这样，可以通过内插故障象素来执行比较容易和比较准确的误差校正。

在以TFT为基础的X射线检测器中，除了数据线和地址线外，在每个传感器元素上需要另外的复位线或“偏移线”。这些不被用于单独地寻址传感器元素，而是在读取图象之前或之后复位线用于初始化或删除图象点。同样，复位线以Z字形式来路由，如在上述地址线A₁或数据线D_k的情况下。例如，可以以同一方式为复位线提供在图1左边所示的线系统。然而，由于复位线不单独地寻址传感器元素，可以将沿列(或行)的复位线的简单线性路由与地址线和数据线的Z字形阵列结合。

图2示出了域元素F_ij的非方形8×12矩阵阵列11和如上所定义的路由的地址线A₁。第二线(数据线或第二组地址线)的路由类似图1所示的路由，该路由未更详细的示出。为了地址线和数据线允许单独存取域元素F_ij，正如所示的，这些线的至少一组必须从矩阵阵列的较长侧开始。

图3重新示出了以地址线和数据线的结合表示的图1的阵列。在这里可以看出被建议的线路路由的重要优点(该优点没有被讨论)是：用于地址线和数据线的驱动器电路2和3可以被安排在矩阵阵列1下面的同一边界上。这又允许如图5所示的装置的构造，该装置具有域元素的矩阵阵列，该矩阵阵列在X方向上几乎是任意期望的长度以及由如图3所示的若干设备1组成(所谓的多对接)。为了加倍高度，通过最高边界行旋转180度(未示出)可以将两个这样的设备放在彼此的上方。

图4示出了可替换方案的设备21，其中在如图1或图3所示的矩阵阵列内路由地址线和数据线，但是在阵列21的下边界上为地址线提供驱动器电路22以及在阵列21的对面的上边界上为数据线提供驱动器电路23。这样一个阵列的一个优点在于以下事实：提供给驱动器电路的线不必穿过另一个驱动器电路。如图6所示，另外也保留的优点是在X方向上可以提供这样设备21的间隙较少的矩阵阵列，该矩阵阵列几乎是任意期望的长度。

图7示出了修改的设备31，其中基于图1所示的阵列，提供了两倍的域元素的行数。在该图的8×8域元素的下部分31a以类似图1的方式连接到地址线A₁和数据线D_k，其中在图7中示出了这些的仅仅一种表示。在阵列的下边界提供地址线A₁给驱动器电路32a，而数据线D_k来自驱动器电路33，在所示的例子中驱动器电路33也位于下边界。

依照基本的Z字形路线通过其中连续的扩展，对于数据线D_k可实现设备31的上8×8部分31b的耦合。为了确保存取域元素的清楚的特性，必须为上部分31b提供单独的地址线A₁’。在图7所示的例子中，从安排在下边界的驱动器电路32b开始，它们以类似列的方式直线通过下矩阵部分31a而不与这里的域元素接触。从上部分31b的最低行开始，然后单独的地址线A₁’以已知的Z字形式行进穿过这个部分31b。这样，两倍高度的矩阵阵列31可由安排在一侧的电子设备来寻址。

如图7所示的实施例的修改，当然对于驱动器电路的部分，也可能例如用于数据线的驱动器电路33和/或用于第二组地址线A₁’的驱动器电路32b被安排在矩阵阵列31的上边界。以类似图5和图6的方式，另外可以从图7所示的设备31产生在一个方向上任意期望长度的阵列，该设备与矩阵的一侧或两侧接触。

图8示意性地以典型方式示出了所示的一个地址线A₁和一个数据线D_k在每种情况下的微观路线。这些线不必严格地沿几何垂直线行进，而是也可以跟随在中心的矩阵阵列的对角，特别是如所示的步进方式。通过步长路线，沿域元素F_ij的外部边界路由该线，其中这些线在每种情况下在点4或5与域元素接触。