图像传感器及其操作方法技术

一种图像传感器及其操作方法。一种图像传感器包括：包括多个像素的像素阵列。所述多个像素中的每一个包括：光传感器，其电压－电流特性根据入射光的能量而改变，并且该光传感器产生由入射光的能量确定的感测电流；复位单元，其根据用于复位所述多个像素中的至少一个的复位信号而激活以产生基准电流；以及转换单元，其将感测电流和基准电流分别转换为感测电压和基准电压。

【技术实现步骤摘要】

示例实施例涉及图像传感器，更具体地，涉及包括光传感器的图像传感器及其操 作方法，所述光传感器的电压-电流特性根据入射光的波长和/或数量而改变。
技术介绍
图像传感器是可以感测物体的信息并且将该信息变换为电图像信号的器件和/ 或电子组件。图像传感器可以被分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物 半导体(CM0Q图像传感器。CXD图像传感器可以使用包含感光区域的多个MOS电容器。如 果合适的电压被顺序施加到MOS电容器的栅极，则各个像素的信号电荷可以被顺序传送到 相邻的MOS电容器。光生电荷可以经过所述电容器传送到电荷放大器并且被转换为电压。 CMOS图像传感器可以使用多个晶体管用于多个像素。可以在光照射的光二级管中产生电荷 载体。可以将电荷载体转换为电压并且可以输出该电压。
技术实现思路
示例实施例可以提供包括至少一个光传感器的图像传感器，所述光传感器的输出 的电压-电流特性根据入射光的能量而改变。光传感器的输出的感测可以容易和/或被改 进，可以从输出中消除噪声并且可以增强感测的图像的分辨率。示例实施例可以提供操作 所述图像传感器的方法。根据示例实施例，一种图像传感器可以包括具有多个像素的像素阵列，所述多个 像素中的每一个包括光传感器，其电压-电流特性根据入射光的能量改变，用于产生由入 射光的能量确定的感测电流；复位单元，其根据用于复位所述多个像素中的至少一个的复 位信号而激活以产生基准电流；以及转换单元，其将感测电流和基准电流分别转换为感测 电压和基准电压。所述多个像素中的每一个可以进一步包括传输单元，其根据用于选择包 括在所述多个像素中的至少一个中的光传感器的输出的置位信号而激活以将感测电流提 供到所述转换单元。根据示例实施例，一种图像传感器可以包括像素，该像素包括光传感器，该光传 感器的电压-电流特性基于入射光的能量改变，该光传感器被配置为基于电压-电流特性 产生感测电流；复位单元，其被配置为基于复位信号产生基准电流；以及转换单元，其被配 置为将感测电流转换为感测电压以及将基准电流转换为基准电压。所述多个像素中的每一个可以进一步包括放大单元，用于分别通过放大感测电 压和基准电压来产生感测信号和基准信号；以及选择单元，其根据用于选择所述多个像素 中的至少一个的选择信号而激活以向外部提供感测信号和基准信号。所述图像传感器可以 进一步包括行驱动器，其向所述多个像素中的每一个提供置位信号、复位信号、和选择信 号；光检测信号产生器，其用于基于从所述多个像素中的每一个接收的感测信号与基准信 号之间的差产生光检测信号；以及模数转换器(ADC)，用于将作为模拟信号的光检测信号 转换为数字信号。所述光检测信号产生器可以包括转换晶体管，用于将感测信号和基准信号分别 转换为感测电压信号和基准电压信号；采样电路，用于在复位采样信号被激活时通过采样 基准电压信号来产生基准输出信号，以及用于在置位采样信号被激活时通过采样感测电压 信号来产生感测输出信号；以及放大器，用于通过放大向其输入的基准输出信号与感测输 出信号之间的差来产生光检测信号。所述光检测信号产生器可以进一步包括锁存器，用于 锁存由所述放大器产生的光检测信号。所述多个像素中的至少两个像素可以共享从复位单 元、转换单元、放大单元、和选择单元中选择的至少一个。所述多个像素中的每一个可以进一步包括选择单元，其根据用于选择所述多个 像素中的至少一个的选择信号而激活以向外部分别施加感测电压和基准电压作为感测信 号和基准信号。所述图像传感器可以进一步包括行驱动器，用于向所述多个像素中的每 一个提供置位信号、复位信号、和选择信号；光检测信号产生器，用于基于从所述多个像 素中的每一个接收的感测信号与基准信号之间的差来产生光检测信号；以及模数转换器 (ADC)，用于将作为模拟信号的光检测信号转换为数字信号。所述光检测信号产生器可以包 括采样电路，用于在复位采样信号被激活时通过采样基准信号来产生基准输出信号，以及 用于在置位采样信号被激活时通过采样感测信号来产生感测输出信号，以及放大器，用于 通过放大向其输入的基准输出信号与感测输出信号之间的差来产生光检测信号。所述多个像素中的至少两个像素可以共享从复位单元、和转换单元中选择的至少 一个。所述转换单元可以包括根据所述传输单元或复位单元的输出而接通的开关。所述转 换单元可以包括由外部施加的偏置电压接通的开关。所述光传感器可以包括氧化物晶体管 或氧化物二极管，其电压-电流特性根据入射光的数量或波长改变。所述氧化物晶体管或 氧化物二极管可以包括从由ZnO和Ti02组成的组中选择的金属氧化物。根据示例实施例，一种图像传感器可以包括具有多个像素的像素阵列，其中所述 多个像素中的每一个包括光传感器，其电压-电流特性根据入射光的能量改变，用于产生 由入射光的能量确定的感测电流；以及选择单元，其根据用于选择所述多个像素中的至少 一个的选择信号而激活以向外部提供感测电流作为感测信号。根据示例实施例，一种图像传感器可以包括像素，该像素包括光传感器，该光传 感器的电压-电流特性根据入射光的能量改变，该光传感器被配置为基于电压-电流特性 产生感测电流；以及选择单元，其被配置为基于选择信号而输出感测电流作为感测信号。所述多个像素中的每一个可以进一步包括复位单元，其根据用于复位所述多个 像素中的至少一个的复位信号而激活以产生基准电流；以及选择单元，其向外部提供感测 电流或基准电流作为感测信号或基准信号。所述多个像素中的每一个可以进一步包括传 输单元，其根据用于选择包括在所述多个像素中的至少一个中的光传感器的输出的置位信 号而激活以将感测电流提供到所述选择单元。根据示例实施例，在一种操作图像传感器的方法中，该图像传感器包括具有多个 像素的像素阵列，所述多个像素中的每一个包括其电压-电流特性根据入射光的能量而改 变的光传感器，该方法可以包括根据用于复位所述多个像素中的至少一个的复位信号，在 所述多个像素中的每一个中产生由入射光的能量确定的感测电流；以及在所述多个像素中 的每一个中产生基准电流。根据示例实施例，一种操作图像传感器的方法可以包括基于入射到光传感器的光的能量在像素的光传感器中产生感测电流，该光传感器的电压-电流特性能够基于入射 光的能量而改变；以及基于复位信号在该像素中产生基准电流。附图说明通过下面结合附图的简要说明，将更清楚地理解示例实施例。图1-16表示非限制 的、这里描述的示例实施例。图1是根据示例实施例的图像传感器的框图；图2是说明根据示例实施例的图像传感器的像素中包含的光传感器的截面图；图3是说明根据示例实施例的关于三种入射光数量的图2的光传感器的电压-电 流特性的作为电压Vgs (V)的函数的电流IDS(A)的曲线图；图4是说明根据示例实施例的关于三种入射光光谱的图2的光传感器的电压-电 流特性的作为电压Vgs (V)的函数的电流IDS(A)的曲线图；图5A-5C是根据示例实施例的可以包括在图1的图像传感器中的像素的电路图；图6是根据示例实施例的包括如图5A中所示的像素的图像传感器的电路图；图7是说明根据示例实施例的图6的图像传感器中包含的像素、光检测信号产生 器和模数转换器(ADC)的电路图；图8是说明根据示例实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：像素，该像素包括光传感器，该光传感器的电压－电流特性能够基于入射光的能量改变，该光传感器被配置为基于该电压－电流特性产生感测电流，复位单元，其被配置为基于复位信号产生基准电流，以及转换单元，其被配置为将感测电流转换为感测电压以及将基准电流转换为基准电压。

