图像传感器和包括图像传感器的电子装置制造方法及图纸

提供图像传感器和包括图像传感器的电子装置。所述图像传感器包括：像素阵列，包括连接到同一列线的第一像素和第二像素，第一像素包括共享第一浮置扩散节点的N个子像素，并且第二像素包括共享第二浮置扩散节点的N个子像素，其中，N是大于或等于二的正整数；时序生成器，被配置为根据曝光时间设置值来改变包括在第一像素和第二像素中的2N个子像素的重置顺序和读出顺序，并且根据改变后的顺序来输出行地址；以及行驱动器，被配置为基于行地址来驱动像素阵列。动像素阵列。动像素阵列。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器和包括图像传感器的电子装置
[0001]本申请基于并要求于2022年1月21日提交到韩国知识产权局的第10
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2022
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0009234号韩国专利申请和于2022年8月25日提交到韩国知识产权局的第10
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2022
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0107159号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。


[0002]专利技术构思涉及图像传感器，更具体地，涉及具有扩展的动态范围的图像传感器及其操作方法。

技术介绍

[0003]图像传感器是捕获对象的二维或三维图像的装置。图像传感器通过使用根据由对象反射的光的强度进行反应的光电转换元件来生成对象的图像。随着互补金属氧化物半导体(CMOS)技术中已经做出进步，使用CMOS的CMOS图像传感器被广泛地使用。此外，随着图像传感器的分辨率最近已经增大，同时具有减小的像素尺寸和增大的动态范围的图像传感器被需要。

