KR101171778B1 - 수동형 이미지 센서 및 그 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수동형 이미지 센서 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 실시예에 의하면 이미지 센서가 드라이브 트랜지스터를 포함하지 않으므로 드라이브 트랜지스터의 바디 효과에 영향을 받지 않으므로 단위 화소 출력 신호의 감소가 발생하지 않으며, 수광 소자의 집전 중에 발생할 수 있는 과도 전하를 배출하여 블루밍 현상을 효과적으로 방지할 수 있으면서도 전압 선택 회로 등과 같은 부가적인 하드웨어가 불필요하므로 코스트를 상승시키지 않을 뿐만 아니라 필 팩터가 향상되고, 공통노드에 복수의 광전변환소자를 커플링할 경우에는 필 팩터를 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 수동형 이미지 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 드라이브 트랜지스터를 포함하지 않는 수동형 이미지 센서 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
자연계에 존재하는 각 피사체에서 발생되는 빛은 파장 등에서 고유의 값을 가진다. 따라서, 이미지 센서는 외부의 에너지에 반응하는 반도체 장치의 성질을 이용하여 각 피사체의 이미지를 찍어내는 장치로서, 이미지 센서의 픽셀은 각 피사체에서 발생하는 빛을 감지하여 전기적인 값으로 변환한다.
이러한 이미지 센서는 실리콘 반도체를 기반으로 한 전하결합소자(Charge Coupled Device, CCD)와 서브 마이크론(sub-micron) 씨모스(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS) 제조 기술을 이용한 씨모스 이미지 센서로 분류된다.
이 중 CCD는 개개의 모스(MOS) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이다. 그러나, CCD는 구동방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 스텝 수가 많기 때문에 신호 처리 회로를 CCD 칩 내에 구현할 수 없는 등의 단점이 있는 바, 최근 이러한 단점을 극복하기 위하여 CMOS 이미지 센서의 개발이 많이 연구되고 있다.
CMOS 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드(Photo Diode, PD)와 MOS 트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, CCD에 비하여 생산단가와 소비 전력이 낮고 주변회로 칩과 통합하기 쉬운 장점이 있으며, 앞서 기재한 바와 같이 CMOS 제조 기술로 생산하기 때문에 증폭 및 신호처리와 같은 주변 시스템과 통합이 용이하여 생산비용을 낮출 수 있다. 또한, 처리속도가 빠르면서 CCD의 1% 정도로 소비 전력이 낮은 것이 특징이다.
이러한 이미지 센서를 구성하는 화소의 형태는 크게 수동형과 능동형으로 구분된다.
수동형이라 함은 각각의 화소가 능동 소자인 버퍼를 가지지 아니하는 것을 지칭한다. 즉, 포토 다이오드에 의해 생성된 전기적 신호는 수평 선택 신호의 활성화에 따라 수직 라인으로 전송된다. 따라서, 버퍼를 통한 신호 전력의 증폭이나 신호의 감소를 최소화하는 기능을 수행하지 못한다.
능동형이라 함은 각각의 화소가 능동 소자인 버퍼를 가지는 것을 지칭한다. 버퍼의 경우는 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 가진다. 따라서, 전기적 신호를 공급하는 소스의 출력 임피던스가 높은 경우에도 버퍼를 사용하여 신호의 감소 동작을 최소화할 수 있다. 또한, 버퍼의 출력 임피던스는 매우 낮으므로 전기 신호를 수신하는 수신단의 입력 임피던스가 낮은 경우에도 신호의 전달은 손실 없이 용이하게 일어날 수 있다.
한편, 통상의 수동형 이미지 센서의 단위 화소는 빛을 받아 광전하를 생성하는 포토 다이오드와, 포토 다이오드에서 모아진 광전하를 운송하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터와, 원하는 값으로 노드 전위를 세팅하고 전하를 배출하여 리셋시키기 위한 리셋 트랜지스터와, 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터, 스위칭 역할로 어드레싱(addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터 등을 포함한다.
그러나, 위처럼 드라이브 트랜지스터를 포함하는 수동형 이미지 센서의 경우는 드라이브 트랜지스터의 바디 효과(body-effect)로 인하여 단위 화소의 출력 신호 크기가 약 20% 정도 감소되는 단점이 있다.
이에 따라, 드라이브 트랜지스터를 제거한 단위 화소를 가지는 수동형 이미지 센서의 개발이 연구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일예로서 드라이브 트랜지스터를 포함하지 않는 수동형 이미지 센서의 회로도이다. 이러한 도 1은 미국등록특허 6,975,356의 명세서에 FIG. 1로서 첨부된 것이다. 이러한 도 1에 대해서는 미국등록특허 6,975,356의 명세서에 자세히 기술되어 있기에 이하에서는 일부의 도면부호만을 인용하여 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 각 화소의 감광부의 포토 다이오드(2, 4, 6, 8)의 캐소드 측에 트랜스퍼 게이트(10, 12, 14, 16)의 소스 전극이 각각 접속되어 있다. 트랜스퍼 게이트(10, 12, 14, 16)의 드레인 전극과 수평 선택 스위치(26, 28, 30, 32)의 소스 전극 사이에 위치하는 플로팅 확산영역의 소스 접합용량이 검출 용량(18, 20, 22, 24)으로서 사용된다. 트랜스퍼 게이트(10, 12)의 게이트 전극은 트랜스퍼 게이트 제어선(62)에 접속되고, 트랜스퍼 게이트(14, 16)의 게이트 전극은 트랜스퍼 게이트 제어선(70)에 접속되어 있다. 수평 선택 스위치(26, 28)의 게이트 전극은 수평 선택선(64)에 접속되고, 수평 선택 스위치(30, 32)의 게이트 전극은 수평 선택선(72)에 접속되어 있다.
