图像传感器的制作方法

本申请要求2016年11月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0159663的优先权，通过引用将其全文并入本文。

技术领域

本发明构思涉及一种图像传感器。

背景技术：

图像传感器是接收光以产生电信号的基于半导体的传感器。图像传感器可以包括具有多个像素的像素阵列、以及驱动像素阵列的驱动电路等。图像传感器除了可以用于照相机和摄像机之外，还可以用于智能电话、平板个人计算机(PC)、膝上型计算机以及电视等。人们正在对具有由不同颜色的光产生电荷的光电元件的图像传感器开展研究。

技术实现要素：

根据本发明构思的示例性实施例，一种图像传感器包括：多条沿第一方向延伸的行线；包括多条第一列线和多条第二列线的多条列线，其中，所述多条列线与所述多条行线相交；以及沿所述多条行线和所述多条列线排列的多个像素，其中，所述多个像素包括多个像素组，其中，所述多个像素组中的每个像素组都包括两个或更多像素。所述多个像素中的每个像素都包括第一光电元件、第二光电元件、连接到所述第一光电元件的第一像素电路以及连接到所述第二光电元件的第二像素电路。在所述多个像素组中的每一像素组中，所述第一像素电路共享所述多条第一列线中的一条，所述第二像素电路共享所述多条第二列线中的一条。

根据本发明构思的示例性实施例，一种图像传感器包括多条行线、与所述多条行线交叉的多条列线、以及沿所述多条行线和所述多条列线排列的多个像素。所述多个像素中的每一个都包括：有机光电二极管，其用于由具有第一波段的光产生第一电荷；半导体光电二极管，其用于由具有第二波段的光产生第二电荷，所述第二波段不同于所述第一波段，其中所述有机光电二极管和所述半导体光电二极管相互堆叠；第一像素电路，其由所述第一电荷产生第一像素信号；以及第二像素电路，其由所述第二电荷产生第二像素信号。所述多个像素中的一组相邻像素的多个第一像素电路连接到所述多条列线中的第一列线，并且该组相邻像素中的多个第二像素电路连接到所述多条列线中的第二列线。在一个扫描周期内，该组相邻像素中一个像素的第一像素电路向所述第一列线发送第一像素信号，并且该组相邻像素中一个像素的第二像素电路向所述第二列线发送第二像素信号。

根据本发明构思的示例性实施例，一种图像传感器包括按照矩阵形式排列的多个像素、多条行线以及与所述多条行线相交的多条列线。所述多个像素中的每一像素都包括用于检测第一颜色的光的第一光电元件、用于检测不同于第一颜色的第二颜色的光的第二光电元件、连接到所述第一光电元件的第一像素电路以及连接到所述第二光电元件的第二像素电路。所述多个像素中的第一像素组包括第一像素和第二像素，所述第一像素和第二像素中每一个的所述第一像素电路都连接到第一列线，并且所述第一像素和第二像素中每一个的所述第二像素电路都连接到第二列线。所述多个像素中的第二像素组包括第三像素和第四像素，所述第三像素和第四像素中每一个的所述第一像素电路都连接到第三列线，并且所述第三像素和第四像素中每一个的所述第二像素电路都连接到第四列线。所述第一列线和所述第三列线连接到第一读出电路，并且所述第二列线和所述第四列线连接到第二读出电路。

附图说明

通过结合附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的上述以及其它特征将变得更加显而易见，在附图中：

图1是根据本发明构思的示例性实施例的图像处理设备的框图；

图2和图3是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素的截面图；

图4A和4B是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路的电路图；

图5A和5B是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路的电路图；

图6是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路和列线的连接结构的示意图；

图7A和7B是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的像素信号检测方法的示意图；

图8和图9是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路和列线的连接结构的电路图；

图10是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路和列线的连接结构的示意图；

图11A和11B是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的像素信号检测方法的示意图；

图12和13是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路和列线的连接结构的电路图；以及

图14是示出了包括根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的电子装置的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例。为了清楚起见，可能夸大了附图中元件的比例。在本说明书中通篇采用类似的附图标记表示类似的元件。

图1是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像处理设备的框图。

参考图1，根据本发明构思的示例性实施例的图像处理设备1可以包括图像传感器10和图像处理器20。图像传感器10可以包括像素阵列11、行驱动器12、读出电路15以及定时控制器16等。

图像传感器10可以根据图像处理器20的控制命令工作，并且可以将来自对象30的光转换成电信号。图像传感器10可以将所述电信号输出至图像处理器20。像素阵列11可以包括排列成多行多列的多个像素PX。所述多个像素PX可以分别包括接收光的光电元件，例如，光电二极管。所述光电元件可以产生电荷。在本发明构思的示例性实施例中，所述多个像素PX中的每一个可以包括两个或更多光电元件，并且包含在像素PX内的所述两个或更多光电元件可以接收不同颜色的光，以产生电荷。包含在像素PX内的所述两个或更多光电元件可以彼此堆叠，并且至少一个光电元件可以是有机光电二极管。所述有机光电二极管可以包括有机材料。

