图像传感装置与设置于像素单元内的处理电路制造方法及图纸

本发明专利技术公开了图像传感装置包括像素阵列，像素单元具有图像传感单元与处理电路。处理电路具有偏压晶体管、第二浮动扩散节点、第一开关单元、信号转移电容、重置转移电容、第二开关单元与第三开关单元。第一开关单元耦接于第一、第二浮动扩散节点之间。第二开关单元耦接于第二浮动扩散节点与信号转移电容之间。第三开关单元耦接于第二浮动扩散节点与重置转移电容之间。信号转移电容选择性地耦接于第二浮动扩散节点。重置转移电容选择性地耦接于第二浮动扩散节点。储存的重置电荷信号与取样的曝光电荷信号不会受到光的影响而变差，不会发生信号失真，大幅地减少电路成本。大幅地减少电路成本。大幅地减少电路成本。

【技术实现步骤摘要】
图像传感装置与设置于像素单元内的处理电路


[0001]本申请关于一种图像传感器的架构，特别有关于能够避免所取样的重置/曝光电荷受到照射光的影响同时又能够达到低电路成本的图像传感装置与处理电路。

技术介绍

[0002]一般来说，传统的图像传感器是采用两个分离且不同的电路路径来储存分别从每一像素细胞单元所传送出的重置电荷信号与感测/取样的像素信号，此种作法需要更多的晶体管电路来实现该传统的图像传感器的像素阵列的所有像素细胞单元。
[0003]此外，如果暂时储存于该些像素细胞单元中的重置电荷信号与感测/取样的像素信号受到光线的照射，则会产生信号失真。再者，如果传统的图像传感器选择改成直接取得重置电荷信号与感测/取样的像素信号而不暂存该些信号的话，则当采用全局快门操作时其将需要分别对应于该些像素细胞单元的多组的相应的像素资料读出电路以达到同时读取出该些重置电荷信号与该些感测/取样的像素信号，如此其电路成本将变得更高。

