專(zhuān)利名稱(chēng)：物理信息獲取方法、物理信息獲取設(shè)備和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物理信息獲取方法、一種物理信息獲取設(shè)備和一種半導(dǎo)體器件。更具體地，本發(fā)明涉及一種從單元元件(unit-element)讀取單元元件信號(hào)過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，特別適于在半導(dǎo)體器件，諸如包括對(duì)諸如從外部入射的光或輻射的電磁波敏感的單元元件陣列的固態(tài)圖像傳感器中使用，并且能夠輸出表示被單元元件檢測(cè)的物理量分布的電信號(hào)。
背景技術(shù)：
在不同的應(yīng)用中，為了檢測(cè)物理量分布，廣泛地使用包括單元元件(像素)的線(xiàn)性陣列或矩陣陣列的半導(dǎo)體器件，該單元元件(像素)對(duì)物理量，諸如壓力或諸如從外部入射的光或輻射的電磁波的改變敏感。
例如，在視頻裝置中，使用固態(tài)圖像傳感器來(lái)檢測(cè)在諸如光(其是電磁波的示例)的物理量中的改變，該固態(tài)圖像傳感器包括CCD(電荷耦合器件)型、MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)型或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)型的圖像傳感器裝置。
在計(jì)算機(jī)裝置中，在與壓力有關(guān)的電特性或光特性改變的基礎(chǔ)上，通過(guò)檢測(cè)指紋圖像，使用指紋識(shí)別裝置來(lái)獲得指紋信息。在這些設(shè)備中，通過(guò)單元元件(在固態(tài)圖像傳感器的情況下為像素)把物理量分布轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并讀出所得的電信號(hào)。
在一些固態(tài)圖像傳感器中，使用有源像素傳感器，在該有源像素傳感器中，用于放大的驅(qū)動(dòng)晶體管設(shè)置在每個(gè)圖像信號(hào)產(chǎn)生部分中，該圖像信號(hào)產(chǎn)生部分產(chǎn)生與在電荷產(chǎn)生部分中產(chǎn)生的信號(hào)電荷相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)。在許多CMOS固態(tài)圖像傳感器中使用這種結(jié)構(gòu)。
在這樣的有源固態(tài)圖像傳感裝置中，為了讀取圖像信號(hào)，通過(guò)控制尋址依次選擇設(shè)置在像素陣列部分中的單元像素，并且從各個(gè)單元像素讀取信號(hào)。即，有源固態(tài)圖像傳感設(shè)備是尋址控制類(lèi)型的固態(tài)圖像傳感器。
例如，在其中單元像素以矩陣陣列的形式設(shè)置的X-Y尋址型的有源像素傳感器中，通過(guò)使用具有MOS結(jié)構(gòu)的有源元件(MOS晶體管)將每個(gè)像素設(shè)置成具有放大能力。在這種結(jié)構(gòu)中，在用作光電轉(zhuǎn)換器件的光電二極管中積累的信號(hào)電荷(光電子)被有源元件放大并作為圖像信息讀出。
在這種類(lèi)型的X-Y尋址固態(tài)圖像傳感裝置中，例如，使用以二維矩陣陣列的形式設(shè)置的大量像素晶體管來(lái)形成像素陣列部分。對(duì)應(yīng)于入射光的信號(hào)電荷的積累在逐線(xiàn)(逐行)基礎(chǔ)上或逐個(gè)像素的基礎(chǔ)上開(kāi)始，且通過(guò)借助于尋址來(lái)訪(fǎng)問(wèn)像素，從各個(gè)像素依次讀取對(duì)應(yīng)于在每個(gè)像素中積累的信號(hào)電荷的電流或電壓。在MOS型(和CMOS型)的固態(tài)圖像傳感裝置中，例如，進(jìn)行尋址，以便在逐線(xiàn)的基礎(chǔ)上同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)像素和從被訪(fǎng)問(wèn)的像素讀取像素信號(hào)，即，在逐線(xiàn)的基礎(chǔ)上從像素陣列部分讀取像素信號(hào)。
在這種類(lèi)型的某些固態(tài)圖像傳感裝置中，為了適應(yīng)在逐線(xiàn)的基礎(chǔ)上訪(fǎng)問(wèn)像素陣列部分和從被訪(fǎng)問(wèn)線(xiàn)讀取像素信號(hào)的讀取機(jī)制，為各個(gè)垂直列設(shè)置模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和/或其它信號(hào)處理單元。將這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為列平行配置。將固態(tài)圖像傳感裝置稱(chēng)作具有列平行配置的固態(tài)圖像傳感裝置的列型固態(tài)圖像傳感裝置，在所述固態(tài)圖像傳感裝置中把CDS處理器或數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)置在每一個(gè)垂直列中以便像素信號(hào)被依次讀取和輸出。
作為固態(tài)圖像傳感裝置，諸如CCD或CMOS圖像傳感器的尺寸和成本降低的結(jié)果，已經(jīng)廣泛地使用了使用固態(tài)圖像傳感裝置的多種類(lèi)型的視頻裝置，諸如用于拍攝靜態(tài)圖像的數(shù)碼相機(jī)，具有照相機(jī)的便攜電話(huà)，和用于拍攝移動(dòng)圖像的視頻攝像機(jī)。與CCD圖像傳感器相比，CMOS圖像傳感器可以以更低的功耗操作和以更低的成本生產(chǎn)，由此預(yù)期CMOS圖像傳感器可以代替CCD圖像傳感器而廣泛應(yīng)用。
近些年來(lái)，在半導(dǎo)體技術(shù)中取得了大的進(jìn)展，并且，結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了在固態(tài)圖像傳感裝置的像素的數(shù)量上的增加。例如，具有幾百個(gè)像素的固態(tài)圖像傳感裝置現(xiàn)在是可得到的，并用在高分辨率的數(shù)碼相機(jī)和電影攝像機(jī)中。
分辨率的增加導(dǎo)致了像素晶體管的數(shù)量增加。像素晶體管數(shù)量的增加和通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)任意像素的能力而實(shí)現(xiàn)的功能的數(shù)量增加導(dǎo)致了用于控制像素信號(hào)讀取的控制線(xiàn)長(zhǎng)度的增加。這導(dǎo)致了加在連接到控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)器上的負(fù)載增加，并且也導(dǎo)致了相位偏移(skew)的增加，其是不能被忽略的。
例如，在CMOS圖像傳感器中，作為光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果而產(chǎn)生的電子積累在每個(gè)像素中，并且依次從由傳感器控制單元(SCU)輸出的地址控制信號(hào)指定的像素列(垂直列)中的像素讀取像素信號(hào)。
更具體地，在靠近像素陣列部分的垂直掃描電路中設(shè)置地址譯碼器，并從地址譯碼器提供地址控制信號(hào)以依次選擇像素。根據(jù)地址控制信號(hào)，垂直掃描電路通過(guò)驅(qū)動(dòng)緩沖器為在驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)上的預(yù)定點(diǎn)(特別地，可以將它們稱(chēng)作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn))提供多種控制信號(hào)(通常將它稱(chēng)作控制信號(hào))。然后，控制信號(hào)去到像素晶體管，其通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)連接到驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)上的各自的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，由此開(kāi)啟/關(guān)閉在特定的水平尋址位置處的像素晶體管。因此，地址譯碼器產(chǎn)生了表示要被選擇的像素的地址的數(shù)據(jù)。
經(jīng)過(guò)控制信號(hào)線(xiàn)傳輸多種控制信號(hào)，通過(guò)所述控制信號(hào)指定水平尋址位置，控制像素晶體管的開(kāi)啟/關(guān)閉，并且從以線(xiàn)為單位的像素輸出的像素信號(hào)在水平方向上經(jīng)過(guò)水平信號(hào)線(xiàn)(水平傳輸線(xiàn))依次傳輸。當(dāng)有大量的像素時(shí)，這些控制信號(hào)線(xiàn)和水平信號(hào)線(xiàn)延伸長(zhǎng)的距離，其橫跨整個(gè)像素陣列部分，并且，因此，在原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)和連接每個(gè)像素的各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)之間的間隔變得更長(zhǎng)。因此，由沿著這些控制信號(hào)線(xiàn)或水平信號(hào)線(xiàn)的像素的位置上的差異而引起的相位偏移變得非常嚴(yán)重。
該相位偏移會(huì)引起在水平方向上寄生操作(shading operation)中或者在下一級(jí)傳送數(shù)據(jù)到放大器的操作中時(shí)限裕度減小。因此，希望將相位偏移最小化到盡可能低的水平。
例如，使用如

圖10中所示的樹(shù)形布置來(lái)在傳感器中平均地分布驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)(時(shí)鐘信號(hào))。在這個(gè)布置中，電路總的相位偏移被在具有最長(zhǎng)互連的第一級(jí)處產(chǎn)生的相位偏移支配。因此，希望最小化在第一級(jí)處的相位偏移。
廣泛使用的使用一個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)緩沖器(像素驅(qū)動(dòng)器)驅(qū)動(dòng)相同線(xiàn)的技術(shù)，是在線(xiàn)的一端或兩端處設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)緩沖器，并使用驅(qū)動(dòng)緩沖器驅(qū)動(dòng)像素。
當(dāng)利用連接到驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)一端的一個(gè)驅(qū)動(dòng)緩沖器(驅(qū)動(dòng)器單元的示例)從一側(cè)驅(qū)動(dòng)像素時(shí)，在驅(qū)動(dòng)緩沖器與像素之間的距離依賴(lài)于在線(xiàn)上的位置而極大地變化。因此，依賴(lài)于像素位置在像素中產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)脈沖(相位偏移)到達(dá)時(shí)間中的差異。即，在靠近驅(qū)動(dòng)緩沖器的像素和遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)緩沖器的像素之間產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)脈沖到達(dá)時(shí)間的差異。這會(huì)使得不能讀取像素信號(hào)或引起寄生信號(hào)(shading)。