所述多个像素PX中的每一个可以包括由光电元件产生的电荷生成像素信号的像素电路。在本发明构思的示例性实施例中，像素电路可以包括多个晶体管，并且可以包括驱动晶体管、选择晶体管以及复位晶体管等。例如，在像素PX包括两个或更多光电元件时，每一像素PX可以包括两个或更多像素电路，从而处理所述两个或更多光电元件分别产生的电荷。在本发明构思的示例性实施例中，例如，当像素PX中包含第一和第二光电元件时，像素电路可以包括分别连接到所述第一和第二光电元件以生成第一和第二像素信号的第一和第二像素电路。所述第一和第二像素电路可以互不相同。

行驱动器12可以逐行(即，像素PX的行)地驱动像素阵列11。例如，行驱动器12可以产生控制像素电路中包含的晶体管的信号。

读出电路15可以包括第一读出电路14和第二读出电路13。第一读出电路14和第二读出电路13均可以包括相关双采样器(CDS)和模数转换器(ADC)等。CDS可以从由行驱动器12驱动的连接成行的像素PX接收像素信号，以执行相关双采样。ADC可以将来自CDS的输出转换为数字信号。

第一读出电路14可以通过多条第一列线连接到所述多个像素PX，第二读出电路13可以通过多条第二列线连接到所述多个像素PX。在本发明构思的示例性实施例中，包含在像素PX中的第一像素电路可以经由第一列线连接到第一读出电路14，第二像素电路可以经由第二列线连接到第二读出电路13。

读出电路15可以包括暂时存储ADC产生的数字信号的锁存器或缓冲电路、放大电路等。读出电路15可以暂时存储或者放大ADC产生的数字信号，以产生图像数据。可以通过定时控制器16对行驱动器12和读出电路15等进行操作。可以通过图像处理器20发送的控制命令对定时控制器16进行操作。图像处理器20可以通过定时控制器16控制行驱动器12和读出电路15。图像处理器20可以将读出电路15传送的图像数据输出至显示装置或类似装置，或者可以将所述图像数据存储到诸如存储器的存储装置或类似装置中。

图2和图3是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素的截面图。

参考图2，根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器10中包含的像素100A和100B中的每一个都可以包括第一光电元件110、第二光电元件120以及像素电路130等。第一光电元件110和第二光电元件120可以设于微透镜170和保护层180下方，像素电路130可以设于第一光电元件110和第二光电元件120下方。根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器10可以是背照射图像传感器。

像素100A和100B可以在图像传感器10的像素阵列11中按照M×N矩阵的形式排列，其中，M和N是大于等于2的自然数。可以在彼此相邻的像素100A和100B之间提供间隔区域101，从而避免串扰。分别包含在相邻的第一像素100A和第二像素100B中的第一滤色器160A和第二滤色器160B可以允许不同颜色的光透过。在本发明构思的示例性实施例中，第一滤色器160A可以允许红色光透过，第二滤色器160B可以允许蓝色光透过。所述红色光和蓝色光可以分别被传输至像素100A和100B的第二光电元件120。

像素100A和100B中的每一个都可以包括相互堆叠的第一光电元件110和第二光电元件120。所述第一光电元件110和第二光电元件120可以接收不同颜色的光并产生电荷。在本发明构思的示例性实施例中，第一光电元件110可以是有机光电元件，例如，有机光电二极管，第二光电元件120可以是半导体光电元件，例如，硅光电二极管。像素100A和100B的第二光电元件120可以形成于半导体衬底105内，并且可以接收透过第一滤色器160A和第二滤色器160B的光，以产生载流子。透过第一滤色器160A和第二滤色器160B的光的颜色可以不同于第一光电元件110接收到的光的颜色。

第一光电元件110可以包括彼此相对的上电极层111和下电极层112以及布置于其间的颜色选择层113。颜色选择层113可以通过光电效应从光产生电荷，并且可以包括有机材料。颜色选择层113可以包括主要载流子为空穴的p型层以及主要载流子为电子的n型层。颜色选择层113可以响应于特定波段的光产生电荷。在本发明构思的示例性实施例中，颜色选择层113可以响应于绿色光产生电荷。颜色非绿色的各波长的光可以透过滤色器160A和160B传输至第二光电元件120。

上电极层111和下电极层112可以包括透明导电材料，例如，ITO、IZO、ZnO、SnO₂或类似材料，或者上电极层111和下电极层112可以包括半透明材料，例如，金属薄膜材料。在本发明构思的示例性实施例中，上电极层111的功函数可以大于或等于下电极层112的功函数。

像素电路130可以包括形成于阱区103内的第一像素电路131和第二像素电路132。第一像素电路131可以连接到第一光电元件110，并且可以由第一光电元件110产生的电荷产生第一像素信号。第二像素电路132可以连接到第二光电元件120，并且可以由第二光电元件120产生的电荷产生第二像素信号。

第一像素电路131可以通过通路150连接到第一光电元件110。通路150可以是微型穿硅通路(μTSV)。通路150可以包括绝缘部分151和导电部分152。导电部分152可以沿像素100A和100B的侧壁延伸，从而将第一光电元件110电连接到第一像素电路131。在本发明构思的示例性实施例中，导电部分152的第一表面可以连接到第一光电元件110的下电极层112，导电部分152的第二表面可以连接到包含在第一像素电路131内的多个电路元件之一。在本发明构思的示例性实施例中，导电部分152可以直接连接到包含在第一像素电路131内的浮置扩散节点。绝缘部分151可以包括绝缘材料，例如，SiO₂、SiN、Al₂O₃、HfOx或类似材料。

