JP3681066B1 - シフトレジスタおよびmos型固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係るシフトレジスタでは、容量手段5は、前段に接続された単位回路1から出力されるデータを記憶する。第1のトランジスタ3は、容量手段5がデータを蓄積している場合にのみ導通状態に制御される。第2のトランジスタ7は、第1のトランジスタ3の出力側の拡散層に対して制御電極と入力側の拡散層とが接続され、第1のトランジスタ3から出力されてくるクロック信号のパルス波が当該制御電極および当該入力側の拡散層に入力したときにのみ導通状態に制御される。電位制御手段2は、少なくとも、第2のトランジスタ7が遮断状態に制御されている間において、当該第2のトランジスタ7が遮断状態に制御する。
【選択図】 図1
Description
以下に、本発明の第1の実施形態に係るシフトレジスタについて図面を参照しながら説明を行う。図1は、本実施形態に係るシフトレジスタの構成を示した図である。
以下に、本発明の第2の実施形態に係るシフトレジスタについて図面を参照しながら説明を行う。図4は、本実施形態に係るシフトレジスタの構成を示した図である。第1の実施形態に係るシフトレジスタは、トランジスタ3とトランジスタ7との間の部分が、抵抗素子2を介して常に接地されていた。これに対して、本実施形態に係るシフトレジスタでは、トランジスタ3とトランジスタ7との間の部分が、トランジスタを介して接地されている。そして、当該トランジスタは、トランジスタ3とトランジスタ7との間の部分がハイインピーダンスになり得る場合に、導通状態に制御され、それ以外の場合には遮断状態に制御される。
以下に、本発明の第3の実施形態に係るシフトレジスタについて図面を参照しながら説明する。図10は、本実施形態に係るシフトレジスタの構成を示した図である。図10に示すシフトレジスタは、図4に示すシフトレジスタのトランジスタ21およびトランジスタ25が、インバータ35に置き換えられたものである。以下に、図10を用いて詳しく説明する。
2 抵抗素子
3 トランジスタ
5 コンデンサ
7 トランジスタ
9 トランジスタ
12 トランジスタ
21 トランジスタ
23 トランジスタ
25 トランジスタ
30 抵抗素子
35 インバータ
37 トランジスタ
39 トランジスタ
41 単位回路
50 トランジスタ
60 寄生容量
100 画素領域
103 垂直シフトレジスタ回路
105 選択回路
107 水平シフトレジスタ
109 ノイズキャンセラ回路
111 スイッチ
Claims (22)
- 複数段の単位回路からなり、パルス波が出現するクロック信号に基づいて、データを一方向に転送するシフトレジスタであって、
各前記単位回路は、
データの転送方向に対して上流側に位置する単位回路から出力されるデータを記憶するための容量手段と、
入力側の拡散層に前記クロック信号が印加され、前記容量手段がデータを蓄積している場合にのみ導通状態に制御されて、当該クロック信号のパルス波を出力側の拡散層から出力する第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に対して制御電極と入力側の拡散層とが接続され、前記第1のトランジスタから出力されてくるクロック信号のパルス波が当該制御電極および当該入力側の拡散層に入力したときにのみ導通状態に制御されて、データの転送方向に対して下流側に位置する単位回路に対して出力側の拡散層からデータを出力する第2のトランジスタと、
少なくとも、前記第2のトランジスタが遮断状態に制御されている間において、当該第2のトランジスタの制御電極の電位を、当該第2のトランジスタが遮断状態に制御される電位に制御する電位制御手段とを含み、
各前記電位制御手段は、前記第1のトランジスタの出力側の拡散層と前記第2のトランジスタの制御電極との間の部分に入力側の拡散層が接続され、出力側の拡散層に所定の電圧が印加され、制御電極に導通状態と遮断状態とを切り替えるための制御信号が印加された第5のトランジスタを含み、
各前記第5のトランジスタは、データの転送方向に対して下流側に位置する単位回路にデータを出力した後であって、かつ、前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタが遮断状態になる期間において、導通状態となるように前記制御信号により制御され、
各前記電位制御手段は、自機が属する単位回路のデータの転送方向に対して下流側に位置する前記単位回路に含まれる第1のトランジスタの出力側の拡散層から出力されるクロック信号のパルス波を用いて前記制御信号を生成し、かつ前記制御信号を保持する制御信号生成手段をさらに含む、シフトレジスタ。 - 各前記制御信号生成手段は、自機が属する単位回路のデータの転送方向に対して下流側に位置する前記単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に入力側の拡散層および制御電極が接続され、出力側の拡散層が前記第5のトランジスタの制御電極に接続された第6のトランジスタであり、
