KR100421120B1 - Method for arranging a pixel array in a cmos image sensor - Google Patents

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KR100421120B1 KR10-2001-0032919A KR20010032919A KR100421120B1 KR 100421120 B1 KR100421120 B1 KR 100421120B1 KR 20010032919 A KR20010032919 A KR 20010032919A KR 100421120 B1 KR100421120 B1 KR 100421120B1
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Abstract

본 발명은 적어도 하나 이상의 포토 다이오드(photo diode)와, 리셋 트랜지스터(reset transistor)와, 소스 팔로워(source follower) 회로로 구성된 이미지 센서의 단위 픽셀로 구성된 연속적인 어레이(array)와, 어레이의 일 방향 종단에 위치하여 로 방향의 주소를 배정하는 로 디코더(row decoder)와, 로 디코더에 의해 드라이브되는 각 단위 픽셀들의 셀렉션 트랜지스터(selection transistor)의 게이트에 연결되는 적어도 하나 이상의 제 1 신호 제어용 배선과, 제 1 신호 제어용 배선과 동일 방향으로 각 단위 픽셀들의 리셋 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 적어도 하나 이상의 제 2 신호 제어용 배선과, 로 디코더와 수직 방향의 픽셀 어레이 종단에 위치한 칼럼 디코더 및 수직 방향에서 각 단위 픽셀들의 전원으로 공급되는 적어도 하나 이상의 구동 전원 전압 배선과, 구동 전원 전압 배선과 동일 방향에 형성된 적어도 하나 이상의 데이터 출력 배선으로 구성된 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 방법에 있어서, 제 1 신호 제어용 배선과 제 2 신호 제어용 배선 중 적어도 하나 이상의 배선을 어레이의 동일 축 상에서 적어도 임의의 한 지점에서 분리하는 단계와, 분리된 각각의 배선의 반대 방향에 위치한 로 디코더 측에서 분리된 배선으로 신호를 공급하는 단계로 이루어진다. 본 발명에 의하면 CMOS 이미지 센서의 빠른 제어 동작이 가능하며, 데이터 라인 길이의 감소로 인한 전력 소모 감소, 노이즈 발생 빈도 감소의 효과를 동시에 얻을 수 있다.The present invention relates to a continuous array of unit pixels of an image sensor comprising at least one photo diode, a reset transistor, a source follower circuit, and one direction of the array. A row decoder positioned at an end and assigned an address in a row direction, at least one first signal control wiring connected to a gate of a selection transistor of each unit pixel driven by the row decoder, At least one second signal control wire connected to the gate electrode of the reset transistor of the respective unit pixels in the same direction as the first signal control wire, a column decoder positioned at the end of the pixel array in a vertical direction to the raw decoder and each unit in the vertical direction At least one driving power voltage wiring supplied to the power of the pixels, and A pixel array method of a CMOS image sensor comprising at least one data output line formed in the same direction as a power supply voltage line, wherein at least one of the first signal control line and the second signal control line is at least on the same axis of the array. And separating the signal at one point of the signal and supplying the signal to the separated wiring at the furnace decoder side in the opposite direction of each of the separated wirings. According to the present invention, a quick control operation of the CMOS image sensor is possible, and the effects of reducing power consumption and reducing noise occurrence frequency due to the reduction of the data line length can be simultaneously obtained.

Description

CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법{METHOD FOR ARRANGING A PIXEL ARRAY IN A CMOS IMAGE SENSOR}METHODS FOR ARRANGING A PIXEL ARRAY IN A CMOS IMAGE SENSOR}

본 발명은 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 기술에 관한 것으로서, 특히, 고집적도와 고속화를 구현한 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이(array) 배치 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pixel array arrangement technique of a CMOS image sensor, and more particularly, to a pixel array arrangement method of a CMOS image sensor that realizes high integration and high speed.

CMOS 이미지 센서라 함은 CMOS 제조 기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적 신호로 변환시키는 소자로서, 화소수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례로 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하고 있다. 현재 이미지 센서로 널리 사용되고 있는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서에 비하여 CMOS 이미지 센서는, 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하며, 신호 처리 회로를 단일 칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조 단가를 낮출 수 있고, 전력 소모 또한 크게 줄일 수 있는 장점을 지니고 있다.A CMOS image sensor is a device that converts an optical image into an electrical signal using a CMOS fabrication technology, and employs a switching method in which MOS transistors are made by the number of pixels and the outputs are sequentially detected using the same. Compared to the CCD (Charge Coupled Device) image sensor, which is widely used as an image sensor, CMOS image sensor has a simple driving method, various scanning methods can be implemented, and signal processing circuit can be integrated on a single chip, thereby miniaturizing the product. In addition, the use of compatible CMOS technology can reduce manufacturing costs and greatly reduce power consumption.

