KR100445208B1

KR100445208B1 - 멀티플렉서회로,전기소자들배열,및이미지센서

Info

Publication number: KR100445208B1
Application number: KR1019970705343A
Authority: KR
Inventors: 나일 크리스토퍼 비르트
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2004-11-03
Also published as: DE69632526T2; EP0807301A1; US6078358A; GB9614480D0; JP3836150B2; DE69632526D1; JPH11501788A; EP0807301B1; KR19980701946A; WO1997021208A1

Abstract

멀티플렉서 회로는 유지 전압 또는 선택 전압을 출력(14)에 공급하기 위한 유지부(120 또는 1200)와 구동부(110 또는 1100)를 각각 가지는 스위치들(26 또는 260)을 포함한다. 만약 모든 상기 제어 입력들(28A 또는 280A)이 제 1 레벨에 있으면, 이때 출력은 상기 선택 전압을 가지는 반면 한 입력(28A)이 제 2 레벨에 있으면, 출력은 유지 전압을 가진다. 스위치들(26)은 전기 소자들, 예를 들면 이미지 센싱 픽셀들인 전기 소자들의 다이오드에 기초하는 배열(array)의 기판 상에 집적될 수 있다. 이 경우, 출력(14)은 그러한 픽셀들의 로우(row)를 위한 로우 콘덕터를 포함한다.

Description

멀티플렉서 회로, 전기 소자들 배열, 및 이미지 센서

공개된 유럽 특허 출원 제 EP-A-0633 542(레퍼런스 PHB 33858)호는 로우와 칼럼에 배열되어 로우 및 칼럼 콘덕터에 결합되는 디바이스 소자들의 배열을 포함하는 전자 디바이스를 개시한다. 로우 콘덕터들은 각각 리셋 라인과 선택 라인을 포함하는 멀티플렉서 회로에 연결된다. 상기 두 라인들은 직렬 연결된 다이오드들의 쌍에 의해 각각의 로우 콘덕터를 위한 그러한 다이오드들의 쌍과 함께 연결된다. 로우 콘덕터는 상기 두 개의 다이오드의 접합부에 연결되어, 로우 콘덕터와 결합된 두 개의 다이오드가 도전 상태에 있을 때, 로우 콘덕터는 두 개의 다이오드의 포텐셜 디바이더 작용에 의해 정의된 전압을 가진다. 상기 다이오드는 대응하는 광원으로부터 나오는 조명에 의해 차단 상태에서 도전 상태로 전환되는 감광다이오드이다. EP-A-0 633 542는 감광다이오드를 구비하여 다이오드를 이미지 센서 픽셀로 전환하는 이미지 센서 배열에 대한 것으로, EP-A-0 633 542에 기술된 발명에서 로우 멀티플렉서 회로는 다이오드로 제조될 수 있고 상기 배열의 디바이스 소자와 동일한 기술 형태를 이용할 수 있다. 그러나, 로우 멀티플렉서 회로는 멀티플렉서 회로의 감광다이오드를 구비한 광원 배치를 필요로 한다. 사용된 광원의 형태에 따라서, 광원의 스위칭은 또한 멀티플렉서 회로의 불필요한 스위칭 지연을 유발할 수 있다.

본 발명은 전기 소자들의 배열들의 어드레싱(addressing ; 주소 지정)에 관련되며, 이러한 배열을 구동하기 위한 멀티플렉서에 관한 것이다. 특히 본 발명은 박막 회로로 형성된 디바이스 소자들의 배열을 위한 로우 멀티플렉서(row multiplexer)에 관한 것이다. 상기 디바이스 소자들은 넓은 영역의 이미지 센서의 이미지 센서 소자들(예를 들면, 감광 다이오드들), 또는 플랫 패널 디스플레이(예를 들면, 액정 디스플레이)의 디스플레이 소자들, 또는 몇몇 다른 형태들의 디바이스 소자일 수 있다.

로우들 및 칼럼들의 디바이스 소자들의 배열을 어드레싱하는 것은 각각의 소자가 로우 및 칼럼 콘덕터들의 유일한 쌍에 연결되는 것을 요구한다. 이미지 센서의 경우, 300 dpi(도트들 퍼 인치)의 해상도가 요구될 수 있으며 따라서 A4 넓은 영역 이미지 센서에 대하여 2,500 및 3,500개의 로우들 및 칼럼들이 각각 요구된다(로우는 A4 페이지의 긴 측면에 평행하다). 따라서 넓은 영역의 회로에의 상호연결들을 형성하는데 문제들이 발생하고 집적 회로에 대한 연결들의 수를 줄이기 위하여 넓은 영역 배열 회로와 집적되는 멀티플렉서 회로들을 사용하는 것이 필요하다.

도 1은 이미지 센서 픽셀의 동작을 설명하는 다이어그램.

도 2는 로우 구동 회로가 멀티플렉서 스위칭 회로들을 포함하는 종래의 이미지 센서 디바이스를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 멀티플렉서 스위칭 회로의 제 1 실시예를 도시한 도면.

도 4는 도 3의 스위칭 회로들을 작동시키기 위한 전압 레벨 표.

도 5는 본 발명에 따른 멀티플렉서 스위칭 회로의 제 2 실시예를 도시한 도면.

도 6은 도 5의 스위칭 회로들을 작동시키기 위한 전압 레벨 표.

도 7은 제 1 실시예의 스위치들을 이용하는 본 발명에 따른 멀티플렉서를 도시한 도면.

도 8은 제 2 실시예의 스위치들을 이용하는 본 발명에 따른 멀티플렉서를 도시한 도면.

도 9는 출력이 블록으로 분할되는 멀티플렉서에 대한 제 1 실시예의 스위치에 기초된 본 발명에 따른 제 2 멀티플렉서 스위칭 회로들을 도시한 도면.

도 10은 도 9의 멀티플렉서 스위칭 회로들을 이용하는 멀티플렉서 회로 구성을 도시한 도면.

도 11은 블록으로 분할된 출력을 구비한 멀티플렉서에서의 제 2 실시예의 스위칭 회로의 이용을 도시한 도면.

도 12는 2,500개의 로우들에 배열된 이미지 센서 소자의 배열을 어드레싱하기 위하여, 상이한 멀티플렉서 회로 배열에 요구된 멀티플렉서 입력 수를 도시한 표.

본 발명의 목적은 배열용의 멀티플렉스 회로를 제공하기 위한 것이며, 이 회로의 동작은 광학적 스위칭보다 전기적 스위칭을 이용하고, 이 회로는 다이오드에 기초한 기술을 이용하여 제조될 수 있고, 높은 멀티플렉서 비를 제공한다.

본 발명에 따르면, 복수의 전기 소자들을 어드레싱하는 멀티플렉서 회로가 제공되며, 상기 멀티플렉서 회로는 각각이 유지 전압 또는 선택 전압을 연관된 전기 소자에 공급하는 복수의 스위칭 회로들을 포함하고, 각각의 상기 스위칭 회로는 연관된 전기 소자에 결합되는 출력과 상기 출력을 상기 선택 전압으로 구동하기 위한 구동 회로 및 상기 출력을 상기 유지 전압으로 구동하기 위한 유지 회로를 포함하고, 각각의 스위칭 회로는 상대적인 제1 제어 레벨과 상대적인 제2 제어 레벨을 각각 가지며 제어 입력 모두가 상기 구동 회로를 인에이블하기 위하여 상기 제1 제어 레벨로 구동되고 상기 제어 입력중 하나 또는 그이상의 입력이 상기 구동 회로를 디스에이블하기 위하여 상기 제2 제어 레벨로 구동되는 복수의 선택 제어 입력들을 포함하며, 각각의 스위칭 회로는 상기 멀티플렉서 회로의 복수의 제어라인들로부터 선택된 선택 제어입력들의 상이한 조합을 포함한다.

본 발명의 멀티플렉서 회로에 사용된 멀티플렉서 스위치는 모든 제어 입력들이 제 1 제어 레벨에 있을 때만 턴온된다(구동 회로가 인에이블). 따라서, 만약 각각의 스위칭 회로가 n개의 제어 입력들을 가질 때, 멀티플렉서 회로의 n개의 제어 라인들을 제 1 레벨로 세팅하면 각각의 스위칭 회로는 활성화될 것이다. 따라서 멀티플렉서의 비는 멀티플렉서 회로의 제어 라인의 총 수로부터 n개의 라인을 선택할 수 있는 방법의 수와 같고, 이 때문에 높은 멀티플렉스 비가 발생된다.

