專利名稱：驅(qū)動cmos成像裝置內(nèi)主動像素的方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS，"complementary metal-oxide semiconductor")成像裝置，尤其涉及驅(qū)動CMOS成像裝置內(nèi)主動像素的方法及電路。
背景技術(shù)：
除非在此處另有說明，在此段落中所描述的內(nèi)容并非為此發(fā)明的權(quán)利要求的先前 技術(shù)，且在此段落中所包含的內(nèi)容并非承認(rèn)其為先前技術(shù)。CMOS成像裝置通常由主動像素的陣列所形成，可操作來用電子信號形式捕捉物體 的影像。每一主動像素都具有像素電路，該電路包含光二極管，用來將光線轉(zhuǎn)換成電子信 號，其代表影像信號，以及顯示電路，可調(diào)適成放大并擷取來自主動像素的電子信號。理想 上來說，主動像素應(yīng)該具有不會阻礙以有效率方式捕捉入射光的大片光二極管表面區(qū)域。 不過，對于需要小外型的產(chǎn)品而言，像是小型數(shù)字相機(jī)，則像素大小要盡可能縮小。縮小像素大小的實(shí)際方式為縮小顯示電路的大小，并且將顯示電路的部分實(shí)體結(jié) 構(gòu)與金屬互連重疊在光二極管表面區(qū)域上。不過，這種方式導(dǎo)致光二極管的實(shí)際感光面積 小于光二極管的表面。換言之，顯示電路的大小及其結(jié)構(gòu)顯著影響到達(dá)光二極管的光線量。某些典型CMOS像素電路配置包含4晶體管與3晶體管配置。在4晶體管配置當(dāng) 中，一個主動像素電路包含一個光二極管，用來收集產(chǎn)生的整合電荷來回應(yīng)入射光，以及四 個晶體管，通過這些晶體管可轉(zhuǎn)換整合電荷來顯示影像信號。在3晶體管配置當(dāng)中，主動像 素電路包含一個光二極管以及三個晶體管，通過這些晶體管可轉(zhuǎn)換整合電荷來顯示影像信 號。相較于4晶體管配置，3晶體管配置提供較高的像素填充系數(shù)。不過，若要取代4晶體 管配置中額外晶體管的功能，3晶體管像素電路需要一種驅(qū)動方法，其中同時將主動像素的 選取行充電并且將主動像素的未選取行放電需要啟用來自主動像素選取行的信號顯不。在 操作期間主動像素陣列頻繁充電與放電的結(jié)果之下，會消耗更多電源，并且會因?yàn)殡娫淳€ 耦合產(chǎn)生非所要的噪聲。因此業(yè)界內(nèi)所需的是一種可用更有效率方式驅(qū)動CMOS主動像素并且解決至少上 述問題的方法及電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明說明一種用于驅(qū)動CMOS成像裝置內(nèi)主動像素的方法及電路。尤其是，本發(fā) 明的一個具體實(shí)施例提出一種像素電路，該電路包含至少一個光二極管、一個耦合在光二 極管與浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)之間的第一晶體管、一個耦合在浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與可修改驅(qū)動電壓來源 之間的第二晶體管以及具有柵極耦合至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)、源極耦合至信號輸出以及漏極耦合 至固定電壓的第三晶體管。在另一具體實(shí)施例內(nèi)，已揭示一種成像裝置。該成像裝置包含以行列方式排列的 主動像素陣列；行驅(qū)動器電路，其配置成提供控制信號給每一行主動像素；以及信號輸出 電路，其配置成接收每一列主動像素發(fā)出的模擬信號，其中同一行內(nèi)的每一主動像素具有像素電路，該電路包含至少一光二極管；第一晶體管，其耦合在該光二極管與浮動擴(kuò)散節(jié) 點(diǎn)之間；第二晶體管，其耦合在該浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與共同耦合至該行內(nèi)所有主動像素的驅(qū)動 電壓信號之間；以及第三晶體管，其具有柵極耦合至該浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)、源極耦合至信號輸出 以及漏極耦合至固定電壓。仍舊在另一具體實(shí)施例內(nèi)，提示一種驅(qū)動該像素電路的方法。該方法包含重設(shè)該 光二極管和該浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)；讓該光二極管暴露在光線下來累積電荷；利用將該驅(qū)動電壓 信號從第一電壓位階切換至第二電壓位階來選擇該像素電路；從該選取的像素電路擷取參 考電壓；以及從該選取的像素電路中擷取對應(yīng)至該累積電荷的影像信號。此處揭示的至少一項(xiàng)本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為提供一種像素電路的能力，該電路具有數(shù)量減 少的晶體管，并且可通過簡單修改像素電路所耦合的驅(qū)動電壓來選擇與取消選擇電路以便 顯示信號。結(jié)果，在操作期間耗電量較少并且可減少電源線耦合所感應(yīng)的不需要噪聲。