도 1은 이러한 CMOS 이미지 센서 중 일반적인 3-T 구조의 CMOS 이미지 센서에서의 단위 픽셀 회로도이다.1 is a unit pixel circuit diagram of a CMOS image sensor having a general 3-T structure among such CMOS image sensors.

도 1에 도시한 바와 같이, CMOS 이미지 센서의 단위 픽셀은, 1개의 PD(Photo Diode)와 4개의 NMOS 트랜지스터로 구성되어 있다. 4개의 NMOS 트랜지스터는 PD의 전위를 리셋하는 Rx(Reset Transistor), PD의 전극 전압 변화에 따라 Dx, Sel, DC 게이트로 구성된 소스 팔로워(source follower) 회로의 전류를 변화시켜 단위 픽셀의 출력 전압을 바꾸어주는 Dx(Driver Transistor), 픽셀 어레이중 로(row) 번지를 선택해주는 트랜지스터인 Sel(selection), 및 트랜지스터의 게이터 전위를 항상 일정한 전압으로 인가하여 일정 전류만을 흐르도록 해주는 부하 트랜지스터인 DC 게이트로 구성된다.As shown in FIG. 1, a unit pixel of a CMOS image sensor is composed of one PD (Photo Diode) and four NMOS transistors. The four NMOS transistors change the current of the source follower circuit consisting of Dx, Sel, and DC gate according to the Rx (Reset Transistor), which resets the PD's potential, and the PD's electrode voltage. Dx (Drive Transistor) to change, Sel (selection) which is a transistor to select a row address of the pixel array, and DC gate, which is a load transistor that flows only a constant current by always applying a gate voltage of the transistor at a constant voltage. It is composed.

여기서, Vcc는 구동 전원 전압, Vss는 그라운드 전압을 나타내며, output은 단위 픽셀의 출력단을 나타낸다.Here, Vcc represents a driving power supply voltage, Vss represents a ground voltage, and output represents an output terminal of a unit pixel.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이, CMOS 이미지 센서의 단위 픽셀은 PD와 이를 리셋시켜주는 트랜지스터와 3개의 소오스 팔로워 회로로 구성되는데, Rx에 의해 Vcc 전원으로 PD를 리셋시키고, 리셋된 PD에 빛을 조사하면 PD의 접합 영역에서 전자와 홀이 형성되어 홀은 실리콘 기판으로 확산해 하고 전자들이 접합 영역에 축적되며, 이 축적된 전하가 소오스 팔로워 회로의 Dx 트랜지스터 게이트 전극에 인가되어 Dx 트랜지스터가 온되고 셀렉션 트랜지스터(Sel)가 선택되면 PD 전극의 전압 변화에 따라 단위 픽셀의 출력 전압이 발생되어 픽셀의 정보를 아날로그적으로 출력시키게 된다.That is, as shown in FIG. 1, the unit pixel of the CMOS image sensor is composed of a PD, a transistor for resetting it, and three source follower circuits. The Rx resets the PD to the Vcc power supply and illuminates the reset PD. When electrons and holes are formed in the junction region of the PD, holes diffuse into the silicon substrate and electrons accumulate in the junction region, and the accumulated charge is applied to the Dx transistor gate electrode of the source follower circuit to turn on the Dx transistor. When the selection transistor Sel is selected, an output voltage of a unit pixel is generated according to the voltage change of the PD electrode to output the information of the pixel analogly.

도 2는 이러한 CMOS 이미지 센서의 단위 픽셀 배열 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a unit pixel arrangement method of such a CMOS image sensor.

도 2에 도시한 바와 같이, 픽셀 어레이를 중심으로 로 어드레스(row address)를 지정할 로 디코더(row decoder)와 이를 이용한 픽셀의 셀렉션 트랜지스터(selection transistor)의 게이트 신호 제어용 드라이버와 픽셀의 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 신호 제어용 드라이버가 어레이의 한쪽 방향에 배치되고, 이와는 직각의 위치에 픽셀의 데이터 출력이 연결되고 픽셀들의 칼럼 어드레스를 지정할 칼럼 디코더 및 출력 데이터를 증폭할 센싱 회로가 배치된다.As shown in FIG. 2, a row decoder for specifying a row address around a pixel array, a gate signal control driver of a selection transistor of a pixel, and a gate of a reset transistor of a pixel using the row decoder An electrode signal control driver is disposed in one direction of the array, and at a right angle, a data output of the pixel is connected, and a column decoder to designate column addresses of the pixels and a sensing circuit to amplify the output data are arranged.