當(dāng)利用兩個(gè)連接到驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的兩端的驅(qū)動(dòng)緩沖器(驅(qū)動(dòng)器單元的示例)從兩側(cè)驅(qū)動(dòng)像素時(shí)，從驅(qū)動(dòng)緩沖器到像素的距離對(duì)線(xiàn)上的位置的依賴(lài)性比從一側(cè)驅(qū)動(dòng)像素的情況下的小。然而，即使當(dāng)從兩側(cè)驅(qū)動(dòng)像素時(shí)，距離的依賴(lài)性仍然很大。即，當(dāng)從兩側(cè)驅(qū)動(dòng)像素時(shí)，隨著像素?cái)?shù)量的增加和/或隨著信號(hào)讀取速率的增加，從位于該線(xiàn)中心處的像素讀取信號(hào)變得更困難。當(dāng)信號(hào)讀取速率增加時(shí)，這是要解決的一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了從半導(dǎo)體器件讀取單元元件信號(hào)的第一物理信息獲取方法，該半導(dǎo)體器件包括以特定順序設(shè)置的單元元件，每個(gè)單元元件都具有用于輸出表示所檢測(cè)的物理量改變的單元元件信號(hào)的單元元件信號(hào)產(chǎn)生部分，其中在控制線(xiàn)上的分開(kāi)點(diǎn)處，并且更優(yōu)選地，在控制線(xiàn)上的多個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處，驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)動(dòng)單元元件從各個(gè)單元元件讀取單元元件信號(hào)的控制線(xiàn)。
本發(fā)明提供了第二物理信息獲取方法，其中在原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，其導(dǎo)致了在控制線(xiàn)上的任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處的負(fù)載電容和在任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)與連接到原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器單元之間的線(xiàn)電阻(line resistance)的乘積的最大值減小。通過(guò)基于時(shí)間常數(shù)確定驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的位置，能夠選擇最佳點(diǎn)，在該點(diǎn)處即使在線(xiàn)電阻和負(fù)載電容分布得不均勻的情況下也能驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)。
本發(fā)明還提供了一種物理信息獲取設(shè)備，包括在以上述方式確定的最佳點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)控制單元。
本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括在以上述方式確定的最佳點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)控制單元。
附圖簡(jiǎn)述圖1是示出CMOS固態(tài)圖像傳感器(CMOS圖像傳感器)的框圖，所述CMOS固態(tài)圖像傳感器是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示例。
圖2A和2B是示出在圖1中示出的固態(tài)圖像傳感器中使用的單元像素的結(jié)構(gòu)的示例的圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的相位偏移減小布置(layout)技術(shù)的圖。
圖4A和4B是示出僅在其一端點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的比較示例的圖。
圖5A和5B是示出在其兩端點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的比較示例的圖。
圖6是示出當(dāng)根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)在兩端點(diǎn)處設(shè)置驅(qū)動(dòng)點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的模擬相位偏移和當(dāng)使用兩個(gè)分開(kāi)點(diǎn)的平均驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的模擬相位偏移的圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的相位偏移減小布置技術(shù)的圖。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的相位偏移減小布置技術(shù)的圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的相位偏移減小布置技術(shù)的圖。
圖10是示出樹(shù)形結(jié)構(gòu)布置的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明。在下述實(shí)施例中，通過(guò)示例的方式，使用其像素全部由NMOS或PMOS器件構(gòu)成的CMOS圖像傳感器裝置來(lái)構(gòu)造X-Y尋址類(lèi)型的固態(tài)圖像傳感器。
注意到圖像傳感器裝置并不局限于MOS型的圖像傳感器裝置，但是本實(shí)施例和后面描述的其它實(shí)施例可以應(yīng)用到包括一維或二維元件陣列的任何半導(dǎo)體器件，該元件對(duì)從外部入射的電磁波，諸如光或輻射敏感。
《固態(tài)圖像傳感器的結(jié)構(gòu)》圖1示出了CMOS固態(tài)圖像傳感器(CMOS圖像傳感器)，其是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示例。這種CMOS固態(tài)圖像傳感器也是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電子器件的示例。
注意到圖1示出了電路結(jié)構(gòu)的示例，但是圖1的目的并不是限定每個(gè)功能單元的位置，并且在后面將會(huì)詳細(xì)地描述根據(jù)本實(shí)施例放置驅(qū)動(dòng)緩沖器(像素驅(qū)動(dòng)器)的方式。
固態(tài)圖像傳感器1具有像素陣列部分，其中每一個(gè)都包括用于輸出對(duì)應(yīng)于入射光強(qiáng)度的電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器件，諸如光電二極管(其是電荷產(chǎn)生部分的示例)的多個(gè)像素沿著行和列(以?xún)删S陣列的形式)設(shè)置。電壓信號(hào)從各個(gè)像素輸出并供給數(shù)據(jù)處理單元，諸如以平行列方式設(shè)置的CDS(相關(guān)雙重取樣)單元和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。
在這里，“以平行列方式設(shè)置”意思是以基本平行的方式在對(duì)應(yīng)于各個(gè)垂直列的位置設(shè)置多個(gè)CDS單元和ADC，其中沿著所述垂直列延伸垂直的信號(hào)線(xiàn)19。CDS單元和ADC可以?xún)H僅被設(shè)置在鄰近一側(cè)的區(qū)域中，該側(cè)垂直于像素陣列部分10的列(其是如圖1所示的下側(cè))，或它們可以被設(shè)置在鄰近像素陣列部分10兩側(cè)的區(qū)域中，以使得一些CDS單元和ADC被設(shè)置在兩個(gè)區(qū)域的一個(gè)中(在圖1下面的區(qū)域中)，并且剩下的CDS單元和ADC被設(shè)置在另一個(gè)區(qū)域(圖1上面的區(qū)域中)。在后面的情況下，希望將在行方向上進(jìn)行掃描(水平掃描)的水平掃描單元分成兩部分，并把它們?cè)O(shè)置在鄰接像素陣列部分10的下側(cè)和上側(cè)的兩個(gè)各自區(qū)域中，以使得它們可以獨(dú)立地操作。
列型是一個(gè)典型示例，其中以平行列的方式在與各個(gè)垂直列對(duì)應(yīng)的位置將CDS單元和ADS設(shè)置在被稱(chēng)作列區(qū)域的、圖像傳感部分的區(qū)域中，以使得通過(guò)這些CDS單元和ADS依次將信號(hào)讀取到外部。設(shè)置CDS單元和ADS的方式并不局限于上述在列型中使用的方式，而是可以設(shè)置CDS單元和ADS以使得一個(gè)CDS單元和一個(gè)ADS被分配到預(yù)定數(shù)量的(例如，兩個(gè))鄰接的垂直信號(hào)線(xiàn)19(垂直列)，或使得一個(gè)CDS單元和一個(gè)ADS被分配到每N(正整數(shù))垂直信號(hào)線(xiàn)19(垂直列)。
在除了列型之外的上述結(jié)構(gòu)中，多個(gè)垂直信號(hào)線(xiàn)19(垂直列)共用一個(gè)CDS單元和一個(gè)ADS。為此，設(shè)置選擇開(kāi)關(guān)以使得從像素陣列部分10的多個(gè)信號(hào)線(xiàn)19(垂直列)供給的像素信號(hào)通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)被依次選擇，并將選擇的像素信號(hào)供給一個(gè)CDS單元和一個(gè)ADS。根據(jù)在下一級(jí)中進(jìn)行的處理，用于存儲(chǔ)輸出像素信號(hào)的存儲(chǔ)器是必要的。
在任何情況下，與在每個(gè)單元像素中進(jìn)行相似的信號(hào)處理的情況相比，用于多個(gè)垂直信號(hào)線(xiàn)19(垂直列)的一個(gè)CDS單元和一個(gè)ADS的使用和在以像素列為單位讀取像素信號(hào)后對(duì)各自像素信號(hào)進(jìn)行的信號(hào)處理，使得能夠以更簡(jiǎn)單的形式構(gòu)造每個(gè)單元像素，并且由此能夠增加圖像傳感器的像素?cái)?shù)量、減小器件尺寸和減小成本。
由于以平行列方式設(shè)置的多個(gè)信號(hào)處理器可以同時(shí)處理一行的像素信號(hào)，所以如果通過(guò)設(shè)置在輸出電路或設(shè)置在器件外部的僅僅一個(gè)CDS單元和一個(gè)ADS順序處理像素信號(hào)，則與需要的操作速度相比，允許信號(hào)處理器以更低的速度工作。這是有利的，原因在于信號(hào)處理器可以以更低的功耗和更窄的帶寬操作，以及該信號(hào)處理器產(chǎn)生更小的噪聲。相反地，當(dāng)允許相同的功耗和相同的帶寬時(shí)，能夠提高傳感器的整體工作速度。
在列型的情況下，除了在通過(guò)低速工作而得到的低功耗、窄帶寬和低噪聲方面的優(yōu)點(diǎn)之外，還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即不需要列選擇開(kāi)關(guān)。在下面描述的實(shí)施例中，除非另有說(shuō)明，否則假定圖像傳感器是列型的。
