KR101642851B1 - 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법, 및 전자 기기 - Google Patents

고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법, 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

입사광을 신호 전하로 광전 변환하고, 신호 전하를 축적하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전 영역에 판독하기 위한 전송 신호가 입력되는 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선과, 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선에 복수의 요구된 신호를 입력하도록 구성된 구동 회로와, 전송 신호선의, 구동 회로가 접속되는 측과는 반대측에 접속되며, 전송 신호선에 인접한 신호선에, 전송 신호선에 인접한 신호선에 대한 복수의 요구된 신호 중의 요구된 신호가 입력되기 전에, 전송 신호선을 일정 전압으로 고정시키기 위한 제어 신호가 입력되는 종단 회로를 포함하는 고체 촬상 장치를 개시한다.
종단 회로, 플로팅 디퓨전 영역, 크로스토크, 포토다이오드, 디코더

Description

고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법, 및 전자 기기{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, METHOD OF DRIVING THE SOLID-STATE IMAGING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 신호선이 조밀하게 형성된 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법, 및 이러한 고체 촬상 장치를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서(이하, CIS)는, 고기능 및 저소비 전력을 얻기 위해 종래의 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서의 대안으로서 점점 더 많이 사용되고 있다.
또한, 최근의 CIS 분야에서 화소의 미세화와 함께 화소수를 증가시키는 기술이 급속히 진행되고 있다. CIS 분야는 CMOS LSI에 사용되는 진보된 프로세스 기술을 채용함으로써 보다 작은 치수의 화소 개발이 행해지고 있어, 화소 치수의 미세화에 있어서 CIS 분야를 앞서 있었던 CCD 이미지 센서 분야를 추월하였다. CIS는 CCD 이미지 센서와 비교하여 화소 내의 디바이스 요소가 많고, 또한 동작도 단순하지 않기 때문에, 논리 회로를 위한 금속층에 사용된 것과 유사한 신호선 배열이 화소 내에서도 행해진다. 그러나, 광전 변환 소자로서 사용되는 포토다이오드(PD)에 입사하는 광을 위해 입사 경로를 설치할 필요가 있으므로, 한정된 영역에 신호선이 조밀하게 배치되어야 할 것이다. 이러한 구성에서 화소수가 증가되면, 신호선이 길어져야 할뿐만 아니라, 인접 신호선 간의 신호 전송 거리 또한 길어진다. 그 결과, 신호선의 저항과 신호선 간의 용량이 모두 증대하는 경향이 있어, 서로 인접한 신호선 사이의 신호의 크로스토크가 커진다.
도 1을 참조하여, 서로 인접한 신호선 간의 거리가 짧은 경우에 발생한 크로스토크에 대하여 설명한다.
도 1은 고체 촬상 장치의 행방향으로 설치되는 2개의 신호선을 도시한 것이며, 위쪽의 신호선(100)은, 전송 신호선, 선택 신호선, 리셋 신호선 중의 어느 하나를 나타내며, 아래 쪽의 신호선(101)은 위쪽의 신호 배선(100)에 인접하여 설치된 인접 신호선이다. 이와 같이 신호선(100, 101)이 서로 인접하여 설치되면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 구동 회로(102)로부터 떨어진 부분에서의 저항 R이 증가하고, 신호선(100, 101) 사이의 용량 C가 증가한다. 그러면, 위쪽의 신호선(100)에 요구된 펄스 신호 φSig가 구동 회로(102)로부터 입력되었을 때, 그 신호 배선(100)에 인접하고 있는 신호 배선(101)에도, 그 펄스 신호 φSig의 미분 성분(미분 펄스)이 생성된다. 생성된 미분 펄스가 전송되어 신호선(101)에서의 오프-상태의 전송 게이트를 턴온시키면, 본래 구동되고 있지 않은 신호선(101)에 혼신이 발생한다. 이러한 현상이 "크로스토크"이다. 크로스토크의 영향을 받는 신호선(101)이, 특히 전송 신호선인 경우에는, 포토다이오드로부터의 신호 전하의 누락이 발생할 것이다.
신호선 사이에서 발생되는 크로스토크를 억제하기 위해서는, 신호선 저항 R과 신호선 사이의 용량 C를 감소시키는 것이 필요하다. 그러나, 각각의 신호 배선폭 또는 신호 배선 간격을 확대하여, 신호 배선 저항 R과 신호 배선간 용량 C를 낮추는 방법은, 광전 변환 소자로서 사용되는 포토다이오드에의 집광을 방해하므로 바람직하지 않다. 또한, 구동 회로(102)의 출력 임피던스를 감소시키는 것도, 신호 배선의 저항이 너무 커서 출력 임피던스를 감소시킬 수 없기 때문에, 효과가 없다.
전술한 방법의 관점에서, 신호 배선 저항 R과 신호 배선간 용량 C를 외관상 증가 또는 감소시키는 방법으로서, 신호 배선(100, 101)의 양단에 구동 회로를 배치하여 신호 배선(100, 101)의 양쪽으로부터 구동하는 것이 고려된다. 그렇게 함으로써, 각각의 구동 회로에 작용하는 부하가 절반으로 감소되므로, 신호 배선 저항 R 및 신호 배선간 용량 C를 모두 감소시킬 수 있다.