各前記第6のトランジスタは、自機が属する単位回路のデータの転送方向に対して下流側に位置する単位回路に含まれる前記第1のトランジスタから出力されてくるクロック信号のパルス波が自機の制御電極および自機の入力側の拡散層に印加されたときに導通状態に制御され、
各前記第5のトランジスタは、前記第6のトランジスタが導通状態に制御された場合に、導通状態に制御されることを特徴とする、請求項1に記載のシフトレジスタ。 - 各前記制御信号生成手段は、自機が属する単位回路のデータの転送方向に対して下流側に位置する前記単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に制御電極が接続され、出力側の拡散層が前記第5のトランジスタの制御電極に接続され、入力側の拡散層には所定の直流電圧が印加された第6のトランジスタであり、
各前記第6のトランジスタは、自機が属する単位回路のデータの転送方向に対して下流側に位置する単位回路に含まれる前記第1のトランジスタから出力されてくるクロック信号のパルス波が自機の制御電極に印加されたときに導通状態に制御され、
各前記第5のトランジスタは、前記第6のトランジスタが導通状態に制御された場合に、導通状態に制御されることを特徴とする、請求項1に記載のシフトレジスタ。 - 各前記制御信号生成手段は、データの転送方向に対して上流側に位置する単位回路からデータが出力されたときに、前記第5のトランジスタの制御電極の電位を変動させて当該第5のトランジスタを遮断状態に制御する遮断手段をさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載のシフトレジスタ。
- 各前記遮断手段は、前記第6のトランジスタの出力側の拡散層に入力側の拡散層が接続され、自機が属する単位回路よりもデータの転送方向に対して上流側に位置する前記単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に制御電極が接続され、出力側の拡散層に所定の電圧が印加された第7のトランジスタであり、
各前記第7のトランジスタは、自機が属する単位回路よりもデータの転送方向に対して上流側に位置する前記単位回路の第1のトランジスタから出力されてくるクロック信号のパルス波が自機の制御電極に印加されたときにのみ導通状態に制御され、
各前記第5のトランジスタは、前記第7のトランジスタが導通状態に制御されることにより、遮断状態に制御されることを特徴とする、請求項4に記載のシフトレジスタ。 - 複数段の前記単位回路の内、1段目に位置する前記単位回路の電位制御手段は、自機が属する単位回路にデータが入力してきたときに、前記第5のトランジスタの制御電極の電位を変動させて当該第5のトランジスタを遮断状態に制御する遮断手段をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載のシフトレジスタ。
- 前記遮断手段は、前記第6のトランジスタの出力側の拡散層に入力側の拡散層が接続され、前記第1のトランジスタの制御電極に制御電極が接続され、出力側の拡散層に所定の電圧が印加された第7のトランジスタであり、
前記第7のトランジスタは、自機が属する単位回路にデータが入力してきたときにのみ導通状態に制御され、
前記第5のトランジスタは、前記第7のトランジスタが導通状態に制御されることにより、遮断状態に制御されることを特徴とする、請求項6に記載のシフトレジスタ。 - 複数段の単位回路からなり、パルス波が出現するクロック信号に基づいて、データを一方向に転送するシフトレジスタであって、
各前記単位回路は、
データの転送方向に対して上流側に位置する単位回路から出力されるデータを記憶するための容量手段と、
入力側の拡散層に前記クロック信号が印加され、前記容量手段がデータを蓄積している場合にのみ導通状態に制御されて、当該クロック信号のパルス波を出力側の拡散層から出力する第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に対して制御電極と入力側の拡散層とが接続され、前記第1のトランジスタから出力されてくるクロック信号のパルス波が当該制御電極および当該入力側の拡散層に入力したときにのみ導通状態に制御されて、データの転送方向に対して下流側に位置する単位回路に対して出力側の拡散層からデータを出力する第2のトランジスタと、
少なくとも、前記第2のトランジスタが遮断状態に制御されている間において、当該第2のトランジスタの制御電極の電位を、当該第2のトランジスタが遮断状態に制御される電位に制御する電位制御手段とを含み、
