固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法，以及电子机器制造方法及图纸

提供一种用更简单的电路和更小的面积，寻求能够做到低消耗电力化，并且能够实现高速充电的固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法，以及电子机器。电压供给部320包含第1电极EL31连接到第1节点ND31，第2电极EL32连接到第2第点ND32的外部电容器Cext31、连接在第1电源电位Vaa和第1节点ND31之间的第1开关SW31、连接在第2电源电位Vgnd和第2节点ND32之间的第2开关SW32、以及连接在第1电源电位Vaa和第2节点ND32之间的第3开关SW33，并且第1节点ND31连接到行驱动器310的第1电源电压端子TVAA。

Solid state imaging device, driving method of solid state imaging device, and electronic machine

【技术实现步骤摘要】
固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法，以及电子机器
本申请是关于固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法，以及电子机器。
技术介绍
作为使用检测光并产生电荷的光电转换元件的固态摄像装置(imagesensor，图像传感器),CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)图像传感器被提供在实用上。CMOS图像传感器作为数码相机、电视相机、监视相机、医疗用内视镜、个人计算机(PC)、手机等携带终端装置(移动式(mobile)机器)等各种电子机器的一部分而被广泛地使用。CMOS图像传感器具备在每个像素包含光电二极管(光电转换元件)以及浮游扩散层(FD:FloatingDiffusion)的FD放大器，它的读出是选择像素阵列中的某一行，并把它们同时往列(column)输出方向读出的列并列输出型为主流。图1是表示一般的列并列输出型固态摄像装置(CMOS图像传感器)的像素部以及垂直扫描电路的构成例的图。图1的固态摄像装置1显示有像素PXL配置成行列状的像素部2、以及在快门(shutter)行及读出行中通过行扫描控制线进行像素的驱动的垂直描扫电路(行扫描电路)3。另外，图1中，显示1行的像素配置。像素部2的各像素PXL基本上，例如对1个光电二极管PD，包括作为传输元件的传输晶体管TG-Tr，作为复位元件的复位晶体管RST-Tr，作为源极跟随器元件(放大元件)的源极跟随器(sourcefollower)晶体管SF-Tr，以及作为选择元件的选择晶体管SEL-Tr的四个元件作为有源元件地构成。传输晶体管TG-Tr在光电二极管PD的电荷累积期间保持为非导通状态，在把光电二极管的累积电荷传输到浮游扩散层FD的传输期间，通过控制信号线LTG向栅极施加驱动控制信号DTG并保持在导通状态，并藉由光电二极管PD把光电转换的电荷传输到浮游扩散层FD。复位晶体管RST-Tr通过控制信号线LRST向其栅极賦予驱动控制信号(复位信号)DRST，藉此把浮游扩散层FD的电位复位到电源线的电位VDD。浮游扩散层FD连接到源极跟随器晶体管SF-Tr的栅极。源极跟随器晶体管SF-Tr通过选择晶体管SEL-Tr而连接到垂直信号线LSGN，构成像素部外的负载电路的定电流源和源极跟随器。然后，驱动控制信号(地址信号或者是选择信号)DSEL通过控制信号线LSEL而被赋予到选择晶体管SEL-Tr的栅极，选择晶体管SEL-Tr接通。如果选择晶体管SEL-Tr接通，那么源极跟随器晶体管SF-Tr把浮游扩散层FD的电位放大并将对应其电位的电压输出到垂直信号线LSGN。通过垂直信号线LSGN，从各像素PXL输出的电压被输出到作为像素信号读出电路的列并列处理部。列并列处理中，图像数据例如从模拟信号转换成数字信号，被传输到后段的信号处理部，在此接受特定的图像信号处理而能得到所希望的图像。垂直扫描电路3如图1所表示，包含接受控制信号TG(RST、SEL)来将正电源电压的电平(level)的驱动控制信号DTG施加到对应的控制信号线LTG(LRST、LSEL)的行驱动器(rowdriver)31、以及和正电源电压vaa不同的电压，例如正电源电压vaa以上的电压供给到驱动器的电压供给部32。电压供给部32是以包含:包括运算放大器(OPAMP)OPA32、内部的电容为100pF左右的内部电容器Cbst以及开关SW(1-4)等的电容器桥(capacitorbridge)电路CB32、以及电容为10nF左右的外部电容器Cext地构成。