유지 회로는 구동 회로가 인에이블일 때 디스에이블될 수 있고 구동 회로가 디스에이블일 때 인에이블될 수 있다. 결국, 유지 전압 및 선택 전압은 독립적으로 선택 가능할 것이다.

제 1 실시예에서 선택 제어 입력들은 선택 제어 입력들의 연관된 쌍들을 포함하고, 선택 제어 입력의 제 1 그룹은 각각의 선택 제어 입력 쌍으로부터 나온 한개의 입력을 포함하고, 선택 제어 입력의 제 2 그룹은 각각의 선택 제어 입력 쌍으로부터 나온 다른 입력을 포함하고, 각각의 선택 제어 입력 쌍은 거의 동시에 제 1 또는 제 2 제어 레벨로 구동되고, 여기서 구동 회로는 제어 입력의 모든 제 1 그룹들이 제 1 제어 레벨에 있을 때 선택 전압을 출력으로 공급하는 AND 게이트를 포함하고, 유지 회로는 제어 입력의 제 2 그룹중 어느 한 그룹이 제 2 제어 레벨에 있을 때 유지 전압을 출력으로 공급하는 OR 게이트를 포함한다.

AND 및 OR 게이트는 다이오드를 기초로 하는 회로를 이용하여 제조될 수 있기 때문에, 구동 회로를 위한 AND 게이트와 유지 회로를 위한 OR 게이트를 이용하면 멀티플렉서 회로는 모든 다이오드 기술들로부터 제조될 수 있다.

유지 회로와 구동 회로의 출력은 각각 전압 디바이더를 포함한다. 따라서 유지 전압과 선택 전압은 전압 디바이더에 의해 정의되어 콘덴서의 충전 또는 방전 시정수로부터 발생하는 상기 두 전압간의 스위칭에 있어서 지연이 최소화된다. 양호하게는, 전압 디바이더 장치는 다이오드 디바이더 회로의 형태를 가진다.

제 1 실시예에서 유지 회로는 각각의 제어 입력 쌍 사이에 연결된 적어도 두개의 직렬 연결 다이오드를 포함하고, 각각의 스위칭 소자 쌍의 연결점이 스위칭 회로의 출력에 연결되어, 선택 제어 입력이 각각 제 1 제어 레벨로 구동될 때 상기 다이오드는 턴오프되고, 적어도 하나의 선택 제어 입력 쌍이 제 2 레벨로 구동될때 연관된 다이오드는 턴온되고 출력은 적어도 하나의 선택 제어 입력 쌍의 제 2 제어레벨의 각각의 값에 의해 결정된다.

상기 배치는 유지 회로의 다이오드 전압 디바이더 출력을 정의한다.

제 1 실시예의 구동 회로는 구동 입력 사이에 연결된 제 1 및 제 2 직렬 연결 구동 스위칭 회로들을 포함하고, 두 개의 구동 스위칭 회로의 연결점은 스위칭 회로의 출력에 연결되고, 선택 제어 입력(위에서 기술된)의 두 그룹중 한 그룹은 제 1 구동 스위칭 회로에 연결되고, 선택 제어 입력의 다른 그룹은 제 2 구동 스위칭 회로에 연결되어, 제어 입력이 각각 제 1 제어 레벨로 구동될 때 제 1 및 제 2 구동 스위칭 회로는 턴온되고 출력은 제 1 및 제 2 구동 입력의 각각의 값에 의해 결정되고, 적어도 하나의 제어 입력 쌍이 제 2 제어 레벨로 구동될 때 제 1 및 제 2 구동 스위칭 회로는 턴오프된다.

이런 방식으로 구동 회로에 의해 공급된 선택 전압은 두 개의 구동 스위칭 회로의 중간점에서 결정된 전압을 포함한다. 각각의 구동 스위칭 회로는 연관된 구동 입력과 구동 스위칭 회로의 제어 포트 사이에 연결된 제 1 다이오드와 구동 스위칭 회로의 제어 포트와 스위칭 회로의 출력 사이에 연결된 제 2 다이오드를 포함하는 AND 게이트를 포함하고, 선택 제어 입력은 각각의 다이오드를 통하여 제어 포트에 각각 연결되어, 구동 스위칭 회로의 온 상태에서 구동 입력과 스위칭 회로의 출력 사이, 또는 구동 입력과 하나 또는 그 이상의 제어 입력 사이에 전류가 흐르며, 구동 스위칭 회로의 오프인 상태에서 제 2 다이오드는 역방향 바이어스된다.

상기 방식으로, 구동 회로의 출력은 다이오드들 사이에서 정의된 전압 디바이더 출력이다.

구동 입력은 각각 복수의 전기 소자들을 가지는 복수의 블록들로 분할되는 전기 소자를 구비한 블록 선택 라인을 포함할 수 있다.

제 2 실시예에서, 구동 회로는 AND 게이트를 포함하고, 그 출력은 모든 제어 입력들이 제 1 제어 레벨로 구동될 때 연관된 전기 소자에 결합되고, 하나 또는 그 이상의 제어 입력이 제 2 제어 레벨로 구동될 때 전기 소자로부터 분리되고, 유지 회로는 AND 게이트의 출력이 전기 소자로부터 분리될 때 유지 전압을 전기 소자에 공급한다.

다시, AND 게이트를 사용하면 모든 다이오드 기술들로부터 회로가 제조될 수 있다. 또한, AND 게이트의 출력은 모든 제어 입력들이 제 1 제어 레벨로 구동될 때 순방향 바이어스되고 하나 또는 그 이상의 제어 입력이 제 2 제어 레벨로 구동될 때 역방향 바이어스되는 각각의 다이오드를 통하여 연관된 전기 소자에 결합될 수 있다. 이런 방식으로, 다이오드는 또한 유지 회로로부터 구동 회로를 분리한다.

유지 회로는 또한 AND 게이트의 출력이 전기 소자로부터 분리될 때 전압원을 정의하고, 구동 회로와 결합하여 모든 제어 입력들이 제 1 제어 레벨로 구동될 때 출력에서 전압을 정의하는 전압원의 형태로 다이오드를 기초로 하는 회로를 포함한다.

다시, 스위칭 회로는 블록으로 배치될 수 있고, 각각의 블록은 구동 회로의 AND 게이트를 위한 각각의 전원공급기를 가진다.

본 발명의 상기 및 다른 특징과 그 이점이 도면과 관련하여 지금부터 설명될 본 발명의 실시예에 명확히 예증된다.

비슷한 참조 번호는 본 명세서에서 유사부에 대하여 사용된다.

도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명은 각각의 전기 소자들(로우들(14))을 어드레싱할 수 있는 스위치들(26)을 포함하는 멀티플렉서 회로를 제공한다. 각각의 스위칭 회로는 로우(14)에 유지 펄스를 공급하는 유지 회로(120)와 선택 펄스를 공급하는 구동 회로(110)를 포함한다. 상기 두 회로의 출력은 전압 디바이더 장치에 의해 정의되고, 도 3의 실시예에서 유지 회로와 구동 회로는 제어 입력들(28)을 사용하여 상호 배타적으로 인에이블 및 디스에이블된다.

도 1은 기지의 전하 저장 디바이스의 네개의 픽셀의 예를 이미지 센서(10)의 형태로 도시한다. 비록 4개의 픽셀들(12)만이 도시되었지만, 상기 이미지 센서(10)는 로우(14)와 칼럼(16) 콘덕터들을 가지는 픽셀의 로우와 칼럼의 2차 매트릭스를 포함할 것이다.

각각의 픽셀(12)은 감광 다이오드(PD)와 로우 콘덕터(14)와 칼럼 콘덕터(16) 사이에 직렬로 결합된 스위칭 다이오드(SD)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 스위칭 다이오드(SD)와 광다이오드(PD)는 캐소드가 서로 결합되도록 배열되어 있다. 콘덴서(C)는 감광 다이오드(PD) 양단에 결합된 것으로 도시된다. 상기 콘덴서(C)는 감광 다이오드(PD)의 기생 콘덴서 또는 이미지 센서(100)의 동적 영역을 증가시키도록 추가된 콘덴서일 수 있다.