또, 검출 용량(18, 20, 22, 24)을 리셋 레벨로 충전하기 위한 리셋 스위치(34, 36, 38, 40)가 각각 검출 용량(18, 20, 22, 24)에 접속되어 있다. 리셋 스위치(34, 36)의 드레인 전극은 리셋 전압이 공급되는 리셋 전압 공급선(58)에 접속되어 있다. 리셋 스위치(34, 36)의 소스 전극은 검출 용량(18, 20)에 접속되고, 게이트 전극은 리셋 제어 신호선(60)에 접속되어 있다. 리셋 스위치(38, 40)의 드레인 전극은 리셋 전압이 공급되는 리셋 전압 공급선(66)에 접속되며, 소스 전극은 검출 용량(22, 24)에 접속되고, 게이트 전극은 리셋 제어 신호선(68)에 접속되어 있다.
수평 선택 스위치(26, 30)는 수직 선택선(54)에 접속되고, 수평 선택 스위치(28, 32)는 수직 선택선(56)에 접속되어 있다. 각 수직 선택선(54, 56)에는 각각 전하 증폭기(41, 43)가 접속되어 있다.
그러나, 도 1의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서는 포토 다이오드(2, 4, 6, 8)가 광전하를 집적하는 광집적동작 동안에 문턱값을 상위하면 트랜스퍼 게이트(10, 12, 14, 16) 및 수평 선택 스위치(26, 28, 30, 32)를 넘어서 출력되어 인접 화소에 영향을 주는 블루밍(Blooming) 효과가 발생하는 문제점이 있었다.
도 2는 종래 기술에 따른 다른 예로서 블루밍 효과의 발생을 방지할 수 있는 이미지 센서의 회로도로서, 능동형 화소 형태를 가지는 이미지 센서의 일예이다. 이러한 도 2는 미국등록특허 7,385,272의 명세서에 FIG. 1로서 첨부된 것이다. 이러한 도 2에 대해서는 미국등록특허 7,385,272의 명세서에 자세히 기술되어 있기에 이하에서는 일부의 도면부호만을 인용하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 포토 다이오드(210)의 캐소드 측과 플로팅 확산영역(240)과의 사이에 전송 게이트(220)가 배치되고, 플로팅 확산영역(240)에는 소스 팔로워(260)의 게이트와 리셋 트랜지스터(230)의 전류 운송 터미널에 접속되어 있다. 리셋 트랜지스터(2300의 또 다른 전류 운송 터미널은 소스 플로워(260)의 전류 운송 터미널에 커플링되어 있다. 전송 게이트(220)에는 전압 선택 회로(110)가 커플링되어 있다.
그러나, 도 1의 실시예에 따른 능동형 이미지 센서는 블루밍 효과를 방지하기 위해서 포토 다이오드(210)에 광전하가 집적되는(charge integration) 동안에 전송 게이트(220)의 게이트 전극 전압을 중간값(intermediate value)으로 설정하여야 하며, 이를 위해서는 전압 선택 회로(110)가 필수적으로 요구된다. 이러한 하드웨어적인 요구사항은 이미지 센서의 코스트(cost)를 대폭 상승시킬 뿐만 아니라 이미지 센서의 필 팩터(fill factor)를 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해소하기 위해 제안한 것으로서, 드라이브 트랜지스터를 포함하지 않으므로 단위 화소 출력 신호의 감소가 발생하지 않으며, 안티블루밍(anti-blooming)을 유도할 수 있으면서도 코스트를 상승시키지 않을 뿐만 아니라 필 팩터가 향상되도록 한 수동형 이미지 센서 및 그 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 제 1 관점으로서 수동형 이미지 센서는, 빛을 받아 전하를 집적하는 광전변환부와, 상기 광전변환부에 집적된 상기 전하를 출력부로 전송하는 전송부와, 상기 광전변환부로부터 전송되는 상기 전하를 증폭하여 출력하는 상기 출력부와, 상기 광전변환부의 전하집적동작 동안 상기 광전변환부로부터 상기 전송부를 통하여 흐르는 상기 전하를 배출하는 전하배출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전하배출부는, 상기 출력부와 연결된 제 1 전하배출스위칭소자와, 상기 제 1 전하배출스위칭소자와 상기 전송부 사이의 공통노드에 연결된 제 2 전하배출스위칭소자로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 전하배출부의 전하배출동작은, 상기 제 1 전하배출스위칭소자가 오프(OFF)되고 상기 제 2 전하배출스위칭소자가 온(ON)되어 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 1 전하배출스위칭소자와 상기 제 2 전하배출스위칭소자는, 트랜지스터 구성을 가진 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 2 전하배출스위칭소자는, 다이오드 연결을 가진 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 출력부는, 상기 광전변환부를 리셋하는 리셋스위칭소자와 상기 광전변환부로부터의 상기 전하를 증폭하는 증폭소자로 이루어 지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 광전변환부는, 포토 다이오드이고, 상기 전송부와 상기 전하배출부는, 트랜지스터 구성을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점으로서 수동형 이미지 센서는, 빛을 받아 전하를 집적하는 제 1 광전변환부와, 상기 제 1 광전변환부에 집적된 전하를 공통노드로 전송하는 제 1 전송부로 이루어지는 제 1 광센싱픽셀과, 상기 빛을 받아 상기 전하를 집적하는 제 2 광전변환부와, 상기 제 2 광전변환부에 집적된 상기 전하를 상기 공통노드로 전송하는 제 2 전송부로 이루어지는 제 2 광센싱픽셀과, 상기 제 1 광전변환부 또는 상기 제 2 광전변환부로부터 상기 공통노드를 통하여 출력된 상기 전하를 증폭하여 출력하는 출력부와, 상기 제 1 광전변환부 또는 상기 제 2 광전변환부의 전하집적동작 동안 상기 제 1 광전변환부 또는 상기 제 2 광전변환부로부터 상기 공통노드로 흐르는 상기 전하를 배출하는 전하배출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전하배출부는, 