그러나, 전술한 바와 같이, 신호 배선(100, 101)의 양단에 구동 회로를 배치한 경우, 구동 회로에 입력되는 제어 신호는 동기를 취할 필요가 있을 것이다. 제어 신호가 동기되지 않으면, 신호 천이가 지연될 것이다. 특히, CMOS형의 구동 회로의 경우, 상기한 방법은, 양단으로부터의 제어 신호의 타이밍의 어긋남이 크면, 신호 전하 리크의 원인으로 되므로, 바람직하지 않다.
동기되지 않은 제어 신호로 인한 전술한 신호 전하 리크의 점에서, 일본 특허출원 공개번호 2006-217905호 공보는 특히 신호 배선 사이에서 발생하는 크로스토크를 조절하기 위해 출력 임피던스를 제어하는 방법을 개시하고 있다. 이 공보 는 신호 배선의 일단으로부터 제공된 원래의 신호를 재사용함으로써 크로스토크가 저하되는 종단 트랜지스터의 임피던스를 제어하는 회로 구성을 개시하고 있다. 이 구성에서, 종단 트랜지스터의 임피던스는, 다른 신호가 신호 배선의 일단으로부터 제공된 원래의 신호의 피드백을 이용하여 입력될 때에, 낮아지도록 설정된다. 종단 트랜지스터의 임피던스가 낮아지게 되므로, 신호 배선의 신호 전기 전위가 고정된다. 따라서, 크로스토크로 인한 신호 변동이 억제될 수 있다.
그러나, 상기한 특허 문헌에 개시된 방법에서는, 종단 저항의 임피던스를 제어하기 위해 신호의 피드백을 사용하므로, 그 피드백은 신호 배선의 일단으로부터 신호가 전송될 때에 장애물이 될 것이다. 즉, 신호가 천이할 때, 드라이버와 반대측에서는, 신호 배선의 일단으로부터의 신호를 유지하는 방향으로 종단 트랜지스터가 작용하고 있다. 따라서, 드라이버측으로부터 보면, 임피던스가 높게 된 것과 같고, 신호 천이에 더 긴 시간이 소요될 것이다.
전술한 점을 감안하여, 본 발명은, 신호 천이 속도의 저하를 방지할 수 있고 크로스토크를 제어할 수 있는 고체 촬상 장치와, 이러한 고체 촬상 장치의 구동 방법과, 이러한 고체 촬상 장치를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
상기한 과제를 해결하여 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치는 이하의 구성을 갖는다.
고체 촬상 장치는, 입사광을 신호 전하로 광전 변환하고, 상기 신호 전하를 축적하도록 구성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전 영역(floating diffusion area)에 판독하기 위한 전송 신호가 입력되는 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선을 포함한다.
상기 고체 촬상 장치는, 또한, 상기 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선에 요구된 신호를 입력하도록 구성된 구동 회로와, 상기 전송 신호선의, 상기 구동 회로가 접속되는 측과는 반대측에 접속되며, 상기 전송 신호선에 인접한 다른 신호선에, 상기 요구된 신호 중의 하나가 입력되기 전에, 상기 전송 신호선을 일정 전압으로 고정시키기 위한 제어 신호가 입력되는 종단 회로를 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 전송 신호선에 대하여, 전송 신호선을 구동하는 구동 회로와는 반대측에 단부에 접속된 종단 회로를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 전송 신호선에 인접한 다른 신호선에 요구된 신호가 입력될 때, 그 전송 신호선은, 제어 신호가 종단 회로에 입력되고 있으므로, 일정 전위로 고정된다. 이로써, 전송 신호선의 저항 또는 전송 신호선과 다른 신호선 사이의 용량이 감소되므로, 다른 신호선에 입력되는 신호로부터의 역효과가 감소된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구동 방법은 이하의 단계를 포함한다.
광전 변환부에 광을 입사시켜 광전 변환하고, 전기 전하를 축적시키는 단계를 포함한다. 또한, 신호 전하를 전송하기 위해 설치된 복수의 신호선 중 적어도 하나의 요구된 신호선에, 복수의 신호선의 한쪽에 접속된 구동 회로로부터, 요구된 신호를 입력하는 단계를 포함한다. 또한, 요구된 신호선에 신호가 입력되기 전에, 복수의 신호선 중 요구된 신호가 입력되는 요구된 신호선에 인접하는 다른 신호선을 일정 전압으로 고정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구동 방법은, 요구된 신호선에 요구된 신호가 입력되기 전에, 복수의 신호선 중 요구된 신호가 입력되는 요구된 신호선에 인접하는 다른 신호선을 일정 전압으로 고정하는 단계를 포함한다. 이로써, 요구된 신호선에 인접하는 신호선에 입력되는 신호로부터의 영향에 의한 오신호 입력이 감소된다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 기기는, 광학계, 고체 촬상 장치, 및 신호 처리 회로를 포함한다. 그리고, 상기 고체 촬상 장치는 이하의 구성을 갖는다.