이러한 배치 방법은 리셋과 셀렉션 및 출력 신호 관련 집적도가 증가할수록 저항과 캐패시턴스가 증가하기 때문에 점차적으로 시정수가 증가하여 고 집적화 및 고속화에 대한 구현이 기술적으로 어려워지게 된다.This arrangement method increases the time constant because the resistance and capacitance increase as the degree of integration associated with reset, selection, and output signals increases, making it difficult to implement high integration and high speed.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 통상의 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이는 집적도가 낮을 경우 하나의 블록으로 구성된 연속적인 단위 픽셀들의 배열로 이루어지는데, 집적도가 증가함에 따라 단위 픽셀들의 배열 길이가 증가하게 되어 기생 저항과 기생 캐패시턴스가 증가하여 자연적으로 컨트롤 신호들의 시간 지연이 길어지게 된다.That is, as shown in FIG. 2, the pixel array of a conventional CMOS image sensor is an array of continuous unit pixels composed of one block when the integration degree is low. As the integration degree increases, the array length of the unit pixels increases. This results in increased parasitic resistance and parasitic capacitance, which naturally results in longer time delays for the control signals.

한편, 센서 제품의 고 집적화에 따라 광 촬상 소자의 특성에 의한 제약으로 단위 픽셀들이 X-Y 양 방향으로 규칙적으로 배열되어야 하는 문제 때문에 기존 메모리 소자에서 사용하던 셀 어레이 배치 방법과는 다른 배치 방법이 요구되고 있다.On the other hand, due to the high integration of the sensor product, due to the problem of unit pixels being regularly arranged in both directions of XY due to the limitation of the characteristics of the optical imaging device, a different arrangement method is required than the cell array arrangement method used in the conventional memory device. have.

즉, 기존 메모리 소자의 경우는 단위 셀의 물리적 위치와 전기적인 위치가 서로 상이해도 무방하며, 셀 어레이간을 서로 일정 간격으로 이격되게 배치할 수 있으나, 이미지 센서의 경우는 광 이미지 특성 때문에 단위 픽셀의 물리적 위치와 전기적 위치가 반드시 물리적 위치로 통일되어야 하며, 또한 픽셀 어레이 사이도 연속적으로 이어져야 하므로 고 집적화에 많은 제한을 받게 된다. 즉, CMOS 이미지 센서의 경우 픽셀 어레이시 각각의 픽셀 위치에 대해서 연속적으로 배열되어야 하는데, 배열이 중간에 불연속적으로 되어 있는 경우는 화상이 그 위치에서 그대로 불연속적으로 나타난다.That is, in the conventional memory device, the physical and electrical positions of the unit cells may be different from each other, and cell arrays may be spaced apart from each other at regular intervals. The physical and electrical positions of must be unified to the physical position, and also must be contiguous between the pixel arrays, thereby limiting the high integration. That is, in the case of the CMOS image sensor, the pixel array should be arranged continuously for each pixel position. If the arrangement is discontinuous in the middle, the image appears discontinuously at the position.

따라서, 기존의 일반적인 메모리 제품과는 달리 픽셀 배열을 공간적으로 분리하여 배치할 수가 없으므로 고집적화에 많은 제약이 따르는 바, 기존 기술의 단위 픽셀 배열 방법에서 컨트롤 신호들의 저항*커패시턴스의 시정수를 그대로 유지하면서도 집적도를 증가시키고 보다 고속화할 수 있는 픽셀 배열의 배치 방안이 요망되어 왔다.Therefore, unlike conventional memory products, since pixel arrays cannot be spatially separated and placed, there are many constraints on high integration. In the unit pixel arrangement method of the prior art, the time constant of the resistance / capacitance of the control signals is maintained as it is. There has been a demand for a method of arranging pixel arrays that can increase the density and speed up the integration.