另外，作为固态摄像装置10的CMOS图像传感器中，将藉由光电二极管生成并累积的光电荷，对每个像素或每个行依次扫描地进行读出动作。这个依次扫描，也就是，在作为电子快门而采用滚动快门(rollingshutter)的情况下，无法使累积光电荷的曝光的开始时间以及结束时间在全部的像素一致。因此，在依次扫描的情况下，有在动被摄体的摄像时在摄像图像发生崎变的问题。在此，在无法允许图像崎变的高速动作的被摄体的摄像和摄像图像的同时性为必要的感测(sensing)用途中，作为电子快门，对像素阵列部中的全像素在相同的时刻实行曝光开始和曝光结束的全局快门(globalshutter)被采用。作为电子快门而采用了全局快门的CMOS图像传感器在像素内，例如设有将从光电转换读出部读出的信号保持在信号保持电容器的信号保持部。采用了全局快门的CMOS图像传感器中，从光电二极管把电荷作为电压信号一齐累积到信号保持部的信号保持电容器，之后依次读出，藉此确保图像整体的同时性(例如参考非专利文献1)。【非专利文献1】J.Aoki,etal.,”ARolling-ShutterDistortion-Free3DStackedImageSensorwith-160dBParasiticLightSensitivityIn-PixelStorageNode”ISSCC2013/SESSION27/IMAGESENSORS/27.3.【专利技术的概要】【专利技术要解决的问题】包含伴随滚动快门动作的CMOS图像传感器的电压供给部32以及行驱动器31的垂直扫描电路3，有驱动像素阵列的1行的必要。先前的电压供给部32中，使用运算放大器OPA32，将芯片内的电容器Cbst充电到希望的参考电压vref，藉由电源电压vaa进行泵送(pumpup)，生成过电压或过小电压的电源电压。然后，接着，将电荷多数次传输到外部电容器Cext。但是，要在必要时间内将内部电容器Cbst和外部电容器Cext充电，需要大回转率(slewrate)和高速应答，因此有需要加大运算放大器OPA32的面积和电力。又，伴随全局快门动作的CMOS图像传感器的垂直扫描电路3的升压器(booster)因需要驱动像素部2的像素阵列整体，负载电容非常地大。例如，成为滚动快门动作的约1000倍的负载电容。或者，内部电容Cbst的电容有～1000x的必要。或者，动作速度(充电以及传输周期)有～1000x的必要。这些条件中，要满足内部电容器Cbst的电容和动作速度的条件，运算放大器OPA32需要具有非常大的回转率。因此，现状下，要设计硅衬底上的具备全局快门功能的CMOS图像传感器的电压供给部(booster)是非常困难的。本专利技术是提供一种用更简单的电路和更小的面积，寻求能够做到低消耗电力化，并且能够实现高速充电的固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法、以及电子机器。[用以解决课题的手段]本专利技术第1观点的固态摄像装置包括像素部，多个像素配置为行列状；以及读出部，对特定的控制信号线施加对应控制信号的特定电平的驱动控制信号而从所述像素部以1行或多个行为单位来进行像素信号的读出；所述读出部包含驱动器，接受所述控制信号而将被供给的电压电平的所述驱动控制信号施加到对应的所述控制信号线；以及电压供给部，将和第1电源电压不同的电压或和第2电源电压不同的电压供给到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态摄像装置，其特征在于包括：/n像素部，多个像素配置为行列状；以及/n读出部，对特定的控制信号线施加对应控制信号的特定电平的驱动控制信号而从所述像素部以1行或多个行为单位来进行像素信号的读出；/n所述读出部包含/n驱动器，接受所述控制信号而将被供给的电压电平的所述驱动控制信号施加到对应的所述控制信号线；以及/n电压供给部，将和第1电源电压不同的电压或和第2电源电压不同的电压供给到所述驱动器；/n所述电压供给部包含/n第1节点；/n第2节点；/n第1电容器，第1电极和所述第1节点连接，第2电极和所述第2节点连接；/n第1电源电位；/n第2电源电位；/n第1开关，将所述第1电源电位和所述第1节点或所述第2节点对应第1信号而选择性地连接；/n第2开关，将所述第2电源电位和所述第2节点或所述第1节点对应第2信号而选择性地连接；且/n进而包含以下至少任一者:/n第3开关，将所述第1电源电位和所述第2节点对应第3信号而选择性地连接；/n第4开关，将所述第2电源电位和所述第1节点对应第4信号而选择性地连接；/n在包含所述第3开关的情况下，所述第1节点连接到所述驱动器的第1电源电压端子；/n在包含所述第4开关的情况下，所述第2节点连接到所述驱动器的第2电源电压端子。/n...