所以，可以詳細(xì)了解本發(fā)明上述特征的方式中，本發(fā)明的更為特定的說明簡述如 上，其可通過參照到具體實(shí)施例來進(jìn)行，其中一些例示于附圖中。但應(yīng)注意附圖僅例示本發(fā) 明的典型具體實(shí)施例，因此其并非要做為本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明自可包含其它同等 有效的具體實(shí)施例。圖1為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的CMOS成像裝置像素電路的電路圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例用于驅(qū)動像素電路的方法步驟流程圖；圖2B為說明圖2A內(nèi)所示方法步驟的實(shí)施用于驅(qū)動圖1中像素電路的時間圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明另一具體實(shí)施例的CMOS成像裝置像素電路的電路圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明另一具體實(shí)施例用于驅(qū)動像素電路的方法步驟流程圖；圖4B為說明圖4A內(nèi)所示方法步驟的實(shí)施用于驅(qū)動圖3中像素電路的時間圖；以 及圖5為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的CMOS成像裝置的概念圖。
具體實(shí)施例方式圖1為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的像素電路102的電路圖。像素電路102包含一個 光二極管104和三個晶體管，包含一個轉(zhuǎn)移晶體管106、一個重設(shè)晶體管108以及一個來源 追隨晶體管110。任何晶體管106、108和110都可實(shí)施成為金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管 (MOSFET,"metal-oxide-semiconductor field-effect transistor")。轉(zhuǎn)移晶體管 106 的 源極耦合至光二極管節(jié)點(diǎn)PD，并且其漏極耦合至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD，該節(jié)點(diǎn)配置成接收通過 轉(zhuǎn)移晶體管106轉(zhuǎn)移過來的電荷累積。重設(shè)晶體管108耦合在浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD與驅(qū)動電 壓線Vffi之間。重設(shè)晶體管108為可操作地重設(shè)浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD和光二極管104，并且控制 來源追隨晶體管110的柵極電壓，來選擇性在開啟狀態(tài)與關(guān)閉狀態(tài)之間切換來源追隨晶體 管110。來源追隨晶體管110具有柵極耦合至該浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD、漏極耦合至固定電壓V+ 以及源極耦合至信號輸出列112。在重設(shè)晶體管108的控制之下，來源追隨晶體管110可操 作地選擇性啟用或停用像素電路102，來擷取對應(yīng)至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD內(nèi)所儲存電荷的電信 號。
參照圖1，圖2A為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例用于操作像素電路102的方法步驟流程 圖。開始在步驟202內(nèi)，執(zhí)行重設(shè)操作，在此操作期間，驅(qū)動電壓線Vffi設(shè)定為高電壓位階并 且重設(shè)晶體管108和轉(zhuǎn)移晶體管106開啟來重設(shè)光二極管104和浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD。接著在 步驟204內(nèi)，驅(qū)動電壓線VKe設(shè)定為低電壓位階，如此關(guān)閉轉(zhuǎn)移晶體管106以開始影像曝光 周期來捕捉影像光線。在影像曝光期間，光線撞擊在光二極管104上導(dǎo)致光電流的整合，使 得電荷累積在光二極管節(jié)點(diǎn)PD上。然后執(zhí)行步驟206-210來選擇性啟用從像素電路102 至信號輸出列112的信號顯示。明確地來說，在步驟206內(nèi)，在利用將驅(qū)動電壓線Vffi和重設(shè)晶體管108的柵極電 壓RG設(shè)定為高電壓位階來將浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD轉(zhuǎn)為高位階并且啟用來源追隨晶體管110之 后，則重設(shè)晶體管108的柵極電壓RG轉(zhuǎn)為低位階來顯示從重設(shè)浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD至信號輸 出列112的參考電壓。