图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法，所述图像传感器包括第一量子点像素、第一读出电路单元、第二量子点像素和第二读出电路单元，所述第一背栅电极通过第一栅控电压调整所述第一量子点层中量子点中的光敏电流，所述第一读出电路单元连接所述第一量子点像素，所述第二读出电路单元连接所述第二量子点像素。在本发明专利技术提供的图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法中，其中第一量子点像素具有背栅电极，通过栅控电压调整第一量子点像素中量子点层中的光敏电流，在第一量子点像素与第二量子点像素共同工作下，同时进行曝光处理并得到不同的输出信号，从而在不同光强下依然得到高质量的图像，提升了图像传感器的动态范围。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法。
技术介绍
图像传感器是把光学图像信息转化成电信号的器件，传统的固态图像传感器可包括CCD(电荷耦合装置)图像传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器两大类。其中CMOS图像传感器由于在像素阵列中采用了有源像素传感器，且采用CMOS集成电路工艺制程，可将像素阵列光敏结构和其他CMOS模拟、数字电路集成到同一块芯片上。高度集成不但减少整机芯片数量，降低整机功耗和封装成本，而且芯片内部直接信号连接还有利于信号传输的质量和速度，从而提高图像转换的质量。因此，CMOS图像传感器是市场上的主流技术。目前，新兴的图像传感器采用量子点(quantumdot)材料制成，其探测波长随量子点大小可调，同时具有较高的响应度，如现有技术中的图像传感器，通过接触电极收集量子点的电荷信息，从而获得图像信息。相比传统CMOS图像传感器，量子点图像传感器具有灵敏度高，串扰小，填充率高，快门速度快等优势。在图像传感器中的一个重要指标是动态范围，动态范围小则感光范围小，在高光强是容易过曝光，通常传感器的光电响应度灵敏度越高，则低光成像越好，但高光强越容易过曝光。因此，图像传感器的动态范围不足是本领域技术人员需要解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法，以解决现有技术中图像传感器的动态范围不足问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法，所述图像传感器包括第一量子点像素、第一读出电路单元、第二量子点像素和第二读出电路单元，所述第一量子点像素包括第一量子点层、第一背栅电极和第一接触电极，所述第一背栅电极通过第一栅控电压调整所述第一量子点层中量子点中的光敏电流，所述第一读出电路单元连接所述第一量子点像素，所述第一读出电路单元包括第一传输管，所述第一传输管的源极连接所述第一接触电极，所述第二量子点像素包括第二量子点层和第二接触电极，所述第二读出电路单元连接所述第二量子点像素，所述第二读出电路单元包括第二传输管，所述第二传输管的源极连接所述第二接触电极，所述第一传输管的栅极和所述第二传输管的栅极均接入一传输控制信号。可选的，在所述图像传感器中，所述第一读出电路单元还包括第一行选择管，所述第一行选择管的源极连接所述第一传输管的漏极，所述第一行选择管的栅极连接到第一行信号，所述第二读出电路单元还包括第二行选择管，所述第二行选择管的源极连接所述第二传输管的漏极，所述第二行选择管的栅极连接到第二行信号。可选的，在所述图像传感器中，所述第一读出电路单元还包括第一源随器，所述第一源随器的栅极连接所述第一传输管的漏极，所述第一源随器的漏极连接所述第一行选择管的源极，所述第二读出电路单元还包括第二源随器，所述第二源随器的栅极连接所述第二传输管的漏极，所述第二源随器的漏极连接所述第二行选择管的源极，所述第一源随器的源极和所述第二源随器的源极均连接到一源随电压源。可选的，在所述图像传感器中，所述第一读出电路单元还包括第一复位管，所述第一复位管的漏极连接所述第一传输管的源极，所述第二读出电路单元还包括第二复位管，所述第二复位管的漏极连接所述第二传输管的漏极，所述第一复位管的栅极和所述第二复位管的栅极均连接到一重置信号，所述第一复位管的源极和所述第二复位管的源均连接到一重置电压源。可选的，在所述图像传感器中，所述第一量子点像素还包括第一电容，所述第一电容连接所述第一接触电极，所述第二量子点像素还包括第二电容，所述第二电容连接所述第二接触电极。可选的，在所述图像传感器中，所述第二量子点像素还包括背栅电极，所述背栅电极通过第二栅控电压调整所述第二量子点像素中量子点中的光敏电流。可选的，在所述图像传感器中，所述第一栅控电压大于或小于所述第二栅控电压。本专利技术还包括一种图像传感器的像素信号采集方法，所述图像传感器的像素信号采集方法包括：打开第一复位管、第一传输管、第二复位管和第二传输管，使第一电容和第二电容充满电荷，然后关闭第一复位管、第一传输管、第二复位管和第二传输管；曝光，使得第一电容中的电荷和第二电容中的电荷流失，通过第一背栅电极调整第一量子点像素中量子点层中的光敏电流；打开第一复位管和第二复位管，再打开第一行选择管和第二行选择管，得到第一复位信号和第二复位信号；打开第一传输管和第二传输管，使第一电容中的电荷以及第二电容中的电荷重新分配，再读出第一采样信号和第二采样信号。