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器1包括像素陣列部分(圖像傳感部分)10、驅(qū)動(dòng)控制單元7、列處理器26和輸出電路28，列處理器26包括設(shè)置在鄰接像素陣列部分10和列開(kāi)關(guān)(未示出)下側(cè)(如圖1所示)的區(qū)域中的CDS單元26a。
列處理器26用作標(biāo)準(zhǔn)圖像處理系統(tǒng)的主要部分，用于在通過(guò)像素陣列部分10得到的圖像信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行與標(biāo)準(zhǔn)圖像的產(chǎn)生相關(guān)的信號(hào)處理。
根據(jù)需要，在CDS單元26a的前級(jí)或后級(jí)中，可以將具有信號(hào)放大能力和/或AD(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器的AGC(自動(dòng)增益控制)電路設(shè)置在與列處理器26相同的半導(dǎo)體區(qū)域中。在AGC電路設(shè)置在CDS單元26a之前的級(jí)中的情況下，該AGC電路是模擬型的。另一方面，當(dāng)AGC電路設(shè)置在CDS單元26a之后的級(jí)中時(shí)，該AGC電路是數(shù)字型的。如果簡(jiǎn)單地放大n位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，有可能半音質(zhì)量(halftone quality)出現(xiàn)惡化。為了避免上述問(wèn)題，希望首先放大模擬信號(hào)，然后將所得的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
驅(qū)動(dòng)控制單元7具有用于順序地從像素陣列部分10讀取圖像信號(hào)的控制電路。更具體地，例如，驅(qū)動(dòng)控制單元7包括用于控制列尋地和列掃描的水平掃描電路(列掃描電路)12、用于控制行尋址和行掃描的垂直掃描電路(行掃描電路)14、和具有產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)能力的通信/定時(shí)控制器20。水平掃描電路12包括用于從列處理器26或處理單元27讀取圖像信息的水平驅(qū)動(dòng)控制器(水平讀取掃描電路)。
使用與在半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)品中使用的相似技術(shù)以集成形式將上述驅(qū)動(dòng)控制單元7的元件和像素陣列部分10一起形成在單晶硅等的半導(dǎo)體區(qū)域中，以便得到根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體系統(tǒng)的示例的固態(tài)圖像傳感裝置(圖像傳感裝置)。
在本發(fā)明的本實(shí)施例中，垂直掃描電路14包括多個(gè)垂直掃描電路(在圖1示出的示例中，為第一垂直掃描電路14a、第二垂直掃描電路14b和第三垂直掃描電路14c)，垂直掃描電路14用于依次地在像素陣列部分10中選擇單元像素3，并通過(guò)從像素陣列部分10的兩側(cè)或從像素陣列部分10的任意中間位置驅(qū)動(dòng)單元像素3，把從像素陣列部分10的每個(gè)單元像素3讀取的圖像信號(hào)供給列處理器26。
典型地，使用第一垂直掃描電路14a和第二垂直掃描電路14b來(lái)從像素陣列部分10的左端或右端驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，并且使用第三垂直掃描電路14c來(lái)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)上的任意分開(kāi)點(diǎn)。
雖然為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)在圖1中僅僅示出了一些行和列，但實(shí)際的固態(tài)圖像傳感器包括更大數(shù)量的行和列，并且在每行或列中有幾萬(wàn)或幾千個(gè)單元像素3。每個(gè)單元像素3包括用作光傳感器的光電二極管(電荷產(chǎn)生部分)和包括半導(dǎo)體元件(例如，晶體管)的像素放大器以進(jìn)行放大。
每個(gè)單元像素3經(jīng)過(guò)用于選擇行的行控制線(xiàn)15連接到垂直掃描電路14上，以及通過(guò)垂直信號(hào)線(xiàn)19連接到用于輸出標(biāo)準(zhǔn)圖像的列處理器26。注意到術(shù)語(yǔ)“行控制線(xiàn)15”通常指從垂直掃描電路14延伸到像素的所有控制線(xiàn)。
該通信/定時(shí)控制器20控制從多個(gè)垂直掃描電路14(14a、14b和14c)輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖的定時(shí)，以使得將驅(qū)動(dòng)脈沖與從各自垂直掃描電路14的輸出端子基本上同時(shí)地輸出到行控制線(xiàn)15。
垂直掃描電路14(14a、14b和14c)和水平掃描電路12每一個(gè)都具有譯碼器，并響應(yīng)從通信/定時(shí)控制器20供給的控制信號(hào)CN1(CN1a、CN1b或CN1c)或CN2開(kāi)始讀取要被處理的像素信號(hào)。因此，通過(guò)每個(gè)行控制線(xiàn)15傳輸多種用于驅(qū)動(dòng)單元像素3的驅(qū)動(dòng)控制脈沖(諸如復(fù)位脈沖RST、傳送控制脈沖TX、DRN控制脈沖DRN和垂直選擇脈沖SEL)。
垂直掃描電路14(14a、14b和14c)和通信/定時(shí)控制器20形成了單元元件信號(hào)選擇控制器(垂直驅(qū)動(dòng)控制器)，該單元元件信號(hào)選擇控制器指定各自要處理的單元像素3的位置，并將像素信號(hào)從在指定位置的各自單元像素3讀取到列處理器26。
通信/定時(shí)控制器20包括(雖然未示出)用作定時(shí)發(fā)生器TG(其是讀取地址控制器的一個(gè)示例)的功能模塊，該功能模塊提供在多個(gè)部分的操作中需要的時(shí)鐘信號(hào)或定時(shí)脈沖，并且還包括用作通信接口的功能模塊，該功能模塊通過(guò)端子5a接收主時(shí)鐘CLK0和通過(guò)端子5b接收表示工作模式等的數(shù)據(jù)DATA，并輸出包括與固態(tài)圖像傳感器1相關(guān)的信息的數(shù)據(jù)。
例如，為水平譯碼器提供水平地址控制信號(hào)，并為垂直譯碼器提供垂直地址控制信號(hào)，并且每個(gè)譯碼器根據(jù)接收的水平或垂直地址控制信號(hào)選擇行或列。
為了實(shí)現(xiàn)從以?xún)删S矩陣形式設(shè)置的單元像素3中的圖像信號(hào)的高速讀取，希望掃描單元像素3，以使得以行為單位訪(fǎng)問(wèn)單元像素3，并且獲得在列方向上從訪(fǎng)問(wèn)的單元像素3輸出的模擬像素信號(hào)，然后將獲得的模擬像素信號(hào)在行方向上輸出到外部電路。代替以上述方式掃描單元像素3，通過(guò)指定其地址可以直接訪(fǎng)問(wèn)任意的單元像素3，以從指定的單元像素3中讀取必要信息。
垂直掃描電路14提供脈沖以選擇一行像素陣列部分10。更具體地，第一垂直掃描電路14a、第二垂直掃描電路14b和第三垂直掃描電路14c中每個(gè)都具有包括垂直譯碼器(垂直移位寄存器)142且還包括驅(qū)動(dòng)緩沖器(像素驅(qū)動(dòng))(未示出)的垂直驅(qū)動(dòng)電路144，該垂直譯碼器142指定從其讀取像素信號(hào)的行的垂直位置，該驅(qū)動(dòng)緩沖器緩沖從垂直譯碼器142接收的信號(hào)并將驅(qū)動(dòng)控制脈沖提供給對(duì)應(yīng)于由垂直譯碼器142指定的行的行控制線(xiàn)15，以驅(qū)動(dòng)在指定行上的單元像素3。除了信號(hào)讀取操作中的行選擇之外，垂直譯碼器142還用于在電子模板(electronic shuttering)操作中選擇行。
該水平掃描電路12與低速時(shí)鐘CLK2同步地依次選擇列處理器26的功能部分，并把從列處理器26的各自功能部分輸出的信號(hào)提供給水平信號(hào)線(xiàn)18(水平輸出線(xiàn))。水平掃描電路12包括水平譯碼器122，該水平譯碼器122指定從其讀取像素信號(hào)的列的水平方向上的位置(即，指定列處理器26中的CDS單元26a)，并且還包括水平驅(qū)動(dòng)電路124，該水平驅(qū)動(dòng)電路124根據(jù)從水平譯碼器122提供的讀取地址把從列處理器26輸出的信號(hào)傳輸給水平信號(hào)線(xiàn)18。
在像素信號(hào)通過(guò)列處理器26(更具體地，通過(guò)各自的CDS單元26a)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的情況下，需要與通過(guò)列處理器26處理的位數(shù)n(正整數(shù))一樣多的水平信號(hào)線(xiàn)18。例如，當(dāng)n＝10時(shí)，需要十條水平信號(hào)線(xiàn)18。
在以上述方式構(gòu)造的固態(tài)圖像傳感器1中，把從在各自垂直列中的單元像素3輸出的圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)垂直信號(hào)線(xiàn)19供給列處理器26的CDS單元26a。
在標(biāo)準(zhǔn)圖像產(chǎn)生/輸出系統(tǒng)中，將來(lái)自像素陣列部分10的圖像信號(hào)傳輸?shù)轿挥谙袼仃嚵胁糠?0下側(cè)的列處理器26，如圖1中所示。在從像素陣列部分10的圖像信號(hào)的傳輸中，通過(guò)垂直掃描電路14同時(shí)選擇在一個(gè)水平行上的所有像素，并且同時(shí)平行地輸出各自垂直列的像素信號(hào)。即，以平行列模式輸出像素信號(hào)。
列處理器26的CDS單元26a對(duì)經(jīng)過(guò)垂直信號(hào)線(xiàn)19輸入的電壓形式的圖像信號(hào)進(jìn)行CDS處理。更具體地，從像素信號(hào)Vsig(表示入射光的強(qiáng)度)中減去了在復(fù)位像素后立即得到的信號(hào)電平(表示噪聲電平)，由此去除了噪聲信號(hào)分量，諸如固定模式噪聲(FPN)或來(lái)自像素信號(hào)的復(fù)位噪聲。
在通過(guò)列處理器26進(jìn)行CDS處理后，經(jīng)過(guò)水平選擇開(kāi)關(guān)(列開(kāi)關(guān))把所得的圖像信號(hào)傳輸給水平信號(hào)線(xiàn)18，并進(jìn)一步傳輸?shù)捷敵鲭娐?8，該水平選擇開(kāi)關(guān)由從水平掃描電路12提供的水平選擇信號(hào)驅(qū)動(dòng)。在標(biāo)準(zhǔn)模式下進(jìn)行的上述處理是已知的(例如，在ISSCC/2000/SESSION6/CMOS IMAGESENSORS WITH EMBEDDED PROCESSORS/6.1(2000 IEEE InternationalSolid-State Circuits Conference可以找到更進(jìn)一步的詳細(xì)描述))，因此省略了其進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
在以上述方式構(gòu)造的固態(tài)圖像傳感器1中，通過(guò)第一垂直掃描電路14a、第二垂直掃描電路14b和第三垂直掃描電路14c驅(qū)動(dòng)各自像素，以使得將從各自垂直列中的像素輸出的圖像信號(hào)在逐行的基礎(chǔ)上從像素陣列部分10供給到列處理器26，并以標(biāo)準(zhǔn)幀速率輸出到外部電路，在像素陣列部分10中用作電荷產(chǎn)生部分的光電傳感器以矩陣陣列的形式設(shè)置。
