图像传感器和驱动图像传感器的方法
【专利说明】图像传感器和驱动图像传感器的方法
[0001]本申请要求于2013年11月28日在韩国知识产权局提交的第10_2013_0146665号韩国专利申请的优先权权益，该申请的公开通过引用全部包含于此。
技术领域
[0002]实施例涉及一种图像传感器和驱动图像传感器的方法。
【背景技术】
[0003]图像传感器是从外部接收光、对接收的光执行光电转换并从产生的电荷产生图像信号的装置。传统的图像传感器包括使用电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器。
[0004]图像传感器包括由多个像素组成的像素阵列。每个像素都设置有执行光电转换的光电转换装置(诸如光电二极管)。为了检测由每个像素的光电转换装置产生的电荷，在每个像素中设置用于控制由光电转换装置产生的电荷的移动的快门。快门根据驱动快门的驱动信号而打开和关闭，从而可控制电荷的移动。
[0005]为了获得高质量图像，通过在短时间内充分打开快门来移动电荷。具体地说，对于用于拍摄高速连拍或三维(3D)图像的相机的图像传感器，每个像素的快门的打开和关闭被快速执行。为此，用于驱动快门的驱动信号可以以高频(电压)信号的形式被施加到快门。然而，根据图像传感器的特性，快门的开关操作会发生延迟，因此可能不能正常地执行快门的开关操作。
【发明内容】
[0006]在一个或更多个实施例的一方面，提供一种执行没有延迟的高速开关操作的图像传感器以及驱动该图像传感器的方法，其中，图像传感器的每个像素的快门控制在每个像素中产生的电荷的移动。
[0007]在一个或更多个实施例的一方面，提供一种包括像素阵列的图像传感器，所述图像传感器包括:光电转换装置，在多个像素的每个像素中根据光电转换产生电荷；所述多个像素的每个像素的快门，根据驱动信号控制产生的电荷的移动；驱动线，连接像素阵列的所述多个像素的所有像素的快门，其中，驱动信号通过所述驱动线传输；多个驱动缓冲器，将驱动信号施加到驱动线。
[0008]在一个或更多个实施例的一方面，提供一种图像传感器，包括:多个子像素阵列电路，根据第一驱动信号被驱动；第一驱动线，连接所述多个子像素阵列电路，其中，驱动信号通过第一驱动线传输；多个第一驱动缓冲器，将第一驱动信号施加到驱动线。
[0009]在一个或更多个实施例的一方面，提供一种驱动包括像素阵列的图像传感器的方法，所述方法包括:在多个像素的每个像素中根据光电转换产生电荷；产生用于驱动所述多个像素的每个像素的快门的驱动信号，所述快门控制产生的电荷的移动；通过使用多个驱动缓冲器将驱动信号施加到连接像素阵列的所述多个像素的所有像素的快门的驱动线；通过驱动线将驱动信号传输到所述多个像素的每个像素的快门。
[0010]在一个或更多个实施例的一方面，提供一种包括具有多个像素的像素阵列的图像传感器，所述图像传感器包括:光电转换装置，在每个像素中，根据光电转换产生电荷；用于每个像素的多个快门，控制产生的电荷的移动；网格形状的多条驱动线，其中，驱动线的数量与每个像素中的快门的数量成比例，其中，每条驱动线接收相应驱动信号以控制产生的电荷的移动，其中，每条驱动线将像素阵列的一个像素的一个快门连接到每个其它像素中的一个快门；用于每条驱动线的多个驱动缓冲器，将相应驱动信号施加到相应驱动线。
[0011]在一个或更多个实施例的一方面，提供一种包括像素阵列的图像传感器，所述图像传感器包括:光电转换装置，在多个像素的每个像素中，根据光电转换产生电荷；第一快门和第二快门，在所述多个像素的每个像素中，根据第一驱动信号和第二驱动信号控制产生的电荷的移动；第一驱动线，连接像素阵列的所述多个像素的所有像素的第一快门，其中，第一驱动信号通过第一驱动线传输；第二驱动线，连接像素阵列的所述多个像素的所有像素的第二快门，其中，第二驱动信号通过第二驱动线传输；多个第一驱动缓冲器，将第一驱动信号施加到第一驱动线；多个第二驱动缓冲器，将第二驱动信号施加到第二驱动线。
【附图说明】
[0012]从下面结合附图的实施例的描述中，这些和/或其它方面将变得清楚和更易于理解，在附图中:
[0013]图1是包括在图像传感器中的像素的像素电路；