各前記電位制御手段は、前記第1のトランジスタの出力側の拡散層と前記第2のトランジスタの制御電極との間の部分に入力側の拡散層が接続され、出力側の拡散層に所定の電圧が印加され、制御電極に導通状態と遮断状態とを切り替えるための制御信号が印加された第5のトランジスタを含み、
各前記第5のトランジスタは、データの転送方向に対して下流側に位置する単位回路にデータを出力した後であって、かつ、前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタが遮断状態になる期間において、導通状態となるように前記制御信号により制御され、
複数段の前記単位回路の内、最終段に位置する前記単位回路の前記電位制御手段は、自機が属する単位回路よりもデータの転送方向に対して上流側に位置する単位回路に入力してくるデータを用いて、前記制御信号を生成し、かつ前記制御信号を保持する制御信号生成手段をさらに含む、シフトレジスタ。 - 前記制御信号生成手段は、自機が属する単位回路よりデータの転送方向に対して上流側に位置する単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの制御電極に入力側の拡散層および制御電極が接続され、出力側の拡散層が前記第5のトランジスタの制御電極に接続された第6のトランジスタをさらに含み、
前記第6のトランジスタは、自機が属する単位回路よりデータの転送方向に対して上流側に位置する単位回路の前記第1のトランジスタの制御電極にデータが入力してきたときに導通状態に制御され、
前記第5のトランジスタは、前記第6のトランジスタが導通状態に制御された場合に、導通状態に制御されることを特徴とする、請求項8に記載のシフトレジスタ。 - 前記制御信号生成手段は、自機が属する単位回路よりデータの転送方向に対して上流側に位置する単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの制御電極に制御電極が接続され、出力側の拡散層が前記第5のトランジスタの制御電極に接続され、入力側の拡散層には所定の直流電圧が印加された第6のトランジスタであり、
前記第6のトランジスタは、自機が属する単位回路よりデータの転送方向に対して上流側に位置する単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの制御電極にデータが入力してきたときに導通状態に制御され、
前記第5のトランジスタは、前記第6のトランジスタが導通状態に制御された場合に、導通状態に制御されることを特徴とする、請求項8に記載のシフトレジスタ。 - 各前記電位制御手段は、データが第1段目の単位回路に入力する時または直前において、前記第6のトランジスタの出力側の拡散層と前記第7のトランジスタの入力側の拡散層との間の部分に、前記第5のトランジスタが導通状態となる電位を与える電位付与手段をさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載のシフトレジスタ。
- 各前記電位付与手段は、前記第5のトランジスタが導通状態となる電位が入力側の拡散層に印加され、前記第6のトランジスタの出力側の拡散層と前記第7のトランジスタの入力側の拡散層との間の部分に出力側の拡散層が接続され、制御電極には所定のパルス信号が印加される第8のトランジスタであり、
各前記第8のトランジスタは、最終段の単位回路からデータが出力されてから第1段目の単位回路に新たなデータが入力するまでの間において、制御電極に前記所定のパルス信号が印加されることにより導通状態に制御されて、前記第5のトランジスタが導通状態となる電位を、出力側の拡散層から出力することを特徴とする、請求項11に記載のシフトレジスタ。 - 各前記電位制御手段は、前記第6のトランジスタの出力側の拡散層と前記第7のトランジスタの入力側の拡散層との間の部分に、前記第5のトランジスタが導通状態となる電位を与える電位付与手段をさらに含む、請求項7に記載のシフトレジスタ。
- 複数段の単位回路からなり、パルス波が出現するクロック信号に基づいて、データを一方向に転送するシフトレジスタであって、
各前記単位回路は、
データの転送方向に対して上流側に位置する単位回路から出力されるデータを記憶するための容量手段と、
入力側の拡散層に前記クロック信号が印加され、前記容量手段がデータを蓄積している場合にのみ導通状態に制御されて、当該クロック信号のパルス波を出力側の拡散層から出力する第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に対して制御電極と入力側の拡散層とが接続され、前記第1のトランジスタから出力されてくるクロック信号のパルス波が当該制御電極および当該入力側の拡散層に入力したときにのみ導通状態に制御されて、データの転送方向に対して下流側に位置する単位回路に対して出力側の拡散層からデータを出力する第2のトランジスタと、