고체 촬상 장치는, 입사광을 신호 전하로 광전 변환하고, 상기 신호 전하를 축적하도록 구성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전 영역에 판독하기 위한 전송 신호가 입력되는 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선을 포함한다.
상기 고체 촬상 장치는, 또한, 상기 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선에 요구된 신호를 입력하도록 구성된 구동 회로와, 상기 전송 신호선의, 상기 구동 회로가 접속되는 측과는 반대측에 접속되며, 상기 전송 신호선에 인접한 다른 신호선에, 상기 요구된 신호 중의 하나가 입력되기 전에, 상기 전송 신호선을 일정 전압으로 고정시키기 위한 제어 신호가 입력되는 종단 회로를 포함한다.
구체적으로, 상기 고체 촬상 장치는, 전송 신호선에 대하여, 전송 신호선을 구동하는 구동 회로와는 반대측에 단부에 접속된 종단 회로를 포함한다.
상기 고체 촬상 장치는, 전송 신호선에 인접한 다른 신호선에 요구된 신호가 입력될 때, 그 전송 신호선은, 제어 신호가 종단 회로에 입력되고 있으므로, 일정 전위로 고정된다. 이로써, 전송 신호선의 저항 또는 전송 신호선과 이 전송 신호 선에 인접한 신호선 사이의 용량이 감소되므로, 이 전송 신호선에 인접한 신호선에 입력되는 신호로부터의 역효과가 감소된다.
본 발명에 의하면, 크로스토크에 의한 오신호의 입력을 억제함으로써 향상된 고선명 화상을 나타낼 수 있는 고체 촬상 장치 및 전자 기기를 얻을 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
[제1 실시예]
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치, 소위 CMOS 이미지 센서의 개략 구성을 나타낸다. 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치(1)는, 복수의 화소(2)가 규칙성을 가지고 2차원 매트릭스로 배열된 촬상부(즉, 화소부)(3)와, 촬상부(3)의 주변에 배치된 주변 회로를 가진다. 주변 회로는, 수직 구동부(4), 수평 전송부(5), 종단 회로(7), 출력부(6), 및 수직 구동부(4)와 종단 회로(7)에 입력되는 요구된 신호를 발생시키기 위한 신호 발생 회로를 포함한다.
화소(2)는, 광전 변환 소자인 포토다이오드(PD)와, 화소 트랜지스터(MOS 트랜지스터)를 포함한다.
화소(2)의 포토다이오드(PD)는, 광전 변환에 의해 생성된 신호 전하를 축적하는 영역을 포함한다. 화소 트랜지스터는, 전송 트랜지스터(Tr1), 리셋 트랜지스터(Tr2), 증폭 트랜지스터(Tr3) 및 선택 트랜지스터(Tr4)의 4개의 MOS 트랜지스터를 포함한다. 전송 트랜지스터(Tr1)는, 포토다이오드(PD)에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전 영역(FD)에 판독하는 트랜지스터이다. 리셋 트랜지스터(Tr2)는, 플로팅 디퓨전 영역(FD)의 전위를 일정한 값으로 설정하기 위한 트랜지스터이다. 증폭 트랜지스터(Tr3)는, 플로팅 디퓨전 영역(FD)에 판독된 신호 전하를 전기적으로 증폭하기 위한 트랜지스터이다. 선택 트랜지스터(Tr4)는, 1행의 화소를 선택하고, 화소 신호를 수직 신호선(8)에 판독하기 위한 트랜지스터이다.
도시하지는 않았지만, 선택 트랜지스터(Tr4)를 생략한 3개의 트랜지스터와 포토다이오드(PD)로 화소를 구성하는 것도 가능하다.
화소(2)의 회로 구성에서, 전송 트랜지스터(Tr1)의 소스가 포토다이오드(PD)에 접속되고, 그 드레인이 리셋 트랜지스터(Tr2)의 소스에 접속된다. 전송 트랜지스터(Tr1)와 리셋 트랜지스터(Tr2) 사이의 전하-전압 변환부로서 이용되는 플로팅 디퓨전 영역(FD)(전송 트랜지스터의 드레인 영역, 리셋 트랜지스터의 소스 영역에 상당함)이 증폭 트랜지스터(Tr3)의 게이트에 접속된다. 증폭 트랜지스터(Tr3)의 소스는 선택 트랜지스터(Tr4)의 드레인에 접속된다. 리셋 트랜지스터(Tr2)의 드레인 및 증폭 트랜지스터(Tr3)의 드레인은 전원 전압 공급부에 접속된다.
또한, 선택 트랜지스터(Tr4)의 소스가 수직 신호선(8)에 접속된다.