상기 출력부와 연결된 제 1 전하배출스위칭소자와, 상기 제 1 전하배출스위칭소자와 상기 전송부 사이의 공통노드에 연결된 제 2 전하배출스위칭소자로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 전하배출부의 전하배출동작은, 상기 제 1 전하배출스위칭소자가 오프(OFF)되고 상기 제 2 전하배출스위칭소자가 온(ON)되어 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 1 전하배출스위칭소자와 상기 제 2 전하배출스위칭소자는, 트랜지스터 구성을 가진 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 2 전하배출스위칭소자는, 다이오드 연결을 가진 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 출력부는, 상기 제 1 광전변환부 및 상기 제 2 광전변환부를 리셋하는 리셋스위칭소자와 상기 제 1 광전변환부 및 상기 제 2 광전변환부로부터의 상기 전하를 증폭하는 증폭소자로 이루어 지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 1 광전변환부 및 상기 제 2 광전변환부는, 포토 다이오드이고, 상기 제 1 전송부와 상기 제 2 전송부 및 상기 전하배출부는, 트랜지스터 구성을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제 3 관점으로서 수동형 이미지 센서의 작동 방법은, 광전변환소자와, 상기 광전변환소자에 집적된 전하를 공통노드로 전송하는 트랜스퍼 트랜지스터와, 상기 공통노드에 일단이 연결된 제 1 안티블루밍 트랜지스터와, 제 1 단이 상기 공통노드에 연결된 제 2 안티블루밍 트랜지스터와, 상기 제 2 안티블루밍 트랜지스터의 제 2 단에 연결된 출력부로 이루어지는 수동형이미지센서의 동작방법에 있어서, 상기 광전변환소자의 전하집적동작을 활성화시키는 단계와, 상기 제 1 안티블루밍 트랜지스터를 활성화시키고, 상기 제 2안티블루밍 트랜지스터를 비활성화시켜 상기 광전변환소자의 전하집적동작 동안 상기 트랜스퍼 트랜지스터를 통하여 흐르는 전류를 배출하는 단계와, 상기 공통노드의 전압을 기준전압으로 출력하는 단계와, 상기 제 1 안티블루밍 트랜지스터를 비활성화시키고, 상기 제 2 안티블루밍 트랜지스터를 활성화시켜고, 상기 트랜스퍼 트랜지스터를 활성화시켜 상기 광전변환소자의 전하를 센싱전압으로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광전변환소자의 전하직접동작 전에 상기 출력부를 통하여 상기 광전변환소자를 리셋시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 출력부는, 상기 광전변환소자를 리셋하는 리셋스위칭소자와 상기 광전변환소자로부터의 상기 전하를 증폭하는 증폭소자로 이루어 지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면 수동형 이미지 센서가 드라이브 트랜지스터를 포함하지 않으므로 드라이브 트랜지스터의 바디 효과에 영향을 받지 않으므로 단위 화소 출력 신호의 감소가 발생하지 않는다.
그리고, 광전변환소자에 의한 전하집적동작 동안에 발생할 수 있는 과도 전하를 배출하여 안티블루밍을 효과적으로 유도할 수 있으면서도 전압 선택 회로 등과 같은 부가적인 하드웨어가 불필요하므로 코스트를 상승시키지 않을 뿐만 아니라 필 팩터가 향상된다. 더욱이 공통노드에 복수의 광전변환소자를 커플링할 경우에는 필 팩터를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일예로서 드라이브 트랜지스터를 포함하지 않는 수동형 이미지 센서의 회로도.
도 2는 종래 기술에 따른 다른 예로서 블루밍 효과의 발생을 방지할 수 있는 능동형 이미지 센서의 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 수동형 이미지 센서의 광전변환부 및 전송부를 구현한 예를 보인 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 전하배출부 중에서 제 1 전하배출스위칭소자를 구현한 예를 보인 회로도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 전하배출부 중에서 제 2 전하배출스위칭소자를 구현한 예를 보인 회로도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 회로도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 동작 방법을 설명하기 위한 신호 파형도의 일예.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 단위 화소를 나타낸 회로도.
도 2는 종래 기술에 따른 다른 예로서 블루밍 효과의 발생을 방지할 수 있는 능동형 이미지 센서의 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 수동형 이미지 센서의 광전변환부 및 전송부를 구현한 예를 보인 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 전하배출부 중에서 제 1 전하배출스위칭소자를 구현한 예를 보인 회로도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 전하배출부 중에서 제 2 전하배출스위칭소자를 구현한 예를 보인 회로도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 회로도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 동작 방법을 설명하기 위한 신호 파형도의 일예.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 단위 화소를 나타낸 회로도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서는, 제 1 광센싱픽셀(310), 제 2 광센싱픽셀(320), 전하배출부(330), 출력부(340) 등을 포함한다.