【技术特征摘要】
KR 2009-11-11 108660/091.一种图像传感器，包括 像素，该像素包括光传感器，该光传感器的电压-电流特性能够基于入射光的能量改变，该光传感器被 配置为基于该电压-电流特性产生感测电流，复位单元，其被配置为基于复位信号产生基准电流，以及转换单元，其被配置为将感测电流转换为感测电压以及将基准电流转换为基准电压。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素进一步包括传输单元，其被配置为基于置位信号将感测电流传递到所述转换单元。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述像素进一步包括放大单元，其被配置为通过放大感测电压来产生感测信号以及通过放大基准电压来产 生基准信号，以及选择单元，其被配置为基于选择信号来输出感测信号和基准信号。4.根据权利要求3所述的图像传感器，进一步包括行驱动器，其被配置为向所述像素提供置位信号、复位信号、和选择信号； 光检测信号产生器，其被配置为基于感测信号和基准信号产生光检测信号；以及 模数转换器(ADC)，其被配置为将光检测信号转换为数字信号。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述光检测信号产生器包括第二转换单元，其被配置为将感测信号转换为感测电压信号以及将基准信号转换为基 准电压信号，采样电路，其被配置为通过基于复位采样信号采样基准电压信号来产生基准输出信号 以及通过基于置位采样信号采样感测电压信号来产生感测输出信号，以及放大器，其被配置为通过放大基准输出信号与感测输出信号之间的差来产生光检测信号。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中所述光检测信号产生器进一步包括 锁存器，其被配置为锁存光检测信号。7.根据权利要求3所述的图像传感器，其中所述像素是多个像素，而且所述多个像素中的至少两个像素共享所述复位单元、转换单元、放大单元、和选择单元 中的至少一个。8.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述像素进一步包括选择单元，其被配置为基于选择信号输出感测电压作为感测信号以及输出基准电压作 为基准信号。9.根据权利要求8所述的图像传感器，进一步包括行驱动器，其被配置为向所述像素提供置位信号、复位信号、和选择信号； 光检测信号产生器，其被配置为基于感测信号和基准信号产生光检测信号；以及 模数转换器(ADC)，其被配置为将光检测信号转换为数字信号。10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述光检测信号产生器包括采样电路，其被配置为通过基于复位采样信号采样基准信号来产生基准输出信号以及 通过基于置位采样信号采样感测信号来产生感测输出信号，以及放大器，其被配置为通过放大基准输出信号与感测输出信号之间的差来产生光检测信号。11.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述像素是多个像素，而且所述多个像素中的至少两个像素共享所述复位单元和转换单元中的至少一个。12.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述转换单元包括被配置为基于所述传 输单元和复位单元中的至少一个的输出来切换的开关。13.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述转换单元包括被配置为基于偏置电 压来切换的开关。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金镐正，郑佑仁，申在光，金善日，宋利宪，金昌桢，田尚勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]