图像传感器以及图像传感方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器以及图像传感方法。图像传感器包括第一像素电路。第一像素电路包括第一驱动晶体管、第一选择晶体管、第一传送晶体管、第一复位晶体管以及第一传感单元。第一选择晶体管的控制端用以接收第一选择信号。第一传送晶体管的控制端用以接收第一传送信号。图像传感方法包括以下步骤：通过第一复位晶体管的控制端在复位期间接收第一复位信号；以及通过第一复位晶体管的控制端在传感期间接收第一斜坡信号。本发明专利技术的图像传感器以及图像传感方法可提供良好的图像传感功能。及图像传感方法可提供良好的图像传感功能。及图像传感方法可提供良好的图像传感功能。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器以及图像传感方法


[0001]本专利技术涉及一种传感电路，尤其涉及一种图像传感器以及图像传感方法。

技术介绍

[0002]一般来说，传统的图像传感器中的每一个像素的像素电路可能包括多个晶体管以及电容，因此每一个像素的像素电路在主动区域(Active area，AA)中占有固定的电路布局面积。然而，随着图像传感器的解析度的要求提高，以及图像传感器的微型化需求，如何降低像素电路的电路布局面积、电路元件数量以及信号走线(signal routing)数量，是本领域目前重要的设计方向。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种图像传感器以及图像传感方法，可实现良好的图像传感功能。
[0004]根据本专利技术的实施例，本专利技术的图像传感器包括第一像素电路。第一像素电路包括第一驱动晶体管、第一选择晶体管、第一传送晶体管、第一复位晶体管以及第一传感单元。第一驱动晶体管的第一端耦接第一操作电压。第一驱动晶体管的控制端耦接第一浮动扩散节点。第一选择晶体管的第一端耦接第一驱动晶体管的第二端。第一选择晶体管的第二端耦接第一输出端。第一选择晶体管的控制端接收第一选择信号。第一传送晶体管的第一端耦接第一浮动扩散节点。第一传送晶体管的控制端接收第一传送信号。第一复位晶体管的第一端耦接第一操作电压。第一复位晶体管的第二端耦接第一浮动扩散节点。第一传感单元耦接第一传送晶体管的第二端。第一复位晶体管的控制端在复位期间接收第一复位信号。第一复位晶体管的控制端在传感期间接收第一斜坡信号。
[0005]根据本专利技术的实施例，本专利技术的图像传感方法适于图像传感器。图像传感器包括第一驱动晶体管、第一选择晶体管、第一传送晶体管、第一复位晶体管以及第一传感单元。第一选择晶体管的控制端用以接收第一选择信号，并且第一传送晶体管的控制端用以接收第一传送信号。图像传感方法包括以下步骤：通过第一复位晶体管的控制端在复位期间接收第一复位信号；以及通过第一复位晶体管的控制端在传感期间接收第一斜坡信号。
[0006]基于上述，本专利技术的图像传感器以及图像传感方法可透过复位晶体管在复位期间以及传感期间接收不同的信号来使像素电路进行复位以及传感信号的类比数位转换(ADC Conversion)操作。
[0007]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0008]图1是本专利技术的一实施例的像素电路的示意图；
[0009]图2A是本专利技术的一实施例的复位信号以及斜坡信号的波形变化示意图；
[0010]图2B是本专利技术的一实施例的图像传感方法的流程图；
[0011]图3是本专利技术的一实施例的图像传感器的示意图；
[0012]图4是本专利技术的图3实施例的多个信号的波形变化示意图；
[0013]图5是本专利技术的另一实施例的图像传感器的示意图；
[0014]图6是本专利技术的图5实施例的多个信号的波形变化示意图。
[0015]附图标记说明
[0016]100、310、320、510、520:像素电路；
[0017]300、500:图像传感器；
[0018]330、530:波形产生器；
[0019]Tt、Tt1、Tt2、Tt51、Tt52、Tt53、Tt54:传送晶体管；
[0020]Td、Td1、Td2:驱动晶体管；
[0021]Tr、Tr1、Tr2:复位晶体管；
[0022]Ts、Ts1、Ts2:选择晶体管；
[0023]Cgs、Cgs_p、Cgs_n:电容；
[0024]PD、PD1、PD2、PD51、PD52、PD53、PD54:传感单元；
[0025]Tx、Tx<0>、Tx<1>、Tx<2>、Tx<3>:传送信号；
[0026]rst、rst1、rst2:复位信号；
[0027]ramp、ramp1、ramp2:斜坡信号；
[0028]sel:选择信号；
[0029]Sout、Sout_p、Sout_n:输出端；
[0030]VDD:操作电压；
[0031]fd_node、fd_node_p、fd_node_n:浮动扩散节点；
[0032]t0～t19:时间；
[0033]outp、outn:输出信号。
具体实施方式
[0034]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