따라서, 본 발명은 상술한 요망에 의해 안출한 것으로, 디코더와 센싱 회로를 좌우 대칭으로 배치하고 픽셀들의 어레이를 각 뱅크별로 분리함으로써, 컨트롤 신호들의 저항*캐패시턴스의 시정수를 그대로 유지하면서도 화상에 대한 불연속을 제거하고 고집적도, 고속화를 구현하도록 한 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in accordance with the above-described requirements, and by arranging the decoder and the sensing circuit in a symmetrical manner and separating the array of pixels for each bank, the time constant of the resistance * capacitance of the control signals is maintained as it is. It is an object of the present invention to provide a pixel array arrangement method of a CMOS image sensor that eliminates discontinuity and realizes high integration and high speed.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나 이상의 포토 다이오드와, 리셋 트랜지스터와, 소스 팔로워 회로로 구성된 이미지 센서의 단위 픽셀로 구성된 연속적인 어레이와, 어레이의 일 방향 종단에 위치하여 로 방향의 주소를 배정하는 로 디코더와, 로 디코더에 의해 드라이브되는 각 단위 픽셀들의 셀렉션 트랜지스터의 게이트에 연결되는 적어도 하나 이상의 제 1 신호 제어용 배선과, 제 1 신호 제어용 배선과 동일 방향으로 각 단위 픽셀들의 리셋 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 적어도 하나 이상의 제 2 신호 제어용 배선과, 로 디코더와 수직 방향의 픽셀 어레이 종단에 위치한 칼럼 디코더 및 수직 방향에서 각 단위 픽셀들의 전원으로 공급되는 적어도 하나 이상의 구동 전원 전압 배선과, 구동 전원 전압 배선과 동일 방향에 형성된 적어도 하나 이상의 데이터 출력 배선으로 구성된 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 방법에 있어서, 제 1 신호 제어용 배선과 제 2 신호 제어용 배선 중 적어도 하나 이상의 배선을 어레이의 동일 축 상에서 적어도 임의의 한 지점에서 분리하는 단계와, 분리된 각각의 배선의 반대 방향에 위치한 로 디코더 측에서 분리된 배선으로 신호를 공급하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법을 제공한다.In order to achieve this object, the present invention provides a continuous array of unit pixels of an image sensor composed of at least one photodiode, a reset transistor, and a source follower circuit, and a low-direction address located at one end of the array. And a reset decoder of each of the unit pixels in the same direction as the first signal control wiring and the first signal control wiring connected to the gate of the selection transistor of the respective unit pixels driven by the low decoder. At least one second signal control wiring connected to the gate electrode, a column decoder positioned at the end of the pixel array in the vertical direction with the low decoder, and at least one driving power voltage wiring supplied with the power of each unit pixel in the vertical direction, and driving In the same direction as the power supply voltage wiring A pixel array method of a CMOS image sensor composed of at least one data output wiring, comprising: separating at least one of the first signal control wiring and the second signal control wiring at at least one point on the same axis of the array And supplying a signal to the separated wiring on the side of the row decoder positioned in the opposite direction of each of the separated wirings.

도 1은 일반적인 3-T 구조의 CMOS 이미지 센서의 단위 픽셀 회로도,1 is a unit pixel circuit diagram of a general 3-T CMOS image sensor;

도 2는 종래의 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치도,2 is a layout view of a pixel array of a conventional CMOS image sensor;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치도,3 is a layout view of a pixel array of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure;

도 4는 도 3의 뱅크 중간 위치에서의 셀렉션 및 리셋 라인의 불연속 배치도,4 is a discontinuous layout of the selection and reset lines in the bank intermediate position of FIG. 3;

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치도,5 is a layout view of a pixel array of a CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present disclosure;

도 6은 도 5의 뱅크 중간 위치에서의 셀렉션 및 리셋 라인의 불연속 배치도.6 is a discontinuous layout of the selection and reset lines in the bank intermediate position of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

PD : 포토다이오드PD: Photodiode

Rx : 레셋 트랜지스터Rx: reset transistor

Dx : 드라이버 트랜지스터Dx: Driver Transistor

Sel : 셀렉션 트랜지스터Sel: Selection Transistor

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2뱅크(bank) CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram illustrating a pixel array arrangement of a two bank CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

설명에 앞서, 도 3은 상술한 도 1의 3-T 구조의 단위 픽셀을 적용한 바, 중복되는 도면 설명은 생략하기로 한다.Prior to description, FIG. 3 applies the unit pixel of the 3-T structure of FIG. 1 as described above, and thus description of overlapping drawings will be omitted.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법은 각각의 픽셀 제어용 신호들에 대한 기존 기술과 동일한 시정수를 유지하면서 집적도를 2배로 증가시킬 수 있도록 픽셀 배열을 2개의 뱅크 단위로 구분하여 각각 로 디코더 및 칼럼 디코더, 센싱 회로를 분리하였다. 즉, 2개의 블록 단위 중간 위치에서 제어용 신호를 상호 분리시켜 제어용 신호의 시정수를 그대로 유지하면서 하나의 로 디코더 어드레스에 대해 두 칼럼의 데이터를 출력시켜 센싱하도록 함으로써, 결과적으로 두 배의 집적화와 두 배의 고속화를 구현하도록 한 것이다.As shown in FIG. 3, the method of arranging a pixel array of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention provides a pixel array of 2 so that the integration can be doubled while maintaining the same time constant as that of the conventional technology for each pixel control signal. The row decoder, column decoder, and sensing circuit were separated into four bank units. That is, the control signals are separated from each other in two block units, and the data of two columns are output and sensed for one raw decoder address while maintaining the time constant of the control signal. It is to realize the speed of the ship.