【技术特征摘要】
20180730 JP 2018-142377;20190624 JP 2019-1163681.一种固态摄像装置，其特征在于包括：
像素部，多个像素配置为行列状；以及
读出部，对特定的控制信号线施加对应控制信号的特定电平的驱动控制信号而从所述像素部以1行或多个行为单位来进行像素信号的读出；
所述读出部包含
驱动器，接受所述控制信号而将被供给的电压电平的所述驱动控制信号施加到对应的所述控制信号线；以及
电压供给部，将和第1电源电压不同的电压或和第2电源电压不同的电压供给到所述驱动器；
所述电压供给部包含
第1节点；
第2节点；
第1电容器，第1电极和所述第1节点连接，第2电极和所述第2节点连接；
第1电源电位；
第2电源电位；
第1开关，将所述第1电源电位和所述第1节点或所述第2节点对应第1信号而选择性地连接；
第2开关，将所述第2电源电位和所述第2节点或所述第1节点对应第2信号而选择性地连接；且
进而包含以下至少任一者:
第3开关，将所述第1电源电位和所述第2节点对应第3信号而选择性地连接；
第4开关，将所述第2电源电位和所述第1节点对应第4信号而选择性地连接；
在包含所述第3开关的情况下，所述第1节点连接到所述驱动器的第1电源电压端子；
在包含所述第4开关的情况下，所述第2节点连接到所述驱动器的第2电源电压端子。


2.如权利要求第1项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电压供给部
在包含将所述第1电源电位和所述第2节点对应第3信号而选择性地连接的所述第3开关，且对所述驱动器供给比正侧的第1电源电压高的电压的情况下，
在第1期间中，
藉由有效的所述第1信号以及所述第2信号而使所述第1开关以及所述第2开关接通，藉由非有效的所述第3信号而使所述第3开关断开，且将所述第1节点的电位设定为所述第1电源电位，将所述第2节点的电位设定为基准电位也就是所述第2电源电位；
在第2期间中，
让所述第1信号以及所述第2信号为非有效而使所述第1开关以及所述第2开关断开，让所述第3信号为有效而使所述第3开关接通，且将所述第1节点的电位设定为到达比所述第1电源电位高了特定电位的电位为止的电位；且
所述驱动器
在接受了在所述第2期间生成的比第1电源电压高的电压的供给的状态下，接受所述控制信号而将比第1电源电压高的电压电平的所述驱动控制信号施加到对应的所述控制信号线。


3.如权利要求第1项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电压供给部
在包含将所述第1电源电位和所述第2节点对应第3信号而选择性地连接的所述第3开关，且对所述驱动器供给比正侧的第1电源电压低的电压的情况下，
在第1期间中，
藉由有效的所述第1信号以及所述第2信号而使所述第1开关以及所述第2开关接通，藉由非有效的所述第3信号而使所述第3开关断开，且将所述第1节点的电位设定为基准电位也就是所述第2电源电位，将所述第2节点的电位设定为所述第1电源电位；
在第2期间中，
让所述第1信号以及所述第2信号为非有效而使所述第1开关以及所述第2开关断开，让所述第3信号为有效而使所述第3开关接通，且将所述第1节点的电位设定为到达比所述第1电源电位低了特定电位的电位为止的电位；且
所述驱动器
在接受了在所述第2期间生成的比第1电源电压低的电压的供给的状态下，接受所述控制信号而将比第1电源电压低的电压电平的所述驱动控制信号施加到对应的所述控制信号线。


4.如权利要求第1项到第3项中任一项的固态摄像装置，其特征在于包含：
开关，将所述驱动器的正侧的第1电源电压端子和所述第1节点之间选择性地连接。


5.如权利要求第4项的固态摄像装置，其特征在于包含：
第2电容器，连接到所述驱动器的正侧的第1电源电压端子。


6.如权利要求第1项到第3项中任一项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电压供给部
在包含将所述第2电源电位和所述第1节点对应第4信号而选择性地连接的所述第4开关，且对所述驱动器供给比负侧的第2电源电压低的电压的情况下，
在第1期间中，
藉由有效的所述第1信号以及所述第2信号而使所述第1开关以及所述第2开关接通，藉由非有效的所述第4信号而使所述第4开关断开，且将所述第1节点的电位设定为所述第1电源电位，将所述第2节点的电位设定为基准电位也就是所述第2电源电位；
在第2期间中，
让所述第1信号以及所述第2信号为非有效而使所述第1开关以及所述第2开关断开，让所述第4信号为有效而使所述第4开关接通，且将所述第2节点的电位设定为比所述第2电源电位低，且在负侧到达特定电位为止的电位；且
所述驱动器
在接受了在所述第2期间生成的比第2电源电压低的电压的供给的状态下，接受所述控制信号而将比第2电源电压低的电压电平的所述驱动控制信号施加到对应的所述控制信号线。