제 1 광센싱픽셀(310)은 빛을 받아 전하를 집적하는 제 1 광전변환부(311)와 이에 집적된 전하에 대한 공통노드로의 전송동작 또는 차단동작을 하는 제 1 전송부(313)를 포함한다.
제 2 광센싱픽셀(320)은 빛을 받아 전하를 집적하는 제 2 광전변환부(321)와 이에 집적된 전하에 대한 공통노드로의 전송동작 또는 차단동작을 하는 제 2 전송부(323)를 포함한다.
제 1 전송부(313) 및 제 2 전송부(323)는 제 1 포토 다이오드(PD1) 및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 집적된 전하를 각각 다른 타이밍(timing)으로 출력한다.
전하배출부(330)는 제 1 광전변환부(311) 및/또는 제 2 광전변환부(321)가 빛을 받아 전하를 생성하여 집적하여 전하집적동작 동안에 제 1 광전변환부(311) 및/또는 제 2 광전변환부(321)로부터 출력부(340)로 전송되는 전하를 배출함으로써 안티블루밍(anti-blooming) 효과를 유도한다.
이러한 전하배출부(330)는 제 1 전송부(313) 및 제 2 전송부(323)로부터 출력부(340)로 전송되는 전하를 스위칭 상태에 따라 전송하거나 차단하는 제 1 전하배출스위칭소자(331)와, 제 1 전송부(313) 및 제 2 전송부(323)로부터 제 1 전하배출스위칭소자(331)로 전송되는 전하를 스위칭 상태에 따라 선택적으로 배출하는 제 2 전하배출스위칭소자(333)를 포함한다.
출력부(340)는 제 1 광전변환부(311) 및 제 2 광전변환부(321)를 리셋시킬 수 있으며, 제 1 광전변환부(311) 및 제 2 광전변환부(321)로부터 공통노드 및 전하배출부(330)를 통과하여 전송되는 전하를 증폭하여 출력할 수 있다.
도 3에 나타낸 실시예에서는 2쌍의 광전변환부 및 전송부, 즉 제 1 광전변환부(311), 제 2 광전변환부(321), 제 1 전송부(313) 및 제 2 전송부(323)가 공통노드에 커플링된 경우를 예시하였으나 3쌍 이상의 광전변환부 및 전송부가 공통노드에 커플링될 수 있다.
도 3에서 미설명 도면부호인 CLM은 이미지 센서의 수직 선택선을 나타낸다.
이와 같이 구성된 도 3의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 동작 방법을 살펴보기로 한다. 아래에서는 설명의 편의 및 이해를 돕기 위해 총 5개의 시간 구간으로 나눠서 기술하기로 하나, 인접한 2개 이상의 시간 구간들이 하나의 시간 구간으로 통합되어 구동될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
(제 1 시간 구간)
제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)의 전하 전송동작을 활성화 하고, 전하배출부(330)의 전하 배출동작을 비활성화 하며, 출력부(340)의 리셋동작을 활성화 한다. 전하배출부(330)의 전하 배출동작을 비활성화할 때에는 제 1 전하배출스위칭소자(331)가 전하를 전송하도록 스위칭 제어하며, 제 2 전하배출스위칭소자(333)가 전하를 전송하지 않도록 스위칭 제어한다.
이러한 제 1 시간 구간에서는 제 1 광전변환부(311) 또는/및 제 2 광전변환부(321)에 집적되어 있던 전하가 제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)와 제 1 전하배출스위칭소자(331)를 통과 후 출력부(340)로 빠져나가 리셋 된다. 이를 제 1 광센싱픽셀(310) 및 제 2 광센싱픽셀(320)이 리플레쉬(refresh) 된다고 표현하기도 한다.
(제 2 시간 구간)
제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)의 전하 차단동작을 활성화 하여 제 1 광전변환부(311) 또는/및 제 2 광전변환부(321)의 전하집적(charge integration)동작을 활성화 하고, 전하배출부(330)의 전하 배출동작을 활성화 한다. 전하배출부(330)의 전하 배출동작(즉, 안티블루밍(anti-blooming)동작)을 활성화할 때에는 제 1 전하배출스위칭소자(331)가 전하를 차단하도록 스위칭 제어하며, 제 2 전하배출스위칭소자(333)가 전하를 배출하도록 스위칭 제어한다.
이러한 제 2 시간 구간에서는 제 1 광전변환부(311) 또는/및 제 2 광전변환부(321)가 광전하를 집적한다. 여기서, 제 1 광전변환부(311) 또는/및 제 2 광전변환부(321)에 광전하가 집적될 때에 문턱값을 상위하면 제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)의 운송 기능이 비활성화 상태, 즉 전하 차단동작 중 임에도 불구하고 과도 전하가 제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)를 넘어서 공통노드로 운송될 수 있으나, 이때 전하배출부(330)의 전하 배출동작이 활성화 상태이므로 출력부(340)를 향하여 전송되던 전하가 공통노드에서 제 2 전하배출스위칭소자(333)의 방향으로 흘러서 제 2 전하배출스위칭소자(333)를 통과하여 배출되므로 안티블루밍 효과가 유도된다.
(제 3 시간 구간)
제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)의 전하 차단동작을 활성화한 상태를 유지하고, 전하배출부(330)의 전하 배출동작을 비활성화 한다.