도 4는 도 3의 2개의 픽셀 어레이 뱅크에서 로 디코더 방향에 대한 두 개의 제어 신호(reset과 selection)에 대한 뱅크 경계 영역에서의 불연속 결과를 나타낸 도면으로서, 설명의 편의상 픽셀들의 수는 한 뱅크당 로와 칼럼으로 각각 n개와 m개로 구성되며, 두 뱅크에 대한 총 로와 칼럼의 개수는 n, 2m으로 구성된다. 즉, 하나의 로 어드레스에 대해서 각 뱅크별로 두 개의 출력이 발생되므로 2배의 집적도와 2배의 고속화가 이루어진다.FIG. 4 is a diagram illustrating discontinuity results in a bank boundary region for two control signals (reset and selection) for a low decoder direction in the two pixel array banks of FIG. 3. For convenience of description, the number of pixels is one bank. It consists of n and m furnaces and columns, respectively, and the total number of furnaces and columns for both banks is n and 2m. That is, two outputs are generated for each bank for one row address, thereby achieving twice the density and twice the speed.

본 도면에서는 로 방향에 대한 중간 위치에서 원으로 표시된 영역의 그림을 확대하여 두 개의 제어 신호에 대한 경계 영역에서의 불연속을 도시하였는데, 이와 같은 픽셀 어레이의 신호에 대한 물리적인 불연속은 화상에서 불연속으로 나타나지 않으며, 두 제어 신호에 대한 시정수의 시간을 동일하게 유지하면서 집적도를 두 배로 증가시키며, 데이터의 출력도 두 배로 증가시킬 수 있다.In this figure, the image of the circled area is enlarged at an intermediate position with respect to the direction of the furnace to show discontinuities in the boundary regions for the two control signals. The physical discontinuities for the signals of the pixel array are discontinuous in the image. It does not appear, doubling the density and doubling the output of the data while keeping the time constants for both control signals the same.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 본 도면은 4개의 로 디코더와 4개의 칼럼 디코더 및 센싱 회로를 배치하여 각 뱅크의 중간 위치에서 제어 신호와 Vcc 및 데이터 출력 신호의 길이를 상호 분리시켜 제어 신호의 시정수를 기존 기술과 동일하게 유지하면서 하나의 동일한 로 어드레스로 4개의 데이터를 출력할 수 있도록 하는 픽셀의 배치 방법이다.FIG. 5 illustrates another embodiment of the present invention, in which four row decoders, four column decoders, and sensing circuits are arranged to separate control signals, Vcc, and data output signals from each bank in an intermediate position. It is a pixel arrangement method that allows four data to be output to one same raw address while maintaining the time constant of the control signal as in the conventional technology.

이러한 배치 방법에 의해 4배의 집적도와 4배의 고속화를 구현할 수 있다.By this arrangement method, 4 times density and 4 times speed can be realized.

도 6은 도 5의 실시예에 대해서 픽셀 어레이의 뱅크 단위 중간 위치에서 픽셀 제어 신호들과 Vcc 및 데이터 출력 신호에 대하여 각각 물리적으로 불연속적인배치에 대한 예를 도시한 것이다.FIG. 6 shows an example of physically discontinuous arrangement for pixel control signals and Vcc and data output signals, respectively, at bank-level intermediate positions of the pixel array for the embodiment of FIG. 5.

도 6에 도시한 바와 같이, 원형으로 표시된 영역의 각 뱅크 경계 영역에서의 로 방향에서 연결되는 두 개의 리셋, 셀렉션 신호에 대한 불연속과 칼럼 방향의 Vcc 및 데이터 출력 라인의 불연속을 확대하여 표시하였다. 이러한 경우, 신호 지연에 대한 영향이 없으므로, Vcc에 대한 라인을 굳이 불연속으로 배치할 필요는 없으나 파워 노이즈를 줄이는 측면에서는 분리하는 편이 장점이 될 수 있다.As shown in Fig. 6, two resets connected in the row direction in each bank boundary region of the circularly indicated region, discontinuities for the selection signal and Vcc in the column direction and discontinuities of the data output lines are enlarged. In this case, since there is no effect on signal delay, it is not necessary to discontinuously arrange the lines for Vcc, but it may be advantageous to separate them in terms of reducing power noise.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of arranging a pixel array of a CMOS image sensor according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 5.