在步驟208內(nèi)，當(dāng)重設(shè)晶體管108的柵極電壓RG為低位階，轉(zhuǎn)移晶 體管104的柵極電壓TG設(shè)定為高電壓位階來開啟轉(zhuǎn)移晶體管104，并且將累積的電荷從光 二極管節(jié)點(diǎn)PD轉(zhuǎn)移至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD。在接下來的步驟210內(nèi)，在完成電荷轉(zhuǎn)移并且轉(zhuǎn)移 晶體管104關(guān)閉之后，對應(yīng)至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD上所接收電荷的影像信號電壓通過開啟狀態(tài) 下的來源追隨晶體管110顯示在信號輸出列112上。參考電壓與從信號輸出列112上擷取 的影像信號電壓間的差異對應(yīng)至光二極管104所感應(yīng)的光信號。在完成影像信號顯示操作 之后，重復(fù)步驟202-210來捕捉并擷取下一個影像信號。圖2B為說明圖2A內(nèi)所述方法步驟的實(shí)施用于操作像素電路102的時間圖。在時 間a上，光二極管104已經(jīng)根據(jù)步驟202重設(shè)。在利用將驅(qū)動電壓線VKe設(shè)定為低電壓位階 并且關(guān)閉轉(zhuǎn)移晶體管106來執(zhí)行步驟204之后，重設(shè)像素電路102的影像曝光周期則開始 于時間b。在時間c上，在驅(qū)動電壓線Vffi和重設(shè)晶體管108的柵極電壓RG已經(jīng)設(shè)定為高位 階來啟用來源追隨晶體管110之后，則根據(jù)步驟206將重設(shè)晶體管108的柵極電壓RG轉(zhuǎn)為 低位階，來顯示來自浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD的參考電壓。最后，在時間d上，在已經(jīng)執(zhí)行步驟208 和210之后，從浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD顯示影像信號電壓。相較于傳統(tǒng)4晶體管像素電路，上述像素電路102的某些優(yōu)點(diǎn)包含但不受限于減 少晶體管數(shù)量、降低耗電量以及減少噪聲。尤其是，像素電路102只有三個晶體管，這改善 了填充系數(shù)。另外，簡單修改像素電路102所耦合的單一驅(qū)動電壓線Vffi，就可選取或取消 選取用于信號顯示的像素電路102。結(jié)果，在操作期間耗電量較少，并且減少電源線耦合噪聲。值得注意的是，雖然已經(jīng)關(guān)于單一光二極管像素具體實(shí)施例來描述上列像素驅(qū)動 方法，不過相同的驅(qū)動方法也適用于驅(qū)動耦合在一個共用像素電路內(nèi)的多個像素。圖3為說明根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的四向共享像素電路302的電路圖。像素電 路302包含一個重設(shè)晶體管304和一個來源追隨晶體管306，這兩者耦合至四個像素區(qū)塊 308^308^3083和3084。每一像素區(qū)塊包含一個光二極管SlOi和一個對應(yīng)的轉(zhuǎn)移晶 體管312i，其中i為范圍從1至4的像素區(qū)塊指數(shù)。每一轉(zhuǎn)移晶體管312i都具有源極連接 至每一光二極管310i相關(guān)聯(lián)的光二極管節(jié)點(diǎn)PDi,以及漏極連接至一個共用的浮動擴(kuò)散節(jié) 點(diǎn)FD。重設(shè)晶體管304耦合在浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD與驅(qū)動電壓線Vffi之間。重設(shè)晶體管304可 操作地重設(shè)每一光二極管310i，并且供應(yīng)控制電壓給來源追隨晶體管306的柵極，來選擇性 在開啟狀態(tài)與關(guān)閉狀態(tài)之間切換來源追隨晶體管306。來源追隨晶體管306具有柵極耦合至該浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD、漏極耦合至固定電壓V+以及源極耦合至信號輸出列314。在重設(shè)晶 體管304的控制之下，來源追隨晶體管306可操作地選擇性啟用/停用來自每一像素區(qū)塊 308^3082,3083和3084的信號顯示。參照圖3，圖4A為根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例用于操作像素電路302的方法步驟流程 圖。一開始，依序執(zhí)行重設(shè)操作來重設(shè)每一像素區(qū)塊308i的光二極管310”如此在一開始 的步驟402內(nèi)，針對每一選取的像素區(qū)塊308,，在當(dāng)驅(qū)動電壓線Vffi設(shè)定為高電壓位階并且 利用設(shè)定高柵極電壓RG來開啟重設(shè)晶體管304時，利用提供轉(zhuǎn)移晶體管312i的柵極電壓 TGi提高來重設(shè)對應(yīng)的光二極管310i，開啟所選像素區(qū)塊308,的轉(zhuǎn)移晶體管312,。然后在 步驟404內(nèi)，驅(qū)動電壓線VKe設(shè)定為低位階，并且利用降低轉(zhuǎn)移晶體管312,的柵極電壓TGi 來關(guān)閉轉(zhuǎn)移晶體管312i;以開始像素區(qū)塊308i的影像曝光周期。