[0014]图2是用于解释现有技术的图像传感器中的像素阵列的快门连接的框图；
[0015]图3是用于解释当在图2的图像传感器中，特定像素的快门被开关时施加的驱动电压的变化的曲线图；
[0016]图4是通过使用电阻器和电容器来对图2的图像传感器中的像素阵列的一行中的快门连接进行建模而获得的等效电路；
[0017]图5是包括在三维(3D)图像传感器中的特定像素的像素电路；
[0018]图6是用于解释图像传感器的像素阵列的一行的快门的双向驱动方法的电路图；
[0019]图7是用于解释根据实施例的图像传感器的结构和布局的示图；
[0020]图8是用于解释根据实施例的图像传感器的结构和布局的示图；
[0021]图9示出实施例的图像传感器和现有技术的图像传感器的快门开关操作之间的比较；
[0022]图10是用于解释根据实施例的图像传感器的结构和布局的示图；
[0023]图11是用于解释根据实施例的驱动图像传感器的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]现在将详细参照实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同标号始终表示相同元件。实施例可以具有不同形式，且不应被解释为受限于在此阐述的描述。因此，以下仅通过参照附图描述实施例来解释本描述的多个方面。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个关联列出的项目的任意和所有组合。诸如位于一列元件之后的“……中的至少一个”的表述修饰整列元件而不修饰列表中的单个元件。
[0025]诸如“包括”或“包含”的术语可不被解释为必须包括在说明书中描述的任意和全部组成元件或步骤，而是可被解释为排除一些组成元件或步骤或者还包括附加的组成元件或步骤。
[0026]诸如“第一”和“第二”的术语在此仅用于描述多个组成元件，但是组成元件不被术语限制。这样的术语仅用于将一个组成元件与另一个组成元件区分开来的目的。
[0027]实施例涉及一种图像传感器和驱动该图像传感器的方法。可以省略本领域普通技术人员公知且与一个或更多个实施例相关的设备和方法的详细描述。
[0028]图1是包括在图像传感器中的像素的像素电路。本领域普通技术人员将理解，除了在图1中示出的组成元件之外还可存在其它常用组成元件。
[0029]参照图1，包括在图像传感器中的像素10的像素电路可包括光电二极管和多个晶体管。光电二极管是可以接收光、将光转换为电荷并对电荷进行积累的光电转换装置12。每个晶体管是根据信号使电荷移动或阻止电荷的移动的开关装置。
[0030]如图1所示，在包括在图像传感器中的像素10的像素电路中，光电二极管可用作的光电转换装置12。光电二极管可以是掩埋型光电二极管(PH):pinned photod1de)。参照图1，光电转换装置12连接到晶体管中的任意一个。连接到光电转换装置12的晶体管被称为快门14。快门14可用作开关，根据光电转换产生的电荷可根据输入到快门14的栅极的栅极电压TX而经由快门14移动到读出电路。作为示例，对于CMOS图像传感器，电荷可经由由图1中示出的一个晶体管形成的快门14移动到浮置扩散(FD)节点。重置信号RST和选择信号SEL可被施加到图像传感器的每个像素10。然后，通过连接到FD节点的电压缓冲器读取FD节点的电压，从而测量电荷的量。虽然使用CMOS图像传感器作为示例，但是实施例还包括诸如电荷耦合器件(CCD)的其它图像传感器。
[0031]由于快门14的开/关切换操作每帧执行一次，因此通常使用低频电压作为快门14的栅极电压TX。然而，当需要高速连拍时，通过高频电压驱动快门14。例如，在采用用于三维(3D)成像的飞行时间(TOF)方法的图像传感器中，可将被调制为1MHz或更高频率的正弦波或方波的驱动信号施加到快门14。因此，快门14能够进行高速开关，从而快门14不仅能够通过低频驱动信号操作，还能够通过高频驱动信号操作。
[0032]图2是用于解释现有技术的图像传感器50中的像素阵列20的快门连接的框图。
[0033]参照图2，现有技术的图像传感器50可