技术实现思路

[0004]因此，本申请的目的之一在于提供一种新颖的图像传感装置以解决上述的难题。
[0005]根据本申请的实施例，公开了一种图像传感装置。该图像传感装置包含一像素阵列，该像素阵列包含多个像素单元。一像素单元包含一图像传感单元与一处理电路。该图像传感单元包含一光电二极管、一第一浮动扩散节点、一转移晶体管及一重置晶体管。该转移晶体管耦接于该光电二极管与该第一浮动扩散节点之间，其具有一控制端，该控制端耦接至一转移控制信号。该重置晶体管耦接于一重置电压与该第一浮动扩散节点之间，其具有一控制端，该控制端耦接于一重置控制信号。该处理电路包含一偏压晶体管、一第二浮动扩散节点、一第一开关单元、一信号转移电容、一重置转移电容、一第二开关单元及一第三开关单元。该偏压晶体管耦接于该第一浮动扩散节点与该第一参考水平之间，其具有一控制端，该控制端耦接于一偏压。该第一开关单元耦接于该第一浮动扩散节点与该第二浮动扩散节点之间。该信号转移电容耦接于该第一参考水平。该重置转移电容耦接于该第一参考水平。该第二开关单元耦接于该第二浮动扩散节点与该信号转移电容之间。该第三开关单元耦接于该第二浮动扩散节点与该重置转移电容之间。该信号转移电容通过该第二开关单元选择性地耦接于该第二浮动扩散节点，而该重置转移电容通过该第三开关单元选择性地耦接于该第二浮动扩散节点。
[0006]根据所述实施例，公开了一种设置于一像素单元内的一处理电路，该像素单元另具有一图像传感单元。该处理电路耦接于一图像传感装置中的一像素阵列的多个像素单元中的该像素单元的该图像传感单元，而该图像传感单元具有一第一浮动扩散节点，该第一浮动扩散节点选择性地耦接至一光电二极管。该处理电路包含一偏压晶体管、一第二浮动扩散节点、一第一开关单元、一信号转移电容、一重置转移电容、一第二开关单元及一第三开关单元。该偏压晶体管耦接于该第一浮动扩散节点与一第一参考水平之间，其具有一控
制端，该控制端耦接于一偏压。该第一开关单元耦接于该第一浮动扩散节点与该第二浮动扩散节点之间。该第二开关单元耦接于该第二浮动扩散节点与该信号转移电容之间。该第三开关单元耦接于该第二浮动扩散节点与该重置转移电容之间。该信号转移电容通过该第二开关单元选择性地耦接于该第二浮动扩散节点，而该重置转移电容通过该第三开关单元选择性地耦接至该第二浮动扩散节点。
[0007]根据所述实施例，公开了能够操作于一全局快门模式与一卷帘快门模式的图像传感装置。该图像传感单元另包含一特定行选择晶体管，该特定行选择晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，该第一端耦接于该第一浮动扩散节点，该第二端耦接于该像素单元的输出端，而该控制端耦接于该卷帘快门模式的一特定行选择控制信号。该特定行选择晶体管根据该行选择控制信号被开启而为闭路状态，令于该第一浮动扩散节点上的一曝光电荷信号或一重置电荷信号通过该特定行选择晶体管被传送至该像素单元的输出端。
[0008]本申请的上述方案，储存的重置电荷信号与取样的曝光电荷信号不会受到光的影响而变差，不会发生信号失真，大幅地减少电路成本。
附图说明
[0009]图1是本申请的一实施例的一图像传感装置的示意图。
[0010]图2是本申请的另一实施例的一图像传感装置的示意图。
[0011]图3是根据图2的实施例的图像传感装置的背部感光式传感器电路结构的多个层的示意图。
[0012]图4是根据图2的实施例在该堆迭像素层级连接通道中的偏压信号VB、控制信号GS及电压水平VSPLC的电压波形范例示意图。
[0013]图5是本申请的一实施例图像传感装置的示意图。
[0014]图6是本申请一实施例当操作于该卷帘快门模式时该图像传感装置的电路操作的示意图。
[0015]图7是根据图6的实施例于一帧对帧非曝光时间的期间该图像传感装置的电路操作的示意图。
[0016]图8是根据图6的实施例于该卷帘快门模式的一曝光时间的期间该图像传感装置的电路操作的示意图。
[0017]图9是根据图6的实施例于该卷帘快门模式的一重置电荷读出时间的期间该图像传感装置的电路操作的示意图。
[0018]图10是根据图6的实施例于该卷帘快门模式的一曝光电荷读出时间的期间该图像传感装置的电路操作的示意图。
[0019]其中，附图标记说明如下：
[0020]100、500
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图像传感装置
[0021]105
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像素阵列
[0022]110
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像素单元
[0023]110A
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图像传感单元
[0024]110B
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处理电路
[0025]115
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控制电路
具体实施方式
[0026]图1是本申请的一实施例图像传感装置100的示意图。该图像传感装置100包含有一像素阵列105，像素阵列105包含有多个像素单元110，例如N
×
M个像素单元，其中N与M的值是相同或不同的正整数。一或每一像素单元110包含有一图像传感单元(或称为像素细胞单元)110A与一处理电路110B，也就是，该图像传感装置100包含有N
×
M个图像传感单元110A以及N
×
M个处理电路110B。该图像传感装置100另包含有一控制电路115，控制电路115用来产生一或多个控制信号以及一或多个电压，以控制每一像素单元110的操作来读取出所取样的曝光电荷信号与重置电荷信号来计算相应的像素值。
[0027]图像传感单元110A包含有一光电二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够操作于全局快门模式与卷帘快门模式的图像传感装置，其特征在于，包括：一像素阵列，包括有多个像素单元，像素单元包括：一图像传感单元，包括：一光电二极管；一第一浮动扩散节点；一转移晶体管，耦接于所述光电二极管与所述第一浮动扩散节点之间，具有控制端，所述控制端耦接于转移控制信号；一重置晶体管，耦接于重置电压与所述第一浮动扩散节点之间，具有控制端，所述控制端耦接于重置控制信号；以及一特定行选择晶体管，具有第一端、第二端及控制端，所述第一端耦接于所述第一浮动扩散节点，所述第二端耦接于所述像素单元的输出端，以及所述控制端耦接于所述卷帘快门模式的特定行选择控制信号；以及一处理电路，包括：一偏压晶体管，耦接于所述第一浮动扩散节点与所述第一参考水平之间，具有控制端，所述控制端耦接于偏压；一第二浮动扩散节点；一第一开关单元，耦接于所述第一浮动扩散节点与所述第二浮动扩散节点之间；一信号转移电容，耦接于所述第一参考水平；一重置转移电容，耦接于所述第一参考水平；一第二开关单元，耦接于所述第二浮动扩散节点与所述信号转移电容之间；以及一第三开关单元，耦接于所述第二浮动扩散节点与所述重置转移电容之间；其中当所述图像传感装置操作于所述全局快门模式时，所述信号转移电容选择性地通过所述第二开关单元耦接至所述第二浮动扩散节点，以及所述重置转移电容选择性地通过所述第三开关单元耦接至所述第二浮动扩散节点。2.如权利要求1所述的图像传感装置，其特征在于，当所述图像传感装置操作于所述全局快门模式，当所述第一开关单元是闭路、所述第二开关单元是开路以及所述第三开关单元是闭路时，所述第一浮动扩散节点上的重置电荷信号会被储存至所述重置转移电容。3.如权利要求2所述的图像传感装置，其特征在于，当所述第一开关单元是开路、所述第二开关单元是开路以及所述第三开关单元是闭路时，被所述重置转移电容所储存的所述重置电荷信号会被转移至所述第二浮动扩散节点。4.如权利要求1所述的图像传感装置，其特征在于，当所述图像传感装置操作于所述全局快门模式，当所述第一开关单元是闭路、所述第二开关单元是闭路以及所述第三开关单元是开路时，所述第一浮动扩散节点上的曝光电荷信号会被储存至所述信号转移电容。5.如权利要求4所述的图像传感装置，其特征在于，当所述第一开关单元是开路、所述第二开关单元是闭路以及所述第三开关单元是开路时，被所述信号转移电容所储存的所述曝光电荷信号会被转移至所述第二浮动扩散节点。6.如权利要求1所述的图像传感装置，其特征在于，所述图像传感单元通过堆迭像素层级连接通道耦接于所述处理电路；当所述图像传感装置操作于所述全局快门模式且所述偏压晶体管被开启而导通时，所述偏压晶体管会用来清除或重置所述堆迭像素层级连接通道
中的残余电压水平；以及，当所述图像传感装置操作于所述全局快门模式且所述偏压晶体管被关闭时，所述第一浮动扩散节点上的电荷信号会通过所述堆迭像素层级连接通道而被传送至所述第二浮动扩散节点。7.如权利要求1所述的图像传感装置，其特征在于，当所述图像传感装置操作于所述卷帘快门模式，所述第一开关单元是闭路、所述第二开关单元是闭路以及所述第三开关单元是闭路，令所述信号转移电容及所述重置转移电容上的电荷通过所述偏压晶体管而被放电至一接地水平。8.如权利要求1所述的图像传感装...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宽，邱奕诚，邱瑞德，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：