이미지 센서는 도 2에 도시되고 각각의 픽셀(12)로부터 연관된 칼럼 콘덕터(16)로 전송된 전하를 판독하기 위한 전하 감지 증폭기들을 포함하는 칼럼 회로 뿐만 아니라 로우 구동 회로(24)도 포함한다. 본 발명은 특히 로우 구동 회로에 대한 인터페이스로 사용하기에 적합한 멀티플렉서와 연관된다. 로우 구동 회로(24) 내의 멀티플렉서 회로의 사용 이면의 일반적인 원리는 공지되어 있고 도 2에 도시된다. 로우 구동 회로(24)는 제어 라인들(28)에 연결되는 멀티플렉서 스위치들(26)을 포함한다. 제어 라인들(28)에 인가된 신호들은 각각의 멀티플렉싱 스위치들(26)이 활성화되도록 하여, 픽셀들(12)의 각각의 로우(14)가 선택될 수 있다. 물론, 제어 라인들(28)의 수는 로우들(14)의 수보다 훨씬 더 적고 따라서 스위칭 회로들(26)의 수보다도 훨씬 더 적다.

다양한 멀티플렉싱 회로가 제안되었지만, 이런 회로는 로우 구동 회로(24)가 이미지 센서 배열의 기판상에 집적되지 않는 문제점을 가지고 있으며, 따라서 각각의 로우(14)와 로우 구동 회로(24) 사이에 상호연결이 이루어져야 한다. 이미지 센서 배열의 기판상에 집적될 수 있는 멀티플렉서 회로(26)를 사용하면, 이미지 센서 배열의 연결 수를 줄일 수 있다.

본 발명은 멀티플렉서 회로에 관한 것으로, 특히 큰 영역 배열의 기판상에 집적할 수 있고 높은 멀티플렉서 비를 제공하는 멀티플렉서 스위치에 관한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 제 1 멀티플렉서 스위치(26)를 도시한다.

멀티플렉싱 스위치(26)의 목적은 선택 전압 또는 유지 전압을 로우콘덕터(14)에 선택적으로 공급하는 어드레싱 회로로 작동하는 것이다. 상기 목적을 위하여, 스위칭 회로(26)는 선택 전압을 로우 콘덕터(14)에 공급하는 구동부(110)와 유지 전압을 로우 콘덕터(14)에 공급하는 유지부(120)를 포함한다.

멀티플렉서 스위치(26)는 두 개의 제어 라인(28) 세트를 가지며, 제 1 세트(28A)는 멀티플렉서 스위치(26)의 구동부(110) 또는 유지부(120)의 인에이블을 제어하고, 제 2 세트(28B)는 멀티플렉서 스위치(26)의 온 또는 오프 상태를 결정한다.

스위치(26)의 구동부(110)는 제 1 단자(B)와 제 2 단자(B') 사이에서 연장되는 네 개의 직렬 연결된 다이오드(D1 내지 D4)를 포함한다. 두 개의 단자(B 및 B')은 하기에 상술되는 바와 같이, 로우 콘덕터(14)에 인가되는 선택 전압을 정한다. 로우 콘덕터(14)는 네 개의 다이오드(D1 내지 D4) 체인의 중간, 즉 다이오드(D2와 D3) 사이에 연결된다. 제 1 노드(N1)는 다이오드(D1과 D2) 사이로 한정되고, 제 2 노드(N2)는 다이오드(D3와 D4) 사이로 한정된다. 다이오드(D1 내지 D4)는 같은 극성으로 직렬로 연결되어, 만약 다이오드가 순방향 바이오스이면 전류는 단자(B)과 단자(B') 사이를 흐를 수 있다. 이와 같은 경우, 다이오드(D2와 D3)가 유사한 스위칭 특징을 가지면 로우 콘덕터(14)에 인가되는 전압은 노드(N1과 N2) 전압의 중간으로 한정된다.

제어 라인들(28A)의 제 1 세트는 단자(X, Y, Z)의 제 1 그룹과 단자(X', Y', Z')의 제 2 그룹으로 분할된다. 스위치(26)의 구동부(110)는 제 1 절점(nodal point ; N1)과 제어 라인의 제 1 그룹(X, Y, Z) 사이에 각각 연결되는다이오드(D5, D6, D7)를 더 포함한다. 상기 다이오드(D5, D6, D7)는 단자(B)로부터 다이오드(D1, D5, D6, D7)를 통하여 제어 라인(X, Y, Z)의 제 1 그룹의 연관된 제어 라인까지의 전류 경로를 각각 정의할 수 있도록 배향된다.

마찬가지로, 구동부(110)는 단자(X', Y', Z')의 제 2 그룹과 절점(N2) 사이에 연결되는 다이오드(D8, D9, D10)를 포함한다. 이와 같은 방법으로, 상기 다이오드(D8, D9, D10)는 제어 라인(X,', Y', Z')의 제 2 그룹으로부터 다이오드(D4)를 통하여 단자(B')까지의 도전 경로를 제공할 수 있다.

다이오드(D1, D5, D6 및 D7)의 결합은 AND 게이트로 간주될 수 있다. 따라서, 만약 제어 라인(X, Y, Z)이 각각 높아서(단자(B)에 대하여) 다이오드(D5, D6 및 D7)가 역방향 바이어스되면, 절점(N1)에 대한 전압은 단자(B)에 의해 결정되는 반면, 만약 제어 라인(X, Y, Z)중 어느 한 라인이 저가가 되어(단자(B)에 대하여) 다이오드(D5, D6, D7)중 하나이상의 다이오드가 동작하면, 절점(N1)에서의 전압은 떨어진다.

마찬가지로, 다이오드(D4, D8, D9 및 D10)는 OR 게이트를 형성하는 것으로 간주될 수 있는데, 왜냐하면, 만약 제어 라인(X', Y', Z')이 높으면(단자(B')에 대하여) 제어 라인(X', Y' 또는 Z')으로부터 단자(B')로 전류가 흘러, 노드(N2)의 전압이 높아진다. 만약 모든 제어 라인들(X', Y', Z')이 낮으면(단자(B')에 대하여) 다이오드(D8, D9 및 D10)는 동작하지 않고 절점(N2)에서의 전압은 단자(B')에 의해서만 결정된다.

유지부(120)는 복수의 직렬 연결된 다이오드 쌍들(D11, D11', D12, D12' 및D13, D13')을 포함한다. 각각의 직렬 연결된 다이오드 쌍은 제 2 그룹(X', Y', Z')으로부터 나온 제어 라인과 제 1 그룹(X, Y, Z)으로부터 나온 연관된 제어 라인 사이에서 연장된다. 각각의 다이오드 쌍의 연결점은 로우 콘덕터(14)에 연결된다. 제 1 그룹(X, Y, Z)으로부터 나온 각각의 제어 라인이 제 2 그룹(X', Y', Z')의 제어 라인보다 전위가 더 높을 때, 모든 다이오드 쌍들은 역방향 바이어스되고 유지부(120)는 로우 콘덕터(14)에 인가된 전압에 대하여 아무런 효과를 가지지 못한다. 그러나, 만약 제 1 그룹(X, Y, Z)으로부터 나온 어떠한 제어 라인이 제 그룹(X', Y', Z')으로부터 나온 제어 라인보다 전위가 더 낮으면, 연관 다이오드 쌍은 도전되고 로우 콘덕터(14)의 전압은 다이오드 쌍의 전위 디바이더 동작 에 의해 정의된다. 따라서, 유지부(120)는 연관된 제어 라인의 어떤 쌍에 대하여 어떤 조건이 만족될 때 유지 전압을 공급하기 때문에 OR 게이트로 간주될 수 있다.