수직 구동부(4)는, 전송 트랜지스터(Tr1), 리셋 트랜지스터(Tr2), 및 선택 트랜지스터(Tr4)의 각각의 게이트에 접속되는 전송 신호선, 리셋 신호선, 및 선택 신호선에 원하는 펄스 신호를 입력하기 위한 구동 회로를 포함한다. 즉, 수직 구동부(4)로부터, 리셋 신호선을 통해, 하나의 행으로 배열된 화소(2)의 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트에, 공통으로 인가되는 행 리셋 신호 φRST가 공급된다. 동일 하게, 수직 구동부(4)로부터, 전송 신호선을 통하여, 하나의 행으로 배열된 화소의 전송 트랜지스터(Tr1)의 게이트에, 공통으로 인가되는 행 전송 신호 φTRF가 공급된다. 또한, 동일하게, 수직 구동부(4)로부터, 선택 신호선을 통하여, 하나의 행으로 배열된 화소의 선택 트랜지스터(Tr4)의 게이트에, 공통으로 인가되는 행 선택 신호 φSEL가 공급된다.
수평 전송부(5)는, 수직 신호선(8)에 접속된 아날로그/디지털 변환기(9)와, 행 선택 회로(스위칭 수단)(SW)와, 수평 전송 신호선(10)을 포함한다. 출력부(6)는, 증폭기, 아날로그/디지털 변환기, 및/또는 신호 처리 회로를 포함하지만, 본 예에서는, 수평 전송 신호선(10)으로부터의 출력에 대한 처리를 실행하도록 구성된 신호 처리 회로(11)와, 출력 버퍼(12)를 포함한다. 또한, 수평 전송 신호선(10)은, 예를 들면 데이터 비트선과 동일한 수의 신호선을 갖는 버스 신호선을 포함한다.
종단 회로(7)는 요구된 전송 신호선을 일정 전압으로 고정하기 위한 회로이며, 도 3은 그 구성예의 일례를 나타낸다. 종단 회로(7)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, MOS 트랜지스터로 이루어지는 제어 트랜지스터(Tr5)를 포함한다. 제어 트랜지스터(Tr5)로서는 n채널 또는 p채널의 MOS 트랜지스터를 사용할 수 있으며, 이 예에서는 제어 트랜지스터(Tr5)로서 n채널의 MOS 트랜지스터를 채용한다. 제어 트랜지스터(Tr5)의 소스는 저전압(VL) 전원 공급장치에 접속되고, 게이트에는 신호 발생 회로(16)로부터 출력되는 제어 신호 φTERM가 공급되고, 드레인은 전송 신호선(14) 에 접속된다. 또한, 이 종단 회로(7)는, 전송 신호선(14)의, 행 전송 신호 φTRF가 공급되는 측과는 반대측의 단부에 접속된다. 이 저전압(VL)은 전송 신호선(14)에 입력되는 로우 레벨의 전압과 동일한 전압이면 되고, 예를 들면, 전형적인 로우 레벨 전압으로서 0 V를 들 수 있다.
이 종단 회로(7)는, 제어 트랜지스터(Tr5)의 게이트에 제어 신호 φTERM를 입력함으로써 전송 신호선(14)에 저전압(VL)을 공급할 수 있는 회로이다.
이 예에서, 종단 회로(7)는 로우 레벨의 저전압(VL) 전원 공급으로 종단되는 예로 하였으나, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 종단 회로(7)는 다이나믹 레인지의 확대를 위해 중간 전위로 고정될 수도 있다. 이 경우에는, 소량의 전하를 포토다이오드에 축적하는 동안, 전송 신호선(14)의 게이트가 중간 전위로 고정되어 전하를 넘치게 한다. 그리고나서, 전송 신호선(14)의 게이트는 전하가 축적되고 있는 동안 완전히 닫히게 되며, 남은 시간에 전하가 추가로 축적된다. 구체적으로, 종단 회로(7)는 각각의 센서의 사양에 따라 임의의 전위로 설정될 수 있다. 또한, 종단 회로(7)의 구성예는 도 2에 나타낸 예로 한정되는 것은 아니다.
신호 발생 회로(16)는, 각 부의 동작에 필요한 클록, 소정 타이밍에서 생성되는 펄스 신호, 및 각각의 신호선에 공급되는 어드레스 신호를 생성한다. 신호 발생 회로(16)에서 발생된 어드레스 신호는, 도시하지 않은 디코더 등을 통하여, 수직 구동부(4)의 전송 신호용 구동 회로, 리셋 신호용 구동 회로, 선택 신호용 구동 회로에 입력된다. 전송 신호용 구동 회로에 입력되는 펄스 신호를 행 전송 신 호 φTRF로 하고, 리셋 신호용 구동 회로에 입력되는 펄스 신호를 행 리셋 신호 φRST로 하고, 선택 신호용 구동 회로에 입력되는 펄스 신호를 행 선택 신호 φSEL로 한다.
마찬가지로, 신호 발생 회로(16)에서 발생되는 펄스 신호의 일부는 종단 회로(7)를 구성하는 제어 트랜지스터(Tr5)의 게이트에 입력된다. 제어 트랜지스터(Tr5)의 게이트에 입력되는 이러한 펄스 신호를 제어 신호 φTERM로 한다.