結(jié)果，將由從在像素陣列部分10中以矩陣陣列形式布置的各自光電傳感器(光電轉(zhuǎn)換器件，諸如光電二極管)輸出的一組像素信號(hào)組成的一幀圖像作為圖像信號(hào)S0從輸出電路28輸出到外部電路100。
外部電路100包括用于將從輸出電路28輸出的模擬圖像信號(hào)S0轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)D0的模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，并且還包括用于對(duì)從A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色分離，并進(jìn)一步對(duì)該圖像數(shù)據(jù)RGB進(jìn)行其它信號(hào)處理，由此產(chǎn)生表示被輸出到監(jiān)測(cè)器的R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))圖像分量的圖像數(shù)據(jù)RGB。數(shù)字信號(hào)處理器具有功能模塊，用于壓縮要存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的圖像數(shù)據(jù)。
外部電路100還包括用于把從數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬圖像信號(hào)的數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器。將從D/A轉(zhuǎn)換器輸出的圖像信號(hào)供給顯示裝置，如液晶顯示器。用戶(hù)在觀看顯示在顯示裝置上的圖像的時(shí)候，可以進(jìn)行多種操作。
雖然在本實(shí)施例中，作為根據(jù)本發(fā)明的物理信息獲取設(shè)備(在廣義上)的一個(gè)示例的固態(tài)圖像傳感器1，通過(guò)在單個(gè)電路板或單個(gè)半導(dǎo)體襯底上形成像素陣列部分10和物理信息獲取設(shè)備(在狹義上)而實(shí)現(xiàn)，但該固態(tài)圖像傳感器1可以以各種其它方式構(gòu)造，該像素陣列部分10是作為半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的圖像傳感器的主要部分，并且該物理信息獲取設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)像素陣列部分10的驅(qū)動(dòng)控制單元7，并且還包括列處理器26，用于對(duì)從像素陣列部分10輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。例如，像素陣列部分10和其它部分可以分開(kāi)地形成。在這種情況下，使用驅(qū)動(dòng)控制單元7和列處理器26構(gòu)造物理信息獲取設(shè)備。
《像素結(jié)構(gòu)》圖2示出了單元像素3結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例和在圖1中所示的固態(tài)圖像傳感器1中使用的驅(qū)動(dòng)器單元與像素晶體管的關(guān)系。在圖2所示的示例中，在像素陣列部分10中的每個(gè)單元像素(像素單元)3的結(jié)構(gòu)與普通CMOS圖像傳感器的單元像素的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，并且利用四個(gè)晶體管構(gòu)造每個(gè)單元像素3。注意到單元像素3的構(gòu)造并不局限于這里采用的4-晶體管結(jié)構(gòu)，也可以采用其它的構(gòu)造，諸如在日本專(zhuān)利第2708455號(hào)中公開(kāi)的3-晶體管結(jié)構(gòu)，只要單元像素3的構(gòu)造使得它形成CMOS圖像傳感器陣列就行。
對(duì)于在像素內(nèi)的放大器，例如，可以使用浮置擴(kuò)散放大器(floatingdiffusion amplifier)。更具體地，例如，可以使用讀取選擇晶體管、復(fù)位晶體管、垂直選擇晶體管和源跟隨器形式的放大晶體管實(shí)現(xiàn)在CMOS傳感器中廣泛使用的4-晶體管結(jié)構(gòu)，該讀取選擇晶體管是連接到電荷產(chǎn)生部分的電荷讀取部分(傳送柵極/讀取柵極)的一個(gè)示例，復(fù)位晶體管是復(fù)位柵極的一個(gè)示例，而放大晶體管是用于檢測(cè)浮置擴(kuò)散層的電壓變化的檢測(cè)元件的示例。
例如，在圖2(A)中示出的4-晶體管結(jié)構(gòu)中，使用電荷產(chǎn)生部分32、讀取選擇晶體管(傳送晶體管)34、作為復(fù)位柵極示例的復(fù)位晶體管36、垂直選擇晶體管40和源跟隨器形式的放大晶體管42形成了單元像素3，其中電荷產(chǎn)生部分32用于把入射光轉(zhuǎn)換成電荷并存儲(chǔ)所得的電荷，讀取選擇晶體管34連接到電荷產(chǎn)生部分32并且是電荷讀取元件(傳送柵極/讀取柵極)的一個(gè)示例，而該放大晶體管42是用于檢測(cè)浮置擴(kuò)散層38的電壓改變的檢測(cè)元件的一個(gè)示例。
該單元像素3包括浮置擴(kuò)散放大器(FDA)形式的圖像信號(hào)產(chǎn)生部分5，該浮置擴(kuò)散放大器由浮置擴(kuò)散層38形成，該浮置擴(kuò)散放大器是具有電荷累加功能的電荷注入部分的一個(gè)示例。浮置擴(kuò)散層38是具有寄生電容的擴(kuò)散層。
讀取選擇晶體管(第二傳送元件)34由傳輸驅(qū)動(dòng)緩沖器250經(jīng)過(guò)傳輸線(xiàn)(讀取選擇線(xiàn)TX)55驅(qū)動(dòng)。通過(guò)復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器252經(jīng)過(guò)復(fù)位線(xiàn)(RST)56驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管36。通過(guò)選擇驅(qū)動(dòng)緩沖器254經(jīng)過(guò)垂直選擇線(xiàn)(SEL)52驅(qū)動(dòng)垂直選擇晶體管40。這些驅(qū)動(dòng)緩沖器由第一垂直掃描電路14a或第二垂直掃描電路14b獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。
在圖像信號(hào)產(chǎn)生部分5中的復(fù)位晶體管36的源極連接到浮置擴(kuò)散層38，且其漏極連接到電源VDD。對(duì)于復(fù)位晶體管26的柵極(復(fù)位柵極RG)，通過(guò)復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器輸入復(fù)位脈沖RST。復(fù)位晶體管36用于復(fù)位輸出電路28的電壓。
垂直選擇晶體管40的漏極連接到放大晶體管42的源極，其源極連接到像素線(xiàn)51，且它的柵極(垂直選擇柵極SELV)連接到垂直選擇線(xiàn)52。該連接并不局限于這個(gè)示例，但垂直選擇晶體管40的電極可以以其它方式連接。例如，垂直選擇晶體管40的漏極可以連接到電源VDD，源極可以連接到放大晶體管42的漏極，且柵極可以連接到垂直選擇線(xiàn)52。
垂直選擇信號(hào)SEL施加到垂直選擇線(xiàn)52上。放大晶體管42的柵極連接到浮置擴(kuò)散層38，它的漏極連接到電源VDD，并且它的源極通過(guò)垂直選擇晶體管40的漏極連接到像素線(xiàn)51，并進(jìn)一步連接到垂直信號(hào)線(xiàn)19。
在這個(gè)4-晶體管結(jié)構(gòu)中，因?yàn)楦≈脭U(kuò)散層38連接到放大晶體管42的柵極，放大晶體管42經(jīng)過(guò)像素線(xiàn)51將與浮置擴(kuò)散層38相應(yīng)的電壓信號(hào)(在下文中，稱(chēng)作FD電壓)輸出到垂直信號(hào)線(xiàn)53(19)。
復(fù)位晶體管36復(fù)位浮置擴(kuò)散層38。讀取選擇晶體管(傳送晶體管)34將電荷產(chǎn)生部分32中產(chǎn)生的信號(hào)電荷傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散層38。為了選擇連接到垂直信號(hào)線(xiàn)19的許多像素中的一個(gè)，在保持其它垂直選擇晶體管40為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，開(kāi)啟連接到要被選擇的像素的垂直選擇晶體管40。結(jié)果，選擇的像素連接到垂直信號(hào)線(xiàn)19，并且從選擇的像素輸出的信號(hào)通過(guò)垂直信號(hào)線(xiàn)19輸出。
另一方面，如果采用使用電荷產(chǎn)生部分和三個(gè)晶體管的3-晶體管結(jié)構(gòu)，能夠減小由在單元像素3中的晶體管占用的面積，并因此能夠減小單元像素3的總尺寸(例如，參考日本專(zhuān)利第2708455號(hào))。
例如，如圖2B所示，單元像素3可以被形成在使用電荷產(chǎn)生部分32(例如，光電二極管)、連接到漏極線(xiàn)(DRN)的放大晶體管42和用于復(fù)位電荷產(chǎn)生部分32的復(fù)位晶體管36的3-晶體管結(jié)構(gòu)中，該電荷產(chǎn)生部分32用于通過(guò)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于入射光的信號(hào)電荷，放大晶體管42用于放大對(duì)應(yīng)于由電荷產(chǎn)生部分32產(chǎn)生的信號(hào)電荷的信號(hào)電壓。讀取選擇晶體管(傳送柵極)34設(shè)置在電荷產(chǎn)生部分32和放大晶體管42的柵極之間，其通過(guò)垂直掃描電路14(未示出)經(jīng)過(guò)傳輸線(xiàn)(TRF)55驅(qū)動(dòng)。
放大晶體管42的柵極和復(fù)位晶體管36的源極經(jīng)過(guò)讀取選擇晶體管34連接到電荷產(chǎn)生部分32，且復(fù)位晶體管36的漏極和放大晶體管42的漏極連接到漏極線(xiàn)。放大晶體管42的源極連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53。
通過(guò)傳輸驅(qū)動(dòng)緩沖器250經(jīng)過(guò)傳輸線(xiàn)55驅(qū)動(dòng)讀取選擇晶體管34。通過(guò)復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器252經(jīng)過(guò)復(fù)位線(xiàn)56驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管36。
傳輸驅(qū)動(dòng)緩沖器250和復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器252利用在0V的參考電壓和電源電壓之間的電壓擺動(dòng)進(jìn)行操作。因此，供給像素中的讀取選擇晶體管34的柵極的低電平電壓等于0V。
在具有3-晶體管結(jié)構(gòu)的該單元像素3中，如同具有4-晶體管結(jié)構(gòu)的單元像素3中一樣，因?yàn)楦≈脭U(kuò)散層38連接到放大晶體管42的柵極，所以從放大晶體管42輸出到垂直信號(hào)線(xiàn)53的信號(hào)具有與浮置擴(kuò)散層38的電壓相對(duì)應(yīng)的電壓。