이러한 제 3 시간 구간은 제 1 광전변환부(311) 또는/및 제 2 광전변환부(321)에 집적되어 있는 광전하의 출력을 준비하는 구간이며, 제 1 광전변환부(311) 또는/및 제 2 광전변환부(321)가 광전하의 집적을 지속할 수 있다.
(제 4 시간 구간)
제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)의 전하 차단동작을 유지시키며, 전하배출부(330)의 전하 배출동작을 비활성화한 상태를 유지한다.
이러한 제 4 시간 구간은 공통노드의 전압을 출력부(340)가 기준전압으로 출력하는 구간이다.
(제 5 시간 구간)
제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)의 전하 전송동작을 활성화 하고, 전하배출부(330)의 전하 배출동작을 비활성화한 상태를 유지한다.
이러한 제 5 시간 구간에서는 제 1 광전변환부(311) 또는/및 제 2 광전변환부(321)에 집적되어 있던 광전하가 공통노드로 운송되어 제 1 전하배출스위칭소자(331)를 통해 출력부(340)로 전송된다.
(제 6 시간 구간)
제 1 전송부(313) 또는/및 제 2 전송부(323)의 전하 전송동작을 비활성화 하고, 전하배출부(330)의 전하 배출동작을 비활성화한 상태를 유지한다.
이러한 제 6 시간 구간은 제 1 광전변환부(311) 또는/및 제 2 광전변환부(321)로부터 공통노드로 운송된 광전하에 의한 전압을 출력부(340)가 증폭하여 센싱전압으로 출력하는 구간이다.
이후, 출력부(340)의 후단에서는 출력부(340)가 출력하는 기준전압과 센싱전압을 이용하여 샘플링을 수행한다. 제 5 시간 구간에서 센싱전압을 읽는 것은 제 1 전송부(311) 또는/및 제 2 전송부(321)의 스위칭 동작에 의해 발생할 수 있는 전압 변위 에러를 회피하기 위해서이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 수동형 이미지 센서의 광전변환부 및 전송부를 구현한 예를 보인 회로도이다.
제 1 광전변환부(311) 및 제 2 광전변환부(321)는 예를 들면 각각 하나 이상의 포토 다이오드를 이용하여 구현할 수 있으며, 도 4에서는 각각 하나의 포토 다이오드를 이용하여 구현한 예를 나타내었다. 제 1 전송부(313) 및 제 2 전송부(323)는 각각 하나 이상의 트랜지스터를 이용하여 구현할 수 있으며, 도 4에서는 각각 하나의 트랜지스터를 이용하여 구현한 예를 나타내었다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 1 광전변환부(311)는 제 1 포토 다이오드(PD1)를 포함할 수 있으며, 제 1 전송부(313)는 제 1 포토 다이오드(PD1)의 캐소드에 소스가 접속되고 게이트가 제 1 트랜스퍼 게이트 제어선(TG1)에 접속되며 드레인이 공통노드에 접속된 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)를 포함할 수 있다.
제 2 광전변환부(321)는 제 2 포토 다이오드(PD2)를 포함할 수 있으며, 제 2 전송부(323)는 제 2 포토 다이오드(PD2)의 캐소드에 소스가 접속되고 게이트가 제 2 트랜스퍼 게이트 제어선(TG2)에 접속되며 드레인이 공통노드에 접속된 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 전하배출부에서 제 1 전하배출스위칭소자를 구현한 예를 보인 회로도이다.
제 1 전하배출스위칭소자(331)는 도시하지 않았지만 하나 이상의 트랜지스터를 이용하여 구현할 수 있으며, 도 6에서는 하나의 트랜지스터를 이용하여 구현한 예를 나타내었다.
도 3 및 도 5를 참조하면 제 1 전하배출스위칭소자(331)는 소스가 공통노드에 접속되고 게이트가 제 1 안티블루밍 제어선(CLR1)에 접속되며 드레인이 수직 선택선(CLM)에 접속된 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 전하배출부에서 제 2 전하배출스위칭소자를 구현한 예를 보인 회로도이다.
제 2 전하배출스위칭소자(333)는 도시하지 않았지만 하나 이상의 트랜지스터를 이용하여 구현할 수 있으며, 도 6에서는 하나의 트랜지스터를 이용하여 구현한 예를 나타내었다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 제 2 전하배출스위칭소자(333)는 공통노드에 소스가 접속되고 드레인과 게이트가 공통으로 제 2 안티블루밍 제어선(CLR2)에 접속된 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)로 구성될 수 있다. 즉, 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)는 공통노드와 제 2 안티블루밍 제어선(CLR2)의 사이에 다이오드 연결 방식으로 접속할 수 있다. 이는 금속배선을 수를 줄여서 필 팩터를 향상시키기 위한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 회로도이다.
도 7을 참조하면 실시예에 따른 수동형 이미지 센서는, 빛을 받아 광전하를 생성하는 광전변환소자인 제 1 포토 다이오드(PD1) 및 제 2 포토 다이오드(PD2)와, 제 1 포트 다이오드(PD1) 및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 각각 집적된 광전하를 공통노드로 운송하거나 차단하도록 스위칭하는 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1) 및 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)와, 공통노드의 전하를 출력소자인 증폭기(OP)로 전송하거나 차단하도록 스위칭하는 스위칭소자인 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)와, 스위칭 상태에 따라 공통노드의 전하를 배출하는 스위칭소자인 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)와, 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)를 통해 출력되는 전류를 증폭하여 출력하는 증폭기(OP)와, 제 1 포토 다이오드(PD1) 및 제 2 포트 다이오드(PD2)를 리셋시키는 리셋스위칭소자인 리셋 트랜지스터(RX)와, 증폭기(OP)의 이득을 조절하기 위한 피드백 커패시터(Ct) 등을 포함할 수 있다.
