图像传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种图像传感器装置以有效地增进操作于较暗条件中的图像传感器装置中的所感测/取样的像素值或信号的信号鉴别度，同时有效地避免当操作于较亮条件中的信号饱和。该图像传感器装置当操作于暗的或明亮的条件中均能够在只执行一次的曝光操作就得到或取样到精确的像素图像信号与像素重置信号，不用通过执行两次以上的曝光操作来估计像素图像信号与像素重置信号。像信号与像素重置信号。像信号与像素重置信号。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器装置


[0001]本专利技术涉及一种图像感测机制，特别有关于一种图像传感器装置。

技术介绍

[0002]一般来说，当现有的图像传感器装置位于较暗的条件中，其效能将会轻易地受到较差的信号鉴别度所影响而变差，而当其位于明亮的条件中，其效能也会因为信号饱和的影响而变差。对于现有的图像传感器装置来说，要能够提供同时适用于明亮条件及较暗条件的一个高动态信号范围是相当困难的，此外，由于受限于其电路的设计，现有的图像传感器装置也无法达到真实的相关双采样(true correlated double sampling(CDS))操作的要求。

技术实现思路

[0003]因此本专利技术的目的之一在于公开一种图像传感器装置，以解决上述的难题。
[0004]根据本专利技术的实施例，公开了一种图像传感器装置，图像传感器装置包含多个像素单元，每一个像素单元包含一光电二极体、一传输栅晶体管、一第一源极追随器晶体管、一重置晶体管、一重置控制晶体管及一第二源极追随器晶体管。光电二极体具有第一端点与第二端点，该光电二极体的该第一端点耦接至接地水平。传输栅晶体管具有第一端、第二端与控制端，该传输栅晶体管的该第一端耦接至该光电二极体，该传输栅晶体管的该第二端耦接至第一浮动扩散节点，该传输栅晶体管的该控制端耦接至传输栅信号。第一源极追随器晶体管具有第一端、第二端与控制端，该第一源极追随器晶体管的该第一端耦接至该第一供应电压水平，该第一源极追随器晶体管的该第二端耦接至输出节点，该第一源极追随器晶体管的该控制端耦接至该第一浮动扩散节点。重置晶体管具有第一端、第二端与控制端，该重置晶体管的该第一端耦接至第二供应电压水平，该重置晶体管的该第二端耦接至第二浮动扩散节点，该重置晶体管的该控制端耦接至重置信号。重置控制晶体管具有第一端、第二端与控制端，该重置控制晶体管的该第一端耦接至该第二浮动扩散节点，该重置控制晶体管的该第二端耦接至该第一浮动扩散节点，该重置控制晶体管的该控制端耦接至重置控制信号。第二源极追随器晶体管具有第一端、第二端与控制端，该第二源极追随器晶体管的该第一端耦接至该第一供应电压水平，该第二源极追随器晶体管的该第二端耦接至该输出节点，该第二源极追随器晶体管的该控制端耦接至该第二浮动扩散节点。该重置控制晶体管的位势垒是由该重置控制信号所控制并较低于该传输栅晶体管在被关闭时的位势垒。
[0005]根据本专利技术的实施例，所公开的图像传感器装置能够提供高动态范围来取样多个像素图像信号，此外，该图像传感器装置采用了真实的相关双采样操作，在一次曝光操作的时间内就能够同时取样该像素图像信号与像素重置信号，这样一来使得相关双采样操作的结果能够更加精确。
附图说明
[0006]图1是根据本专利技术实施例操作在全局快门模式的图像传感器装置的示意图。
[0007]图2是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的重置曝光操作的示意图。
[0008]图3是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的曝光操作的示意图。
[0009]图4是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的倒入操作的示意图。
[0010]图5是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的等候读出操作的示意图。
[0011]图6是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的重置节点FD操作的示意图。
[0012]图7是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的重置节点FDc操作的示意图。
[0013]图8是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的读取重置值操作的示意图。
[0014]图9是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的TG转移操作的示意图。
[0015]图10是根据本专利技术实施例图1中所示的像素单元的读取信号操作的示意图。
[0016]图11是根据本专利技术实施例图1中的一个或每一个像素单元的多个势阱的另一范例示意图。
[0017]图12是本专利技术一实施例及现有技术分别在一相同的明亮/亮的条件中倒入位势垒b3与b5之间的不同的势阱所累积的能量、电荷或粒子的位能的最终的水平之间的比较示意图。
[0018]图13是本专利技术一实施例及现有技术分别在一相同的较暗的条件中倒入位势垒b3与b5之间的不同的势阱所累积的能量、电荷或粒子的位能的最终的水平之间的比较示意图。
[0019]图14是根据本专利技术实施例图1中的一个或每一个像素单元的多个势阱的另一范例示意图。
[0020]图15是根据本专利技术实施例操作在卷帘快门模式的图像传感器装置的示意图。
[0021]图16是根据本专利技术实施例图15中所示的像素单元的重置曝光操作的示意图。
[0022]图17是根据本专利技术实施例图15中所示的像素单元的曝光操作的示意图。
[0023]图18是根据本专利技术实施例图15中所示的像素单元的等候读出操作的示意图。