도 3에 도시된 스위치(26)의 동작은 다음과 같다. 제어 라인(28)은 상기한 바와 같이, 제어 라인(X, X', Y, Y' 및 Z, Z')의 연관된 쌍으로 배열된다. 따라서, 제 1 그룹(X, Y, Z)으로부터 나온 한 개의 제어 라인은 제어 라인의 제 1 세트(28A)의 제 2 그룹(X', Y', Z')으로부터 나온 한 개의 제어 라인과 결합된다. 각각의 제어 라인은 제 1 레벨과 제 2 레벨을 가지며, 제어 라인의 연관된 쌍은 거의 동시에 스위치된다. 또한, 제 1 그룹에서의 제어 라인이 하이 레벨에 있을 때, 제 2 그룹에서의 연관된 제어 라인은 로우 레벨에 있고, 그 역도 마찬가지다. 따라서, 유지부(120)에서, 제어 라인 쌍, 예를 들면 X와 X'이 제 1 레벨(X는 하이이고 X'은 로우)에 있을 때, 연관된 다이오드(D11, D11') 쌍은 모두 역방향 바이어스되고 로우 콘덕터(14)로부터 분리된다. 제어 라인 쌍이 제 2 레벨(X는 로우이고 X'은 하이)에 있을 때 연관된 다이오드(D11, D11') 쌍은 도통하고 로우 콘덕터 전압(14)은 X'에 대하여 하이 레벨의 중간점에서 정의되고 X에 대하여 로우 레벨의 중간점에서 정의된다. 상기 전압은 로우 콘덕터(14)에 대한 유지 전압을 나타낸다. 또한, 컨트롤 라인(X, Y, Z)의 제 1 그룹에 각각 인가된 레벨은 동일하고 컨트롤 라인(X', Y', Z')의 제 2 그룹에 인가된 전압 레벨 또한 동일하다. 이런 방식으로, 제 1 세트(28A)로부터 나온 하나 또는 그 이상의 제어 라인 쌍이 제 2 레벨로 구동되면, 로우 콘덕터(14)는 로우에 대한 유지 전압에서 유지된다. 따라서, 유지부(120)는 제어 라인(X', Y', Z')의 제 2 그룹중 어느 한 그룹이 하이가 될 때 로우 콘덕터(14)를 유지 전압으로 구동하는 OR 게이트인 것으로 간주될 수 있다.

구동부(110)는 또한 제어 라인(28)에 의해 제어된다. 이 경우, 제어 라인(X, Y, Z)의 모든 제 1 그룹들이 하이이고 모든 제 2 그룹들(X', Y', Z')이 로우일때, 다이오드(D5, D6, D7)에 의해 정의된 AND 게이트가 논리동작하여 노드(N1)에서의 출력은 단자(B)에 의해 하이로 구동되고, D8, D9 및 D10에 의해 정의된 OR 게이트는 동작하지 않아 노드(N2)에서의 출력은 단자(B')에 의해 로우로 떨어진다. 이 경우, 다이오드(D5 내지 D10)는 모두 역방향 바이어스되어 노드(N1 및 N2)에서의 전압에 아무런 영향을 미치지 않는다. 결국, 로우 콘덕터(14) 상의 전압은 단순히 단자(B와 B')에서의 전압의 중간점이다. 물론, 이것은 단자(B)가 단자(B')보다 전압이 더 높다는 가정하에서이다. 만약 스위치(26)가 턴오프되면, 제어 라인(B)은 로우로 전환되고 제어 라인(B')은 하이로 전환되며, 상기 가능성은 하기에 더 상세히설명될 것이다.

유지부(120)와 구동부(110)의 동작은 상호 배타적이고, 구동부가 디스에이블되면 유지부는 인에이블되고, 구동부가 인에이블되면 유지부는 디스에이블된다. 상기 상호 배타성 때문에 유지 전압과 선택 전압은 스위치의 유지부(120)와 선택부(110) 사이에 상호작용 없이 독립적으로 선택될 수 있다. 하기에 기술되는 바와 같이, 이런 구속이 없으면 간단한 스위치 회로가 사용될 수 있다. 도 3에 있어서, 제어 라인을 위한 전압 레벨은 스위칭 회로(26)의 두 부분(110, 120) 사이의 방해가 없도록 선택되어져야 한다.

도 4는 0 볼트의 유지 전압을 얻고 2.5 볼트의 선택 전압을 얻기 위하여, 제어 단자에 인가될 수 있는 한 가지 가능한 전압 세트를 도시한다. 유지부(120)가 턴오프되면, 모든 제어 라인들이 제 1 전압 레벨에 있을 경우 제어 라인(X, Y, Z)의 제 1 그룹은 5 볼트에 있고 제 2 그룹(X', Y', Z')은 0 볼트에 있다. 다이오드 쌍(D11, D11' 내지 D13, D13')은 각각 역방향 바이어스되어 로우 콘덕터(14)상의 전압을 결정하는데 아무런 역할을 하지 못한다. 구동 입력(B)은 5 볼트이고 입력(B')은 0 볼트이며, 따라서 네 개의 다이오드(D1 내지 D4)가 도통하고 로우 콘덕터(14)는 2.5 볼트의 전위에서 고정된다(다이오드(D1 내지 D4)에 대한 스위칭 특징이 유사하다고 가정할 때). 다이오드(D5 내지 D10)는 역방향 바이어스 되고 구동 회로는 효과적으로 턴온되고 유지 회로는 턴오프된다. 구동 회로에 의해 발생된 로우 콘덕터(14)의 전압은 다이오드 쌍(D11 내지 D13)에 대하여도 아무런 영향을 미치지 않는다. 바꾸어 말하면, 로우 콘덕터(14)에 대한 2.5 볼트의 전압 레벨은 어느 다이오드(D11 내지 D13)도 순방향 바이어스가 되도록 하지 않는다. 이 경우 로우 콘덕터(14)에 인가된 전압은 전압 디바이더 전위를 포함하고, 따라서 멀티플렉서 스위치(26)를 상기 상태로 스위칭하는 것은 어떠한 전기 용량성 부하의 충전 또는 방전을 포함하지 않게 되어 스위칭이 급속히 발생할 수 있다.

만약 제어 라인(28)중 어떤 라인이 제 2 레벨로 스위치되면, 유지 회로는 인에이블되고 구동 회로는 디스에이블된다. 이 경우, 다이오드(D11, D11' 내지 D13, D13') 쌍중 적어도 한 쌍은 도통되고 로우 콘덕터(14)는 제어 라인의 제 2 레벨의 중간점인 전압에 고정된다. 제어 라인(X와 X')이 제 2 레벨로 스위치되어 제어 라인(X)이 7.5 볼트이고 제어 라인(X')이 7.5 볼트이면, 다이오드(D11과 D11')의 중간점은 유지 전압에 대응하는 0 볼트에 고정될 것이다. 이 경우, 다이오드(D5)는 턴온되고 전류는 단자(B)와 단자(X) 사이를 흐르며 따라서 절점(N1)은 이경우에 -1.25 볼트(또는 -7.5V 레벨에 대한 저항이 떨어지기 때문에 다이오드(D5 내지 D7) 중 하나 또는 그 이상이 도통하면 더 낮게)에서 고정되어, 다이오드(D2)는 역방향 바이어스되고, 구동 회로(110)는 디스에이블된다. 마찬가지로, 다이오드(D8)는 도통하여 전류는 단자(X'과 B') 사이를 흐르고 절점(N2)은 1.25 볼트에서 정의되고, 따라서 다이오드(D3)는 역방향 된다. 유지부(120)에 의해 설정된 로우 콘덕터 상에서 0V의 전압은 다이오드(D2와 D3)를 역방향 바이어스하는 역할을 한다. 또한 로우 콘덕터(14)에 공급된 전압은 다이오드 전위 디바이더 회로의 결과이므로 멀티플렉서 스위치(26)의 유지 및 선택 상태 사이에서 더 높은 스위칭 스피드를 얻을 수 있다.

도 3에 도시된 스위치는 입력(B, X, Y 및 Z) 쌍을 포함하는 8개의 입력을 가진다. 물론, 제 1 세트(28A)서 더 많은 제어 라인을 첨가하여 회로가 확장될 수 있으며, 따라서 예를 들면, 10 내지 12개의 입력 스위치가 구성될 수 있다. 제어 라인 수의 선택은 멀티플렉서 회로의 사용과 소요의 멀티플렉서 비에 달려있다.

더 적은 다이오드와 더 적은 제어 단자를 필요로 하지만 같은 동작 원리를 가지는 대안적인 스위치 배열이 도 5에 도시된다. 따라서, 멀티플렉서 스위치(260)는 선택 전압을 로우 콘덕터(14)에 공급하는 구동부(1100)와, 유지 전압을 로우 콘덕터(14)에 공급하는 유지부(1200)를 포함한다.

멀티플렉서 스위치(260)는 구동부(1100)를 인에이블하도록 제어하는 제어 라인(280A)의 제 1 세트와, 멀티플렉서 스위치(260)의 턴온 또는 턴오프를 결정하는 제 2 제어 라인(280B)을 가진다.

상기 제 2 실시예에서, 스위치(260)의 구동부(1100)는 제 1 단자(B)와 스위치(260)의 출력 사이에 연결된 두 개의 직렬 연결된 다이오드(D100과 D200)를 포함한다. 제 1 노드(N100)는 다이오드(D100과 D200) 사이에 있고, 제 1 실시예에서와 같이, 노드(N100)에서의 전압은 구동부(1100)가 로우 콘덕터(14)에 인가되는 출력을 제어하는지 또는 유지 회로(1200)가 상기 출력 전압을 결정하는지를 결정한다.