도 5에서는 뱅크0, 1, 2, 3 즉, 네 개의 뱅크에서 종래의 뱅크0, 즉, 하나의 뱅크만이 동작하는 경우와 동일하게 로 디코더에서 출력되는 제어 신호와 칼럼 디코더 및 센싱 회로가 동작하는 바, 동일한 동작 속도를 유지하면서 네 배의 밀도(density)롤 갖는 이미지 센서의 동작이 가능하다. 동일한 집적도를 갖는 종래의 회로를 본 발명의 방식으로 배치하는 경우에 있어서는 로 디코더에서 출력되는 제어 신호가 종래의 방식에 비하여 반으로 줄어드는 효과로 인하여 보다 빠른 제어 동작이 가능하며, 동시에 데이터 라인의 길이가 반으로 줄어드는 효과로 인하여 전력 소모를 줄일 수 있고 동시에 빠른 동작이 가능하다.In FIG. 5, the control signals, the column decoders, and the sensing circuits output from the low decoder are operated in the same manner as the conventional bank 0, that is, only one bank in four banks, that is, four banks. Thus, the operation of an image sensor having four times the density while maintaining the same operating speed is possible. In the case of disposing a conventional circuit having the same degree of integration in the method of the present invention, the control signal output from the low decoder is reduced in half compared to the conventional method, thereby enabling a faster control operation and at the same time the length of the data line. The half reduction effect can reduce power consumption and at the same time enable fast operation.

한편, 이들 동작은 주변 회로와의 관계에서 빠른 데이터 센싱 동작이 요구되지 않는 경우에 있어서는, 모든 뱅크를 동시에 동작시키는 것이 아니라 뱅크0과 뱅크1을 동시에 동작시키고 뱅크2와 뱅크 3을 대기 상태에 둘 수 있는데, 이러한 경우는 센싱 동작에 관여하는 데이터 라인의 길이가 줄어드는 효과로 인하여 동작 속도가 빨라지면서 동시에 전력 소모 및 노이즈 발생 빈도를 줄일 수 있다.On the other hand, in the case where fast data sensing operation is not required in relation to peripheral circuits, these operations do not operate all banks at the same time, but operate bank 0 and bank 1 simultaneously and put bank 2 and bank 3 in a standby state. In this case, due to the effect of reducing the length of the data line involved in the sensing operation, the operation speed is increased while reducing the frequency of power consumption and noise.

또한, 디코딩이 이루어지고 로가 선택되는 순서에 있어서는, 셀 어레이의 한쪽에서 시작하여 순차적으로 증가하는 방향으로 동작이 이루어지는 종래의 방식에 비하여, 본 실시예에서는 중간 부분에서 시작하여 바깥쪽으로 선택되도록 구현될 수 있다.In addition, in the order of decoding and selecting the furnace, the present embodiment is implemented so as to be selected outward from the middle part in comparison with the conventional method in which the operation is performed in a sequentially increasing direction starting from one side of the cell array. Can be.

도 5에 도시된 화살표는 어드레스의 증가 방향을 나타내는데, 이들은 동시에 단위 픽셀의 선택 순서와 관련된 것으로 뱅크0, 1의 경우는 전체 픽셀 어레이의 중간 부분에서 시작하여 윗 부분으로 단위 픽셀들이 순차적으로 선택, 동작되는 것을 나타내고, 뱅크2, 3의 경우는 전체 픽셀 어레이의 중간 부분에서 시작하여 아래 부분으로 단위 픽셀들이 순차적으로 선택, 동작되는 것을 나타낸다. 이들 동작은 동시에 4개의 뱅크가 동작하는 경우에는 각각의 단위 픽셀들이 중간 부분에서 위 또는 아래로 동작하는 것이 바람직하고, 뱅크0, 1이 동작하고 뱅크2, 3이 대기 상태이거나, 뱅크2, 3이 동작하고 뱅크0, 1이 대기 상태에 있는 경우에는 이들이 교대로 동작하는 것이 바람직하다. 이들이 교대로 동작하는 경우에 있어서는 인접 단위 픽셀간의 액세스 시간이 증가하는 효과로 인하여 노이즈 발생을 줄일 수 있다.The arrows shown in FIG. 5 indicate an increasing direction of the addresses, which are related to the selection order of unit pixels at the same time. In the case of banks 0 and 1, the unit pixels are sequentially selected starting from the middle of the entire pixel array and starting from the middle. In the case of banks 2 and 3, the unit pixels are sequentially selected and operated starting from the middle of the entire pixel array and going to the bottom. These operations are preferably performed when each of the unit pixels are operating up or down in the middle part when four banks are operated at the same time, and banks 0 and 1 operate and banks 2 and 3 are in a standby state, or banks 2 and 3 operate. In this case, when banks 0 and 1 are in the standby state, they are preferably operated alternately. When they operate alternately, noise can be reduced due to the effect of increasing the access time between adjacent unit pixels.