[0024]图19是根据本专利技术实施例图15中所示的像素单元的重置节点FD操作的示意图。
[0025]图20是根据本专利技术实施例图15中所示的像素单元的重置节点FDc操作的示意图。
[0026]图21是根据本专利技术实施例图15中所示的像素单元的读取重置值操作的示意图。
[0027]图22是根据本专利技术实施例图15中所示的像素单元的TG转移操作的示意图。
[0028]图23是根据本专利技术实施例图15中所示的像素单元的读取信号操作的示意图。
[0029]其中，附图标记说明如下：
[0030]100、200图像传感器装置
[0031]105、205像素单元
[0032]110、210处理电路
具体实施方式
[0033]本专利技术旨在于提供一种图像传感器装置及相应的技术解决方案，其能够有效地增进当操作在一较暗条件下的图像传感器装置所感测/取样到的像素值(或信号)的信号鉴别度以及同时能够避免当图像传感器装置操作在明亮条件时的信号饱和问题。无论图像传感
器装置操作于明亮的条件或较暗的条件，其均能够在只执行一次的曝光操作下就可以得到或取样到精确的像素图像信号与像素重置信号，不用通过执行两次的曝光操作来估计出该像素图像信号与像素重置信号。也就是，该图像传感器装置所采用的是一真实的相关双采样操作。此外，所提供的图像传感器装置也能够适用于并操作在一全局快门模式或一卷帘快门模式。
[0034]图1是根据本专利技术一实施例操作在全局快门模式的一图像传感器装置100的示意图。该图像传感器装置100包含有多个像素单元105，亦即例如多个感测像素或是多个子像素，以及包括有一处理电路110。每一个像素单元105包含有一光电二极体PD、一高光溢出保护晶体管(anti
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blooming transistor)Q1、一过渡级的晶体管(intermediate transistor)Q2、一传输栅晶体管(transfer gate transistor)Q3、一第一源极追随器晶体管NSF1、一重置晶体管Q4、一重置控制晶体管Q5以及一第二源极追随器晶体管NSF2。该光电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器装置，其特征在于，包含：多个像素单元，每一个像素单元包含：一光电二极体，具有第一端点与第二端点，该光电二极体的该第一端点耦接至接地水平；一传输栅晶体管，具有第一端、第二端与控制端，该传输栅晶体管的该第一端耦接至该光电二极体，该传输栅晶体管的该第二端耦接至第一浮动扩散节点，该传输栅晶体管的该控制端耦接至传输栅信号；一第一源极追随器晶体管，具有第一端、第二端与控制端，该第一源极追随器晶体管的该第一端耦接至该第一供应电压水平，该第一源极追随器晶体管的该第二端耦接至输出节点，该第一源极追随器晶体管的该控制端耦接至该第一浮动扩散节点；一重置晶体管，具有第一端、第二端与控制端，该重置晶体管的该第一端耦接至第二供应电压水平，该重置晶体管的该第二端耦接至第二浮动扩散节点，该重置晶体管的该控制端耦接至重置信号；一重置控制晶体管，具有第一端、第二端与控制端，该重置控制晶体管的该第一端耦接至该第二浮动扩散节点，该重置控制晶体管的该第二端耦接至该第一浮动扩散节点，该重置控制晶体管的该控制端耦接至重置控制信号；以及一第二源极追随器晶体管，具有第一端、第二端与控制端，该第二源极追随器晶体管的该第一端耦接至该第一供应电压水平，该第二源极追随器晶体管的该第二端耦接至该输出节点，该第二源极追随器晶体管的该控制端耦接至该第二浮动扩散节点；其中该重置控制晶体管的位势垒是由该重置控制信号所控制并较低于该传输栅晶体管在被关闭时的位势垒。2.如权利要求1所述的图像传感器装置，其特征在于，该第二供应电压水平是可调整的供应电压水平，该可调整的供应电压水平等于或较低于该第一供应电压水平，该第一供应电压水平是高供应电压水平。3.如权利要求1所述的图像传感器装置，其特征在于，该图像传感器装置另包含：一处理电路，耦接至该多个像素单元，用以产生该传输栅信号、该重置信号以及该重置控制信号。4.如权利要求1所述的图像传感器装置，其特征在于，该重置控制晶体管是由该重置控制信号所控制，该重置控制信号的电压水平较低于高电压水平且较高于低电压水平，令该重置控制晶体管所产生的位势垒较低于该重置晶体管被关闭时所产生的位势垒。5.如权利要求1所述的图像传感器装置，其特征在于，当该图像传感器装置执行重置曝光操作，该传输栅晶体管、该重置晶体管及该重置控制晶体管被导通，令该传输栅晶体管、该重置晶体管及该重置控制晶体管的多个位势垒消失。6.如权利要求1所述的图像传感器装置，其特征在于，当该图像传感器装置基于卷帘快门模式来执行曝光操作，该传输栅晶体管被关闭，而该重置晶体管与该重置控制晶体管被导通，以产生该传输栅晶体管的位势垒来形成势阱以接收从该光电二极体来的光能量。7.如权利要求6所述的图像传感器装置，其特征在于，当该图像传感器装置在该曝光操作之后等候像素数据读出时，该第二供应电压水平会被调低至低电压水平，以关闭该第一源极追随器晶体管与该第二源极追随器晶体管。
8.如权利要求7所述的图像传感器装置，其特征在于，当该图像传感器装置在等候该像素数据读出之后用来重置该第一浮动扩散节点时，该第二供应电压水平被拉高至该高电压水平，以导通该第一源极追随器晶体管与该第二源极追随器晶体管。9.如权利要求8所述的图像传感器装置，其特征在于，当该图像传感器装置在该第一源极追随器晶体管与该第二源极追随器晶体管被导通之后用来重置该第二浮动扩散节点时，该重置控制信号的电压水平会被降低以控制该重置控制晶体管部分地导通，而该第二供应电压水平会被降低至该高电压水平与该低电压水平之间的中等的电压水平，以令该重置控制晶体管所产...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宽，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：