스위치(260)의 구동부(1100)는 또한 절점(N100)과 제어 라인(X, Y, Z) 그룹(280A) 사이에 각각 연결된 다이오드(D50, D60, D70)를 포함한다. 제 1 실시예에서와 같은 방법으로, 다이오드(D100, D50, D60 및 D70)의 조합은 그 출력으로서 노드(N100)를 통한 AND 게이트의 출력으로 간주될 수 있다. 단자(B)는 AND 게이트의 전압 공급 단자로 간주될 수 있다. 따라서, 만약 제어 라인(X, Y, Z)이 각각 하이(단자(B)에 대하여 상대적으로)이고 따라서 다이오드(D50, D60 및 D70)가 역방향 바이어스되면, 절점(N100) 상의 전압은 단자(B)에 의해 결정된다. 왜냐하면, 만약 제어 라인(X, Y, Z)중 어느 한 제어 라인이 로우 값(단자(B)에 대하여 상대적으로)으로 구동되어 하나 또는 그 이상의 다이오드(D50, D60, D70)가 도통하면, 절점(N100)에서의 전압은 떨어지기 때문이다. 상기 다이오드는 결국 다이오드(D200)가 역방향 바이어스되도록 배열된다.

유지부(1200)는 일정한 고전압원(VH)과 저전압원(VL) 사이에 연결된 두 개의 직렬 연결된 다이오드(D300, D400)를 포함한다. 따라서, 만약 유지부(1200)가 외부 전압 입력으로부터 분리되면 두 개의 다이오드(D300, D400) 사이의 절점(N200)에서 일정한 전압이 나타난다.

도 5에 도시된 스위치(260)의 동작은 다음과 같다. 제 1 실시예에서, 각각의 제어 라인(280A)은 하이 레벨과 로우 레벨을 가진다. 하나 또는 그 이상의 제어 라인(280A)이 로우로 구동되어 구동부(1100)가 디스에이블되면, 노드(N100)가 절점(N200)에서 분리된 유지부(1200)에 의해 정의된 일정한 전위보다 더 낮은 전위에서 고정되기 때문에 다이오드(D200)는 역방향 바이어스된다. 결국, 구동부(1100)는 유지부(1200)로부터 분리되어 유지부는 단독으로 로우 콘덕터(14) 상의 전압을 정의한다. 결국, 하이 및 로우 단자 전압(VH, VL)은 절점(N200)에서의 전압이 필요 유지 전압과 같도록 정의된다. 이 경우 스위치(260)는 효과적으로 턴오프된다. 제 1 실시예에서와 같이, 로우 콘덕터(14)에서의 전압은 두 개의 다이오드(D300과D400)를 포함하는 전위 디바이더에 의해 정의된다. 마찬가지로, 만약 제 2 단자(280B)가 로우 값으로 구동되면 다이오드(D100과 D200)는 역방향 바이어스되고 로우 콘덕터(14)에서의 전압은 다시 유지부(1200)에 의해 정의될 것이다. 이것은 상기 멀티플렉서 스위치(260)가 턴오프되는 경우(스위치가 동작을 위해 선택되지 않는 스위치의 블록에 있는 경우)이며, 다음에 더 상세히 설명될 것이다.

위에서 기술된 바와 같이, 스위치(260)는 제 1 세트(280A)의 제어 입력(X, Y, Z)이 각각 하이로 구동될 때 턴온된다. 이것은 다이오드(D50, D60, D70)를 역방향 바이어스하는 효과를 가지며 따라서 상기 다이오드는 절점(N100)에서 전압을 결정하는데 아무런 작용을 하지 못한다. 이 경우, 제어 라인(280B)이 하이여서 스위치가 턴온이면, 구동부(1100)와 유지부(1200)는 로우 콘덕터를 위한 로우 전압을 결정하도록 상호작용한다. 따라서, 절점(N200)에서의 전압은 더 이상 단자(VH와 VL)에 의해서만 결정되지 않고, 대신에 두 다이오드(D100과 D200)가 동작하게 된다. 로우 콘덕터(14) 상의 출력 전압은 다이오드(D300)가 역방향 바이어스되지 않는다면 단자(B와 VL) 사이에 연결된 다이오드(D100, D200 및 D400)의 전위 디바이더 동작에 의해 결정될 것이다. 이것은 선택 전압이 단자(VH)에서의 전압보다 더 높은 경우이다. 그러나, 만약 선택 전압이 단자(VH)에서의 전압보다 더 낮으면 다이오드(D300)는 순방향 바이어스되고 또한 올바른 전압을 결정하는 역할을 할 것이다. 그러나, 상기 두 경우에 있어서, 로우 콘덕터(14)에 인가된 전압은 단지 유지부(1200)에 의해 공급된 전압에 비해 전압이 높아진다.

구동부(1100)와 유지부(1200)의 동작은 더 이상 서로 배타적으로 동작하지않는다. 따라서 구동부(1100)와 유지부(1200)를 구성하는 다이오드의 디자인은 로우 콘덕터(14)에 인가되는 소요의 유지 전압과 선택 전압을 얻기 위한 조합으로 고려되어야 한다. 그러나, 도 5에 도시된 멀티플렉서 스위치(260)의 구조를 단순하게 함으로서 각각의 스위치에 대하여 요구된 다이오드의 수를 줄일 수 있고 멀티플렉서 회로를 구성하는 제어 라인의 총 수를 줄일 수 있다.

도 6은 다이오드가 모두 동일한 스위칭 특징을 가진다고 가정할 때, 0 볼트의 유지 전압과 2 볼트의 선택 전압을 얻기 위하여, 제 2 실시예의 멀티플렉서 스위치(260)의 제어 단자에 인가될 수 있는 가능한 전압 세트를 도시한다.

스위치가 전체적으로 턴온일 때, 단자(280B)에서의 전압은 10 볼트이다. 만약 각각의 스위치가 턴오프이면, 단자(X, Y, Z)는 -12 볼트의 로우로 각각 구동되어 절점(N100)은 음의 전위를 갖게되고 다이오드(D200)는 역방향 바이어스되고, 유지부(1200)는 0 볼트의 전압을 로우 콘덕터(14)에 공급한다. 한편, 단자(X, Y, Z)가 각각 12 볼트의 하이로 구동되면 다이오드(D50, D60, D70)는 모드 역방향 바이어스되어 출력 전압은 다이오드(D100, D200 및 D400)로부터 결정된다. 상기 세 개의 다이오드의 전위는 단자(B)에서의 10 볼트 전위와 단자(VL)에서의 -2 볼트 사이이며 결국 2 볼트의 로우 콘덕터(14) 전압을 발생한다. 따라서 다이오드(D300)는 로우 콘덕터(14)에 대한 선택 전압을 결정하는데 영향을 미치지 않는다.

만약, 단자(B)를 -15 볼트의 전위로 스위칭함으로써, 스위치가 전체적으로 턴오프되면, 절점(N100)은 단자(X, Y, Z)에 각각 인가된 신호에 상관없이 음전위이고, 따라서 구동부(1100)는 로우 콘덕터(14) 상의 전압을 결정하는데 영향을 미치지 않는다. 본 기술에 숙련된 사람은 도 6에 주어진 전압 레벨은 단지 가능한 대안의 일례임을 알 수 있을 것이다. 다이오드(D300)는 또한 로우 콘덕터(14) 상의 전압을 결정하는 역할을 할 수 있고 다양한 다이오드의 스위칭 특성은 로우 콘덕터(14) 상의 소요의 전압레벨을 얻기 위하여 상이할 수도 있을 것이다. 그러나, 소요의 출력 전압을 얻기 위하여 독립적으로 유지부(1200)와 구동부(1100)에 대한 제어 레벨을 선택하는 것은 불가능하다.

도 7은 도 3에 도시된 스위치들을 사용하는 멀티플렉서를 도시한다. 설명을 위하여, 각각의 스위치(26)는 한번 더 제 1 세트(28A)에 세 쌍의 제어 라인(28)을 포함하도록 하였다. 멀티플렉서 회로(30)는 설명을 위하여 배열의 네 개의 로우만 어드레싱하도록 도시되었다. 분명히 멀티플렉서 회로는 훨씬 더 많은 수의 로우를 어드레싱할 수 있다. 얻어질 수 있는 멀티플렉서 비는 다음에 상술될 것이다.

