图像传感器及其操作方法与流程

本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种图像传感器及其操作方法。

背景技术：

1、一般来说，传统的图像传感器当中须设置有多条偏置信号线以及多条重置信号线，以分别用于提供偏置电压以及重置电压。并且，从制造工艺的角度来看，多条偏置信号线以及多条重置信号线的多条金属走线将会横跨图像传感器的像素阵列，而导致图像传感器的填充系数(fill factor)下降，以及绿平衡(gb/gr balance)不佳。

技术实现思路

1、本发明是针对一种图像传感器及其操作方法，可实现图像传感器具有较高的填充系数(fill factor)，并可具有良好的绿平衡(gb/gr balance)效果。

2、根据本发明的实施例，本发明的图像传感器包括第一像素电路以及列读出电路。第一像素电路包括第一像素单元、第一传送晶体管、第一重置晶体管、第一读出晶体管以及第一选择晶体管。第一传送晶体管的第一端耦接一第一浮动扩散节点。第一传送晶体管的第二端耦接第一像素单元。第一重置晶体管耦接第一浮动扩散节点。第一读出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读出晶体管。

3、根据本发明的实施例，本发明的操作方法适用于图像传感器。图像传感器包括第一像素电路以及列读出电路。第一像素电路包括第一像素单元、第一传送晶体管、第一重置晶体管、第一读出晶体管以及第一选择晶体管。列读出电路包括第一电路节点以及第二电路节点。第一重置晶体管的第一端以及第一读出晶体管的第一端耦接第一电路节点。第一选择晶体管耦接第二电路节点。操作方法包括以下步骤：在重置期间，通过第一重置晶体管的控制端接收第一重置信号，以通过第一电路节点的第一电压重置第一浮动扩散节点并且第一传送晶体管控制端接收第一传送信号使得第一取样节点(第一像素单元)一并重置；在曝光期间，通过第一取样节点累积由第一像素单元提供的电荷；在读出期间，第一传送晶体管控制端接收第一传送信号，以至累积在第一取样节点电荷转移至第一浮动扩散节点，通过第一选择晶体管的控制端接收第一选择信号，以使第一读出晶体管将第一浮动扩散节点所累积的电荷信号放大并传递至第一电路节点，而使得列读出电路读出信号，其中第一选择晶体管产生从列读出电路流经的偏置电流，而使得第一读出晶体管操作在正常工作区间。

4、基于上述，本发明的图像传感器及其操作方法，可通过将用于提供重置电压的信号线以及偏置电压的信号线(即本发明读出传感信号传输信号线)整合由列读出电路的同一电路节点且同一信号线来提供，以使至少节省用于提供重置电压的金属走线，以使图像传感器具有良好的填充系数，以及较佳的绿平衡效果。

5、为让本发明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。

技术特征：

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述读出晶体管的第一端耦接所述第一电路节点，并且所述读出晶体管的第二端耦接所述选择晶体管的第一端，

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述像素电路还包括：

4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述斜坡信号为上斜坡信号或下斜坡信号。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述传送晶体管、所述重置晶体管、所述读出晶体管以及所述选择晶体管分别为n型晶体管。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述列读出电路还包括：

7.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述列读出电路还包括：

9.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一晶体管的控制端以及所述第三晶体管的控制端耦接第一控制电压，并且所述第二晶体管的控制端以及所述第四晶体管的控制端耦接第二控制电压。

10.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管以及所述第四晶体管分别为p型晶体管。

11.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述第一像素电路、所述第二像素电路、所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管以及偏置晶体管组成第一级放大器。

12.根据权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述第一级放大器的第一输入端耦接所述第一电路节点，所述第一级放大器的第二输入端耦接所述第二电路节点，并且第一级放大器的第三输入端耦接所述第三电路节点。

13.根据权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，所述列读出电路还包括第二级放大器，其中所述第二级放大器的第一输入端耦接所述第一级放大器的第一输出端，并且所述第二级放大器的第二输入端耦接所述第一级放大器的第二输出端。

14.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，还包括像素阵列，其中所述像素阵列的第一行包括多个第一像素电路以及多个第二像素电路，并且所述多个第一像素电路以及所述多个第二像素电路交错排列，并且所述多个第一像素电路、所述多个第二像素电路、所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管以及所述偏置晶体管组成所述第一级放大器。

15.根据权利要求14所述的图像传感器，其特征在于，所述像素阵列的每一行分别包括多个第一像素电路以及多个第二像素电路，并且所述列读出电路还包括多个第一晶体管、多个第二晶体管、多个第三晶体管、多个第四晶体管、多个第五晶体管、多个第六晶体管以及多个偏置晶体管，其中所述多个第一像素电路、所述多个第二像素电路、所述多个第一晶体管、所述多个第二晶体管、所述多个第三晶体管、所述多个第四晶体管、所述多个第五晶体管、所述多个第六晶体管以及所述多个偏置晶体管分别组成多个第一级放大器，其中所述多个第一级放大器分别对应于所述像素阵列多行，

16.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四个第一像素单元以及四个第一传送晶体管，其中所述四个第一像素单元分别通过所述四个第一传送晶体管耦接至所述第一浮动扩散节点。

17.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，在重置期间所述第一重置晶体管的控制端接收第一重置信号，以通过所述第一电路节点的第一电压重置所述第一浮动扩散节点并且第一传送晶体管控制端接收第一传送信号使得第一取样节点一并重置，

18.一种图像传感器的操作方法，其特征在于，所述图像传感器包括第一像素电路以及列读出电路，所述第一像素电路包括第一像素单元、第一传送晶体管、第一重置晶体管、第一读出晶体管以及第一选择晶体管，所述列读出电路包括第一电路节点以及第二电路节点，其中所述第一重置晶体管的第一端以及所述第一读出晶体管的第一端耦接所述第一电路节点，并且所述第一选择晶体管耦接所述第二电路节点，其中所述操作方法包括：

技术总结
本发明提供一种图像传感器及其操作方法。图像传感器包括像素电路以及列读出电路。像素电路包括像素单元、传送晶体管、重置晶体管、读出晶体管以及选择晶体管。列读出电路包括第一电路节点以及第二电路节点。第一重置晶体管的第一端以及第一读出晶体管的第一端耦接第一电路节点，并且第一选择晶体管的第二端耦接第二电路节点。本发明的图像传感器及其操作方法，可实现图像传感器具有较高的填充系数，并可具有良好的绿平衡效果。

技术研发人员：印秉宏,王佳祥,吕家贤
受保护的技术使用者：广州印芯半导体技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16