第一像素电路131和第二像素电路132可以包括互不相同的电路。在本发明构思的示例性实施例中，第一像素电路131可以通过不包含转移晶体管的三晶体管(3T)电路实施，第二像素电路132可以通过包含转移晶体管的四晶体管(4T)电路实施。第一光电元件110可以通过通路150连接到第一像素电路131。可能难以在第一像素电路131中包含4T电路所需的钳位光电二极管(PPD)结构。因而，可以将第一像素电路131实现为不包含转移晶体管的3T电路。

参考图3，根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器10中包含的像素200A和200B中的每一个都可以包括第一光电元件210、第二光电元件220以及像素电路230等。第一光电元件210和第二光电元件220可以布置在微透镜270和保护层280下方，像素电路230可以布置在第一光电元件210和第二光电元件220下方。

参考图3示出的像素200A和200B中的每一个可以包括多个第二光电元件220。在本发明构思的示例性实施例中，每一个第二光电元件220都可以包括上光电元件221和下光电元件222。上光电元件221和下光电元件222可以接收不同颜色的光，以产生电荷。在本发明构思的示例性实施例中，下光电元件222可以接收的光的波段比上光电元件221的波段长。例如，下光电元件222可以响应于红色光产生电荷，上光电元件221可以响应于蓝色光产生电荷。

如图3所示，第二像素电路232可以包括多个连接到第二光电元件220的电路。在本发明构思的示例性实施例中，连接到上光电元件221的第二像素电路232中的电路可以实施为3T电路，例如，第一像素电路231。此外，连接到下光电元件222的第二像素电路232中的电路可以实施为4T电路。由于上光电元件221按照与第一光电元件210类似的方式通过通路连接到第二像素电路232，因而上光电元件221可能不能具有4T电路所需的PPD结构。因而，上光电元件221可以连接到不包括转移晶体管的3T电路。

图4A和4B是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路的电路图。图4A和4B所示的像素电路可以对应于图2中所示的第一像素电路131和图3中所示的第一像素电路231。

根据本发明构思的示例性实施例，图4中所示的第一像素电路301可以包括多个晶体管RX、DX和SX，并且可以具有3T电路结构。在本发明构思的示例性实施例中，第一像素电路301可以包括复位晶体管RX、驱动晶体管DX和选择晶体管SX。驱动晶体管DX的栅极端子可以连接到浮置扩散区FD，并且在第一光电元件OPD内产生的电荷可以在浮置扩散区FD内累积。在本发明构思的示例性实施例中，第一光电元件OPD可以是包括有机材料的有机光电二极管。

驱动晶体管DX可以通过浮置扩散区FD内累积的电荷作为源极跟随器缓冲放大器工作。驱动晶体管DX可以对浮置扩散区FD内累积的电荷放大，并将放大后的电荷转移至选择晶体管SX。驱动晶体管DX也可以被称为源极跟随器晶体管。

可以通过行驱动器(例如，行驱动器12)输入的选择控制信号SEL对选择晶体管SX进行操作，并且选择晶体管SX可以执行切换和寻址操作。例如，在从行驱动器施加选择控制信号SEL时，第一像素信号VOpix可以被输出到连接到选择晶体管SX的第一列线。第一像素信号VOpix可以被第一读出电路(例如，第一读出电路14)检测到。

可以通过行驱动器输入的复位控制信号RG控制复位晶体管RX。复位晶体管RX可以响应于复位控制信号RG将浮置扩散区FD的电压复位至读出电压VRD。

如图4A所示，第一光电元件OPD可以采用空穴作为主要载流子。在采用空穴作为主要载流子的情况下，第一光电元件OPD的阳极可以连接到浮置扩散区FD，第一光电元件OPD的阴极可以连接到上电极电压Vtop。在本发明构思的示例性实施例中，上电极电压Vtop可以具有几个伏特，例如，大约3.0V。由于在第一光电元件OPD中产生空穴作为主要载流子，因而可以将复位晶体管RX的漏极端子连接到读出电压VRD，读出电压VRD具有不同于电源电压VDD的电压大小。采用空穴作为主要载流子的第一像素电路301可以具有弱暗电流。

参考图4B，第一像素电路302可以是包括复位晶体管RX、驱动晶体管DX和选择晶体管SX的3T电路。图4B所示的第一光电元件OPD可以采用电子作为主要载流子。由于采用电子作为主要载流子，因而可以将第一光电元件OPD的阴极连接到浮置扩散区FD，并且可以将第一光电元件OPD的阳极连接到地电压。复位晶体管RX的漏极端子和驱动晶体管DX的漏极端子可以连接到电源电压VDD。

图5A和5B是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路的电路图。图5A和5B所示的像素电路可以对应于图2的第二像素电路132和图3的第二像素电路232。

参考图5A，第二像素电路303可以是包括四个晶体管的4T电路。第二像素电路303除了复位晶体管RX、驱动晶体管DX和选择晶体管SX之外，还可以包括转移晶体管TX。连接到第二像素电路303的第二光电元件SPD可以是硅光电二极管，并且可以通过转移晶体管TX连接到浮置扩散区FD。例如，第二光电元件SPD的阴极或阳极可以不直接连接到浮置扩散区FD。