技术实现思路

[0004]专利技术构思提供像素阵列的读取方法，由此可减少具有共享像素结构的像素阵列的曝光时间。
[0005]根据专利技术构思的一些方面，提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：像素阵列，包括连接到同一列线的第一像素和第二像素，第一像素包括共享第一浮置扩散节点的N个子像素，并且第二像素包括共享第二浮置扩散节点的N个子像素，其中，N是大于或等于二的正整数；时序生成器，被配置为根据曝光时间设置值来改变包括在第一像素和第二像素中的2N个子像素的重置顺序和读出顺序，并且根据改变后的顺序来输出行地址；以及行驱动器，被配置为基于行地址来驱动像素阵列。
[0006]根据专利技术构思的另一方面，提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：像素阵列，包括以矩阵布置的多个像素，所述多个像素各自包括共享浮置扩散节点的N个子像素，其中，N是大于或等于2的整数；时序生成器，被配置为根据曝光时间设置值来设置2N个子像素的重置顺序和读出顺序，使得：当设置在在列方向上邻近的第一像素和第二像素中的2N个子像素被顺序地读出的同时，在第一水平时段中，第一像素的第一子像素被读出并且第二像素的第二子像素被重置，并且在第二水平时段中，第二像素的第二子像素被读出，并且第一像素的第三子像素被重置；以及行驱动器被配置为根据所述2N个子像素的重置顺序和读出顺序，基于由时序生成器提供的行地址来驱动像素阵列。
[0007]根据专利技术构思的一些方面，提供一种电子装置，所述电子装置包括：图像传感器，包括包含多个像素的像素阵列，并且被配置为基于由像素阵列接收到的光学信号来生成图像数据；以及应用处理器，被配置为基于指示周围照度的照度信息来生成曝光时间设置值，并且将曝光时间设置值发送到图像传感器，其中，所述多个像素包括连接到同一列线的第
一像素和第二像素，并且第一像素和第二像素各自包括共享浮置扩散节点的多个子像素，并且第一像素和第二像素的所述多个子像素的重置顺序和读出顺序根据曝光时间设置值而被改变。
附图说明
[0008]从下面的结合附图的详细描述，将更清楚地理解示例实施例，其中：
[0009]图1是示出根据一些示例实施例的图像传感器的框图；
[0010]图2A是示出根据一些示例实施例的像素阵列的示例的平面图，并且图2B是根据一些示例实施例的像素阵列的垂直剖面图；
[0011]图3A和图3B示出根据一些示例实施例的像素阵列的颜色图案的示例；
[0012]图4是示出根据一些示例实施例的像素阵列的滚动快门的操作的时序图；
[0013]图5是示出根据一些示例实施例的像素和像素阵列的电路图；
[0014]图6是根据一些示例实施例的提供给像素阵列的控制信号的时序图；
[0015]图7是根据比较示例的提供给像素阵列的控制信号的时序图；
[0016]图8A至图8D示出根据一些示例实施例的根据像素阵列的曝光时间设置的重置顺序和读出顺序；
[0017]图9A至图9H示出根据一些示例实施例的设置在像素阵列中的子像素的读出顺序；
[0018]图10示出根据一些示例实施例的存储在行缓冲器中的图像数据到根据图像传感器中的颜色图案的图像数据的转换；
[0019]图11是示出根据一些示例实施例的时序生成器的框图；
[0020]图12A至图12C示出根据一些示例实施例的时序生成器的地址计算方法；
[0021]图13是用于描述根据一些示例实施例的根据图像传感器中的曝光时间设置值的改变的重置和读出的时序图；以及
[0022]图14是根据一些示例实施例的包括图像传感器的电子装置的示意性框图。
具体实施方式
[0023]在下文中，专利技术构思的示例实施例将参照附图被更全面地描述。
[0024]图1是示出根据一些示例实施例的图像传感器100的框图。
[0025]图像传感器100可被安装在具有图像或光感测功能的电子装置中。例如，图像传感器100可被安装在电子装置(诸如，相机、智能电话、可穿戴装置、物联网(IoT)、平板个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航装置等)中。此外，图像传感器100可被安装在作为车辆、家具、制造设备、门、各种测量装置等的组件设置的电子装置中。
[0026]图像传感器100可包括像素阵列110、行驱动器120、模数转换电路130(在下文中称为“ADC电路”)、时序控制器140、图像转换电路150和存储器160。图像传感器100还可包括图像信号处理器170。
[0027]像素阵列110包括多条行线RL、多条列线CL以及连接到多条行线RL和多条列线CL并以矩阵布置的多个像素PX。
[0028]像素PX可通过使用光电转换元件来感测光，并可根据感测到的光输出作为电信号
的图像信号。光电转换元件可包括包含有机材料或无机材料的光学传感器元件(诸如，无机光电二极管、有机光电二极管、钙钛矿光电二极管、光电晶体管、光电门或钉扎光电二极管)。
[0029]在根据一些示例实施例的像素阵列110中，像素PX可具有共享的像素结构。像素PX可各自包括共享浮置扩散节点的多个子像素。子像素可包括光电转换元件和将在光电转换元件中生成的电荷传送到浮置扩散节点的传送晶体管。作为示例，如图3A中所示，像素PX可各自包括以2
×
2矩阵布置的四个子像素(图3的SPX11、SPX12、SPX21和SPX22)。然而，专利技术构思不限于此，并且像素PX可包括以M
×
N矩阵或N
×
M矩阵布置的M
×
N个子像素，其中，N是大于或等于2的正整数，并且M是正整数。
[0030]因此，像素阵列110可包括多个子像素行，每个子像素行可包括在行方向上连续地布置的多个子像素，或者每个子像素行可包括在行方向上连续地布置的多个子像素行。在下文中，在专利技术构思中，“行”表示子像素行，并且由像素组成的行(或其中像素被布置的行)将称为“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，包括：像素阵列，包括连接到同一列线的第一像素和第二像素，第一像素包括共享第一浮置扩散节点的N个子像素，并且第二像素包括共享第二浮置扩散节点的N个子像素，其中，N是大于或等于二的正整数；时序生成器，被配置为根据曝光时间设置值来改变包括在第一像素和第二像素中的2N个子像素的重置顺序和读出顺序，并且根据改变后的重置顺序和读出顺序来输出行地址；以及行驱动器，被配置为基于行地址来驱动像素阵列。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，时序生成器被配置为改变所述2N个子像素的重置顺序和读出顺序，使得：在第一水平时段中，第一像素的第一子像素被读出并且第二像素的第二子像素被重置；并且，在第二水平时段中，第二像素的第二子像素被读出并且第一像素的第三子像素被重置。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一像素还包括：第一重置晶体管，被配置为响应于有效电平的第一重置信号而将重置电压提供给第一浮置扩散节点；第一驱动晶体管，被配置为生成与第一浮置扩散节点的电位对应的第一像素信号；以及第一选择晶体管，被配置为响应于有效电平的第一选择信号而将第一像素信号输出到列线，其中，基于第一像素的子像素被重置，第一选择晶体管响应于无效电平的第一选择信号而被截止。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，基于第一像素的子像素被读出，第一选择晶体管响应于有效电平的第一选择信号而被导通，并且第一重置晶体管响应于无效电平的第一重置信号而被截止。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，在第一水平时段中，第一像素的第一子像素被读出并且第二像素的第二子像素被重置，并且在第二水平时段中，第二像素的第二子像素被读出，并且第一像素的第三子像素被重置。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，在第二像素的第二子像素被重置之后并且在第二像素的第二子像素被读出之前，第二像素的第四子像素和第一像素的第五子像素被重置。7.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，基于曝光时间设置值具有第一值，第二水平时段在第一水平时段之后。8.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，基于曝光时间设置值具有第二值，在第一水平时段与第二水平时段之间的第三水平时段中，第一像素的第四子像素被读出，并且第二像素的第五子像素被重置。9.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，基于曝光时间设置值具有第三值，在第一水平时段之后的第三水平时段中，第一像素的第四子像素被重置并且第二像素的第五子像
素被读出，并且在第三水平时段之后的第四水平时段中，第一像素的第六子像素被读出并且第二像素的第七子像素被重置，并且第二水平时段在第四水平时段之后。10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，时序生成器包括：寄存器，被配置为存储曝光时间设置值和与多个曝光时间设置值对应的多个调整值的集合；以及地址生成电路，被配置为基于曝光时间设置值来生成参考地址，并且通过将与曝光时间设置值对应的调整值的集合应用于参考地址，根据所述2N个子像素的改变后的重置顺序和读出顺序来生成重新计算的行地址。11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，时序生成器还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻田贵彦，元东昱，全贤真，白在钦，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：