멀티플렉서 회로(30)는 세트(32A)로부터 한 개의 라인과 세트(32B)로부터의 한 개의 라인을 포함하는 어드레싱 라인 쌍으로 분할된 어드레싱 라인을 포함한다.

전술한 바와 같이, 각각의 멀티플렉서 회로(26)는 모든 제어 라인들이 도 4에 도시된 제 1 레벨에 있을 때만 선택 전압을 연관된 로우 콘덕터(R)에 공급한다. 이것은 제어 라인(X, Y, Z)의 모든 제 1 그룹들이 하이이고 제어 라인(X', Y', Z')의 모든 제 2 그룹들이 로우여야 한다는 것을 의미한다. 도 7에 도시된 멀티플렉서(30)에는, 전술한 바와 같이 네 쌍의 어드레싱 라인(32)이 있고, 각각의 멀티플렉서 스위치(26)는 제어 라인(28A) 쌍을 포함한다. 각각의 멀티플렉서 스위치(26)는 어드레싱 라인(32)의 상이한 조합에 연결되어, 어떠한 세 쌍의 어드레싱라인(32)이 제 1 레벨에서 구동될 때, 단일 멀티플렉서 스위치는 연관된 로우(R)를 선택 전압으로 구동하기 위하여 턴온된다.

수학적으로, 상기 어드레싱 계획에 의해 주어진 조합의 수는 총 P로부터 나온 R의 선택과 동일하고, 여기서 R은 제 1 세트(28A)의 제어 라인(28) 쌍의 수를 나타내고, P는 어드레싱 라인(32) 쌍의 수를 나타낸다. 조합(M)의 수는 다음의 수식에 의해 정해진다.

[수식 1]

도 5에 도시된 멀티플렉서(30)에서, P는 4이고 R은 3이며, 도 5에 각각 도시되는 4 개의 가능한 조합을 준다. 멀티플렉서 회로에 대한 입력의 수는 2P+2(구동 라인(B와 B') 쌍을 구비하는 어드레싱 라인(32)의 P쌍)이다.

실제의 이미지 센서에는, 약 2,500 개의 로우가 있다. 14쌍의 어드레싱 라인(32)을 가지는 멀티플렉서를 이용하는 상기 수의 로우에 어드레싱하는 것이 가능하며 각각의 멀티플렉서 스위치는 제어 라인의 제 1 세트(28A)에 7 쌍의 제어 라인을 가진다. 상기 회로를 이용하여 어드레싱될 수 있는 로우의 총 수는 3,432개이고 멀티플렉서는 단지 30개의 입력을 요구한다.

도 8은 도 5에 도시된 스위치들을 이용하는 멀티플렉서 구조를 도시한다. 상기 멀티플렉서는 제어 입력의 배치는 약간 상이하지만 도 7에 도시된 멀티플렉서의 구조와 아주 유사하다. 따라서, 멀티플렉서 회로(300)는 멀티플렉서 스위치(260)의제어 라인(280A)의 제 1 그룹을 정의하는 어드레싱 라인(320)을 포함한다. 각각의 멀티플렉서 스위치(260)는 어드레싱 라인(320)의 상이한 조합에 연결되어, 어떠한 어드레싱 라인(320)이 하이 레벨로 구동되면, 단일 멀티플렉서 스위치는 연관된 로우(R)를 선택 전압으로 구동시키기 위하여 턴온된다. 수식 1이 다시 적용되는데, 여기서 R은 제 1 그룹(280A)의 제어 라인의 수를 나타내고, B는 어드레싱 라인(320)의 수를 나타낸다. 다시, P는 4이고, R은 3이며 도 8에 각각 도시되는 네개의 가능한 조합을 준다. 그러나, 멀티플렉서 회로에 대한 입력의 수는 이제 P+3개이다. 제어 라인의 수가 증가함에 따라, 많은 수의 로우의 어드레싱을 가능하기 위하여, 제 2 실시예의 스위치들을 이용하는 멀티플렉서 회로에 대한 입력의 수는 제 1 실시예의 스위치들을 이용하는 멀티플렉서 회로에 요구된 입력의 수보다 상당히 더 적다.

도 7 또는 8의 배치에서 한가지 문제점은 멀티플렉서 회로(30 또는 300)의 각각의 스위치(26 또는 260)에서 전류가 항상 흐른다는 것이다. 제 1 실시예에서, 스위치(26)가 온 상태에 있을 때, 로우 콘덕터(14)에 소정의 출력을 발생시키는 다이오드(D1 내지 D4)를 통하여 전류가 흐른다. 그러나, 유지 또는 오프 상태에 있는 각각의 스위치(26)는 다이오드(D1)와 다이오드(D5 내지 D7)중 하나 또는 그 이상의 다이오드와 다이오드(D4) 및 다이오드(D8 내지 D10)중 하나 또는 그 이상의 다이오드를 통하여 연속적으로 흐르는 전류를 가진다. 결국, 멀티플렉서에서 흐르는 총 전류는 지나치게 높을 것이다. 특히, 다이오드(D1 내지 D4)는 선택 펄스가 로우 콘덕터(14)에 인가되는 아주 짧은 시간에 이미지 센서 배치의 로우 콘덴서를 충전할수 있을 정도로 충분히 클 필요가 있다. 상기 로우 콘덴서는 100pF일 수 있다. 결국, 대부분의 전류는 다이오드(D1과 D4)에서 흐를 수 있는데, 멀티플렉서 스위치(26)가 오프 상태일 때(즉, 유지 전압을 공급할 때)도, 상기 전류는 다이오드(D5 내지 D7)와 다이오드(D8 내지 D10)를 경유하여 배출되어야 한다.

제 2 실시예에서, 스위치(260)가 온 상태에 있을 때, 다이오드(D100, D200, D400)(그리고 가능하게는 D300)는 로우 콘덕터(14)에 인가되는 선택 전압을 결정하고 전류는 각각의 상기 다이오드를 통해 흐른다. 그러나, 스위치가 OFF 상태에서도 절점을 더 낮은 전위로 구동하여 다이오드(D200)를 역방향 바이오스하기 위하여, 다이오드(D100)와 다이오드(D50, D60 또는 D70)중 하나 또는 그 이상의 다이오드를 통하여 전류가 흘러야 한다. 다시, D100은 이미지 센서의 로우 콘덴서를 충분히 충전할 수 있도록 클 필요가 있고 따라서 대부분의 전류는 OFF 상태의 스위치(260)에서 흐를 수 있다.

로우를 블록으로 분할함으로서, 멀티플렉서(30 또는 300)에서 흐르는 총 전류를 감소시킬 수 있는데, 여기서 각각의 블록은 블록과 연관된 복수의 로우들을 어드레싱하기 위한 스위칭 회로(26)를 가진다.

도 9는 배열의 로우가 블록으로 세분되도록 하는 제 1 실시예의 멀티플렉서 스위치(26)의 변형을 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 멀티플렉서 스위치(26)의 유지부(120)는 제어 라인의 제 2 세트(28B), 즉 단자(B)와 단자(B') 사이에 연결된 다이오드 쌍(DB, DB')을 포함한다. 다이오드 쌍(DB, DB')은 다이오드 쌍(D11, D11' 내지 D13, D13')과 같은 방식으로 동작한다. 따라서, 스위치가 선택되고단자(B)가 하이 전압을 가지고 단자(B')가 로 전압을 가질 때, 스위치(26)는 도 3에 도시된 스위치(26)와 정확히 같은 방식으로 동작한다. 다이오드 쌍(DB, DB')은 스위치의 동작에 아무런 영향을 미치지 않고, 제어 라인(28A)에 의해 스위치는 선택 전압 또는 유지 전압을 로우 콘덕터(14)에 공급할 수 있다. 그러나, 멀티플렉서 스위치(26)는 전체적으로 단자(B와 B') 상의 신호를 스위칭함으로서 턴오프될 수 있고 따라서 단자(B)는 로우 레벨에 있고 터미널(B')는 하이 레벨에 있다. 이런 방식으로, 다이오드(D1 내지 D4)에 전류가 흐르지 못하고 로우 콘덕터(14) 상의 출력은 다이오드(DB, DB')의 전위 디바이더 동작에 의해 결정된다. 상기 다이오드는 다이오드(D1 내지 D4)보다 훨씬 더 작을 수 있다. 따라서, 선택되지 않은 블록의 스위치는 비록 유지 전압을 공급하기는 하지만, 유지 전압을 로우 콘덕터(14)에 공급하는 선택된 블록의 스위치(26)보다 더 적은 전력을 소모할 것이다. 도 4의 표는 각각 -2.5 볼트 및 2.5 볼트의 단자(B와 B')에 대한 제 2 레벨이 스위치(26)가 턴오프된 블록에 있을 때 0 볼트의 전압을 가지는 로우 콘덕터(14)에 귀착되는 것을 나타낸다.