이 고체 촬상 장치(1)에서는, 각 행의 화소(2)의 신호가 아날로그/디지털 변환기(9)에 의해 아날로그/디지털 변환되고, 변환된 신호는 차례로 선택되는 행 선택 회로(SW)를 통해서 수평 전송 신호선(10)에 판독되어, 차례로 수평 전송된다. 수평 전송 신호선(10)에 판독된 화상 데이터는 신호 처리 회로(11)를 통해서 출력 버퍼(12)로부터 출력된다.
[고체 촬상 장치의 동작]
각각의 화소(2)에서 행해지는 일반적인 동작을 설명한다.
먼저, 전송 트랜지스터(Tr1)의 게이트와 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트를 온 상태로 하여, 포토다이오드(PD)의 전하를 모두 방전시킨다. 이어서, 전송 트랜지스터(Tr1)의 게이트와 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트를 오프 상태로 하여, 포토다이오드(PD)에 전하를 축적한다. 다음에, 포토다이오드(PD)의 전하를 판독하기 직전에, 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트를 온 상태로 하여, 플로팅 디퓨전(FD) 영역의 전위를 리셋한다. 그 후, 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트를 오프 상태로 하고, 전송 트랜지스터(Tr1)의 게이트를 온 상태로 하여, 포토다이오드(PD)로부터의 전하를 플로팅 디퓨전(FD) 영역으로 전송한다. 증폭 트랜지스터(Tr3)는 증폭 트랜지스터(Tr3)의 게이트에 공급된 신호 전하를 전기적으로 증폭한다. 한편, 판독 대상이 되는 각각의 화소에서만, 선택 트랜지스터(Tr4)가 온 상태로 되어, 증폭 트랜지스터(Tr3)로부터 전송된 전하-전압 변환된 화상 신호가 수직 신호선(8)에 판독된다.
전송 트랜지스터(Tr1), 리셋 트랜지스터(Tr2) 및 선택 트랜지스터(Tr4)의 게이트는, 수직 구동부(4)로부터 공급되는 행 전송 신호 φTRF, 행 리셋 신호 φRST, 및 행 선택 신호 φSEL를 이용하여 턴온 또는 턴오프 된다. 도 4는 전술한 신호 전하의 판독 시의 동작 타이밍의 일례를 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 기간 T1에서 포토다이오드(PD)의 모든 전하가 비워지게 하고, 기간 T2에서 전하 축적을 행한다. 그리고, 기간 T2의 후반 부분인 기간 T4에서 플로팅 디퓨전 영역(FD)의 전위를 리셋하고, 이 플로팅 디퓨전 영역(FD)의 리셋 전위를 리셋 레벨로서 판독한다. 그 후, 기간 T3에서, 포토다이오드(PD)에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전 영역(FD)에 전송하고, 기간 T3에서의 플로팅 디퓨전 영역(FD)의 전위를 기간 T5에서 신호로서 수직 신호선(8)에 판독한다.
그리고, 신호 발생 회로(16)로부터 출력되는 어드레스 신호에 의해, 각각의 신호선에, 행 전송 신호 φTRF, 행 리셋 신호 φRST, 및 행 선택 신호 φSEL가 차례로 그리고 선택적으로 공급된다. 행 선택 신호 φSEL의 공급에 의해 선택된 신호선의 신호 전하가 수직 신호선(8)에 판독된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서, 종단 회로(7)를 구성하는 제어 트랜지스터(Tr5)의 게이트에는 제어 신호 φTERM가 공급된다. 이 제어 신호 φTERM는 선택되지 않은 전송 신호선(14) 중의 요구된 전송 신호선(14)의 각각에 입력된다. 선택되지 않은 전송 신호선(14)의 각각에는, 전송 신호선(14)에 접속되는 전송 신호용 구동 회로에 의해 저전압(VL)이 공급된다. 그리고, 제어 신호 φTERM가 제어 트랜지스터(Tr5)에 공급되는 경우, 제어 트랜지스터(Tr5)의 소스가 저전압(VL) 공급 장치에 접속되어 있으므로, 종단 회로(7)에 의해서도 전송 신호선(14)에 저전압(VL)이 공급된다. 그러므로, 제어 신호 φTERM가 공급되는 전송 신호선(14)의 각각에는, 양쪽으로부터 저전압(VL)의 펄스가 동기하여 공급된다. 이로써, 제어 신호 φTERM가 공급된 전송 신호선(14)의 각각에는 양쪽으로부터 동일한 전압이 인가되므로, 신호선의 저항 R이, 한쪽에만 전압을 공급하는 경우에 비해 대략 1/2 정도로 감소되고, 전송 신호선과 인접 신호선 중의 하나와의 사이의 용량 C도 감소시킬 수 있다. 이로써, 제어 신호 φTERM가 공급된 전송 신호선(14)에서는, 그 전송 신호선(14)과 인접 리셋 신호선(13), 선택 신호선(15) 또는 다른 전송 신호선(14) 중의 하나와의 사이에서 발생하는 크로스토크를 억제할 수 있고, 이에 의해 신호 천이 속도의 저하를 방지할 수 있다.