7.如权利要求第1项到第3项中任一项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电压供给部
在包含将所述第2电源电位和所述第1节点对应第4信号而选择性地连接的所述第4开关，且对所述驱动器供给比负侧的第2电源电压高的电压的情况下，
在第1期间中，
藉由有效的所述第1信号以及所述第2信号而使所述第1开关以及所述第2开关接通，藉由非有效的所述第4信号而使所述第4开关断开，且将所述第1节点的电位设定为基准电位也就是所述第2电源电位，将所述第2节点的电位设定为所述第1电源电位；
在第2期间中，
让所述第1信号以及所述第2信号为非有效而使所述第1开关以及所述第2开关断开，让所述第4信号为有效而使所述第4开关接通，且将所述第2节点的电位设定为比所述第2电源电位高，且在正侧到达特定电位为止的电位；且
所述驱动器
在接受了在所述第2期间生成的比第2电源电压高的电压的供给的状态下，接受所述控制信号而将比第2电源电压高的电压电平的所述驱动控制信号施加到对应的所述控制信号线。


8.如权利要求第1项到第3项中任一项的固态摄像装置，其特征在于包含：
开关，将所述驱动器的负侧的第2电源电压端子和所述第2节点之间选择性地连接。


9.如权利要求第8项的固态摄像装置，其特征在于包含：
第3电容器，连接到所述驱动器的负侧的第2电源电压端子。


10.如权利要求第2项或第3项中任一项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电压供给部包含
电平判断部，在判断所述第1节点或所述第2节点的电位电平未达参考电压的时候，让所述第1信号为有效并向所述第1开关输出而使该第1开关接通，在判断所述第1节点或所述第2节点的电位电平到达了所述参考电压的时候，让所述第1信号为非有效并向所述第1开关输出而使该第1开关断开。


11.如权利要求第10项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电平判断部包含
比较器，将所述第1节点或所述第2节点的电位电平和参考电压进行比较，在所述第1节点或所述第2节点的电位电平未达所述参考电压的情况下，让所述第1信号为有效并向所述第1开关输出而使该第1开关接通，在所述第1节点或所述第2节点的电位电平到达了所述参考电压的情况下，让所述第1信号为非有效并向所述第1开关输出而使该第1开关断开。


12.如权利要求第10项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电平判断部包含
计数器，对时钟进行计数，且计数值，为在相当于所述第1节点或所述第2节点的电位电平未达所述参考电压的情况的值的时候，让所述第1信号为有效并向所述第1开关输出而使该第1开关接通，如果到达相当于所述第1节点或所述第2节点的电位电平到达了所述参考电压的情况的值，让所述第1信号为非有效并向所述第1开关输出而使该第1开关断开。


13.如权利要求第10项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电平判断部在激活信号为有效的时候进行电平判断处理；
所述电压供给部包含
第5开关，将所述第1节点和所述第2节点对应第5信号而选择性地连接；
在包含将所述第1电源电位和所述第2节点对应第3信号而选择性地连接的所述第3开关，且对所述驱动器供给比正侧的第1电源电压高的电压或低的电压的情况下，
在所述第1期间之前设定有复位期间；
在所述复位期间中
将所述激活信号设为非有效而让所述电平判断部保持在非动作状态而藉由非有效的所述第1信号使所述第1开关断开的状态下，
藉由有效的所述第2信号以及所述第5信号而使所述第2开关以及所述第5开关接通，藉由非有效的所述第3信号而使所述第3开关断开，并将所述第1节点以及第2节点设定到所述第2电源电位而复位；
在所述第1期间中，
将所述激活信号设为有效而让所述电平判断部保持在动作状态而藉由有效的所述第1信号使所述第1开关接通。


14.如权利要求第10项的固态摄像装置，其特征在于：
所述电平判断部在激活信号为有效的时候进行电平判断处理；
所述电压供给部包含
第5开关，将所述第1节点和所述第2节点对应第5信号而选择性地连接；
在包含将所述第2电源电位和所述第1节点对应第4信号而选择性地连接的所述第4开关，且对所述驱动器供给比负侧的第2电源电压低的电压或高的电压的情况下，
在所述第1期间之前设定有复位期间；
在所述复位期间中
将所述激活信号设为非有效而让所述电平判断部保持在非动作状态而藉由非有效的所述第1信号使所述第1开关断开的状态下，
藉由有效的所述第2信号以及所述第5信号而使所述第2开关以及所述第5开关接通，藉由非有效的所述第4信号而使所述第4开关断开，并将所述第1节点以及第2节点设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤美久，
申请(专利权)人：奕景科技香港有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71