借助转移栅极升压读出图像传感器的方法_3

文档序号:8415913阅读:来源:国知局
晶体管220被启用的时间周期及第二转移晶体管225被部分地启用的时间周期两者具有在时间273处实质上重合的开始。随后,在时间276处,在耦合到位线228的取样与保持电路(未展示)中断言复位图像信号SHS以对图像电压进行取样。
[0031]在时间277处,再次断言复位信号RST以将复位电压施加到浮动扩散节点230。在断言复位取样信号SHR以将取样与保持电路断言为对复位电压进行取样之后,在时间278处通过将启用电压Vm施加到第二转移晶体管225的栅极端子以启用第二转移晶体管225来断言转移信号TX2。接着将来自第二光电二极管PD2的所积累电子转移到浮动扩散节点230。在相同时间278处,将升压转移电压Vtxm施加到第一转移晶体管220的栅极端子以仅部分地启用第一转移晶体管220。当第一转移晶体管220仅部分地被启用时,来自第一光电二极管PDl的所积累电子将不被转移到浮动扩散节点230。在时间279处,将转移信号TX2解除断言以停用第二转移晶体管225。此时,来自光电二极管PD2的所积累电子将不再被转移到浮动扩散节点230。在停用第二转移晶体管225之后,在第一转移晶体管220的栅极上维持升压转移电压Vtxm达一延迟时间,直到时间280,以保持将额外耦合电容Ctxl添加到浮动扩散节点230的总电容。
[0032]图3是图解说明根据本发明的教示具有四个光电二极管及一共享电荷/电压转换机构330的像素单元300的示意图。像素单元300包含第一光电二极管310、第二光电二极管311、第三光电二极管312及第四光电二极管313、分别地第一转移晶体管320、第二转移晶体管321、第三转移晶体管322及第四转移晶体管323、复位晶体管340、源极跟随器晶体管350及行选择晶体管360。
[0033]第一转移晶体管320、第二转移晶体管321、第三转移晶体管322及第四转移晶体管323中的每一者分别耦合到第一光电二极管HH、第二光电二极管TO2、第三光电二极管PD3及第四光电二极管TO4以及浮动扩散节点330,如图3中所见。将第一转移信号TXl、第二转移信号TX2、第三转移信号TX3及第四转移信号TX4选择性地施加到第一转移晶体管320、第二转移晶体管321、第三转移晶体管322及第四转移晶体管323的栅极端子。类似于图2A的像素单元200,复位晶体管340耦合于复位电压源VDDrst及浮动扩散节点330之间。源极跟随器晶体管350及行选择晶体管360串联连接于电力供应VDD与位线328之间。
[0034]类似于图2A的像素单元200的读出,在第一转移周期期间,在断言转移信号TXl时,将升压转移电压Vtxm施加到第二转移晶体管321、第三转移晶体管322及第四转移晶体管323的栅极端子。升压转移电压Vtxm具有小于四个转移晶体管中的每一者的阈值电压的电压电平的电压电平,因为在一个实施例中,图像传感器的所有转移晶体管可具有实质上相同的阈值电压。来自非转移光电二极管(即,PD2、PD3及TO4)的光生电荷将直到其相应转移周期才被转移到浮动扩散节点230。然而,将升压转移电压Vtxm施加到转移晶体管321、322及323中的每一者将使其相应耦合电容(即,Ctx2、Ctx3及Ctx4)添加到浮动扩散节点330的总电容。
[0035]类似地,在第二转移周期期间,在断言转移信号TX2时,将升压转移电压Vtxm施加到第一转移晶体管320、第三转移晶体管322及第四转移晶体管323的栅极端子。在第三转移周期期间,在断言转移信号TX3时,将升压转移电压Vtxm施加到第一转移晶体管320、第二转移晶体管321及第四转移晶体管323的栅极端子。在第四转移周期期间,在断言转移信号TX4时,将升压转移电压Vtxm施加到第一转移晶体管320、第二转移晶体管321及第三转移晶体管322的栅极端子。
[0036]在图3的实施例中,在一个转移周期期间,断言一个转移信号,同时将升压转移电压施加到剩余三个转移晶体管的栅极端子以仅部分地启用剩余三个转移晶体管。在本发明的其它实施例中,在一个转移周期期间在断言一个转移信号时,可将升压转移电压施加到剩余三个转移晶体管中的仅一者或两者。
[0037]因此,图3的实施例利用第一转移晶体管320、第二转移晶体管321、第三转移晶体管322及第四转移晶体管323中的每一者的栅极端子与浮动扩散节点330之间的耦合电容Ctxl> Ctx2, Ctx3及ctx4。通过施加升压转移电压,将使非转移转移晶体管的耦合电容添加到浮动扩散节点330的总电容。
[0038]虽然图2A图解说明具有两个光电二极管的像素单元且图3图解说明具有四个光电二极管的像素单元,但本发明的实施例可用于读出包含其它共享像素架构(例如八个共享或十六个共享的像素单元)的图像传感器。对于共享像素单元中的转移晶体管中的每一者,断言一个转移信号,同时将升压转移电压施加到剩余非转移转移晶体管中从一个到全部的任何数目者。
[0039]包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实例的以上描述并非打算为穷尽性或限制于所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述本发明的特定实施例及实例,但可在不背离本发明的较宽广精神及范围的情况下做出各种等效修改。
[0040]可根据以上详细描述对本发明的实例做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于说明书及权利要求书中所揭示的特定实施例。而是,范围将完全由所附权利要求书来确定,所述权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。因此,应将本说明书及图视为说明性而非限制性。
【主权项】
1.一种用于读出图像传感器的方法,所述图像传感器具有:第一光敏区;第二光敏区;共享电荷/电压机构;第一转移晶体管,其经安置以将所述第一光敏区选择性地耦合到所述共享电荷/电压机构;及第二转移晶体管,其经安置以将所述第二光敏区选择性地耦合到所述共享电荷/电压机构,所述方法包括: 启用所述第一转移晶体管以将光生电荷从所述第一光敏区转移到所述共享电荷/电压机构;及 在将所述光生电荷从所述第一光敏区转移到所述共享电荷/电压机构时,不多于部分地启用所述第二转移晶体管以部分地接通所述第二转移晶体管以增加所述共享电荷/电压机构的电容。
2.根据权利要求1所述的方法,其中不多于部分地启用所述第二转移晶体管以部分地接通所述第二转移晶体管包含将第一电压施加到所述第二转移晶体管的控制端子,所述方法进一步包括通过将第二电压施加到所述第二转移晶体管的所述控制端子来启用所述第二转移晶体管以将光生电荷从所述第二光敏区转移到所述共享电荷/电压机构,其中所述第一电压小于所述第二电压。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述第二转移晶体管包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET,其中所述控制端子为所述MOSFET的栅极端子。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述第二电压大于或等于所述MOSFET的阈值电压,且其中所述第一电压小于所述阈值电压。
5.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括: 启用所述第二转移晶体管以
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