제 2 실시예의 멀티플렉서 스위치(260)는 배열의 로우가 블록으로 세분될 수 있도록 하기 위한 수정이 필요하지 않다. 물론, 만약 블록으로의 세분될 필요가 없다면, 단자(280B)는 도 6에 도시된 바와 같이 두 레벨을 요구하지 않는다. 스위치의 상태가 전체적으로 오프 상태이면, 이것은 단자(280B)가 로우 전압(도 6의 -15볼트)으로 구동될 때 발생되는데, 각각의 다이오드(D100, D200, D50, D60 및 D70)는 역방향 바이어스되어 스위치(260)에서 흐르는 전류를 감소시킨다.

도 10은 블록이 이용된 본 발명에 따른 멀티플렉서 회로를 도시한다. 각각의 블록(B1, B2)은 멀티플렉서 스위치(26)가 도 9에 도시된 스위치들을 포함하는 도 7에 도시된 멀티플렉스 회로에 대응하는 멀티플렉서 회로(30)를 포함한다. 따라서, 상이한 블록 입력(B1, B1'과 B2, B2')은 각각의 블록의 멀티플렉서(30)에 대한 입력이다. 상이한 블록은 블록 버스(40)를 함께 형성하는 상이한 블록 라인에 의해 어드레싱된다. 블록 버스(40)에 포함된 라인의 수는 로우가 할당되는 블록 수의 두 배인데, 왜냐하면 각각의 블록은 각각의 블록 신호(B, B') 쌍(제어 라인(28)의 제 2 세트(28B)를 포함)을 요구하기 때문이다. 상기 블록은 어드레스 라인 버스(50)으로부터 공급되는 동일한 어드레싱 라인(32)을 공유한다.

블록을 사용하면 회로에 대한 멀티플렉서 비를 줄일 수 있지만 전술한 바와 같이, 전체 전류 흐름을 줄일 수 있다. 따라서 멀티플렉서에서 흐르는 전체 전류와 달성 가능한 멀티플렉서 비 사이의 트레이드오프(trade-off)가 존재한다.

도 11은 제 2 실시예의 스위치(260)를 이용하는 발명에 따른 멀티플렉서 회로를 도시하며, 여기서 블록이 사용된다. 주소 라인 버스(500)는 제어 라인을 각각의 멀티플렉서 회로(300)와 블록 버스(400)에 공급하고 블록 버스(400)는 단일 블록 라인을 각각의 블록(B1과 B2)에 공급한다. 상기 블록은 다시 각각 어드레스 라인 버스(500)로부터 공급된 동일한 어드레싱 라인(320)을 각각 공유한다. 전압 라인(VH와 VL)은 총괄적으로 버스(600)로서 도시된다.

도 12의 표는 입력(어드레싱 라인 입력을 가진 블록 선택 입력)의 총 수가 제어 라인(수식 1의 R)의 제 1 세트(28A 또는 280A)에서의 라인의 수에 따라서 어떻게 변하는지 나타낸다. 어드레싱 라인(32 또는 320)의 수가 제 1 세트에서의 제어 라인의 수의 두배라고 가정했을 때의 계산결과와 상기 제어 라인(즉, P)의 총 수가 표에 주어진다. 이것은 각각의 블록의 멀티플렉서 회로(30)에 대한 최고의 멀티플렉서 비를 제공한다. 이 경우, 각각의 회로(30)에 대한 멀티플렉서 비는 다음과 같이 주어진다.

[수식 2]

도 12에 주어진 값들은 각각의 실시예에 대하여, 2,500 개인 어드레싱될 최소의 로우 수를 얻기 위하여 요구되는 제어 라인들 수와 블록들의 수를 보여준다.

전술한 바와 같이, 만일 영구히 턴온되는 오직 단일 블록이 사용될 것이라면, 이것은 최고의 멀티플렉서 비를 제공하며, 그 이유는 3,432개의 로우들이 단지 30개의 입력들(제 1 실시예) 또는 17개의 입력들(제 2 실시예)을 이용하여 어드레싱될 수 있기 때문이다. 도 12의 표에 도시된 바와 같이, 최소 2,500개의 로우를 어드레싱하는데 동일한 입력 수가 요구되므로 세 개의 블록을 이용하는 것이 바람직하다. 블록 수가 증가함에 따라서 멀티플렉서 비는 더욱 감소하지만, 블록 수가 증가함에 따라 멀티플렉서에 흐르는 총 전류 또한 감소된다.

물론, 블록 수, 어드레스 라인 수를 변화시킴으로서 소정의 로우 출력 수에 대하여 상이한 디자인 범위를 구성하는 것이 가능하다. 전체적인 디자인은 요구된 전력 소모와 같은 요소에 따라서 특정 응용에 대하여 최적화되어야 한다.

본 발명은 모든 다이오드 기술들로부터 제조될 수 있고, 따라서 특히 전기 소자가 도 1에 도시된 픽셀에 기초된 다이오드를 포함할 때, 전기 소자의 배열 상으로 쉽게 집적될 수 있는 멀티플렉서 회로를 제공한다. 그러나, 회로는 전기 소자의 다른 배열, 예를 들면 다이오드 ROM 배열을 어드레싱하는데 사용될 수 있다. 이미지 센서 픽셀은 두 개의 박막 트랜지스터의 공지된 구성과 각각의 픽셀에 감광 다이오드를 포함할 수 있다. 이 경우, 도면에 도시된 다이오드는 전기 소자에 대해서 처리하는 단계와 동일한 처리 단계를 이용하여 제조될 수 있는 다이오드 연결 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.

본 기술에 숙련된 사람은 본 발명을 읽음으로서 다른 수정이 있을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러한 수정은 디자인, 전기 회로 또는 전자 회로 및 그 구성 부분에서 이미 공지된 다른 특징을 포함할 수 있고, 본 명세서에 이미 기술된 특징 대신에 또는 그 특징에 더하여 사용될 수 있는 다른 특징을 포함할 수 있다. 본 출원에서 특징의 특정 조합에 대하여 청구범위가 명확히 나타나 있지만, 비록 어떠한 청구범위에 청구된 것과 같은 발명과 관련된 것이든 아니든, 어떠한 또는 모든 기술적 문제들을 본 발명에서와 같이 해결하든 아니든, 어떠한 새로운 특징 또는 명확하든 함축적이든 본 명세서에 개시된 어떠한 특징의 새로운 조합 또는 본 기술에 숙련된 사람에게 분명한 하나 또는 그 이상의 그러한 특징의 일반화는 본 발명의 영역에 포함됨을 주지한다.

Claims

복수의 전기 소자들을 어드레싱(addressing)하기 위한 멀티플렉서 회로에 있어서,

복수의 스위칭 회로들을 포함하며, 이들의 각각은 유지 전압 또는 선택 전압을 연관된 전기 소자에 공급하기 위한 것이며,

각각의 상기 스위칭 회로는 상기 연관된 전기 소자에 결합되는 출력, 상기 출력을 상기 선택 전압으로 구동하기 위한 구동 회로, 및 상기 출력을 상기 유지 전압으로 구동하기 위한 유지 회로를 포함하고,

각각의 상기 스위칭 회로는 개개의 제1 제어 레벨과 개개의 제2 제어 레벨을 각각 가지는 복수의 선택 제어 입력들을 포함하며, 상기 구동 회로를 인에이블(enable)하기 위하여 모든 상기 제어 입력들이 상기 제1 제어 레벨로 구동되고, 상기 구동 회로를 디스에이블(disable) 하기 위하여 하나 또는 그 이상의 상기 제어 입력들이 상기 제2 제어 레벨로 구동되며,