在曝光期間光線撞擊在像 素區(qū)塊308i的光二極管310i上導(dǎo)致光電流的整合，接著導(dǎo)致電荷累積在每一光二極管節(jié)點(diǎn) PDii。在已經(jīng)重設(shè)一個像素區(qū)塊之后，后續(xù)步驟406判斷是否已經(jīng)重設(shè)像素電路302的所 有像素區(qū)塊。若否，則針對每一后續(xù)像素區(qū)塊3081重復(fù)步驟402和404，直到已經(jīng)重設(shè)所有 像素區(qū)塊的光二極管。在所有像素區(qū)塊的影像曝光已經(jīng)開始，則執(zhí)行步驟408-414來依序從每一像素區(qū) 塊308i中選擇性擷取影像信號。更明確地來說，在步驟408內(nèi)，在利用將驅(qū)動電壓線Vk^P 重設(shè)晶體管304的柵極電壓RG設(shè)定為高電壓位階來將浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD轉(zhuǎn)為高位階并且啟 用來源追隨晶體管306之后，則重設(shè)晶體管304的柵極電壓RG轉(zhuǎn)為低位階來顯示從重設(shè)浮 動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD至信號輸出列314的參考電壓。當(dāng)重設(shè)晶體管304的柵極電壓RG為低位階， 在步驟410內(nèi)，利用提升轉(zhuǎn)移晶體管312i的柵極電壓TGi,將所選像素區(qū)塊308i的轉(zhuǎn)移晶體 管312i開啟，以將累積的電荷從光二極管節(jié)點(diǎn)PDi轉(zhuǎn)移至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD。在步驟412內(nèi)， 在完成電荷從所選像素區(qū)塊308i轉(zhuǎn)移至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD之后，利用設(shè)定低柵極電壓TGi將 轉(zhuǎn)移晶體管312i關(guān)閉，接著擷取信號輸出列314上的影像信號電壓。在步驟414內(nèi)，重設(shè) 晶體管304的柵極電壓RG接著轉(zhuǎn)為高位階并且VKe轉(zhuǎn)為低位階，來重設(shè)浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD。 在重設(shè)浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD之后，后續(xù)步驟416判斷是否已經(jīng)處理所有像素區(qū)塊來擷取影像信 號。若否，則重復(fù)步驟408-414直到已經(jīng)處理所有像素區(qū)塊。一旦已經(jīng)完成所有像素區(qū)塊 的影像信號顯示，則重復(fù)步驟402-414來捕捉下一個影像信號。圖4B為說明圖4A內(nèi)所述方法步驟的實(shí)施用于操作圖3的像素電路302的時間 圖。在時間a’與b’之間，利用重復(fù)執(zhí)行步驟402和404依序重設(shè)光二極管31(^31(^3103、 3104。在時間c上，在驅(qū)動電壓線Vffi和重設(shè)晶體管304的柵極電壓RG已經(jīng)設(shè)定為高位階 來啟用來源追隨晶體管306之后，則接著根據(jù)步驟408所提出地將重設(shè)晶體管108的柵極 電壓RG轉(zhuǎn)為低位階，來顯示來自浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD的參考電壓。在時間d’上，在已經(jīng)開啟 轉(zhuǎn)移晶體管312i用于電荷轉(zhuǎn)移，并于完成之后關(guān)閉后，接著根據(jù)步驟410和412從所選像 素區(qū)塊308i的光二極管PD1擷取影像信號電壓。應(yīng)該注意，雖然已開啟轉(zhuǎn)移晶體管3121來 將影像信號從所選像素區(qū)塊SOS1轉(zhuǎn)移至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD，不過像素電路302的所有其他未 選取像素區(qū)塊的轉(zhuǎn)移晶體管仍舊關(guān)閉。在時間e’上，利用根據(jù)步驟414將重設(shè)晶體管304 的柵極電壓RG轉(zhuǎn)成高位階并且轉(zhuǎn)低Vffi，來重設(shè)浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)FD。然后重復(fù)步驟408-414， 在時間f與g’之間，接著處理像素區(qū)塊3082 ；在時間h’與i’之間，處理像素區(qū)塊3083以 及在時間j，與k，之間，處理像素區(qū)塊3084。