转移晶体管TX可以基于行驱动器发送的转移控制信号TG将第二光电元件SPD内累积的电荷转移至浮置扩散区FD。第二光电元件SPD可以采用电子作为主要载流子。复位晶体管RX、驱动晶体管DX和选择晶体管SX的操作可以与参考图4A和4B描述的那些操作类似。第二像素信号VSpix可以通过连接到选择晶体管SX的第二列线输出。第二像素信号VSpix可以由第二读出电路检测。

参考图5B，第二像素电路304可以包括驱动晶体管DX、复位晶体管RX和转移晶体管TX。例如，在转移晶体管TX响应于转移控制信号TG导通时，在第二光电元件SPD内产生的电荷可以被转移至浮置扩散区FD，并且驱动晶体管DX可以对所述电荷进行放大，以输出第二像素信号VSpix。

连接到第二光电元件SPD的第二像素电路303或304可以包括转移晶体管TX。可以通过从行驱动器发送的转移控制信号TG控制转移晶体管TX。由于转移控制信号TG决定着是否将第二光电元件SPD中产生的电荷转移至浮置扩散区FD，因而相邻像素PX中包含的第二像素电路303和304可以共享除了转移晶体管TX之外的驱动晶体管DX、复位晶体管RX以及选择晶体管SX等。因而，由于相邻像素内包含的第二像素电路303和304可以共享一条第二列线，可以提高电路的集成度。

在本发明构思的示例性实施例中，相邻像素PX的第一像素电路301和302可以共享一条第一列线。此外，相邻像素PX内包含的第一像素电路301和302共享一条第一列线的方式可以与相邻像素PX的第二像素电路303和304共享一条第二列线的方式相同。因而，可以降低在通过第一列线检测第一像素信号VOpix和通过第二列线检测第二像素信号VSpix的过程中出现的噪声。此外，由于第一读出电路和第二读出电路分别检测第一像素信号VOpix和第二像素信号VSpix，因而可以简化数据重新排序过程。

图6是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路和列线的连接结构的示意图。

参考图6，图像传感器可以包括多个像素PX，并且所述多个像素中的部分像素，例如，相邻像素PX，可以形成一个像素组。尽管图6仅示出了32个像素PX和8个像素组401到408，但是应当理解可以根据需要改变图像传感器中包含的像素PX的数量。像素组401到408中的每一组可以包括四个像素PX，像素组401到408中的每一组中包含的四个像素可以按照2×2矩阵排列。可以对像素组401到408中的每一组中包含的像素PX的数量以及其排列形式做出各种修改。

参考图6，为了便于描述，分开示出了各个像素PX中连接到第一光电元件的第一像素电路和连接到第二光电元件的第二像素电路以及像素组401到408。在本发明构思的示例性实施例中，参考图6，在图右侧示出了第一像素电路，例如，连接到有机光电二极管的有机像素电路(OPC)，在图的左侧示出了第二像素电路，例如，连接到硅光电二极管的硅像素电路(SPC)。由于在图像传感器中，每个像素PX既包括第一像素电路OPC，又包括第二像素电路SPC，因而第一像素电路OPC和第二像素电路SPC可以相互交叠。

包含在各像素PX内的第一像素电路OPC和第二像素电路SPC可以连接到列线OC0、OC1、SC0和SC1以及行线R0到R15。例如，在各像素组401到408中，第一像素电路OPC可以连接到第一列线OC0和OC1，第二像素电路SPC可以连接到第二列线SC0和SC1。在本发明构思的示例性实施例中，像素组401到408中的每一组中包含的像素PX的第一像素电路OPC可以共享第一列线OC0和OC1之一。像素组401到408中的每一组中包含的像素PX的第二像素电路SPC可以共享第二列线SC0和SC1之一。

参考图6，第一像素组401中包含的像素PX的第一像素电路OPC可以共享第一列线OC0。第一像素组401中包含的像素PX的第二像素电路SPC可以共享第二列线SC0。第二像素组402的像素PX中包含的第一像素电路OPC可以共享第一列线OC0，第二像素组402的第二像素电路SPC可以共享第二列线SC0。第三到第六像素组403到406中的每一组中包含的像素PX的第一像素电路OPC可以共享第一列线OC1，第三到第六像素组403到406的第二像素电路SPC可以共享第二列线SC1。

在本发明构思的示例性实施例中，参考图6，连接到不同的第一列线OC0和OC1的第一像素电路OPC输出的第一像素信号可以同时被检测到。此外，连接到不同的第二列线SC0和SC1的第二像素电路SPC输出的第二像素信号可以同时被检测到。例如，在将第一和第二列线OC0、OC1、SC0和SC1与行线R0到R15的交点定义为各像素PX的地址时，分别由位于地址[0,0]处的PX的第一像素电路OPC[0,0]和由位于地址[4,0]处的像素PX的第一像素电路OPC[4,0]输出的第一像素信号，可以同时被第一读出电路检测到。由于位于地址[0,0]处的像素的第一像素电路OPC[0,0]和位于地址[4,0]处的像素的第一像素电路OPC[4,0]连接到不同的第一列线OC0和OC1，因而这些第一像素信号不会交叠。