少なくとも、前記第2のトランジスタが遮断状態に制御されている間において、当該第2のトランジスタの制御電極の電位を、当該第2のトランジスタが遮断状態に制御される電位に制御する電位制御手段とを含み、
各前記電位制御手段は、前記第1のトランジスタの出力側の拡散層と前記第2のトランジスタの制御電極との間の部分に入力側の拡散層が接続され、出力側の拡散層に所定の電圧が印加され、制御電極に導通状態と遮断状態とを切り替えるための制御信号が印加された第5のトランジスタを含み、
各前記第5のトランジスタは、データの転送方向に対して下流側に位置する単位回路にデータを出力した後であって、かつ、前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタが遮断状態になる期間において、導通状態となるように前記制御信号により制御され、
各前記電位制御手段は、自機が属する単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの制御電極の電位を用いて、前記制御信号を生成する制御信号生成手段をさらに含む、シフトレジスタ。 - 各前記制御信号生成手段は、自機が属する単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの制御電極の電位を反転させて出力するインバータであり、
各前記第5のトランジスタは、前記インバータから相対的に高い電圧レベルの信号が出力された場合に、導通状態に制御されることを特徴とする、請求項14に記載のシフトレジスタ。 - 複数段の単位回路からなり、パルス波が出現するクロック信号に基づいて、データを一方向に転送するシフトレジスタであって、
各前記単位回路は、
データの転送方向に対して上流側に位置する単位回路から出力されるデータを記憶するための容量手段と、
入力側の拡散層に前記クロック信号が印加され、前記容量手段がデータを蓄積している場合にのみ導通状態に制御されて、当該クロック信号のパルス波を出力側の拡散層から出力する第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に対して制御電極と入力側の拡散層とが接続され、前記第1のトランジスタから出力されてくるクロック信号のパルス波が当該制御電極および当該入力側の拡散層に入力したときにのみ導通状態に制御されて、データの転送方向に対して下流側に位置する単位回路に対して出力側の拡散層からデータを出力する第2のトランジスタと、
少なくとも、前記第2のトランジスタが遮断状態に制御されている間において、当該第2のトランジスタの制御電極の電位を、当該第2のトランジスタが遮断状態に制御される電位に制御する電位制御手段とを含み、
前記クロック信号は、同じ周期であって交互にパルス波が出現する関係を持つ第1のクロック信号と第2のクロック信号とを含んでおり、
奇数段目に存在する前記単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの入力側の拡散層には、前記第1のクロック信号が印加され、
奇数段目に存在する前記単位回路は、制御電極に前記第2のクロック信号が印加され、出力側の拡散層が前記第1のトランジスタの制御電極に接続され、入力側の拡散層がデータの転送方向に対して上流側に位置する前記単位回路の前記第2のトランジスタの出力側の拡散層に接続された第9のトランジスタをさらに含み、
偶数段目に存在する前記単位回路に含まれる前記第1のトランジスタの入力側の拡散層には、前記第2のクロック信号が印加され、
偶数段目に存在する前記単位回路は、制御電極に前記第1のクロック信号が印加され、出力側の拡散層が前記第1のトランジスタの制御電極に接続され、入力側の拡散層がデータの転送方向に対して上流側に位置する前記単位回路の前記第2のトランジスタの出力側の拡散層に接続された第10のトランジスタをさらに含み、
前記第9のトランジスタおよび前記第10のトランジスタは、自機が属する単位回路に含まれる第1のトランジスタが導通状態に制御されているときに遮断状態に制御されることを特徴とする、シフトレジスタ。 - 各前記単位回路は、データ転送後に前記容量手段に記憶されたデータを消去する消去手段をさらに備えることを特徴とする、請求項1ないし16のいずれかに記載のシフトレジスタ。
- 各前記消去手段は、出力側の拡散層に所定の電圧が印加され、入力側の拡散層が前記第1のトランジスタの制御電極に接続され、制御電極がデータの転送方向に対して下流側に位置する単位回路における前記第1のトランジスタの出力側の拡散層と前記第2のトランジスタの制御電極との間の部分に接続された第3のトランジスタであり、