가장 우려가 되는 크로스토크는, 포토다이오드를 판독하기 위한 전송 신호선(14)에서 발생되는 크로스토크일 것이다. 신호 전하를 충분하게 축적한 포토다이오드가 여전히 신호 전하를 축적하고 있는 동안, 특히 고휘도의 화상이 표시되고 있는 동안, 포토다이오드의 일부의 게이트가 갑작스럽게 개방되면, 신호 전하가 전 송 신호선(14)에 누출될 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 전송 신호선(14)의 일단에 종단 회로(7)를 접속하고 있으므로, 요구된 전송 신호선(14)을 각각 일정 전압으로 고정할 수 있는 구성으로 하고 있다. 따라서, 전송 신호선(14)과 이 전송 신호선에 인접하는 다른 신호선 간의 크로스토크를 억제함으로써, 신호 전하의 누출을 감소시킬 수 있다.
예컨대, 이하에서는, 종단 회로(7)의 구동 방법을 그 구동 방법을 실시하기 위한 회로 구성예를 참조하여 상세하게 설명한다.
[구동 방법예 1]
구동 방법예 1로서, 촬상부(3) 내에서 전송 신호선(14)이 서로 인접하여 있는 촬상부(3)를 포함하는 고체 촬상 장치(1)의 구동 방법을 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다. 도 5a에서, 도 2에 도시된 구성요소에 대응하는 부분에는 동일한 도면 부호를 부여하고, 중복 설명을 생략한다.
도 5a는 구동 방법예 1을 실시하기 위한 회로 구성을 갖는 고체 촬상 장치(1)의 주요부의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 도 5a는 촬상부(3)의 행방향으로 연장되는 하나의 전송 신호선(14), 그 전송 신호선(14)에 인접하여 형성된 다른 전송 신호선(14)(이하, 인접 전송 신호선(14a)으로 지칭함), 및 그 전송 신호선(14)과 인접 전송 신호선(14a)에 접속되는 주변 회로를 모식적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 5b는 구동 방법예 1에서의 동작 타이밍을 나타낸다. 도 5a에서, i번째 행의 전송 신호선에 상당하는 전송 신호선을 "전송 신호선(14i)"으로 나타내면, 인접 전송 신호선(14a)은 예를 들면 i+1 번째의 행에 상당하는 전송 신호선(14i+1)으로 나타내진다.
전송 신호선(14) 및 인접 전송 신호선(14a)의 일단은 수직 구동부(4) 내의 전송 신호용 구동 회로(4a)에 접속되어 있다. 인접 전송 신호선(14a)의 타단은 종단 회로(7)에 접속되어 있다. 이 종단 회로(7)는 도 3에서 설명한 구성예와 동일한 구성을 포함하므로, 중복 설명을 생략한다. 또한, 종단 회로(7) 및 수직 구동부(4)에는, 신호 발생 회로(16)에 의해 발생된 원하는 펄스 신호가 입력된다.
수직 구동부(4) 내의 전송 신호용 구동 회로(4a)의 게이트 및 종단 회로(7)의 게이트에는, 신호 발생 회로(16)에 의해 발생된 행 전송 신호 φTRF 및 제어 신호 φTERM가 각각 입력된다. 행 전송 신호 φTRF 및 제어 신호 φTERM은, 실제로는, 신호 발생 회로(16)로부터 출력되는 어드레스 신호 등의 펄스 신호를, 도시하지 않은 디코더 및 논리 회로에 입력함으로써 획득된다.
이 고체 촬상 장치(1)에서는, 전송 신호선(14)에 접속되는 전송 신호용 구동 회로(4a)에 입력되는 행 전송 신호 φTRF와 종단 회로(7)에 입력되는 제어 신호 φTERM은 동기되어 신호 발생 회로(16)로부터 출력된다.
고체 촬상 장치(1)는, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 행 전송 신호 φTRF의 펄스 상승 시간 전에, 제어 신호 φTERM의 펄스가 종단 회로(7)에 입력되도록 구성된다. 또한, 행 전송 신호 φTRF의 펄스 하강 시간 전에, 제어 신호 φTERM의 펄스 가 하강하도록 구성된다.
고체 촬상 장치(1)에서는, 종단 회로(7)에 입력되는 제어 신호 φTERM의 펄스폭(W2)이 전송 신호용 구동 회로(4a)에 입력되는 행 전송 신호 φTRF의 펄스폭(W1)보다 충분히 길다. 이러한 구성으로, 전송 신호용 구동 회로(4a)에 입력되는 행 전송 신호 φTRF의 펄스 상승 시간과, 종단 회로(7)에 입력되는 제어 신호 φTERM의 펄스 상승 시간 중의 하나 또는 양자가 지연되는 경우에도, 행 전송 신호 φTRF의 펄스가 제어 신호 φTERM의 펄스 상승 시간 후에 상승한다. 또한, 행 전송 신호 φTRF의 펄스 하강 시간과 제어 신호 φTERM의 펄스 하강 시간 중의 하나 또는 양자가 지연되는 경우에도, 행 전송 신호 φTRF의 펄스가 제어 신호 φTERM의 펄스 하강 시간 전에 하강한다.