連接到復(fù)位晶體管36的復(fù)位線(xiàn)(RST)56在行方向上延伸。該漏極線(xiàn)(DRN)57共同連接到幾乎所有的像素。通過(guò)漏極驅(qū)動(dòng)緩沖器(在下文中，稱(chēng)為DRN驅(qū)動(dòng)緩沖器)240驅(qū)動(dòng)漏極線(xiàn)57。通過(guò)復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器252驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管36以控制浮置擴(kuò)散層38的電壓。
雖然在圖2(B)中，在行方向上分開(kāi)了漏極線(xiàn)57，一行中的漏極線(xiàn)57實(shí)際上共同彼此連接，以使得同時(shí)驅(qū)動(dòng)在行上的所有像素。把由電荷產(chǎn)生部分32(光電轉(zhuǎn)換器件)產(chǎn)生的信號(hào)電荷經(jīng)過(guò)讀取選擇晶體管34傳輸?shù)礁≈脭U(kuò)散層38。
在3-晶體管結(jié)構(gòu)中，不像4-晶體管結(jié)構(gòu)，單元像素3沒(méi)有串連到放大晶體管42的垂直選擇晶體管40。不是通過(guò)開(kāi)啟選擇晶體管，而是通過(guò)控制FD電壓進(jìn)行選擇連接到垂直信號(hào)線(xiàn)53的許多像素的一個(gè)。FD電壓通常處于低電平。如果要被選擇的像素的FD電壓升到了高電平，則將從所選擇像素輸出的信號(hào)供給垂直信號(hào)線(xiàn)53。其后，所選擇像素的FD電壓回到低電平。對(duì)于一行中的所有像素同時(shí)進(jìn)行這種處理。
更具體地，如下所述控制FD電壓。1)為了使要被選擇行的FD電壓上升到高電平，經(jīng)過(guò)在要被選擇行中的復(fù)位晶體管36將漏極線(xiàn)57上升到高電平，以使FD電壓升高到高電平，和2)通過(guò)將漏極線(xiàn)57降低到低電平使選擇行的FD電壓回到低電平，由此通過(guò)在要被選擇行中的復(fù)位晶體管36使FD電壓降低到低電平。
在上述操作中，當(dāng)漏極驅(qū)動(dòng)緩沖器240驅(qū)動(dòng)漏極線(xiàn)57時(shí)，加在漏極驅(qū)動(dòng)緩沖器240上的負(fù)載變得比當(dāng)傳輸驅(qū)動(dòng)緩沖器250驅(qū)動(dòng)傳送柵極線(xiàn)55時(shí)加在傳輸驅(qū)動(dòng)緩沖器250上的負(fù)載更大，該傳送柵極線(xiàn)55是另一個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，并且比當(dāng)復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器252驅(qū)動(dòng)復(fù)位柵極線(xiàn)56時(shí)加在復(fù)位驅(qū)動(dòng)緩沖器252上的負(fù)載更大，并且因此依賴(lài)于線(xiàn)上位置的、用作負(fù)載的相位偏移變得比在傳送柵極線(xiàn)55或復(fù)位柵極線(xiàn)56上的相位偏移更大。
包括在單元像素3中的每個(gè)晶體管34、36和40，由驅(qū)動(dòng)緩沖器通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)52、55、56和57驅(qū)動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)控制脈沖被傳輸?shù)骄哂序?qū)動(dòng)器單元的驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，該驅(qū)動(dòng)器單元連接到驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的預(yù)定點(diǎn)，如圖2(c)中所述。然后，驅(qū)動(dòng)控制脈沖到達(dá)像素晶體管，其經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)連接到驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)上的任意點(diǎn)。作為一個(gè)整體的驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)是由驅(qū)動(dòng)器單元驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)，并且在驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)上的所有點(diǎn)都可以是驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。
《改進(jìn)方法的概念》在本實(shí)施例中，當(dāng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)像素陣列部分10的每個(gè)單元像素3讀取像素信號(hào)時(shí)，在控制線(xiàn)的特定范圍內(nèi)的特定點(diǎn)處(或在多個(gè)點(diǎn)處)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，該控制線(xiàn)包括在像素區(qū)域10的基本有效區(qū)域內(nèi)，其中通過(guò)驅(qū)動(dòng)緩沖器(驅(qū)動(dòng)器單元)抑制相位偏移，以使得由像素加在驅(qū)動(dòng)緩沖器上的負(fù)載減小并變得均勻(位置對(duì)負(fù)載的依賴(lài)被降低)。
為了獲得上述目的，在任意分開(kāi)點(diǎn)(更優(yōu)選地，在多個(gè)分開(kāi)點(diǎn))通過(guò)驅(qū)動(dòng)緩沖器(像素驅(qū)動(dòng)器)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)。根據(jù)需要，還在控制線(xiàn)的一端或兩端驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)。
為了在分開(kāi)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，在任意的分開(kāi)點(diǎn)將驅(qū)動(dòng)緩沖器連接到控制線(xiàn)，該控制線(xiàn)在像素陣列部分10中延伸，并且在與從控制線(xiàn)的一端點(diǎn)或兩端點(diǎn)供給驅(qū)動(dòng)控制脈沖的相同的定時(shí)經(jīng)控制線(xiàn)從驅(qū)動(dòng)緩沖器提供驅(qū)動(dòng)控制脈沖。在連接到驅(qū)動(dòng)器單元的驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)上的分開(kāi)點(diǎn)是原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。
設(shè)置要沿著其抑制相位偏移的控制線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)緩沖器，以使處于要在其中抑制相位偏移的有效范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)上的分開(kāi)點(diǎn)(原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn))與任意點(diǎn)之間的負(fù)載電容和線(xiàn)電阻的乘積的最大值，比在相關(guān)技術(shù)(一端驅(qū)動(dòng)或兩端驅(qū)動(dòng))的驅(qū)動(dòng)方法的更小，并且優(yōu)選地，使乘積的最大值為局部最小值或基本上為局部最小值。下面參考具體的示例描述技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容。
<第一實(shí)施例>
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的、設(shè)置驅(qū)動(dòng)緩沖器以減小相位偏移(在下文中，本技術(shù)稱(chēng)作相位偏移減小布置技術(shù))的方式。圖4示出了在一端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的比較示例，而圖5示出了在兩端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)比較示例。
當(dāng)與在圖4(A)中所示的結(jié)構(gòu)的情況下相同，僅在像素陣列部分10的一側(cè)設(shè)置垂直驅(qū)動(dòng)電路144(即，驅(qū)動(dòng)緩沖器BF)時(shí)，隨著像素?cái)?shù)量的增加而負(fù)載也增加以獲得更高的分辨率。負(fù)載的增加導(dǎo)致了在靠近驅(qū)動(dòng)緩沖器的像素和遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)緩沖器的像素之間的讀取時(shí)間中差異的增加。這會(huì)使得正確讀取像素信號(hào)很困難，并導(dǎo)致寄生信號(hào)或噪聲。
如果如圖4(B)所示，總的線(xiàn)電阻用R表示，而總的寄生電容用C表示，則當(dāng)在一端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，用于距離驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)的時(shí)間常數(shù)τa由等式(1)給出[式1]τa＝RC(1)“最遠(yuǎn)點(diǎn)”指在控制線(xiàn)上的點(diǎn)，從其到原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的距離最大，在該原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)緩沖器連接到控制線(xiàn)。當(dāng)均勻地分布線(xiàn)電阻和負(fù)載電容時(shí)，時(shí)間常數(shù)(線(xiàn)電阻×負(fù)載電容)在最遠(yuǎn)點(diǎn)處變得最大，并且時(shí)間常數(shù)的最大值通過(guò)正確地選擇驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的點(diǎn)而被最小化。
如圖5(A)所示，使上述問(wèn)題變得簡(jiǎn)單的一種技術(shù)是在像素陣列部分10的左側(cè)和右側(cè)上設(shè)置垂直驅(qū)動(dòng)電路144(驅(qū)動(dòng)緩沖器)，并從像素陣列部分10的兩側(cè)驅(qū)動(dòng)連接到像素的控制線(xiàn)，由此減小加在每個(gè)驅(qū)動(dòng)緩沖器上的負(fù)載。
在這種情況下，如圖5(B)所示，如果把總的線(xiàn)電阻表示為R，而總的寄生電容表示成C，則在離兩個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)(端點(diǎn))最遠(yuǎn)的點(diǎn)(在控制線(xiàn)的中心)處的線(xiàn)電阻和寄生電容分別用R/2和C/2給出，并且由此當(dāng)在兩端驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)，在距驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)處的時(shí)間常數(shù)τb由等式(2)給出。因此，理論上，相位偏移可以減小到在一端驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)的1/4。