利用提供其中多個像素區(qū)塊分享一個共用重設(shè)晶體管與來源追隨晶體管的像素 電路，可減少每一像素區(qū)塊的有效晶體管數(shù)量。為了說明，圖1內(nèi)說明的范例中一個像素具 有三個晶體管。相較之下，圖3的范例具有四個像素區(qū)塊總共六個晶體管，即每像素的有效 晶體管數(shù)量為1. 5。因此，相較于圖1的具體實(shí)施例，圖3的具體實(shí)施例具有提高的像素填 充系數(shù)。雖然圖3說明的具體實(shí)施例描述具有四個像素區(qū)塊的像素電路，本領(lǐng)域技術(shù)人員 將可輕易了解，在像素電路內(nèi)可耦合更多或更少像素區(qū)塊。圖5為調(diào)適來實(shí)施本發(fā)明一或多態(tài)樣的CMOS成像裝置500的概念圖。CMOS成像 裝置500包含以η行與m列排列而成的主動像素感應(yīng)器510的二維陣列。每一主動像素感 應(yīng)器510都具有像素電路，該電路包含一或多個光二極管、與每一光二極管相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)移 晶體管、一個重設(shè)晶體管以及一個來源追隨晶體管。每一主動像素感應(yīng)器510的合適像素 電路范例包含之前描述的像素電路102或像素電路302。行驅(qū)動器電路514將一組共用控 制信號供應(yīng)給每一行主動像素感應(yīng)器510。提供給每一行j的控制信號包含一個供應(yīng)給行 j內(nèi)所耦合每一重設(shè)晶體管的漏極的驅(qū)動電壓VKW、一個供應(yīng)給行j內(nèi)每一重設(shè)晶體管的柵 極的控制電壓RGj以及分別提供給行j的每一主動像素感應(yīng)器510內(nèi)每一轉(zhuǎn)移晶體管的柵 極的一或多電壓TGp，其中j為范圍從1到行η總數(shù)的行指數(shù)，并且χ為范圍從1到每一主 動像素感應(yīng)器510內(nèi)所提供轉(zhuǎn)移晶體管總數(shù)的指數(shù)。列取樣與維持電路518配置成接收分 別從主動像素感應(yīng)器510的每一列顯示出來的參考電壓和影像信號。然后可程式編輯增益 放大器(PGA, "programmable gain amplifier”)/模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC, "analog-to-digital converter”) 522將這些電壓信號放大，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字型態(tài)來存儲在存儲器裝置(圖中 未示出)內(nèi)。如上面所述，所提供的方法及電路利用將重設(shè)晶體管的漏極耦合至驅(qū)動電壓信 號，而將來源追隨晶體管的漏極耦合至固定電壓，獨(dú)立于相鄰像素行，來選擇主動像素的每 一行。結(jié)果，可降低耗電量與耦合噪聲。以上的說明例示了本發(fā)明的多種具體實(shí)施例，以及如何實(shí)施本發(fā)明的態(tài)樣的范 例。上面的范例、具體實(shí)施例、指令語意以及附圖都不應(yīng)該看待為唯一的具體實(shí)施例，而是 用來說明下列權(quán)利要求所定義的本發(fā)明彈性與優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種像素電路，包含至少一光二極管；第一晶體管，其耦合在所述光二極管與浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)之間；第二晶體管，其耦合在所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與可修改的驅(qū)動電壓之間；以及第三晶體管，其具有第三晶體管柵極耦合至所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)、第三晶體管源極耦合至信號輸出以及第三晶體管漏極耦合至固定電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的像素電路，其中，所述第一、第二和第三晶體管任一都為金屬氧 化物半導(dǎo)體場效晶體管。
3.如權(quán)利要求1所述的像素電路，還包含多個光二極管。
4.如權(quán)利要求3所述的像素電路，其中，所述多個光二極管共同連接至所述浮動擴(kuò)散 節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的像素電路，其中，所述第二晶體管具有第二晶體管漏極耦合至 所述可修改的驅(qū)動電壓，以及第二晶體管源極耦合至所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的像素電路，其中，所述可修改的驅(qū)動電壓在高電壓位階與低電 壓位階之間切換，以選擇或取消選擇所述像素電路。
7.一種成像裝置，其包含以行列方式排列的主動像素陣列；行驅(qū)動器電路，其配置成提供控制信號給每一行主動像素；以及信號輸出電路，其配置成接收每一列主動像素發(fā)出的模擬信號，其中，在一相同行內(nèi)的 每一主動像素具有像素電路，其包含至少一光二極管；第一晶體管，其耦合在所述光二極管與浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)之間；第二晶體管，其耦合在所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與共同耦合至所述行內(nèi)所有主動像素的驅(qū)動 電壓信號之間；以及第三晶體管，其具有柵極耦合至所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)、源極耦合至信號輸出以及漏極耦 合至固定電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中，所述第一、第二和第三晶體管任一都為金屬氧 化物半導(dǎo)體場效晶體管。