제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)는 제 1 포토 다이오드(PD1)의 캐소드에 소스가 접속되고 게이트가 제 1 트랜스퍼 게이트 제어선(도시 생략함)에 접속되며 드레인이 공통노드에 접속되며, 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)는 제 2 포토 다이오드(PD2)의 캐소드에 소스가 접속되고 게이트가 제 2 트랜스퍼 게이트 제어선(도시 생략함)에 접속되며 드레인이 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)의 드레인 및 공통노드에 접속된다.
제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)는 소스가 공통노드에 접속되고 게이트가 제 1 안티블루밍 제어선(도시 생략함)에 접속되며 드레인이 수직 선택선(CLM)에 접속된다.
제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)는 공통노드에 소스가 접속되고 드레인과 게이트가 공통으로 제 2 안티블루밍 제어선(도시 생략함)에 접속된다.
도 7에 나타낸 실시예에서는 2쌍의 포토 다이오드(PD1, PD2) 및 트랜스퍼 트랜지스터(TX1, TX2)가 공통노드에 커플링된 경우를 예시하였으나 3쌍 이상의 포토 다이오드 및 트랜스퍼 트랜지스터가 공통노드에 커플링될 수 있다.
도 7의 실시예에 있어서, 제 1 포토 다이오드(PD1)와 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)는 제 1 광센싱픽셀을 구성하고, 제 2 포토 다이오드(PD2)와 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)는 제 2 광센싱픽셀을 구성한다. 제 1 광센싱픽셀과 제 2 광센싱픽셀은 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)와 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)를 공유하고 있다. 따라서, 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)와 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)가 제 1 광센싱픽셀과 제 2 광센싱픽셀 각각에 연결된 경우와 비교할 때 필 팩터(fill factor)를 향상시키는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 동작 방법을 설명하기 위한 신호 파형도의 일예이다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 동작 및 그 동작 방법에 대해 살펴보기로 한다. 아래에서는 설명의 편의 및 이해를 돕기 위해 도 8에 병기된 a 내지 g의 시간 지점들에 의한 복수의 시간 구간으로 나눠서 기술하기로 하나, 인접한 2개 이상의 시간 구간들이 하나의 시간 구간으로 통합되어 구동될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 도 8에서 Vbit는 증폭기(OP)의 입력전압이며, Vcpt는 제 1 포토 다이오드(PD1)의 전압이고, Vout는 증폭기(OP)의 출력전압이다. 또한, 수동형 이미지 센서의 동작은 제 1 광센싱픽셀을 중심으로 설명하도록 한다.
(a-b 시간 구간)
제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)를 턴온시켜 도통 상태로 제어하고, 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 턴온시켜 도통 상태로 제어하며, 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)를 턴오프시켜 차단 상태로 제어하고, 리셋 트랜지스터(RX)를 턴온시켜 도통 상태로 제어한다.
이러한 a-b 시간 구간에서는 제 1 포토 다이오드(PD1) 또는/및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 집적되어 있던 전하가 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)와 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 통과 후 리셋 트랜지스터(RX)를 통해 빠져나가 리셋 된다. 즉, 글로벌 리셋(global reset)이 수행된다. 이는 공통노드가 플로팅노드로 작용하기에 제 1 포토 다이오드(PD1) 또는/및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 의한 픽셀값을 읽어오기 전에 리셋시키는 것이다.
(b-c 시간 구간)
제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)를 턴오프시켜 차단 상태로 제어하고, 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 턴오프시켜 차단 상태로 제어하며, 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)를 턴온시켜 도통 상태로 제어하고, 리셋 트랜지스터(RX)는 도통 상태를 유지한다.
이러한 b-c 시간 구간에서는 제 1 포토 다이오드(PD1)가 광전하를 집적한다. 여기서, 제 1 포토 다이오드(PD1) 또는/ 및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 광전하가 집적될 때에 문턱값을 상위하면 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)가 오프 상태임에도 불구하고 과도 전하가 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)를 넘어서 공통노드로 운송될 수 있으나, 이때 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)가 온 상태이므로 과도 전하가 공통노드에서 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)의 방향으로 흘러서 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)를 통과하여 배출되므로 안티블루밍 효과가 유도된다. 여기서, 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 턴오프시킬 때에 제 1 안티블루밍 제어선(도시 생략함)을 통해 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)의 게이트에 음전위를 인가하면 전하 차단 효과가 증대되기에 안티블루밍 효과 또한 증대된다.
(c-d 시간 구간)
제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)를 차단 상태로 유지하고, 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 턴온시켜 도통 상태로 제어하며, 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)를 턴오프시켜 차단 상태로 제어하고, 리셋 트랜지스터(RX)는 도통 상태를 유지한다.
이러한 c-d 시간 구간은 제 1 포토 다이오드(PD1) 또는/ 및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 집적되어 있는 광전하의 출력을 준비하는 구간이며, 제 1 포토 다이오드(PD1) 또는/ 및 제 2 포토 다이오드(PD2)가 광전하의 집적을 지속할 수 있다.
(d-e 시간 구간)
제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)를 차단 상태로 유지하고, 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)는 도통 상태를 유지하며, 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)는 차단 상태를 유지하고, 리셋 트랜지스터(RX)는 턴오프시켜 차단 상태로 제어한다.