τb＝R/2×C/2＝RC/4(2)然而，當(dāng)在兩端處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)，以最大的延遲驅(qū)動(dòng)位于控制線(xiàn)中心的像素，盡管這個(gè)延遲比在一端驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)出現(xiàn)的延遲更小。當(dāng)需要以更高速度讀取像素信號(hào)時(shí)，這是一個(gè)要解決的嚴(yán)重問(wèn)題。
鑒于上述情況，在如圖3所示的第一實(shí)施例中，代替在兩端驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，在控制線(xiàn)上的兩個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，所述分開(kāi)點(diǎn)距離在其中相位偏移被最小化的范圍的更近端的距離等于該范圍總長(zhǎng)度的1/4。在下文中，該驅(qū)動(dòng)方法將稱(chēng)作兩分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法(two-dividing-point equal driving method)。
在這個(gè)驅(qū)動(dòng)方法中，如果把總的線(xiàn)電阻用R表示，而總的寄生電容表示為C，則在離各自驅(qū)動(dòng)點(diǎn)(在這個(gè)具體的示例中，在控制線(xiàn)的兩端處和在控制線(xiàn)的中心處)最遠(yuǎn)的點(diǎn)處的線(xiàn)電阻和寄生電容分別用R/4和C/4給出，并且因此，在“兩個(gè)分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法”中離驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)處的時(shí)間常數(shù)τc由等式(3)給出。從等式(3)，可以看出時(shí)間常數(shù)是兩端驅(qū)動(dòng)方法中的時(shí)間常數(shù)的1/4，且是一端驅(qū)動(dòng)方法中的時(shí)間常數(shù)的1/16。
τc＝R/4×C/4＝RC/16(3)即，當(dāng)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)在離線(xiàn)的較近端的距離是線(xiàn)的總長(zhǎng)度的1/4的點(diǎn)處時(shí)，理論的相位偏移減小到在圖4中示出的一端驅(qū)動(dòng)方法中的相位偏移的1/16，以及圖5中示出的兩端驅(qū)動(dòng)方法中的1/4。
用于在分開(kāi)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)緩沖器不是必須設(shè)置在垂直掃描電路14c內(nèi)。更優(yōu)選地，它們可以設(shè)置在垂直掃描電路14a和14b的至少一個(gè)內(nèi)，并且分開(kāi)點(diǎn)可以經(jīng)過(guò)朝著控制線(xiàn)的一端或兩端與金屬控制線(xiàn)平行地延伸的連接線(xiàn)連接到各自的驅(qū)動(dòng)緩沖器。
這是因?yàn)楫?dāng)驅(qū)動(dòng)包括多個(gè)在行方向上延伸的控制線(xiàn)的2維傳感器時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)緩沖器被設(shè)置在位于鄰接像素陣列部分10上側(cè)的區(qū)域中的第三垂直掃描電路14c中，則從驅(qū)動(dòng)緩沖器到行的距離依賴(lài)于行而改變，由此特性也依賴(lài)于行而改變。即，產(chǎn)生新的相位偏移。另一方面，在驅(qū)動(dòng)緩沖器被設(shè)置在垂直掃描電路14a和14b中且驅(qū)動(dòng)點(diǎn)經(jīng)過(guò)與控制線(xiàn)平行延伸的連接線(xiàn)連接到各自驅(qū)動(dòng)緩沖器的情況下，所有行都具有相等的特性。
圖6示出了當(dāng)根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)將原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在兩端點(diǎn)處時(shí)在節(jié)點(diǎn)b0和b1處產(chǎn)生的模擬相位偏移、以及當(dāng)將原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在兩個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處時(shí)在節(jié)點(diǎn)c0和c1處產(chǎn)生的模擬相位偏移。
在這個(gè)模擬中，參數(shù)設(shè)置如下。
1)總的線(xiàn)電阻R＝1.3kΩ2)總的寄生線(xiàn)電容C＝1.5pF3)驅(qū)動(dòng)緩沖器尺寸適當(dāng)?shù)卦O(shè)置以便能夠驅(qū)動(dòng)線(xiàn)。
如從圖6可以看出，在節(jié)點(diǎn)b0和b1之間的相位偏移是250ps，而在節(jié)點(diǎn)c0和c1之間的相位偏移是70ps，其是在節(jié)點(diǎn)b0和b1之間的1/4(當(dāng)在0.5Vdd測(cè)量相位偏移時(shí))。這意味著，理論上，通過(guò)采用兩分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法可以減小相位偏移。
<第二實(shí)施例>
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的相位偏移減小布置技術(shù)。在這個(gè)第二實(shí)施例中，控制線(xiàn)的兩端沒(méi)有用作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，而是將原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在控制線(xiàn)的三個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處，以使離各自驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)在要在其中抑制相位偏移的范圍內(nèi)基本均勻分布。在下文中，這個(gè)驅(qū)動(dòng)方法將被稱(chēng)作“三分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法”。
為了設(shè)置三個(gè)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，以使離各自原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)在要在其中抑制相位偏移的范圍內(nèi)基本均勻分布，如圖7中所示，在離相應(yīng)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)之間的距離設(shè)置為控制線(xiàn)的總長(zhǎng)度的1/6。
在這種情況下，如果總的線(xiàn)電阻表示為R，而總的寄生電容表示為C，則在離各自的原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)處的線(xiàn)電阻和寄生電容分別用R/6和C/6表示，并且由此在“三分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法”中的時(shí)間常數(shù)τd由等式(4)給出。從等式(5)，可以看出時(shí)間常數(shù)τd是在兩端驅(qū)動(dòng)方法中的時(shí)間常數(shù)的1/9，是一端驅(qū)動(dòng)方法中的時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)的1/36。

τd＝R/6×C/6＝RC/36(4)即，當(dāng)采用“三分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法”時(shí)，理論相位偏移減小到圖4中示出的一端驅(qū)動(dòng)方法的相位偏移的1/36，和圖5中示出的兩端驅(qū)動(dòng)方法中的相位偏移的1/9。
如上所述，在第一和第二實(shí)施例中，控制線(xiàn)的兩端沒(méi)有用作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，而是設(shè)置多個(gè)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)以使得離各自原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)在要在其中抑制相位偏移的范圍內(nèi)平均分布。從這兩個(gè)實(shí)施例可以看出，隨著分開(kāi)點(diǎn)數(shù)量的增加，相位偏移會(huì)進(jìn)一步減小。
當(dāng)僅在一個(gè)分開(kāi)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)，相位偏移變得等于當(dāng)從其兩端驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的相位偏移。然而，即使在這種情況下，分開(kāi)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方法也具有如下優(yōu)勢(shì)通過(guò)僅使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)緩沖器就能得到類(lèi)似于當(dāng)使用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)緩沖器在兩端驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的相位偏移的相位偏移。
<第三實(shí)施例>
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的相位偏移減小布置技術(shù)。在該第三實(shí)施例中，除了在控制線(xiàn)上的三個(gè)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，其中的兩個(gè)位于離控制線(xiàn)的更近端的距離是控制線(xiàn)總長(zhǎng)度的1/4的點(diǎn)處，而其另一個(gè)位于控制線(xiàn)的中心處，原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在控制線(xiàn)的兩個(gè)各自的端點(diǎn)處。在下文中，該驅(qū)動(dòng)方法將被稱(chēng)作“兩端和三分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法”。
