包括由像素10形成的像素阵列20、多条驱动线30、多个驱动缓冲器40和行解码器45。形成像素阵列20的每个像素10包括快门14。
[0034]如图2中所示，多个驱动缓冲器40之一经由多条驱动线30之一来驱动布置在MXN像素阵列20的同一行中的像素10的快门14。ΤΧ[0]、TX[1]和TX[N]表示施加到像素阵列20的每行的快门14的栅极电压。在现有技术的图像传感器50中，快门14针对像素阵列20的每行被操作。然而，在现有技术的图像传感器50中，快门14不针对像素阵列20的每列被操作。
[0035]图3是用于解释当在图2的图像传感器50中，特定像素10的快门14被开关时施加的驱动电压的变化的曲线图。
[0036]在图2的现有技术的图像传感器50中，如图3所示，经由驱动缓冲器40施加到特定像素10的快门14的驱动电压在延迟了预定时间之后达到预定电压电平。虽然期望施加到快门14的驱动电压在快门14打开的时间段tl内快速增加，从而保持预定电压电平，但是由于图像传感器50的特性使得快门14的开关操作不能快速执行。例如如图3的时间段tl中所示，延迟时间发生直到施加了用于快门14的开关操作的特定电平的电压，并且上升时间增加。当施加了高频信号的驱动电压时，快门14的开关周期减小，使得快门14的开关操作可能出现问题。更具体地说，由光电转换装置12产生的电荷没有被传送到FD节点或者在电荷被传送之前快门14再次闭合(关闭)。快门14的开关延迟的原因在于驱动线30的寄生电阻和寄生电容以及快门14的栅极电容，这将在下面参照图4和图5进行描述。
[0037]图4是通过使用电阻器和电容器对图2的图像传感器50中的像素阵列20的一行中的快门连接进行建模而获得的等效电路。
[0038]在图4中，以每个像素间距为WPIX[ym]的级联方式对快门连接进行建模。可以以电阻器1.π[Ω/μπ?]和电容器^^斤!!!]的电路的级联对由金属或多晶硅实现的驱动线30进行建模。Ce表示快门14的栅极电容。
[0039]在MXN像素阵列中，作为快门14的驱动信号的栅极电压TX的延迟时间td和上升时间t可由以下等式表示:
[0040]td = 0.35rmffPIX (cmffPIX+CG) (1+2+...+Μ)
[0041 ]?0.35rmffpix (cAix+Q)M2 [等式 I]
[0042]tr = 3.14td [等式 2]
[0043]如以上等式所示，上升时间仁与延迟时间td成比例且随着驱动线30的长度增加、像素间距增加或像素数量增加而增加。这是由于上升时间&受到驱动线30的寄生电阻和寄生电容以及快门14的栅极电容的影响。因此，当高频信号形式下的驱动信号被施加到高分辨率图像传感器中的快门14时，快门14无法被作为驱动信号的栅极电压TX完全开启(打开)，使得电荷的传送难以执行。
[0044]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。本领域普通技术人员将理解，除了在图5中示出的组成元件之外还可以包括其它常用组成元件。
[0045]图5示出包括在基于TOF的图像传感器中的像素15的像素电路的结构和布局。
[0046]两个快门14连接到由掩埋型光电二极管(PPD)形成的一个光电转换装置12。栅极电压TXO和TXl被分别施加到两个快门14。两个快门14可被相位差约为180°的约1MHz或更高的高频信号驱动。当施加栅极电压TXO时，由光电转换装置12产生的电荷被移动到FDO节点。当施加栅极电压TXl时，由光电转换装置12产生的电荷被移动到FDl节点。
[0047]为了在开关周期的短时间内传送电荷，可如图5中所示增加栅极的宽度W。然而，随着栅极的宽度增加，栅极电容也增加。因此，当快门14的栅极电容Ce如基于TOF的3D图像传感器中那样大时，会产生长延迟时间td或长上升时间tr。
[0048]如图4和图5中所示，对于高分辨率图像传感器或3D图像传感器，使用高频形式的驱动信号，但是由于高分辨率图像传感器或3D图像传感器的结构，使得驱动线30的寄生电阻和寄生电容或快门14的栅极电容增加，导致快门14的开关操作延迟。为了解决该问题，如图6中所示，在像素阵列20的一行的相对方向上施加驱动信号从而增加驱动力。