可选的，在所述图像传感器的像素信号采集方法中，在曝光时，还通过第二背栅电极调整第二量子点像素中量子点层的光敏电流。可选的，在所述图像传感器的像素信号采集方法中，将所述第一复位信号和所述第一采样信号做差分输出得到第一输出信号，将所述第二复位信号和所述第二采样信号做差分输出得到第二输出信号。综上所述，在本专利技术提供的图像传感器及图像传感器的像素信号采集方法中，所述图像传感器具有两类量子点像素，其中第一量子点像素具有背栅电极，通过栅控电压调整第一量子点像素中量子点层中的光敏电流，在第一量子点像素与第二量子点像素共同工作下，同时进行曝光处理并得到不同的输出信号，从而在不同光强下依然得到高质量的图像，提升了图像传感器的动态范围。附图说明图1是本专利技术实施例的图像传感器的电路连接示意图；图2是本专利技术实施例的图像传感器的第一量子点像素的剖示图；图3是本专利技术实施例的图像传感器的像素信号采集方法的工作时序示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。如图1所示，本专利技术提供一种图像传感器，包括第一量子点像素QD1、第一读出电路单元、第二量子点像素QD2和第二读出电路单元，所述第一量子点像素QD1包括第一量子点层、第一背栅电极和第一接触电极，所述第一背栅电极通过第一栅控电压Vgqd调整所述第一量子点层中的光敏电流，所述第一读出电路单元连接所述第一量子点像素QD1，所述第一读出电路单元包括第一传输管T4(TransferGate，TG)，所述第一传输管T4的源极连接所述第一接触电极，所述第二量子点像素QD2包括第二量子点层和第二接触电极，所述第二读出电路单元连接所述第二量子点像素QD2，所述第二读出电路单元包括第二传输管T8，所述第二传输管T8的源极连接所述第二接触电极，所述第一传输管T4的栅极和所述第二传输管T8的栅极均接入一传输控制信号TX。进一步的，所述第一读出电路单元还包括第一行选择管T3(RowSelector，RS)，所述第一行选择管T3的源极连接所述第一传输管T4的漏极，所述第一行选择管T3的栅极连接到第一行信号ROW1，通过第一行信号ROW1来控制第一量子点像素测得信号的输出，所述第二读出电路单元还包括第二行选择管T7，所述第二行选择管T7的源极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：第一量子点像素，所述第一量子点像素包括第一量子点层、第一背栅电极和第一接触电极，所述第一背栅电极通过第一栅控电压调整所述第一量子点层中光敏电流；第一读出电路单元，所述第一读出电路单元连接所述第一量子点像素，所述第一读出电路单元包括第一传输管，所述第一传输管的源极连接所述第一接触电极；第二量子点像素，所述第二量子点像素包括第二量子点层和第二接触电极；第二读出电路单元，所述第二读出电路单元连接所述第二量子点像素，所述第二读出电路单元包括第二传输管，所述第二传输管的源极连接所述第二接触电极，所述第一传输管的栅极和所述第二传输管的栅极均接入一传输控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：第一量子点像素，所述第一量子点像素包括第一量子点层、第一背栅电极和第一接触电极，所述第一背栅电极通过第一栅控电压调整所述第一量子点层中光敏电流；第一读出电路单元，所述第一读出电路单元连接所述第一量子点像素，所述第一读出电路单元包括第一传输管，所述第一传输管的源极连接所述第一接触电极；第二量子点像素，所述第二量子点像素包括第二量子点层和第二接触电极；第二读出电路单元，所述第二读出电路单元连接所述第二量子点像素，所述第二读出电路单元包括第二传输管，所述第二传输管的源极连接所述第二接触电极，所述第一传输管的栅极和所述第二传输管的栅极均接入一传输控制信号。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一读出电路单元还包括第一行选择管，所述第一行选择管的源极连接所述第一传输管的漏极，所述第一行选择管的栅极连接到第一行信号，所述第二读出电路单元还包括第二行选择管，所述第二行选择管的源极连接所述第二传输管的漏极，所述第二行选择管的栅极连接到第二行信号。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一读出电路单元还包括第一源随器，所述第一源随器的栅极连接所述第一传输管的漏极，所述第一源随器的漏极连接所述第一行选择管的源极，所述第二读出电路单元还包括第二源随器，所述第二源随器的栅极连接所述第二传输管的漏极，所述第二源随器的漏极连接所述第二行选择管的源极，所述第一源随器的源极和所述第二源随器的源极均连接到一源随电压源。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一读出电路单元还包括第一复位管，所述第一复位管的漏极连接所述第一传输管的漏极，所述第二读出电路单元还包括第二复位管，所述第二复位管的漏极连接所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡少坚，耿阳，陈寿面，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31