在這種情況下，如圖8所示，如果總的線(xiàn)電阻表示為R，而總的寄生電容表示為C，則在離各自原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)處的線(xiàn)電阻和寄生電容分別表示為R/8和C/8，并且因此在“兩端和三分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法”中的時(shí)間常數(shù)τe由等式(5)給出。由等式(5)，可以看出，時(shí)間常數(shù)τe是在兩端驅(qū)動(dòng)方法中的時(shí)間常數(shù)的1/16，并且是一端驅(qū)動(dòng)方法中的時(shí)間常數(shù)的1/64。
τe＝R/8×C/8＝RC/64(5)即，當(dāng)采用“兩端和三分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法”時(shí)，理論的相位偏移減小到圖4示出的一端驅(qū)動(dòng)方法中的相位偏移的1/64和圖5示出的兩端驅(qū)動(dòng)方法中的相位偏移的相位偏移的1/16。與根據(jù)第二實(shí)施例的“三分開(kāi)點(diǎn)相等驅(qū)動(dòng)方法”相比可以看出，不僅在端點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，而且還在分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，可以減小在中心范圍內(nèi)的延遲。
雖然在該第三實(shí)施例中，除了設(shè)置在控制線(xiàn)的兩個(gè)各自端點(diǎn)處的兩個(gè)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)之外，原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在控制線(xiàn)上的三個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處，其中的兩個(gè)位于離控制線(xiàn)的更近端的距離是控制線(xiàn)總長(zhǎng)度的1/4的點(diǎn)處，而另一個(gè)位于控制線(xiàn)的中心處，用作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的控制線(xiàn)上的分開(kāi)點(diǎn)數(shù)量并不局限于三個(gè)，而是原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)可以被設(shè)置在任意數(shù)量的分開(kāi)點(diǎn)處。
一端或兩端是否用作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，和/或有多少分開(kāi)點(diǎn)被用作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)可以根據(jù)像素的數(shù)量、需要的響應(yīng)速度、負(fù)載電阻和負(fù)載電容等而確定。除了主控制線(xiàn)之外，可以使用一個(gè)或更多輔助控制線(xiàn)，以在以更小的相位偏移進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)像素。
當(dāng)線(xiàn)電阻和負(fù)載電容均勻分布時(shí)，希望設(shè)置原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)以使得離各自原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)在要在其中抑制相位偏移的范圍內(nèi)均勻(對(duì)稱(chēng))地分布。
然而，可以設(shè)置原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)以使得最遠(yuǎn)的點(diǎn)不均勻分布。即使在這種情況下，如果選擇原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置以使得線(xiàn)電阻和線(xiàn)電容的乘積(時(shí)間常數(shù))變得對(duì)所有最遠(yuǎn)的點(diǎn)相等，就能夠?qū)崿F(xiàn)與當(dāng)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)被設(shè)置以便最遠(yuǎn)點(diǎn)平均地分布(參見(jiàn)后面描述的第四實(shí)施例)時(shí)而實(shí)現(xiàn)的相位偏移相似的相位偏移的減小。
例如，當(dāng)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在除了兩端點(diǎn)之外的一個(gè)分開(kāi)點(diǎn)上時(shí)，設(shè)置分開(kāi)點(diǎn)的位置以使得原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)到離原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)的距離是控制線(xiàn)總長(zhǎng)度的1/4。為此，分開(kāi)點(diǎn)的位置被設(shè)置為控制線(xiàn)的中心。即，準(zhǔn)備兩條控制線(xiàn)，其中一條連接到線(xiàn)上的所有像素，而其另一條僅連接到中心范圍內(nèi)的像素。僅僅連接到中心范圍內(nèi)的像素的控制線(xiàn)具有小的負(fù)載電容，該負(fù)載電容由用作負(fù)載的像素晶體管電容產(chǎn)生，并且由此，施加到這個(gè)控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)脈沖可以比施加到連接所有像素的控制線(xiàn)上的驅(qū)動(dòng)脈沖更加陡峭地上升。上升時(shí)間可以與從在其兩端點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)緩沖器輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖的上升時(shí)間一樣小。
替代使用兩端點(diǎn)和一個(gè)或更多分開(kāi)點(diǎn)作為原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，僅一個(gè)端點(diǎn)和一個(gè)或更多分開(kāi)點(diǎn)可以用作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。例如，當(dāng)僅一個(gè)端點(diǎn)和一個(gè)分開(kāi)點(diǎn)用作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)時(shí)，設(shè)置分開(kāi)點(diǎn)的位置以使得在分開(kāi)點(diǎn)和沒(méi)有被選擇作為原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的端點(diǎn)之間的距離等于控制線(xiàn)總長(zhǎng)度的1/3。
<第四實(shí)施例>
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的相位偏移減小布置技術(shù)。在該第四實(shí)施例中，控制線(xiàn)的兩端沒(méi)有用作原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，而是將原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在控制線(xiàn)上的分開(kāi)點(diǎn)處，以使得離原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)以不相等的間隔分布，并且使得線(xiàn)電阻和線(xiàn)電容的乘積(時(shí)間常數(shù))變得對(duì)所有最遠(yuǎn)點(diǎn)相等。在下文中，該驅(qū)動(dòng)方法將被稱(chēng)作“不等驅(qū)動(dòng)方法”。
當(dāng)線(xiàn)電阻和線(xiàn)電容不均勻分布時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)緩沖器設(shè)置在使得由線(xiàn)電阻和線(xiàn)電容的乘積給出的時(shí)間常數(shù)τf對(duì)于所有最遠(yuǎn)點(diǎn)相等的位置，則能夠?qū)崿F(xiàn)與根據(jù)本發(fā)明的第一至第三實(shí)施例之一實(shí)現(xiàn)的相位偏移的減小相類(lèi)似的相位偏移減少。
例如，當(dāng)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在兩個(gè)非對(duì)稱(chēng)點(diǎn)時(shí)，用于任何最遠(yuǎn)點(diǎn)(在此處時(shí)間常數(shù)變得最大)的時(shí)間常數(shù)τf由等式(6)給出。從等式(6)可以看出，時(shí)間常數(shù)τf是在兩端驅(qū)動(dòng)方法中的時(shí)間常數(shù)的1/9，以及在一端驅(qū)動(dòng)方法中的時(shí)間常數(shù)的1/36。
τf＝16RC/(27×27)＝16RC/729(6)因此，如果采用根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的“不等驅(qū)動(dòng)方法”，則理論上的相位偏移可以減小到在圖4示出的一端驅(qū)動(dòng)方法中的相位偏移的16/729，和圖5示出的兩端驅(qū)動(dòng)方法中的4/729。
如上所述，在本發(fā)明中，至少在一個(gè)或更多任意分開(kāi)點(diǎn)(與在一個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處進(jìn)行驅(qū)動(dòng)相比，更希望在多個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處進(jìn)行驅(qū)動(dòng))處驅(qū)動(dòng)在要在其中抑制相位偏移的范圍內(nèi)的控制線(xiàn)，以使得在要在其中抑制相位偏移的范圍內(nèi)減小相位偏移。
當(dāng)控制線(xiàn)的線(xiàn)電阻和負(fù)載電容均勻地分布時(shí)，并且當(dāng)給定了用于在分開(kāi)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)緩沖器的數(shù)量時(shí)，如果設(shè)置分開(kāi)點(diǎn)的位置，以使得離連接到驅(qū)動(dòng)緩沖器的各自原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)以均勻的間隔位于控制線(xiàn)上，該設(shè)置使在控制線(xiàn)上任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)和在要在其中抑制相位偏移的有效范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)緩沖器之間的線(xiàn)電阻和負(fù)載電容的乘積的最大值最小化。