이와 같은 구성을 갖는 고체 촬상 장치에서, 신호 발생 회로(16)는 전송 신호선(14)을 구동시키기 위하여 행 전송 신호 φTRF를 출력한다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 신호 발생 회로(16)는 또한 제어 신호 φTERM를 출력하며, 이 제어 신호 φTERM는 행 전송 신호 φTRF가 전송 신호선(14)에 입력되기 전에 종단 회로(7)의 제어 트랜지스터(Tr5)의 게이트에 입력된다. 제어 신호 φTERM가 입력됨으로써 제어 트랜지스터(Tr5)가 ON 상태로 되어, 인접 전송 신호선(14a)에는 그 타단에 접속된 종단 회로(7)측으로부터 저전압(VL)이 인가된다. 이때, 인접 전송 신호선(14a)의 신호 전하가 판독되지 않을 것이다. 즉, 인접 전송 신호선(14a)이 선택되지 않으므로, 인접 전송 신호선(14a)에는 그 일단의 수직 구동부(4)측으로부터 저전압(VL)이 인가된다. 이에 따라, 제어 신호 φTERM가 입력됨으로써 제어 트랜지스터(Tr5)가 ON으로 된 상태에서, 인접 전송 신호선(14a)은 양쪽으로부터 저전압(VL)이 인가된다.
그리고, 인접 전송 신호선(14a)이 일정 전위로 고정된 후에, 전송 신호선(14)에 행 전송 신호 φTRF가 입력된다. 그러면, 행 전송 신호 φTRF가 전송 신호선(14)에 입력되려고 할 때에, 인접 전송 신호선(14a)은 저전압(VL)의 인가에 의해 이미 일정 전위로 고정되어 있고, 또한 인접 전송 신호선(14a)의 양쪽으로부터 동기된 전위 펄스 신호가 공급된다. 그 결과, 인접 전송 신호선(14a)의 저항 R이 1/2 정도로 감소된다. 그러므로, 전송 신호선(14)과 인접 전송 신호선(14a) 사이에 생성되는 용량 C가 감소될 수 있으며, 이에 의해 행 전송 신호 φTRF의 펄승 상승 시에서의 전송 신호선(14)과 인접 전송 신호선(14a) 사이에 발생되는 크로스토크가 감소된다.
그 결과, 인접 전송 신호선(14a)에서, 행 전송 신호 φTRF의 펄스의 상승으로 인한 역효과, 즉 오신호가 발생되는 결과를 초래하는 미분 펄스의 우발적인 발생이 제어될 수 있다. 구체적으로, 인접 전송 신호선(14a)의 전위를 신뢰 가능하게 고정함으로써, 인접 전송 신호선(14a) 내의 신호 변동이 억제될 수 있다.
일반적으로, 전송 신호선(14)의 행 전송 신호 φTRF의 펄스의 상승의 영향으로, 인접 전송 신호선(14a)에서 미분 펄스에 의한 신호 변동이 야기될 경우, 인접 전송 신호선(14a)의 게이트가 우발적으로 ON으로 되어, 신호 전하가 인접 전송 신 호선(14a)에 접속된 전송 게이트에 입력될 수도 있다.
이에 대하여, 이 구동 방법예 1에서는, 전송 신호선(14)에 행 전송 신호 φTRF가 입력되었을 때, 인접 전송 신호선(14a)에서 미분 펄스의 발생이 제어되어, 크로스토크의 발생이 억제된다. 이로써, 인접 전송 신호선(14a)에 대한 불필요한 신호 전하의 누출을 방지할 수 있다.
[구동 방법예 2]
다음에, 구동 방법예 2로서, 촬상부(3) 내에서 전송 신호선(14)이 서로 인접하여 배치되는 촬상부(3)를 포함하는 고체 촬상 장치(1)의 다른 구동 방법을, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다. 도 6a에서, 도 2에 도시된 구성요소와 대응하는 부분에는 동일한 도면 부호를 부여하고, 중복 설명을 생략한다.
도 6a는 고체 촬상 장치(1)의 주요부의 개략 구성이며, 구동 방법예 2를 실시하기 위한 회로 구성을 갖는다. 도 6a는 고체 촬상 장치에서 촬상부(3)의 행방향으로 연장된 4행분의 전송 신호선(14)을 도시하며, 전송 신호선(14)의 2n+1 번째 행(홀수 행)∼2n+4 번째 행(짝수 행)을 전송 신호선 14(2n+1)∼14(2n+4)로 나타내고 있다. 또한, 도 6b는 구동 방법예 2에서의 동작 타이밍을 나타낸다. 이 예에서, 예를 들면, 위쪽의 2개의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+2))이 서로 인접하여 형성되어 있고, 아래쪽의 2개의 전송 신호선(14(2n+3), 14(2n+4))이 서로 인접하여 설치되어 있는 것으로 한다.