此外，分别由位于地址[0,0]处的像素的第二像素电路SPC[0,0]和位于地址[4,0]处的像素PX的第二像素电路SPC[4,0]输出的第二像素信号，可以同时被第二读出电路检测到。由于位于地址[0,0]处的像素的第二像素电路SPC[0,0]和位于地址[4,0]处的像素的第二像素电路SPC[4,0]连接到不同的第二列线SC0和SC1，因而这些第二像素信号不会交叠。

在如上文所述检测第一和第二像素信号时，在每一扫描周期内在其内检测到像素信号(例如，第一和第二像素信号)的第一像素电路OPC和第二像素电路SPC可以包含在同一像素PX内。例如，在单个扫描周期内，可能不能检测到来自不同像素PX中包含的第一像素电路OPC和第二像素电路SPC的像素信号，这是因为所述第一像素电路OPC和第二像素电路SPC包含在同一像素PX内。因而，可以降低单个扫描周期内从其中检测到像素信号的像素PX之间的像素坐标差导致的噪声成分。此外，由于在每一扫描周期内从同一像素PX中包含的第一像素电路OPC和第二像素电路SPC检测像素信号，因而可以简化重新排序过程，在所述重新排序过程中，在将像素信号转换为数字图像数据之后，根据像素地址对所述数字图像数据进行排列。

图7A和7B是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的像素信号检测方法的示意图。

参考图7A，其示出了排列在行线R0到R7与列线OC0到OC3和SC0到SC3的交点处的像素PX。第一列线OC0到OC3可以连接到各像素PX的第一像素电路，第二列线SC0到SC3可以连接到各像素PX的第二像素电路。像素PX可以通过行线R0到R7接收来自行驱动器的选择信号。包含在被输入了所述选择信号的像素PX内的第一像素电路和第二像素电路，可以将第一像素信号输出至第一列线OC0到OC3之一，将第二像素信号输出至第二列线SC0到SC3之一。例如，在每一像素组中，第一像素电路可以顺次连接到所述多条第一列线之一，第二像素电路可以顺次连接到所述多条第二列线之一。此外，在每一像素组中，第一像素电路连接到所述多条第一列线之一的顺序可以与第二像素电路连接到所述多条第二列线之一的顺序相同。

参考图7A和7B，在每一扫描周期内可以同时检测到来自多个像素PX的像素信号。在第一扫描周期H1中，可以从包含在四个分别位于地址[0,0]、[4,0]、[0,2]和[4,2]的像素PX中的第一像素电路和第二像素电路，同时检测到第一像素信号和第二像素信号。所述地址可以对应于行线和列线。如上文参考图6所述，四个按照2×2矩阵形式彼此相邻的像素PX可以形成一个像素组，并且包含在每一像素组中的四个像素可以共享列线OC0到OC3之一以及列线SC0到SC3之一。因而，可以选择连接到列线OC0到OC3以及SC0到SC3中的不同线的像素PX，从而在像素信号不交叠的情况下检测像素信号。

例如，位于地址[0,0]的像素的第一像素电路OPC[0,0](参见图6)可以连接到第一列线OC0，位于地址[4,0]的像素的第一像素电路OPC[4,0]可以连接到第一列线OC1。因而，可以在不存在信号干扰的情况下，检测分别在第一像素电路OPC[0,0]和第一像素电路OPC[4,0]中产生的第一像素信号。

在发生在第一扫描周期结束之后的第二扫描周期H2中，可以同时检测到来自位于地址[0,1]、[4,1]、[0,3]和[4,3]的四个像素PX的第一和第二像素信号。在接下来发生的第三扫描周期H3中，可以同时从处于地址[1,0]、[5,0]、[1,2]和[5,2]的四个像素检测到第一和第二像素信号。在第三扫描周期H3结束之后发生的第四扫描周期H4中，可以同时从处于地址[1,1]、[5,1]、[1,3]和[5,3]的四个像素检测到第一和第二像素信号。随着经过第一到第四扫描周期H1到H4，可以完成四个像素组中包含的像素PX输出的像素信号的检测。在第五到第八扫描周期H5到H8中，可以检测来自另外四个像素组中包含的像素PX的像素信号，在第一到第四扫描周期H1到H4中未检测来自所述另外四个像素组中包含的像素PX的像素信号，如图7B所示。

如图7A和7B所示，在扫描周期H1到H8中的每一扫描周期中，对于每一个所选择的像素PX，可以从同一像素PX中包含的第一像素电路和第二像素电路检测第一像素信号和第二像素信号。因而，由于在扫描周期H1到H8中的每一个中产生的像素PX间的耦合成分不显著变化，因而可以减少水平固定模式噪声(HFPN)的发生。此外，由于在扫描周期H1到H8中的每一个中，从同一像素PX中包含的第一和第二像素电路检测第一和第二像素信号，因而可以简化行驱动器的设计。此外，可以简化根据像素地址对由第一和第二像素信号产生的图像数据进行排列的数据重新排序过程。

图8和图9是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路和列线的连接结构的电路图。例如，图8是示出了根据本发明构思的示例性实施例的、与图6的第一像素组401对应的像素电路和列线的连接结构的电路图。图9是示出了根据本发明构思的示例性实施例的、与图6的第三像素组403对应的像素电路和列线的连接结构的电路图。