각각의 상기 스위칭 회로는 상기 멀티플렉서 회로의 복수의 제어라인들로부터 선택된 선택 제어 입력들의 상이한 조합을 포함하는 멀티플렉서 회로.
제 1 항에 있어서, 모든 상기 제어 입력들은 상기 구동 회로를 인에이블하고 상기 유지 회로를 디스에이블하기 위하여 상기 제1 제어 레벨로 구동되고, 하나 또는 그 이상의 상기 제어 입력들은 상기 구동 회로를 디스에이블하고 상기 유지 회로를 인에이블하기 위하여 상기 제2 제어 레벨로 구동되는 멀티플렉서 회로.
제 2 항에 있어서, 상기 유지 회로 및 상기 구동 회로의 출력들 각각은 전압 디바이더 장치를 포함하는 멀티플렉서 회로.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 유지 회로와 상기 구동 회로는 다이오드-기초 회로들을 포함하는 멀티플렉서 회로.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택 제어 입력들은 선택 제어 입력들의 연관된 쌍들, 각각의 선택 제어 입력들의 쌍으로부터의 한 개의 입력을 포함하는 선택 제어 입력들의 제 1 그룹, 각각의 선택 제어 입력들의 쌍으로부터의 다른 입력을 포함하는 선택 제어 입력들의 제 2 그룹을 포함하고, 각각의 선택 제어 입력들의 쌍은 실질적으로 동시에 그들 개개의 제 1 또는 제 2 제어 레벨들로 구동되고,

상기 구동 회로는 모든 상기 제어 입력들의 제 1 그룹이 상기 제 1 제어 레벨에 있을 때 상기 선택 전압을 상기 출력으로 공급하는 AND 게이트를 포함하고, 상기 유지 회로는 제어 입력들 중 어떤 제 2 그룹이라도 제 2 제어 레벨에 있을 때 상기 유지 전압을 상기 출력으로 공급하는 OR 게이트를 포함하는 멀티플렉서 회로.
제 5 항에 있어서, 상기 제어 입력들의 상기 제 1 그룹에 대하여, 상기 제 1레벨은 하이 레벨이고 상기 제 2 레벨은 로우 레벨이며, 상기 제어 입력들의 상기 제 2 그룹에 대하여, 상기 제 1 레벨은 로우 레벨이고 상기 제 2 레벨은 하이 레벨인 멀티플렉서 회로.
제 5 항에 있어서, 상기 AND 게이트와 OR 게이트는 다이오드 회로들을 포함하는 멀티플렉서 회로.
제 5 항에 있어서, 상기 유지 회로는 각각의 제어 입력들의 연관된 쌍 사이에 연결된 적어도 두 개의 직렬 연결된 다이오드들을 포함하고, 각각의 다이오드들 쌍의 연결점은 상기 스위칭 회로의 상기 출력에 연결되며, 그 결과 상기 선택 제어 입력들이 각각 상기 제 1 제어 레벨로 구동될 때, 상기 다이오드들은 턴오프(turn off)되고, 적어도 한 쌍의 선택 제어 입력들이 상기 제 2 제어 레벨로 구동될 때, 연관된 다이오드들은 턴온(turn on)되고, 상기 출력은 적어도 한 쌍의 선택 제어 입력들의 상기 제 2 제어 레벨들의 개개의 값들에 의해 결정되는 멀티플렉서 회로.
제 8 항에 있어서, 선택 제어 입력들의 쌍이 상기 제 2 레벨로 구동될 때, 상기 스위칭 회로의 출력은 상기 선택 제어 입력들의 쌍에 대한 상기 제 2 제어 레벨들의 중간점과 같고, 각각의 선택 제어 입력들의 쌍에 대한 상기 제 2 제어 레벨들의 중간점은 상기 유지 전압과 같은 멀티플렉서 회로.
제 5 항에 있어서, 상기 구동 회로는 상기 제 1 및 제 2 구동 입력들을 포함하며, 각각은 상기 제 1 및 제 2 제어 레벨들을 가지는 멀티플렉서 회로.
제 10 항에 있어서, 상기 구동 회로는 상기 구동 입력들 사이에 연결된 제 1 및 제 2 직렬 연결된 구동 스위칭 회로들을 포함하고, 상기 구동 스위칭 회로들의 쌍의 연결점은 상기 스위칭 회로의 출력에 연결되며, 선택 제어 입력들의 한 그룹은 상기 제 1 구동 스위칭 회로에 연결되고, 선택 제어 입력들의 다른 그룹은 상기 제 2 구동 스위칭 회로에 연결되며, 그 결과 상기 제어 입력들이 상기 제 1 제어 레벨로 각각 구동될 때 상기 제 1 및 제 2 구동 스위칭 회로들은 턴온되고 상기 출력은 상기 제 1 및 제 2 구동 입력들 개개의 값들에 의해 결정되며, 적어도 한 쌍의 제어 입력들이 상기 제 2 제어 레벨로 구동될 때 상기 제 1 및 제 2 구동 스위칭 회로들은 턴오프되는 멀티플렉서 회로.
제 11 항에 있어서, 각각의 구동 스위칭 회로는 연관된 구동 입력과 상기 구동 스위칭 회로의 제어 포트 사이에 연결된 제 1 다이오드와, 상기 구동 스위칭 회로의 상기 제어 포트와 상기 스위칭 회로의 상기 출력 사이에 연결된 제 2 다이오드를 포함하는 AND 게이트를 포함하고, 상기 선택 제어 입력들은 개개의 다이오드 들을 통하여 상기 제어 포트에 각각 연결되며, 그 결과 전류가 상기 구동 스위칭 회로의 온 상태(on condition)에서 상기 구동 입력과 상기 스위칭 회로의 출력 사이로 흐르거나, 상기 구동 입력과 하나 또는 그 이상의 제어 입력들 사이로 전류가흐르고, 상기 제 2 다이오드는 상기 구동 스위칭 회로의 오프 상태에서 역방향 바이어스되는 멀티플렉서 회로.
제 10 항에 있어서, 상기 구동 입력들은 블록 선택 라인들을 포함하고, 상기 전기 소자들은 복수의 전기 소자들을 각각 포함하는 복수의 블록들로 분할되고, 상기 블록 선택 라인들은 상기 유지 회로에 공급된 블록 제어 입력들을 포함하여, 만약 블록 선택 라인이 상기 제 2 제어 레벨로 구동되면, 상기 유지 회로가 상기 유지 전압을 상기 스위칭 회로의 상기 출력에 공급하는 멀티플렉서 회로.
제 13 항에 있어서, 동일한 상기 선택 제어 입력들이 전기 소자들의 상이한 블록들에 공급되는 멀티플렉서 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 구동 회로는 AND 게이트를 포함하고, 모든 상기 제어 입력들이 상기 제 1 제어 레벨로 구동될 때, 상기 게이트의 출력이 연관된 전기 소자에 결합되고, 상기 게이트는 하나 또는 그 이상의 상기 제어 입력들이 상기 제 2 제어 레벨로 구동될 때 상기 전기 소자로부터 분리되고, 상기 유지 회로는 상기 AND 게이트의 출력이 상기 전기 소자들로부터 분리될 때 상기 유지 전압을 상기 전기 소자에 공급하는 멀티플렉서 회로.
제 15 항에 있어서, 상기 AND 게이트의 출력은 모든 제어 입력들이 상기 제1 제어 레벨로 구동될 때 순방향 바이어스되고 하나 또는 그 이상의 입력들이 상기 제 2 제어 레벨로 구동될 때 역방향 바이어스되는 개개의 다이오드를 통하여 연관된 상기 전기 소자에 결합되는 멀티플렉서 회로.
제 16 항에 있어서, 상기 유지 회로는, 상기 AND 게이트의 출력이 상기 전기 소자로부터 분리될 때 상기 유지 전압을 정의하고 상기 구동 회로와의 조합으로 모든 제어 입력들이 상기 제 1 제어 레벨로 구동될 때 상기 출력에서의 전압을 정의하는 전압원을 포함하는 멀티플렉서 회로.
제 17 항에 있어서, 상기 유지 회로는 개개의 전압원들 사이에 결합된 직렬 연결된 다이오드들 쌍을 포함하고, 상기 두 다이오드들의 연결점은 상기 스위칭 회로의 상기 출력에 연결되는 멀티플렉서 회로.
로우들과 칼럼들로 배열된 전기 소자들의 배열; 및

제 1 항에 청구된 바와 같은 멀티플렉서 회로를 포함하는 디바이스로서,

상기 전기 소자들의 로우들이 상기 멀티플렉서 회로에 의해 어드레싱되는, 디바이스.
로우들과 칼럼들로 배열된 이미지 센싱 픽셀들의 배열; 및

제 1 항에 청구된 바와 같은 멀티플렉서 회로를 포함하는 이미지 센서로서,

상기 이미지 센싱 픽셀들의 로우들이 상기 멀티플렉서 회로에 의해 어드레싱되는, 이미지 센서.