[發明專利]像素單元讀出裝置及方法、像素陣列讀出裝置及方法

有效

• 申請號: 201410014738.3
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103716559B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 汪輝;陳志卿;章琦;方娜;田犁;汪寧;陳杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: H04N5/378
• 分類號: H04N5/378;H04N5/3745;H01L27/146
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種像素單元讀出裝置，所述像素單元包括一半浮柵晶體管，所述半浮柵晶體管的漏極和半浮柵之間包括一光電二極管，所述半浮柵晶體管的源極為所述像素單元的輸出端，其特征在于，所述像素單元裝置至少包括：控制單元、I-V轉換單元和相關雙采樣單元，其中：

所述I-V轉換單元的輸入輸出端連接所述半浮柵晶體管的源極和所述相關雙采樣單元的輸入端；

所述控制單元適于依次提供不同的信號給所述半浮柵晶體管的漏極和控制柵，使所述半浮柵晶體管依次進入復位狀態、第一讀取狀態、曝光狀態和第二讀取狀態；且所述控制單元控制所述相關雙采樣單元分別在所述第一讀取狀態和第二讀取狀態時進行信號采樣；

所述相關雙采樣單元適于輸出兩次采樣的差值。

2.根據權利要求1所述的像素單元讀出裝置，其特征在于：所述I-V轉換單元為第一MOS晶體管，所述第一MOS晶體管的第一極與柵極相連，作為所述I-V轉換單元的輸入輸出端，所述第一MOS晶體管的第二極接地。

3.根據權利要求1所述的像素單元讀出裝置，其特征在于：所述半浮柵晶體管的源極和所述I-V轉換單元之間還連接有選通單元，所述選通單元適于選擇相應的像素單元進行讀出。

4.根據權利要求3所述的像素單元讀出裝置，其特征在于：所述像素單元讀出裝置還包括模數轉換單元，所述模數轉化單元的輸入端與所述相關雙采樣單元的輸出端相連。

5.根據權利要求4所述的像素單元讀出裝置，其特征在于：所述模數轉化單元的輸入端與所述相關雙采樣單元的輸出端之間還連接有放大單元。

6.一種像素單元讀出方法，所述像素單元包括一半浮柵晶體管，所述半浮柵晶體管的漏極和半浮柵之間包括一光電二極管，所述半浮柵晶體管的源極為所述像素單元的輸出端，其特征在于，所述像素單元方法至少包括：

對所述半浮柵晶體管的漏極和控制柵施加復位信號，使所述光電二極管正偏；

對進行復位后的半浮柵晶體管的漏極和半浮柵施加第一讀取信號，使所述半浮柵晶體管的源極流出第一電流信號，并將所述第一電流信號轉化為第一電壓信號；

對所述半浮柵晶體管的漏極和控制柵施加曝光信號，使所述光電二極管反偏，進入曝光狀態；

對曝光后的半浮柵晶體管的漏極和控制柵施加第二讀取信號，使所述半浮柵晶體管的源極流出第二電流信號，并將所述第二電流信號轉化為第二電壓信號；

分別采樣所述第一電壓信號和第二電壓信號，并將所述第一電壓信號和第二電壓信號相減，得到圖像信號。

7.一種像素陣列讀出裝置，所述像素陣列包括至少一列像素單元，每一列像素單元中包括至少一半浮柵晶體管，所述半浮柵晶體管的漏極和半浮柵之間包括一光電二極管，每一列像素單元中的所述半浮柵晶體管的源極互相連接并作為每一列像素單元的輸出端，其特征在于，所述像素陣列讀出裝置至少包括：控制單元、I-V轉換單元和相關雙采樣單元；其中：

所述I-V轉換單元的輸入輸出端連接所述每一列像素單元的輸出端和所述相關雙采樣單元的輸入端；

所述控制單元適于選中某一行、某一列像素單元中的半浮柵晶體管，并依次提供不同的信號給選中的所述半浮柵晶體管的漏極和控制柵，使所述選中的半浮柵晶體管依次進入復位狀態、第一讀取狀態、曝光狀態和第二讀取狀態；且所述控制單元控制所述相關雙采樣單元分別在所述第一讀取狀態和第二讀取狀態時進行信號采樣；

所述相關雙采樣單元適于進行兩次采樣，并輸出兩次采樣的差值。

8.根據權利要求7所述的像素陣列讀出裝置，其特征在于：所述I-V轉換單元為第一MOS晶體管，所述第一MOS晶體管的第一極與柵極相連，作為所述I-V轉換單元的輸入輸出端，所述第一MOS晶體管的第二極接地。

9.根據權利要求7所述的像素陣列讀出裝置，其特征在于：所述每一列像素單元的輸出端和所述I-V轉換單元之間均分別連接有選通單元，所述選通單元適于選擇相應列的像素單元進行讀出。

10.根據權利要求9所述的像素陣列讀出裝置，其特征在于：所述像素陣列讀出裝置還包括模數轉換單元，所述模數轉化單元的輸入端與所述相關雙采樣單元的輸出端相連。

11.根據權利要求10所述的像素陣列讀出裝置，其特征在于：所述模數轉化單元的輸入端與所述相關雙采樣單元的輸出端之間還連接有放大單元。

12.一種像素陣列讀出方法，所述像素陣列包括至少一列像素單元，每一列像素單元中包括至少一半浮柵晶體管，所述半浮柵晶體管的漏極和半浮柵之間包括一光電二極管，每一列像素單元中的所述半浮柵晶體管的源極互相連接并作為每一列像素單元的輸出端，其特征在于，所述像素陣列讀出方法至少包括：

選中所述像素陣列其中某一行像素單元，選中其中某一列的像素單元，進行讀出，；

對選中的所述像素單元的半浮柵晶體管的漏極和控制柵施加復位信號，使所述光電二極管正偏；

對進行復位后的半浮柵晶體管的漏極和控制柵施加第一讀取信號，使所述半浮柵晶體管的源極流出第一電流信號，并將所述第一電流信號轉化為第一電壓信號；

對選中的所述半浮柵晶體管的漏極和控制柵施加曝光信號，使所述光電二極管反偏，進入曝光狀態；

對曝光后的半浮柵晶體管的漏極和控制柵施加第二讀取信號，使所述半浮柵晶體管的源極流出第二電流信號，并將所述第二電流信號轉化為第二電壓信號；

分別采樣所述第一電壓信號和第二電壓信號，并將所述第一電壓信號和第二電壓信號相減，得到所述像素單元的圖像信號；

進行該行下一列像素單元的信號讀出。