参考图8，第一像素组401可以包括按照2×2矩阵排列的四个像素PX。第一像素组401中包含的四个像素PX中的每一个都可以包括第一像素电路和第二像素电路。第一像素电路可以连接到有机光电二极管OPD1到OPD4，并产生第一像素信号。第二像素电路可以连接到半导体光电二极管SPD1到SPD4，并产生第二像素信号。第一像素组401可以连接到第一列线OC0和第二列线SC0。第一列线OC0可以输出第一像素信号，第二列线SC0可以输出第二像素信号。

各第一像素电路可以分别通过包括三个晶体管的3T电路实施。例如，对应于地址[0,0]的像素PX[0,0]的第一像素电路可以包括复位晶体管OR1、驱动晶体管OD1和选择晶体管OS1。复位晶体管OR1和选择晶体管OS1可以分别由行驱动器输入的复位信号ORG[1]和选择信号OSEL[1]控制。在每一扫描周期中，行驱动器可以仅导通第一像素组401的第一像素电路中包含的四个选择晶体管OS1到OS4之一。因而，第一像素组401中包含的四个第一像素电路可以共享第一列线OC0。

各第二像素电路可以分别通过包括四个晶体管的4T电路实施。例如，与地址[0,0]对应的像素PX[0,0]的第二像素电路可以包括转移晶体管TX1、复位晶体管RX1、驱动晶体管DX1和选择晶体管SX1。复位晶体管RX1、驱动晶体管DX1和选择晶体管SX1可以连接到不同像素PX中包含的转移晶体管TX2到TX4。例如，第一像素组401中包含的第二像素电路可以共享复位晶体管RX1、驱动晶体管DX1和选择晶体管SX1。

第二像素电路中包含的转移晶体管TX1到TX4可以分别通过不同的传输信号TG[1]到TG[4]控制。在每一扫描周期中，行驱动器可以采用传输信号TG[1]到TG[4]仅导通转移晶体管TX1到TX4之一。因而，第一像素组401中包含的四个第二像素电路可以共享复位晶体管RX1、驱动晶体管DX1、选择晶体管SX1和第二列线SC0。第一和第二像素信号通过第一列线OC0和第二列线SC0输出的顺序可以与上文参考图7A和图7B描述的类似。

在第一扫描周期H1内，可以导通与地址[0,0]对应的像素PX[0,0]的选择晶体管OS1。在第一扫描周期H1内，可以关断其它像素PX内包含的所有其它选择晶体管OS2到OS4。因而，在第一扫描周期H1内，可以通过第一列线OC0输出与地址[0,0]对应的像素PX[0,0]的第一像素电路产生的第一像素信号。

同时，在第一扫描周期H1内，可以导通与地址[0,0]对应的像素PX[0,0]的转移晶体管TX1。在第一扫描周期H1内，可以关断其它像素PX内包含的所有其它转移晶体管TX2到TX4。因而，在第一扫描周期H1内，由与地址[0,0]对应的像素PX[0,0]的第二像素电路产生的第二像素信号可以通过第二列线SC0输出。因而，通过在第一到第四扫描周期H1到H4中的每一个内仅导通选择晶体管OS1到OS4之一，第一像素组401内包含的第一像素电路可以共享一条第一列线OC0。此外，通过在第一到第四扫描周期H1到H4中的每一个内仅导通转移晶体管TX1到TX4之一，第一像素组401内包含的第二像素电路可以共享一条第二列线SC0。

参考图9，第三像素组403可以具有与第一像素组401的结构类似的结构。例如，第三像素组403中包含的四个像素PX中的每一个都可以包括第一像素电路和第二像素电路。第三像素组403中包含的四个第一像素电路可以共享一条第一列线OC1，第三像素组403中包含的四个第二像素电路可以共享一条第二列线SC1。

第三像素组403内包含的第一像素电路所共享的第一列线OC1可以不同于第一像素组401内包含的第一像素电路共享的第一列线OC0。第三像素组403内包含的第二像素电路所共享的第二列线SC1可以不同于第一像素组401内包含的第二像素电路所共享的第二列线SC0。因而，可以同时检测来自第一像素组401内包含的像素PX和第三像素组403内包含的像素PX的像素信号。

在第一扫描周期H1内，包含在与地址[4,0]对应的像素PX[4,0]中的选择晶体管OS5可以导通，并且包含在第三像素组403的其它像素PX内的所有其它选择晶体管OS6到OS8可以关断。因而，在第一扫描周期H1内，由与地址[4,0]对应的像素PX[4,0]内包含的有机光电二极管OPD5的电荷产生的第一像素信号，可以通过第一列线OC1输出。

此外，在第一扫描周期H1中，与地址[4,0]对应的像素PX[4,0]中包含的转移晶体管TX5可以导通，其它像素PX中包含的所有其它转移晶体管TX6到TX8可以关断。因而，在第一扫描周期H1内，由与地址[4,0]对应的像素PX[4,0]中包含的半导体光电二极管SPD4的电荷产生的第二像素信号可以通过第二列线SC1输出。因而，可以从共享第一列线OC0和OC1以及第二列线SC0和SC1的像素组401和403中包含的像素PX，相互同时地检测第一像素信号和第二像素信号。