各前記第3のトランジスタは、自機が属する前記単位回路よりもデータの転送方向に対して下流側に位置する前記単位回路に含まれる第1のトランジスタの出力側の拡散層から前記クロック信号のパルス波が出力された場合に導通状態に制御されて、前記容量手段が記憶しているデータを消去することを特徴とする、請求項17に記載のシフトレジスタ。 - 行列状に配置され、入射してくる光をデータである信号電荷に変換する複数の受光素子と、
前記行列状に配置された受光素子の各列の間に配置され、データを読み出すための複数の信号線と、
複数の前記信号線のそれぞれに対応して設けられ、それぞれの入力側の拡散層が対応する信号線に接続された複数の列選択トランジスタと、
複数段の単位回路からなり、パルス波が出現するクロック信号に基づいて、前記データとして一方向に転送する請求項1ないし18のいずれかに記載のシフトレジスタとを備え、
各前記列選択トランジスタは、前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に制御電極が接続され、当該第1のトランジスタの出力側の拡散層からパルス波が出力されたときに導通状態に制御され、
前記シフトレジスタは、データを一方向に転送しつつ、各前記列選択トランジスタの制御電極に各前記第1のトランジスタから出力されるパルス波を印加することで、各当該列選択トランジスタを導通状態に順次制御し、前記複数の信号線を介してデータを外部へと出力させることを特徴とする、MOS型固体撮像装置。 - 行列状に配置され、入射してくる光をデータである信号電荷に変換する複数の受光素子と、
前記行列状に配置された受光素子の各行の間に配置され、行を選択するための複数の信号線と、
複数の前記信号線のそれぞれに対応して設けられ、それぞれの入力側の拡散層が対応する信号線に接続された複数の行選択トランジスタと、
複数段の単位回路からなり、パルス波が出現するクロック信号に基づいて、データを一方向に転送する請求項1ないし18のいずれかに記載のシフトレジスタとを備え、
各前記行選択トランジスタは、前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に制御電極が接続され、当該第1のトランジスタの出力側の拡散層からパルス波が出力されたときに導通状態に制御され、
前記シフトレジスタは、データを一方向に転送しつつ、各前記行選択トランジスタの制御電極に各前記第1のトランジスタから出力されるパルス波を印加することで、各当該行選択トランジスタを導通状態に順次制御し、前記複数の信号線を順次選択することを特徴とする、MOS型固体撮像装置。 - 行列状に配置され、入射してくる光をデータである信号電荷に変換する複数の受光素子と、
前記行列状に配置された受光素子の各列の間に配置され、データを読み出すための複数の信号線と、
複数の前記信号線のそれぞれに対応して設けられ、それぞれの入力側の拡散層が対応する信号線に接続された複数の列選択トランジスタと、
複数段の単位回路からなり、パルス波が出現するクロック信号に基づいて、前記データとして一方向に転送する請求項1ないし18のいずれかに記載のシフトレジスタと、
前記シフトレジスタが転送した前記データに対して所定の処理を施す外部回路とを備え、
各前記列選択トランジスタは、前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に制御電極が接続され、当該第1のトランジスタの出力側の拡散層からパルス波が出力されたときに導通状態に制御され、
前記シフトレジスタは、データを一方向に転送しつつ、各前記列選択トランジスタの制御電極に各前記第1のトランジスタから出力されるパルス波を印加することで、各当該列選択トランジスタを導通状態に順次制御し、前記複数の信号線を介してデータを前記外部回路へと出力させることを特徴とする、カメラ。 - 行列状に配置され、入射してくる光をデータである信号電荷に変換する複数の受光素子と、
前記行列状に配置された受光素子の各行の間に配置され、行を選択するための複数の信号線と、
複数の前記信号線のそれぞれに対応して設けられ、それぞれの入力側の拡散層が対応する信号線に接続された複数の行選択トランジスタと、
複数段の単位回路からなり、パルス波が出現するクロック信号に基づいて、データを一方向に転送する請求項1ないし18のいずれかに記載のシフトレジスタと、
前記シフトレジスタが転送した前記データに対して所定の処理を施す外部回路とを備え、
各前記行選択トランジスタは、前記第1のトランジスタの出力側の拡散層に制御電極が接続され、当該第1のトランジスタの出力側の拡散層からパルス波が出力されたときに導通状態に制御され、
前記シフトレジスタは、データを一方向に転送しつつ、各前記行選択トランジスタの制御電極に各前記第1のトランジスタから出力されるパルス波を印加することで、各当該行選択トランジスタを導通状態に順次制御し、前記複数の信号線を順次選択することを特徴とする、カメラ。
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