9.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中，所述像素電路還包含多個光二極管。
10.如權(quán)利要求9所述的成像裝置，其中，所述相同像素電路的所述多個光二極管共同 連接至所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中，所述第二晶體管具有第二晶體管漏極耦合至 所述驅(qū)動電壓信號，以及第二晶體管源極耦合至所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中，每一驅(qū)動電壓信號在高電壓位階與低電壓位 階之間切換，來選擇或取消選擇對應(yīng)的所述主動像素列。
13.一種用于驅(qū)動成像裝置的像素電路的方法，所述像素電路包含至少一光二極管、耦 合在所述光二極管與浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)之間的第一晶體管、耦合在所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與驅(qū)動電 壓信號之間的第二晶體管以及具有柵極耦合至所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)和源極耦合至信號輸出 的第三晶體管，所述方法包含重設(shè)所述光二極管；讓所述光二極管暴露在光線下來累積電荷；利用將所述驅(qū)動電壓信號從第一電壓位階切換至第二電壓位階來選擇所述像素電路；從所選取的像素電路擷取參考電壓；以及從所選取的像素電路中擷取對應(yīng)至所述累積電荷的影像信號。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包含在所述像素電路操作期間連續(xù)供應(yīng)固定電壓至 所述第三晶體管的漏極。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第一電壓位階低于所述第二電壓位階。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，重設(shè)所述光二極管和所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)還包含； 將所述驅(qū)動電壓信號從所述第一電壓位階切換至所述第二電壓位階；以及開啟所述第一第晶體。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，從所選取的像素電路擷取所述參考電壓還包含 將所述第一晶體管維持在關(guān)閉狀態(tài)；將所述驅(qū)動電壓信號從所述第一電壓位階提升至所述第二電壓位階；以及 在所述驅(qū)動電壓信號已經(jīng)提升至所述第二電壓位階之后，將所述第二晶體管的柵極電 壓從第三電壓位階降低至第四電壓位階。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，從所述像素電路擷取對應(yīng)至所述累積電荷的所 述影像信號包含將所述第二晶體管的柵極電壓從第三電壓位階降低至第四電壓位階；以及 開啟所述第一晶體管來將所述累積電荷從所述光二極管轉(zhuǎn)移至所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，從所述像素電路擷取對應(yīng)至所述累積電荷的所 述影像信號還包含關(guān)閉所述第一晶體管；以及顯示在所述浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)上所接收對應(yīng)至所述累積電荷的所述影像信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種驅(qū)動CMOS成像裝置內(nèi)主動像素的方法及電路，該電路包含至少一個光二極管、一個耦合在光二極管與浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)之間的第一晶體管、一個耦合在浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)與可修改驅(qū)動電壓信號之間的第二晶體管以及具有柵極耦合至浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)、源極耦合至信號輸出以及漏極耦合至固定電壓的第三晶體管。該方法包含重設(shè)該光二極管和該浮動擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)、讓該光二極管暴露在光線下來累積電荷、利用將該驅(qū)動電壓信號從第一電壓位階切換至第二電壓位階來選擇該像素電路、從該選取的像素電路擷取參考電壓以及從該選取的像素電路中擷取對應(yīng)于該累積電荷的影像信號。
文檔編號H04N5/335GK101938607SQ20091014252
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者張宇軒, 林積劭, 米塔艾民 申請人:英屬開曼群島商恒景科技股份有限公司