图10是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路和列线的连接结构的示意图。

参考图10，为了描述方便起见，分开示出了像素组501到508的各个像素PX中的、连接到第一光电元件的第一像素电路和连接到第二光电元件的第二像素电路。在图10中，在图右侧示出了连接到有机光电二极管的第一像素电路(OPC)，在图左侧示出了连接到半导体光电二极管的第二像素电路(SPC)。第一像素电路OPC和第二像素电路SPC可以一起包含在图像传感器的每个像素PX中。

包含在每个像素PX中的第一像素电路OPC和第二像素电路SPC可以连接到列线OC0、OC1、SC0和SC1以及行线R0到R15。彼此相邻的像素PX可以形成像素组501到508。在像素组501到508每一个中，第一像素电路OPC可以连接到第一列线OC0和OC1，第二像素电路SPC可以连接到第二列线SC0和SC1。图10的像素组501到508每一个中的像素PX可以按照4×1矩阵的形式排列。此外，两个彼此相邻的像素组中包含的像素电路可以共享一条列线。例如，第一像素组501的第一像素电路OPC可以与第二像素组502的第一像素电路OPC共享第一列线OC0。此外，第一像素组501的第二像素电路SPC可以与第二像素组502的第二像素电路SPC共享第二列线SC0。

如图10所示，连接到不同第一列线OC0和OC1的第一像素电路OPC输出的第一像素信号可以被同时检测。连接到不同第二列线SC0和SC1的第二像素电路SPC输出的第二像素信号也可以被同时检测。例如，在将列线OC0、OC1、SC0和SC1与行线R0到R15的交点定义为各像素PX的地址时，分别由位于地址[0,0]处的像素的第一像素电路OPC[0，0]和由位于地址[4,0]处的像素的第一像素电路OPC[4,0]输出的第一像素信号，可以同时被第一读出电路检测。分别由位于地址[0,0]处的像素的第二像素电路SPC[0,0]和由位于地址[4,0]处的像素的第二像素电路SPC[4,0]输出的第二像素信号，可以同时被第二读出电路检测。

在按照上文描述的方式检测像素信号的情况下，在每一扫描周期内检测其中的像素信号的第一像素电路OPC和第二像素电路SPC，可以包含于同一像素内。因而，可以降低从其中检测像素信号的像素PX之间的像素坐标的差异导致的噪声成分。此外，可以简化重新排序过程，在重新排序过程中对通过使像素信号数字化而产生的图像数据重新排序。此外，由于在每一扫描周期内从包含于单个像素PX内的第一像素电路OPC和第二像素电路SPC检测像素信号，因而可以简化行驱动器的操作和/或电路。

图11A和11B是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的像素信号检测方法的示意图。

图11A和11B示出了如图10所述的共享列线的像素PX。参考图11A，在第一扫描周期H1内，可以从分别位于地址[0,0]、[4,0]、[0,2]、[4,2]的四个像素PX中包含的第一像素电路和第二像素电路，同时检测第一和第二像素信号。例如，在第一扫描周期H1内从其中检测第一和第二像素信号的像素PX的地址，可以与参考图7A和图7B描述的那些相同。

图10的像素PX和/或像素组的排列可以与图6的像素PX和/或像素组的排列不同。在图10中，在第二扫描周期H2内输出第一和第二像素信号的像素地址可以是[1,0]、[4,1]、[1,2]和[4,2]。例如，在图11A和11B中，可以在经过了扫描周期之后，使像素PX的地址垂直移位。因而，像素信号检测方向可以互不相同，取决于扫描周期的流逝。

图12和13是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包含的像素电路和列线的连接结构的电路图。

图12示出了对应于图10的第一像素组501和第二像素组502的像素组。参考图12，在第一像素组501和第二像素组502中可以包含按照4×2矩阵排列的八个像素PX。在每一组中，四个像素PX可以按照4×1矩阵形式排列。包含在第一像素组501中的四个像素PX和包含在第二像素组502中的四个像素PX，可以包括连接到有机光电二极管OPD1到OPD4以及OPD9到OPD12的第一像素电路、以及连接到半导体光电二极管SPD1到SPD4以及SPD9到SPD12的第二像素电路。第一像素组501和第二像素组502中包含的第一像素电路可以共享第一列线OC0，第一像素组501和第二像素组502中包含的第二像素电路可以共享第二列线SC0。在第一像素组501和第二像素组502内，第二像素电路可以共享除了转移晶体管TX1到TX4以及TX9到TX12以外的晶体管RX1、DX1和SX1。

在第一扫描周期H1内，与地址[0，0]对应的像素PX[0,0]内包含的选择晶体管OS1可以导通，第一像素组501和第二像素组502内的其它像素PX中包含的所有其它选择晶体管OS2到OS4以及OS9到OS12可以关断。因而，在第一扫描周期H1内，可以通过第一列线OC0输出由与地址[0,0]对应的像素PX[0,0]中包含的有机光电二极管OPD1的电荷产生的第一像素信号。

在第一扫描周期H1内，与地址[0,0]对应的像素PX[0,0]的转移晶体管TX1可以导通。在第一扫描周期H1内，第一像素组501和第二像素组502的其它像素PX内包含的所有其它转移晶体管TX2到TX4以及TX9到TX12可以关断。因而，在第一扫描周期H1内，由与地址[0,0]对应的像素PX[0,0]中包含的半导体光电二极管SPD1的电荷产生的第二像素信号，可以通过第二列线SC0输出。例如，在第一像素组501和第二像素组502中，在各扫描周期H1到H8中，包含在一个像素PX中的第一像素电路和第二像素电路可以连接到第一列线OC0和第二列线SC0。例如，在扫描周期H1到H8中的不同扫描周期内，第一像素组501和第二像素组502中的不同像素PX可以连接到第一列线OC0以及连接到第二列线SC0。