[0035]图1是本专利技术的一实施例的像素电路的示意图。参考图1，本专利技术的图像传感器的主动区域中可设置像素阵列，并且像素阵列中的每一个像素可对应如图1所示的像素电路100。像素电路100包括驱动晶体管Td、选择晶体管Ts、传送晶体管Tt、复位晶体管Tr以及传感单元PD。驱动晶体管Td的第一端耦接操作电压VDD。驱动晶体管Td的控制端耦接浮动扩散节点fd_node。驱动晶体管Td的第二端耦接选择晶体管Ts的第一端。选择晶体管Ts的第一端耦接驱动晶体管Td的第二端。选择晶体管Ts的第二端耦接输出端Sout。选择晶体管Ts的控制端接收选择信号sel。传送晶体管Tt的第一端耦接浮动扩散节点fd_node。传送晶体管Tt的第二端耦接传感单元PD。传送晶体管Tt的控制端接收传送信号Tx。复位晶体管Tr的第一端耦接操作电压VDD。复位晶体管Tr的第二端耦接浮动扩散节点fd_node。传感单元PD耦接传送晶体管Tt的第二端。
[0036]在本实施例中，复位晶体管Tr的控制端在复位期间接收复位信号rst，并且复位晶体管Tr的控制端在传感期间接收斜坡信号ramp。在本实施例中，复位晶体管Tr的控制端与
复位晶体管Tr的第二端之间具有电容Cgs。在一实施例中，电容Cgs可为复位晶体管Tr的寄生电容。在另一实施例中，电容Cgs可为栅源极电容(即晶体管的栅极与源极之间所产生的寄生电容)。在一实施例中，寄生电容亦可存在于二个金属导线之间。详而言之，用于传输复位信号rst的金属导线之一端以及浮动扩散节点fd_node之间可存在有寄生电容，并且此寄生电容的电容值大小可依据本专利技术的需要进行调整。在本实施例中，驱动晶体管Td、选择晶体管Ts、传送晶体管Tt以及复位晶体管Tr可为N型晶体管，但本专利技术并不限于此。在本实施例中，传感单元PD可为光电二极管(photodiode)。
[0037]图2A是本专利技术的一实施例的复位信号以及斜坡信号的波形变化示意图。图2B是本专利技术的一实施例的图像传感方法的流程图。参考图1、图2A以及图2B，像素电路100可操作如以下步骤S210～S220的图像传感方法。在本实施例中，在时间t0至时间t1的期间，像素电路100可操作在复位期间，以复位浮动扩散节点fd_node的电压。在时间t2至时间t3的期间，像素电路100搭配后端的比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：第一像素电路，包括：第一驱动晶体管，其中所述第一驱动晶体管的第一端耦接第一操作电压，并且所述第一驱动晶体管的控制端耦接第一浮动扩散节点；第一选择晶体管，其中所述第一选择晶体管的第一端耦接所述第一驱动晶体管的第二端，所述第一选择晶体管的第二端耦接第一输出端，并且所述第一选择晶体管的控制端接收第一选择信号；第一传送晶体管，其中所述第一传送晶体管的第一端耦接所述第一浮动扩散节点，并且所述第一传送晶体管的控制端接收第一传送信号；第一复位晶体管，其中所述第一复位晶体管的第一端耦接所述第一操作电压，所述第一复位晶体管的第二端耦接所述第一浮动扩散节点；以及第一传感单元，耦接所述第一传送晶体管的第二端，其中所述第一复位晶体管的控制端在复位期间接收第一复位信号，并且所述第一复位晶体管的控制端在传感期间接收第一斜坡信号。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一复位晶体管的控制端与所述第一复位晶体管的第二端之间具有电容。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述电容为所述第一复位晶体管的寄生电容。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述电容为栅源极电容。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，用于传输所述复位信号的金属导线的一端以及所述第一浮动扩散节点之间具有寄生电容，并且所述寄生电容作为所述电容。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一复位信号的最低电压电平为负电压，并且所述复位信号的最高电压电平为正电压。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一斜坡信号的电压电平变化介于零电压与负电压之间。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：波形产生器，耦接所述第一复位晶体管的控制端，其特征在于，所述波形产生器在所述第一复位期间提供所述第一复位信号至所述第一复位晶体管的控制端，并且所述波形产生器在所述传感期间提供所述第一斜坡信号至所述第一复位晶体管的控制端。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一像素电路还包括：第三传送晶体管，其中所述第三传送晶体管的第一端耦接所述第一浮动扩散节点；以及第三传感单元，耦接所述第三传送晶体管的第二端。10.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：第二像素电路，包括：第二驱动晶体管，其中所述第二驱动晶体管的第一端耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：印秉宏，王佳祥，沈加峻，
申请(专利权)人：广州印芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：