이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형, 예를 들어, 로 디코더 또는 칼럼 디코더 및 센싱 관련 회로를 셀 어레이의 양 대칭면에 위치시키는 것이 아니라, 픽셀 어레이의 한쪽 면에 위치시키고 로 디코더 또는 칼럼 디코더 및 센싱 관련 회로와 인접하지 않은 곳에 위치한 픽셀어레이를 액세스하기 위하여 또 다른 전송 라인을 사용하여 픽업하는 방식도 가능하다. 논리 소자의 공정에서는 일반적으로 많은 수의 전송 라인, 예를 들면 2 내지 5개의 메탈 라인을 사용하는 것이 일반적인데, 복수개의 단위 픽셀과 연결된 두 개 이상의 1차 전송 라인에, 또 다른 2차 전송 라인을 추가하여 이들 1차 전송 라인들과 2차 전송 라인이 연결되는 경우 본 발명에서 의도하는 바의 많은 부분을 얻을 수 있을 것이다. 도 5를 참조하면, 뱅크0, 1에 대하여, 이들을 액세스하기 위한 디코딩 장치는 뱅크0에 인접한 로 디코더로써(즉, 뱅크1에 인접한 로 디코더가 없는 경우임), 뱅크0의 픽셀 어레이 위로는 제 1 전송 라인과 제 2 전송 라인이 위치하고, 뱅크1에는 제 1 전송 라인이 위치하여 뱅크1의 액세스 동작에서 뱅크0에 인접한 로 디코더의 신호가 뱅크0의 픽셀 어레이 위에 있는 제 1 전송 라인을 통하여 뱅크 2로 전달되도록 하는 것이다.Although the present invention has been described in detail based on embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications, for example, a low decoder or a column decoder and sensing without departing from the gist thereof. Instead of placing the relevant circuitry on both sides of the cell array, use another transmission line to access the pixel array located on one side of the pixel array and not located adjacent to the raw decoder or column decoder and the sensing related circuitry. Pick-up is also possible. In the processing of logic devices, it is common to use a large number of transmission lines, for example, two to five metal lines, in which two or more primary transmission lines are connected to a plurality of unit pixels, and another secondary transmission line is used. In addition, when these primary transmission lines and secondary transmission lines are connected, much of what is intended in the present invention may be obtained. Referring to Fig. 5, for banks 0 and 1, the decoding apparatus for accessing them is a row decoder adjacent to bank 0 (i.e., there is no row decoder adjacent to bank 1), and above the pixel array of bank 0. The first transmission line and the second transmission line are located, and the first transmission line is located in the bank 1 so that in the access operation of the bank 1, the signal of the raw decoder adjacent to the bank 0 is passed through the first transmission line over the pixel array of the bank 0. Is to be passed to 2.

이상과 같이, 본 발명은 CMOS 이미지 센서의 빠른 제어 동작이 가능하며, 데이터 라인 길이의 감소로 인한 전력 소모 감소, 노이즈 발생 빈도 감소의 효과를 동시에 얻을 수 있다.As described above, the present invention enables a quick control operation of the CMOS image sensor, and at the same time, the effects of reducing power consumption and reducing noise occurrence frequency due to the reduction of the data line length can be obtained.

Claims (8)