图13示出了与图10所示的第三像素组503和第四像素组504对应的像素组。参考图13，第三像素组503中包含的四个像素PX中的每一个和第四像素组504中包含的四个像素PX中的每一个，都可以包括第一像素电路和第二像素电路。第三像素组503和第四像素组504中包含的第一像素电路可以共享一条第一列线OC1，第二像素电路可以共享一条第二列线SC1。

包含在第三像素组503和第四像素组504中的第一像素电路所共享的第一列线OC1，可以不同于包含在第一像素组501和第二像素组502中的第一像素电路所共享的第一列线OC0。此外，包含在第三像素组503和第四像素组504中的第二像素电路所共享的第二列线SC1，可以不同于第一像素组501和第二像素组502中包含的第二像素电路所共享的第二列线SC0。因而，可以从第一像素组501和第二像素组502中包含的像素PX以及第三像素组503和第四像素组504中包含的像素PX，同时检测像素信号。

在本发明构思的示例性实施例中，在第一扫描周期H1内，包含在与地址[4,0]对应的像素[4,0]中的选择晶体管OS5可以导通，并且包含在第三像素组503和第四像素组504中的所有其它选择晶体管OS6到OS8以及OS13到OS16可以关断。因而，在第一扫描周期H1内，由包含在与地址[4,0]对应的像素PX[4,0]中的有机光电二极管OPD5的电荷产生的第一像素信号，可以通过第一列线OC1输出。

此外，在第一扫描周期H1中，与地址[4,0]对应的像素PX[4,0]中包含的转移晶体管TX5可以导通，并且第三像素组503和第四像素组504中包含的所有其它转移晶体管TX6到TX8以及TX13到TX16可以关断。因而，在第一扫描周期H1内，由与地址[4,0]对应的像素PX[4,0]中包含的半导体光电二极管SPD5的电荷产生的第二像素信号，可以通过第二列线SC1输出。因而，可以从共享互不相同的第一列线OC0和OC1或者互不相同的第二列线SC0和SC1的像素组中包含的像素PX，同时检测第一像素信号和第二像素信号。

图14是示出了包括根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的电子装置的示意图。

参考图14，图像传感器1010可以应用于计算机装置1000。图14中所示的计算机装置1000可以包括输入/输出装置1020、存储器1030、处理器1040和端口1050等，以及图像传感器1010。此外，计算机装置1000还可以包括有线/无线通信装置以及电源装置等。在图14所示的元件中，端口1050可以是提供用来允许计算机装置1000与显卡、声卡、存储卡以及通用串行总线(USB)装置等通信的装置。例如，计算机装置1000可以是智能电话、平板个人计算机、智能可佩带装置、台式计算机、膝上型计算机等。

处理器1040可以执行特定的算术运算、命令以及任务等。处理器1040可以是中央处理单元(CPU)或微处理器单元(MCU)，并且可以经由总线1060与存储装置1030、输入/输出装置1020、图像传感器1010以及与端口1050连接的其它装置通信。

存储器1030可以是存储计算机装置1000的操作所需的数据、多媒体数据或类似数据的存储介质。存储器1030可以包括诸如随机存取存储器(RAM)的易失性存储器、诸如闪速存储器的非易失性存储器等等。此外，存储器1030可以包括固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)、光学驱动器(ODD)中的至少一种作为存储装置。输入/输出装置1020可以包括诸如键盘、鼠标、触摸屏等的面向用户的输入装置以及诸如显示器、音频输出单元等的输出装置。

图像传感器1010可以通过总线1060或其它通信电路连接到处理器1040。处理器1040可以执行图1所示的图像处理器20的功能。可以提供如上文所述的图像传感器1010。

例如，图像传感器1010可以包括多个像素PX，并且两个或更多相邻像素PX可以形成像素组。由于一个像素组内的每个像素PX中包含的像素电路共享一条列线，因而可以在每一扫描周期内从单个像素内包含的像素电路检测像素信号。因而，例如，在检测像素信号时，可以去除在像素PX内堆叠的有机光电二极管和半导体光电二极管中出现的耦合成分。因而，可以减少或者消除水平方向上固定模式噪声的出现。此外，由于在每一扫描周期内可以避免检测到来自不同像素PX中包含的像素电路的像素信号，因而可以简化图像数据的重新排序过程。

如上文所阐述的，彼此相邻的各像素PX中包含的连接到第一光电元件的第一像素电路可以共享单条列线，连接到第二光电元件的第二像素电路也可以共享单条列线。可以从所述第一和第二像素电路检测像素信号以简化数据重新排序过程，并且可以降低由于第一和第二光电元件之间的耦合差而出现的噪声。

尽管已经参考本发明构思的示例性实施例具体示出和描述了本发明构思，但是对于本领域普通技术人员而言，显然可以在不背离下述权利要求所界定的本发明构思的精神和范围的情况下，对其做出各种形式和细节上的改变。