이러한 d-e 시간 구간은 제 1 포토 다이오드(PD1) 또는/ 및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 집적되어 있는 광전하의 출력을 읽기 위해 피드백 커패시터(Ct)를 활성화시키는 구간이며, 공통노드의 전압을 증폭기(OP)가 기준전압으로 출력하는 구간이다. 이때, 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)의 차단 상태를 유지하면 수직 라인(CLM)의 전압이 고정되므로 증폭기(OP)의 출력값이 고정된다.
(e-f 시간 구간)
제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)를 턴온시켜 도통 상태로 제어하고, 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)는 도통 상태를 유지하며, 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)는 차단 상태를 유지하고, 리셋 트랜지스터(RX)는 차단 상태를 유지한다.
이러한 e-f 시간 구간에서는 제 1 포토 다이오드(PD1)에 집적되어 있던 광전하가 운송되어 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 통해 증폭기(OP)로 전송된다.
(f-g 시간 구간)
제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)를 턴오프시켜 차단 상태로 제어하고, 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)는 도통 상태를 유지하며, 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)는 차단 상태를 유지하고, 리셋 트랜지스터(RX)는 차단 상태를 유지한다.
이러한 f-g 시간 구간은 제 1 포토 다이오드(PD1) 또는/ 및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 집적되어 있는 광전하의 출력에 의한 전압을 읽기 위한 구간이며, 증폭기(OP)가 공통노드의 전압을 증폭하여 센싱전압으로 출력하는 구간이다.
이후에는, 증폭기(OP)가 출력하는 기준전압과 센싱전압을 이용하여 후단에서 샘플링을 수행한다. e-f 시간 구간에 샘플링을 하지 않고 f-g 시간 구간에서 샘플링을 하는 것은 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)의 스위칭 동작에 의해 발생할 수 있는 전압 변위 에러를 회피하기 위해서이다.
한편, 도 8에서 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)의 구동 파형을 일점쇄선으로 표시한 바와 같이 e-f 시간 구간에서 기 설정시간 동안 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 턴오프시켜 차단 상태로 제어할 수 있다. 예컨대, 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1) 또는/및 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)를 턴온시키기 전에 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 턴오프시키고, 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1) 또는/및 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)를 턴오프시킨 후에 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)를 턴온시킨다. 이때에는 제 1 포토 다이오드(PD1) 또는/ 및 제 2 포토 다이오드(PD2)에 집적되어 있던 광전하를 공통노드까지 전송하여 공통노드를 플로팅 확산영역으로 이용할 수 있고, 공통노드의 광전하를 다시 증폭기(OP)쪽으로 전송하여 출력시킬 수 있는 것이다.
제 2 포토다이오드(PD2)와 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)로 이루어지는 제 2 광센싱픽셀에 대한 동작은, 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)과 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)를 서로 다른 타이밍으로 제어하여 제 1 포토다이오드(PD1)와 제 2 포토다이오드(PD2)에 각각 집적된 전하를 각각 출력하는 것을 제외하고는, 상술한 제 1 광센싱픽셀에 대한 동작과 유사/동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 단위 화소를 나타낸 회로도이다.
도 9를 참조하면 실시예에 따른 수동형 이미지 센서의 단위 화소는, 제 1 포토 다이오드(PD1)의 캐소드에 소스가 접속되고 게이트가 제 1 트랜스퍼 게이트 제어선(도시 생략함)에 접속된 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)와, 소스가 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)의 드레인 및 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2)의 소스와 공통으로 접속되고 게이트가 제 1 안티블루밍 제어선(도시 생략함)에 접속되며 드레인이 수직 선택선(도시 생략함)에 접속된 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)와, 제 1 트랜스퍼 트랜지스터(TX1)의 드레인 및 제 1 안티블루밍 트랜지스터(S1)의 소스에 자신의 소스가 접속되고 드레인과 게이트가 공통으로 제 2 안티블루밍 제어선(도시 생략함)에 접속된 제 2 안티블루밍 트랜지스터(S2) 등을 포함할 수 있다.
도 9에 나타낸 수동형 이미지 센서의 단위 화소와 도 7을 비교하여 보면, 도 7의 수동형 이미지 센서에서 제 2 포토 다이오드(PD2)와 제 2 트랜스퍼 트랜지스터(TX2)를 제거하면 도 9에 나타낸 수동형 이미지 센서의 단위 화소와 동일해 지는 것을 알 수 있다. 이는 공통노드에 단일의 포토 다이오드 및 트랜스퍼 트랜지스터를 커플링하더라도 안티블루밍을 유도하는 본 발명을 구현할 수 있음을 의미한다.
