图像传感器和包括该图像传感器的电子设备的制作方法

各种示例实施例涉及图像传感器，并且更具体地，涉及提供具有扩展的动态范围和高质量的图像的图像传感器，和/或包括该图像传感器的电子设备。

背景技术：

1、图像传感器是或者包括：捕获对象的二维的和/或三维的图像的设备。图像传感器使用光电转换元件生成对象的图像，该光电转换元件根据从对象反射的光的强度进行反应。随着互补金属氧化物半导体(cmos)技术的发展，使用cmos的cmos图像传感器被广泛地使用。近来，随着图像传感器被安装在各种设备中，需要或期望在低照度和高照度下具有高动态范围(hdr)和/或信噪比(snr)的改进特性的图像传感器。

技术实现思路

1、各种示例实施例提供了一种包括像素并且生成具有高动态范围和改进的信噪比的图像数据的图像传感器以及包括该图像传感器的电子设备，该像素包括共享驱动晶体管的多个光电转换元件并且支持双转换增益模式。

2、根据一些示例实施例，提供了一种图像传感器，包括：像素阵列，该像素阵列包括连接到第一列线的第一像素和连接到第二列线的第二像素，第一像素和第二像素中的每个包括共享驱动晶体管的第一光电二极管(pd)和第二pd，第一像素和第二像素被配置为根据基于相应的第一pd的转换增益在第一模式和第二模式下操作，并且第一像素和第二像素被配置为基于相应的第二pd在第三模式和第四模式下操作；以及模数转换器，该模数转换器包括第一相关双采样(cds)电路、第二cds电路和第三cds电路，其被配置为读取通过第一列线和第二列线输出的像素信号。第一cds电路被配置为以时分方式连接到第一列线和第二列线。

3、替代地或附加地，根据一些示例实施例，提供了一种图像传感器，包括：像素阵列，该像素阵列包括多个像素、被配置为向多个像素提供控制信号的多个行线、以及被配置为输出从多个像素生成的多个像素信号的多个列线，多个像素中的每个包括共享驱动晶体管的第一光电二极管(pd)和第二pd；模数转换器，被配置为转换通过列线输出的多个像素信号，该模数转换器包括第一相关双采样(cds)电路、第二cds电路和第三cds电路，其被配置为读取通过多个列线当中的第一列线和第二列线接收的像素信号；以及开关电路，被配置为在第一时段中时分地将第一列线连接到第一cds电路和第二cds电路并且将第二列线连接到第三cds电路，以及在第二时段中时分地将第二列线连接到第一cds电路和第二cds电路并且将第一列线连接到第三cds电路。

4、替代地或附加地，根据一些示例实施例，提供了一种电子设备，包括：像素阵列，该像素阵列包括多个像素、被配置为向多个像素提供控制信号的多个行线、以及被配置为输出从多个像素生成的多个像素信号的多个列线，多个像素中的每个包括共享驱动晶体管的第一光电二极管(pd)和第二pd；模数转换器，被配置为转换通过列线输出的多个像素信号，该模数转换器包括第一相关双采样(cds)电路、第二cds电路和第三cds电路，其被配置为读取通过多个列线当中的第一列线和第二列线接收的像素信号；以及开关电路，被配置为在第一时段中时分地将第一列线连接到第一cds电路和第二cds电路并且将第二列线连接到第三cds电路，以及在第二时段中时分地将第二列线连接到第一cds电路和第二cds电路并且将第一列线连接到第三cds电路。

技术特征：

1.一种图像传感器，包括：

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一cds电路被配置为在第一时段中读取通过第一列线输出的第一像素的第一模式像素信号，并且被配置为在第一时段之后的第二时段中读取通过第二列线输出的第二像素的第一模式像素信号。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中

4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，第二cds电路被配置为在第一时段中读取通过第一列线输出的第一像素的第二模式像素信号，并且被配置为在第二时段中读取通过第二列线输出的第二像素的第二模式像素信号。

5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，第一时段包括第一子时段、第二子时段、第三子时段和第四子时段，第一cds电路被配置为在第一子时段中读取第一模式像素信号的复位电平，第二cds电路被配置为在第二子时段中读取第二模式像素信号的复位电平，第二cds电路被配置为在第三子时段中读取第二模式像素信号的信号电平，第一cds电路被配置为在第四子时段中读取第一模式像素信号的信号电平，并且第一模式的第一转换增益小于第二模式的第二转换增益。

6.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，第三cds电路被配置为在第二时段中读取通过第一列线输出的第一信号的第三模式像素信号和第一像素的第四模式像素信号。

7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一cds电路、第二cds电路和第三cds电路中的至少一个的布局区域不同于第一cds电路、第二cds电路和第三cds电路中的另外至少一个。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一pd的光接收区域大于第二pd的光接收区域。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一像素和第二像素中的每个还包括：

10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，所述电容器被配置为存储从第二pd溢出的电荷。

11.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，

12.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一像素和第二像素在同一列和相邻行中。

13.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一像素和第二像素在相邻列和同一行中。

14.一种图像传感器，包括：

15.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每个被配置为根据基于第一pd的转换增益在第一模式和第二模式下操作，并且根据基于第二pd的复位电平和信号电平的输出顺序在第三模式和第四模式下操作。

16.根据权利要求15所述的图像传感器，其中，

17.根据权利要求14所述的图像传感器，其中，第一cds电路和第二cds电路在所述像素阵列的第一侧上，第三cds电路在所述像素阵列的第二侧上，并且第一侧和第二侧是与第一列线和第二列线延伸的方向垂直的侧。

18.一种电子设备，包括：

19.根据权利要求18所述的电子设备，其中，第一cds电路被配置为在第一时段中读取通过第一列线输出的第一像素的第一模式信号，以及在第二时段中读取通过第二列线输出的第二像素的第一模式信号，并且第一模式是低转换增益模式。

20.根据权利要求19所述的电子设备，其中，第一模式信号包括复位电平和信号电平，并且第一cds电路被配置为在读取所述复位电平之后读取所述信号电平。

技术总结
一种图像传感器，包括：像素阵列，该像素阵列包括连接到第一列线的第一像素和连接到第二列线的第二像素，第一像素和第二像素中的每个包括共享驱动晶体管的第一光电二极管(PD)和第二PD，第一像素和第二像素被配置为根据基于第一PD的转换增益在第一模式和第二模式下操作，并且被配置为基于第二PD在第三模式和第四模式下操作；以及模数转换器，该模数转换器包括第一相关双采样(CDS)电路、第二CDS电路和第三CDS电路，其读取通过第一列线和第二列线输出的像素信号。第一CDS电路以时分方式连接到第一列线和第二列线。

技术研发人员：朴奭容,金敬珉,金东炫
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22