[發明專利]像素電路

有效

• 申請號: 201410192632.2
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN105100655B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 林東龍;李仲仁
• 申請（專利權）人: 恒景科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/351
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;夏青

一種像素電路包括多個像素單元，其中像素單元的任一者包括光傳感器、讀取電路以及開關電路。讀取電路耦接至供應電壓以及光傳感器，其中讀取電路包括浮接擴散節點以及輸出節點，浮接擴散節點用以存儲光傳感器的數據，輸出節點用以輸出浮接擴散節點的數據。開關電路耦接于光傳感器以及尾端節點之間，其中尾端節點耦接至另一像素單元的浮接擴散節點。

技術領域

本發明涉及一種像素電路，特別涉及一種用以提高像素效能的多模式像素電路。

背景技術

一種互補金屬氧化物半導體(CMOS)成像器電路包括多個像素單元的聚焦平面陣列，每一像素單元包括光傳感器，例如發光閘(photogate)、光電導體(photoconductor)或光電二極管(photodiode)覆蓋的襯底在基體上，用以在基體的下方部分累積光產生的電荷。每個像素單元皆具有讀出電路，讀出電路包括至少形成在基體上的輸出場效應晶體管以及形成于連接到晶體管的柵極端的基體上的電荷存儲區域，電荷存儲區域可以作為浮動擴散節點。每個像素可包括至少一電子裝置，如用于從光傳感器傳送電荷至存儲區域以及一個裝置的晶體管，通常也是晶體管，用以在電荷轉換之前重置存儲區域至既定電荷位準。

在CMOS顯像器中，像素單元的主動元件執行以下之必要功能：(1)光子至電荷的轉換；(2)影像電荷的累積；(3)在電荷轉換至已知狀態之前，重置存儲區域至該已知狀態；(4)電荷轉移至存儲區域；(5)選擇用以讀取的像素；(6)輸出以及放大代表像素電荷的信號。當光電荷從初始電荷累積區移動到存儲區域時，光電荷會被放大，在存儲區域的電荷通常通過源極隨耦器(source follower)輸出晶體管轉換成像素輸出電壓。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種像素電路，包括多個像素單元，其中上述像素單元的任一者包括：光傳感器、讀取電路以及開關電路。上述讀取電路耦接至供應電壓以及上述光傳感器，其中上述讀取電路包括浮接擴散節點以及輸出節點，上述浮接擴散節點用以存儲上述光傳感器的數據，上述輸出節點用以輸出上述浮接擴散節點的數據。上述開關電路，耦接于上述光傳感器以及尾端節點之間，其中上述尾端節點耦接至另一像素單元的上述浮接擴散節點。

根據本發明的實施例，上述讀取電路包括第一開關、晶體管、第二開關以及第三開關。上述第一開關由重置信號所控制，并且耦接于上述供應電壓以及上述浮接擴散節點之間。上述晶體管由上述浮接擴散節點的電壓位準所控制，并且漏極端耦接至上述供應電壓。上述第二開關由選擇信號所控制，并且耦接于上述晶體管的源極端以及輸出節點之間。上述第三開關由讀取信號所控制，并且耦接于上述浮接擴散節點以及上述光傳感器之間。

根據本發明的實施例，上述開關電路還包括第四開關以及第五開關。上述第四開關由第一控制信號所控制，并且耦接于上述光傳感器以及第一節點之間，其中虛擬電容器形成于上述第一節點。上述第五開關由第二控制信號所控制，并且耦接于上述第一節點以及上述尾端節點之間。

根據本發明的實施例，經由上述第三開關至上述輸出節點的轉換增益大于由上述第四開關以及上述第五開關至上述另一像素單元的上述輸出節點的轉換增益。

根據本發明的實施例，當上述像素電路操作于溢光控制模式時，上述第三開關為不導通、上述第四開關由臨限電壓所控制、上述第五開關為不導通，則上述光傳感器的多個溢出電子流入上述虛擬電容器，其中上述光傳感器的數據經由上述第三開關、上述晶體管以及上述第二開關而于上述輸出節點被讀出，上述虛擬電容器的數據經由上述第五開關、上述另一像素單元的上述晶體管以及上述另一像素單元的上述第二開關于上述另一像素單元的上述輸出節點被讀出，隨后將上述光傳感器的數據以及上述虛擬電容器的數據相加總。

根據本發明的實施例，當上述像素電路操作于對數模式時，上述第四開關、上述第五開關以及上述另一像素單元的上述第一開關于上述光傳感器的積分周期內同時導通。