310 : 제 1 광센싱픽셀 311 : 제 1 광전변환부
313 : 제 1 전송부 320 : 제 2 광센싱픽셀
321 : 제 2 광전변환부 323 : 제 2 전송부
330 : 전하배출부 331 : 제 1 전하배출스위칭소자
333 : 제 2 전하배출스위칭소자 340 : 출력부
PD1 : 제 1 포토 다이오드 PD2 : 제 2 포토 다이오드
TG1 : 제 1 트랜스퍼 게이트 제어선 TG2 : 제 2 트랜스퍼 게이트 제어선
S1 : 제 1 안티블루밍 트랜지스터 CLR1 : 제 1 안티블루밍 제어선
S2 : 제 2 안티블루밍 트랜지스터 CLR2 : 제 2 안티블루밍 제어선
RX : 리셋 트랜지스터 OP : 증폭기
Ct : 피드백 커패시터
313 : 제 1 전송부 320 : 제 2 광센싱픽셀
321 : 제 2 광전변환부 323 : 제 2 전송부
330 : 전하배출부 331 : 제 1 전하배출스위칭소자
333 : 제 2 전하배출스위칭소자 340 : 출력부
PD1 : 제 1 포토 다이오드 PD2 : 제 2 포토 다이오드
TG1 : 제 1 트랜스퍼 게이트 제어선 TG2 : 제 2 트랜스퍼 게이트 제어선
S1 : 제 1 안티블루밍 트랜지스터 CLR1 : 제 1 안티블루밍 제어선
S2 : 제 2 안티블루밍 트랜지스터 CLR2 : 제 2 안티블루밍 제어선
RX : 리셋 트랜지스터 OP : 증폭기
Ct : 피드백 커패시터
Claims (17)
- 삭제
- 빛을 받아 전하를 집적하는 광전변환부와,
상기 광전변환부에 집적된 상기 전하를 출력부로 전송하는 전송부와,
상기 광전변환부로부터 전송되는 상기 전하를 증폭하여 출력하는 상기 출력부와,
상기 광전변환부의 전하집적동작 동안 상기 광전변환부로부터 상기 전송부를 통하여 흐르는 상기 전하를 배출하는 전하배출부를 포함하며,
상기 전하배출부는, 상기 출력부와 연결된 제 1 전하배출스위칭소자와,
상기 제 1 전하배출스위칭소자와 상기 전송부 사이의 공통노드에 연결된 제 2 전하배출스위칭소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 전하배출부의 전하배출동작은, 상기 제 1 전하배출스위칭소자가 오프(OFF)되고 상기 제 2 전하배출스위칭소자가 온(ON)되어 수행되는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 전하배출스위칭소자와 상기 제 2 전하배출스위칭소자는, 트랜지스터 구성을 가진 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 전하배출스위칭소자는, 다이오드 연결을 가진 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 출력부는, 상기 광전변환부를 리셋하는 리셋스위칭소자와 상기 광전변환부로부터의 상기 전하를 증폭하는 증폭소자로 이루어 지는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 광전변환부는, 포토 다이오드이고,
상기 전송부와 상기 전하배출부는, 트랜지스터 구성을 가지는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 삭제
- 빛을 받아 전하를 집적하는 제 1 광전변환부와, 상기 제 1 광전변환부에 집적된 전하를 공통노드로 전송하는 제 1 전송부로 이루어지는 제 1 광센싱픽셀과,
상기 빛을 받아 상기 전하를 집적하는 제 2 광전변환부와, 상기 제 2 광전변환부에 집적된 상기 전하를 상기 공통노드로 전송하는 제 2 전송부로 이루어지는 제 2 광센싱픽셀과,
상기 제 1 광전변환부 또는 상기 제 2 광전변환부로부터 상기 공통노드를 통하여 출력된 상기 전하를 증폭하여 출력하는 출력부와,
상기 제 1 광전변환부 또는 상기 제 2 광전변환부의 전하집적동작 동안 상기 제 1 광전변환부 또는 상기 제 2 광전변환부로부터 상기 공통노드로 흐르는 상기 전하를 배출하는 전하배출부를 포함하며,
상기 전하배출부는, 상기 출력부와 연결된 제 1 전하배출스위칭소자와,
상기 제 1 전하배출스위칭소자와 상기 전송부 사이의 공통노드에 연결된 제 2 전하배출스위칭소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 9 항에 있어서,
상기 전하배출부의 전하배출동작은, 상기 제 1 전하배출스위칭소자가 오프(OFF)되고 상기 제 2 전하배출스위칭소자가 온(ON)되어 수행되는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 전하배출스위칭소자와 상기 제 2 전하배출스위칭소자는, 트랜지스터 구성을 가진 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 전하배출스위칭소자는, 다이오드 연결을 가진 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 9 항에 있어서,
상기 출력부는, 상기 제 1 광전변환부 및 상기 제 2 광전변환부를 리셋하는 리셋스위칭소자와 상기 제 1 광전변환부 및 상기 제 2 광전변환부로부터의 상기 전하를 증폭하는 증폭소자로 이루어 지는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 광전변환부 및 상기 제 2 광전변환부는, 포토 다이오드이고,
상기 제 1 전송부와 상기 제 2 전송부 및 상기 전하배출부는, 트랜지스터 구성을 가지는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서. - 제 2 항의 수동형 이미지 센서를 동작하는 방법으로서,
상기 광전변환부의 전하집적동작을 활성화시키는 단계와,
상기 제 1 전하배출스위칭소자를 활성화시키고, 상기 제 2 전하배출스위칭소자를 비활성화시켜 상기 광전변환부의 전하집적동작 동안 상기 전송부를 통하여 흐르는 전류를 배출하는 단계와,
상기 공통노드의 전압을 기준전압으로 출력하는 단계와,
상기 제 1 전하배출스위칭소자를 비활성화시키고, 상기 제 2 전하배출스위칭소자를 활성화시키며, 상기 전송부를 활성화시켜 상기 광전변환부의 전하를 센싱전압으로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서의 동작 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 광전변환부의 전하직접동작 전에 상기 출력부를 통하여 상기 광전변환부를 리셋시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서의 동작 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 출력부는, 상기 광전변환부를 리셋하는 리셋스위칭소자와 상기 광전변환부로부터의 상기 전하를 증폭하는 증폭소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는
수동형 이미지 센서의 동작 방법.
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Family Applications (1)
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