當(dāng)控制線(xiàn)的線(xiàn)電阻和負(fù)載電容不均勻分布時(shí)，并且當(dāng)給定用于在分開(kāi)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)緩沖器的數(shù)量時(shí)，如果設(shè)置分開(kāi)點(diǎn)的位置以使得在離連接到驅(qū)動(dòng)緩沖器的各自原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的任何點(diǎn)處的時(shí)間常數(shù)變得相等(和優(yōu)選地，最大)，則能夠得到相位偏移的最大改善。
在本發(fā)明中，因?yàn)樵诳刂凭€(xiàn)上的分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，所以可以通過(guò)使用少量的驅(qū)動(dòng)電路在應(yīng)該抑制相位偏移的范圍內(nèi)減小相位偏移。
如果確定分開(kāi)點(diǎn)的位置，以使得該位置導(dǎo)致由在控制線(xiàn)上任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處的負(fù)載電容和在任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器單元之間的線(xiàn)電阻的乘積給出的時(shí)間常數(shù)的最大值減小，則即使當(dāng)線(xiàn)電阻和負(fù)載電容非均勻分布時(shí)也能夠在最佳位置處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)成為可能。
因此，本發(fā)明能夠減少由驅(qū)動(dòng)電容的非均勻性引起的問(wèn)題(相位偏移)，特別是當(dāng)像素?cái)?shù)量增加或當(dāng)以高速驅(qū)動(dòng)像素時(shí)上述問(wèn)題是非常嚴(yán)重的。因此，能夠減小寄生信號(hào)和其它問(wèn)題。
使用CMOS圖像傳感器作為本發(fā)明所應(yīng)用的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例。本發(fā)明也可應(yīng)用到物理信息獲取設(shè)備，諸如照相機(jī)模塊或攝像機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種從半導(dǎo)體器件讀取單元元件信號(hào)的物理信息獲取方法，該半導(dǎo)體器件包括以特定順序設(shè)置的單元元件，每個(gè)單元元件都具有用于輸出單元元件信號(hào)的單元元件信號(hào)產(chǎn)生部分，該單元元件信號(hào)表示所檢測(cè)的物理量中的變化，其中在控制線(xiàn)上的分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)動(dòng)單元元件以從各自單元元件讀取單元元件信號(hào)的控制線(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理信息獲取方法，其中在控制線(xiàn)上的多個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理信息獲取方法，其中在控制線(xiàn)上的有效范圍的一個(gè)端點(diǎn)處進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理信息獲取方法，其中在控制線(xiàn)上的有效范圍的兩個(gè)端點(diǎn)處進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)。
5.一種從半導(dǎo)體器件讀取單元元件信號(hào)的物理信息獲取方法，該半導(dǎo)體器件包括以特定順序設(shè)置的單元元件，每個(gè)單元元件都具有用于輸出單元元件信號(hào)的單元元件信號(hào)產(chǎn)生部分，該單元元件信號(hào)表示所檢測(cè)的物理量中的變化，其中在原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，這導(dǎo)致了在控制線(xiàn)上任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處的負(fù)載電容和在該任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)與連接到該原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器單元之間的線(xiàn)電阻的乘積的最大值減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物理信息獲取方法，其中最大值比在僅在一端驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的情況下的值小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物理信息獲取方法，其中最大值比在僅在兩端驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的情況下的值小。
8.一種從半導(dǎo)體器件讀取單元元件信號(hào)的物理信息獲取設(shè)備，該半導(dǎo)體器件包括以特定順序設(shè)置的單元元件，每個(gè)單元元件都具有用于輸出單元元件信號(hào)的單元元件信號(hào)產(chǎn)生部分，該單元元件信號(hào)表示所檢測(cè)的物理量中的變化，該物理信息獲取設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)控制單元，該控制線(xiàn)用于驅(qū)動(dòng)單元元件以從各自單元元件讀取單元元件信號(hào)，使得在控制線(xiàn)上的分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的物理信息獲取設(shè)備，其中驅(qū)動(dòng)控制單元在控制線(xiàn)上的多個(gè)分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的物理信息獲取設(shè)備，其中驅(qū)動(dòng)控制單元在控制線(xiàn)上的有效范圍的一個(gè)端點(diǎn)處進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的物理信息獲取設(shè)備，其中驅(qū)動(dòng)控制單元在控制線(xiàn)上的有效范圍的兩端點(diǎn)處進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的物理信息獲取設(shè)備，進(jìn)一步包括半導(dǎo)體器件。
13.一種從半導(dǎo)體器件讀取單元元件信號(hào)的物理信息獲取設(shè)備，該半導(dǎo)體器件包括以特定順序設(shè)置的單元元件，每個(gè)單元元件都具有用于輸出單元元件信號(hào)的單元元件信號(hào)產(chǎn)生部分，該單元元件信號(hào)表示所檢測(cè)的物理量中的變化，包括驅(qū)動(dòng)控制單元，其在原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，這導(dǎo)致了在控制線(xiàn)上的任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處的負(fù)載電容和在該任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)與連接到該原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器單元之間的線(xiàn)電阻的乘積的最大值減小。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的物理信息獲取設(shè)備，進(jìn)一步包括半導(dǎo)體器件。
15.一種包括以特定順序設(shè)置的單元元件的半導(dǎo)體器件，每個(gè)單元元件都具有用于輸出單元元件信號(hào)的單元元件信號(hào)產(chǎn)生部分，該單元元件信號(hào)表示所檢測(cè)的物理量中的變化，該半導(dǎo)體器件包括控制線(xiàn)，連接到位于有效區(qū)域內(nèi)的單元元件，用于驅(qū)動(dòng)單元元件以從各自單元元件讀取單元元件信號(hào)；和連接線(xiàn)，經(jīng)過(guò)該連接線(xiàn)在控制線(xiàn)上的有效范圍內(nèi)的分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)。
16.一種包括以特定順序設(shè)置的單元元件的半導(dǎo)體器件，每個(gè)單元元件都具有用于輸出單元元件信號(hào)的單元元件信號(hào)產(chǎn)生部分，該單元元件信號(hào)表示所檢測(cè)的物理量中的變化，該半導(dǎo)體器件包括控制線(xiàn)，連接到位于有效區(qū)域內(nèi)的單元元件，用于驅(qū)動(dòng)單元元件以從各自單元元件讀取單元元件信號(hào)；和連接線(xiàn)，經(jīng)過(guò)該連接線(xiàn)在原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)該控制線(xiàn)，這導(dǎo)致在控制線(xiàn)上任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處的負(fù)載電容和在任意驅(qū)動(dòng)點(diǎn)與連接到該原始驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器單元之間的線(xiàn)電阻的乘積的最大值減小。
全文摘要
特別用于具有高分辨率的固態(tài)圖像傳感器中，不在控制線(xiàn)兩端點(diǎn)的任意一個(gè)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)，而是在控制線(xiàn)上的兩個(gè)任意分開(kāi)點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)。優(yōu)選地，在控制線(xiàn)上的兩點(diǎn)可以被選擇為驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)的分開(kāi)點(diǎn)，這兩點(diǎn)離要在其中抑制相位偏移的范圍的更近端點(diǎn)的距離等于該范圍的總長(zhǎng)度的1/4。在這種情況下，在離驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)處的時(shí)間常數(shù)變成當(dāng)在其兩個(gè)端點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間常數(shù)的1/4，并且為當(dāng)從其一個(gè)端點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間常數(shù)的1/16，并且因此，理論上，相位偏移可以減小到當(dāng)在兩端點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)或僅在一個(gè)端點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的相位偏移的1/4或1/16。
文檔編號(hào)H04N5/369GK1728784SQ200510098158
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者岡野正史, 宇井博貴 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社