적어도 하나 이상의 포토 다이오드와, 리셋 트랜지스터와, 소스 팔로워(source follower) 회로로 구성된 이미지 센서의 단위 픽셀로 구성된 연속적인 어레이와, 상기 어레이의 일 방향 종단에 위치하여 로(row) 방향의 주소를 배정하는 로 디코더와, 상기 로 디코더에 의해 드라이브되는 각 단위 픽셀들의 셀렉션 트랜지스터(selection transistor)의 게이트에 연결되는 적어도 하나 이상의 제 1 신호 제어용 배선과, 상기 제 1 신호 제어용 배선과 동일 방향으로 각 단위 픽셀들의 리셋 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 적어도 하나 이상의 제 2 신호 제어용 배선과, 상기 로 디코더와 수직 방향의 픽셀 어레이 종단에 위치한 칼럼 디코더 및 상기 수직 방향에서 각 단위 픽셀들의 전원으로 공급되는 적어도 하나 이상의 구동 전원 전압 배선과, 상기 구동 전원 전압 배선과 동일 방향에 형성된 적어도 하나 이상의 데이터 출력 배선으로 구성된 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 방법에 있어서,A continuous array of unit pixels of an image sensor composed of at least one photodiode, a reset transistor, and a source follower circuit, and a row-oriented address located at one end of the array. At least one first signal control wire connected to a gate of a selection transistor of each unit pixel driven by the low decoder, and each unit pixel in the same direction as the first signal control wire. At least one second signal control wiring connected to a gate electrode of a reset transistor of the plurality of transistors, a column decoder positioned at an end of the pixel array in a vertical direction with the row decoder, and at least one drive supplied to a power source of each unit pixel in the vertical direction A power supply voltage wiring and the driving power supply voltage In at least one or more data output to a pixel array method of the CMOS image sensor consisting of wiring lines formed in the same direction, 상기 제 1 신호 제어용 배선과 상기 제 2 신호 제어용 배선 중 적어도 하나 이상의 배선을 상기 어레이의 동일 축 상에서 적어도 임의의 한 지점에서 분리하는 단계와,Separating at least one or more of the first signal control wiring and the second signal control wiring at at least one point on the same axis of the array; 상기 분리된 각각의 배선의 반대 방향에 위치한 로 디코더 측에서 상기 분리된 배선으로 신호를 공급하는 단계Supplying a signal to the separated wiring at the row decoder side opposite to the separated wiring; 를 포함하는 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법.Pixel array arrangement method of a CMOS image sensor comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 픽셀 어레이 배치 방법은,The pixel array arrangement method, 상기 구동 전원 전압 배선들과 상기 데이터 출력 배선들 중 적어도 하나 이상의 배선을 상기 어레이의 적어도 임의의 한 지점에서 분리하는 단계와,Separating at least one of the drive power voltage wires and the data output wires from at least one point in the array; 상기 분리된 각각의 배선의 반대 방향에 위치한 칼럼 디코더 측에서 상기 분리된 배선으로 신호를 공급하는 단계Supplying a signal to the separated wiring at the column decoder side opposite to the separated wiring; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법.The method of claim 1, further comprising the pixel array of the CMOS image sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 신호 제어용 배선, 상기 제 2 신호 제어용 배선 및 상기 데이터 출력 배선 중 적어도 하나 이상이 금속 배선으로 픽업(pick-up)되어 픽업된 배선과 동일 방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법.The at least one of the first signal control wiring, the second signal control wiring, and the data output wiring is picked up by a metal wiring and connected in the same direction as the picked-up wiring. Pixel array placement method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제 1, 제 2 신호 제어용 배선 및 상기 데이터 출력 배선 중 적어도 하나 이상이, 전기적으로 연결되어 동일한 픽셀 제어 수단 또는 데이터 감지 수단과 연결되는 복수개의 제 1, 제 2 전송 라인으로 구성되며, 상기 제 1 전송 라인에는 복수개의 CMOS 이미지 센서 픽셀 유닛이 연결되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 픽셀 어레이 배치 방법.At least one or more of the first and second signal control wires and the data output wires may include a plurality of first and second transmission lines electrically connected to the same pixel control means or data sensing means. 1. A pixel array arrangement method of a CMOS image sensor, wherein a plurality of CMOS image sensor pixel units are connected to a transmission line. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단위 픽셀은 정방형의 형상이며, 상기 픽셀 어레이는 상기 제 1, 2 신호 제어용 배선 및 상기 데이터 출력 배선 중 적어도 하나의 분리된 면을 중심으로 구분되어 복수개의 단위 픽셀로 구성되며, 동일 실리콘 상에 구성된 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이는 정방형 형상인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법.The unit pixel has a square shape, and the pixel array is composed of a plurality of unit pixels separated from at least one of the first and second signal control wires and the data output wires, and formed on the same silicon. And the pixel array of the configured CMOS image sensor has a square shape. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 픽셀 어레이의 단변 대 장변의 비율은 1:1 또는 1:2인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법.The ratio of the short side to the long side of the pixel array is 1: 1 or 1: 2 pixel array method of the CMOS image sensor. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 데이터 출력 배선은 동일 축 상에서 적어도 임의의 한 지점에서 분리되어 있으며, 두 개 이상의 포토 다이오드와 연결된 로 선택 신호가 동일한 시간에 선택되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법.And the data output lines are separated at least at any one point on the same axis, and a row select signal connected to two or more photodiodes is selected at the same time. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 데이터 출력 배선은 동일 축 상에서 적어도 임의의 한 지점에서 분리되어 있으며, 상기 데이터 출력 배선을 중심으로 분리된 제 1, 제 2 픽셀 어레이에서, 상기 제 1 픽셀 어레이에서 로 선택 신호가 발생하는 경우, 상기 제 2 픽셀 어레이의 데이터 출력 배선들은 대기 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 픽셀 어레이 배치 방법.The data output line is separated at least at any one point on the same axis, and when the low selection signal is generated in the first pixel array in the first and second pixel arrays separated about the data output line, And the data output wires of the second pixel array maintain a standby state.
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