[0049]图6是用于解释图像传感器的像素阵列20的一行的快门的双向驱动方法的电路图。
[0050]如图6中所示，包括在像素阵列20的一行中的像素10的各个快门14连接到每条驱动线30。用于施加用于驱动快门14的驱动信号TX的驱动缓冲器40连接到每条驱动线30的相对端。与如图2中示出的现有技术的图像传感器50中的像素阵列20的快门14的连接相比，可以看出一个驱动缓冲器40被额外设置在图6的图像传感器50的像素阵列20的每行的右端。由于用于施加驱动信号TX的驱动缓冲器40在相对端被驱动，因此图6的图像传感器50可提供大驱动力。因此，与图2中的现有技术的图像传感器50相比可减少上升时间。
[0051]随着像素10的数量增加以及像素阵列20的尺寸增加，延迟时间td或上升时间仁也增加，这延长了延迟时间td或上升时间tr。根据图6的图像传感器50和驱动根据图6的图像传感器50的方法提供能够根据高频信号形式的驱动信号进行高速开关的快门14的结构和布局。
[0052]图7是用于解释根据实施例的图像传感器50的结构和布局的示图。本领域普通技术人员将理解，除了在图7中示出的组成元件之外还可以包括其它常用组成元件。
[0053]参照图7，图像传感器500可包括由多个像素100形成的像素阵列200、驱动线300、多个驱动缓冲器400。像素阵列200的每个像素100可包括光电转换装置120和快门140。
[0054]在每个像素100中，光电转换装置120可根据光电转换而产生和积累电荷。诸如掩埋型光电二极管的光电二极管可用作光电转换装置120。
[0055]快门140可根据驱动信号TX来控制由每个像素100的光电转换装置120产生的电荷的移动。快门140可以是诸如晶体管的开关装置，并可通过使用施加到晶体管的栅极的栅极电压作为驱动信号TX执行开关操作。快门140的开关操作可根据驱动信号TX的频率而执行。
[0056]驱动线300连接到像素阵列200的所有像素100的快门140，从而可通过驱动线300传输驱动信号TX。因此，通过驱动线300连接的快门140可根据驱动信号同时打开或关闭。驱动线300可将包括在像素阵列200的任意一行中的像素100的快门140电连接到包括在像素阵列200的其它行中的像素100的快门140。
[0057]驱动线300可具有预定数量的行和预定数量的列，并可具有网格形状，其中，任意一行可与所有列交叉并且任意一列可以与所有行交叉。
[0058]驱动缓冲器400可将驱动信号TX施加到驱动线300。例如，驱动缓冲器400可将驱动信号TX施加到驱动线300中的最外侧的线。驱动信号TX不仅可被施加到每条驱动线300的一端，还可在驱动线300中的最外侧的线的所有方向上被施加。例如，驱动缓冲器400可将驱动信号TX施加到网格形状的驱动线300的每行和每列的相对端。与将驱动信号施加到驱动线300的每行的一端和将驱动信号施加到驱动线300的每行的相对端相比，图像传感器500将驱动信号TX施加到网格形状的驱动线300的每行或每列的相对端，从而较大的驱动力可被施加到快门140。此外，驱动缓冲器400可将驱动信号TX施加到由网格形状的驱动线300的行和列形成的交叉点中的包括在最外侧的线中的交叉点。
[0059]驱动缓冲器400可沿着网格形状的驱动线300中的最外侧的线布置。驱动缓冲器400可形成围绕网格形状的驱动线300的围绕驱动器。例如，驱动缓冲器400可不仅布置在像素阵列200的左侧和右侧，还可布置在像素阵列200的上侧和下侧。例如，分辨率为1280X960像素的图像传感器可由分别设置在左侧和右侧的九百六十(960)个驱动缓冲器400以及分别设置在上侧和下侧的一千二百八十(1280)个驱动缓冲器400形成。驱动缓冲器400的数量可根据快门140的期望驱动频率而增加或减少。为了防止由于开关噪声引起的附加随机噪声，可通过使用护圈使驱动缓冲器400与外部分开并且驱动缓冲器400可使用单独的电源电压。
[0060]如图7中示出的连接像素阵列200的所有像素100的快门140的网格形状