이들 전송 신호선(14(2n+1)∼14(2n+4))의 일단은 수직 구동부(4) 내에서 전송 신 호용 구동 회로(4a)에 접속되어 있다. 전송 신호선(14(2n+1)∼14(2n+4))의 타단은 종단 회로(7)에 접속되어 있다. 또한, 전송 신호용 구동 회로(4a) 및 종단 회로(7)에는, 각각 신호 발생 회로(16)로부터 발생되는 요구된 펄스 신호가 입력된다.
신호 발생 회로(16)와 전송 신호용 구동 회로(4a) 사이에는, 신호 발생 회로(16)에 의해 발생되는 어드레스 신호를 디코드하는 디코더(18), 또는 신호 발생 회로(16)에 의해 발생되는 펄스 신호와 어드레스 신호의 AND 논리를 행하는 논리 AND 게이트(19)가 구성되어 있다. 또한, 종단 회로(7)는, n채널 MOS 트랜지스터로 이루어지는 제1 제어 트랜지스터(Tr5-1) 및 제2 제어 트랜지스터(Tr5-2)와, 제2 제어 트랜지스터(Tr5-2)의 바로 앞에 설치된 반전 회로(17)를 포함한다.
이 종단 회로(7)에서, 제1 및 제2 제어 트랜지스터(Tr5-1, Tr5-2)의 소스에는 저전압(VL)이 접속되어 있다. 또한, 제1 제어 트랜지스터(Tr5-1)의 게이트에는 최하위 어드레스 비트가 입력되고, 드레인에는 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))이 접속된다. 또한, 제2 제어 트랜지스터(Tr5-2)의 게이트에는 최하위 어드레스 비트가 반전 회로(17)를 통해 입력되고, 드레인에는 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+3))이 접속된다. 그러므로, 이와 같이 구성된 종단 회로(7)에는 신호 발생 회로(16)로부터 출력되는 어드레스 신호만이 입력되는 구성으로 되어 있다.
이와 같은 회로 구성을 갖는 고체 촬상 장치에서, 신호 발생 회로(16)는 예 를 들면 홀수 행인 전송 신호선(14(2n+1))을 구동시키기 위하여 전송 신호선(14(2n+1))에 행 전송 신호 φTRF2n +1을 입력한다. 이 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1))에 입력되는 행 전송 신호 φTRF2n +1을 생성하기 위한 어드레스 신호의 최하위 비트가 "1"이면, 종단 회로(7)에는 1-비트 신호를 갖는 제어 신호 φTERMe가 입력된다. 종단 회로(7)는 n채널 MOS 트랜지스터로 이루어지는 제1 및 제2 제어 트랜지스터(Tr5-1, Tr5-2)로 구성되므로, 제어 신호 φTERMe가 종단 회로(7)에 입력된 경우, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))에 접속되는 제1 제어 트랜지스터(Tr5-1)의 게이트만이 ON 상태로 된다. 이에 대하여, 제2 제어 트랜지스터(Tr5-2)의 앞에는 반전 회로(17)가 구성되어 있으므로, 0-비트 신호가 입력되고, 제2 제어 트랜지스터(Tr5-2)의 게이트는 OFF 상태로 유지된다.
그러므로, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))에는 종단 회로(7)측으로부터 저전압(VL)이 인가된다. 이때, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))의 전송 신호용 구동 회로(4a)측으로부터도 저전압(VL)이 인가되므로, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))의 전위는 양쪽으로부터 저전압(VL)의 인가에 의해 고정된다.
즉, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1))을 구동하는 행 전송 신호 φTRF2n +1을 발생시키기 위한 어드레스 신호가 입력되고 있는 동안, 짝수 행의 전송 신호선((14(2n+2), 14(2n+4)))에 접속되는 종단 회로(7)에는 제어 신호 φ TERMe가 입력된다. 이 과정에서, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1))에 행 전송 신호 φTRF2n+1이 입력되기 전에, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))은 그 양쪽으로부터의 저전압(VL)의 인가에 의해 고정된다.
즉, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1))에 행 전송 신호 φTRF2n +1이 입력되려고 할 때, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))은 이미 저전압(VL)으로 고정되어 있다. 또한, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))의 양쪽에 동기된 전위 펄스 신호가 공급됨으로써, 전송 신호선(14(2n+2), 14(2n+4))의 각각의 저항 R이 1/2 정도로 감소된다. 그러므로, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1))과 인접하는 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2)) 사이에 생성되는 용량 C가 감소되며, 이에 의해 전송 신호선(14(2n+1))과 인접 전송 신호선(14(2n+2)) 사이에 발생되는 크로스토크 또한 감소된다.
이로써, 구동되는 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1))에 인접하는 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2))에서, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1))에 입력되는 행 전송 신호 φTRF2n+1의 펄스의 상승으로 인한 역효과를 억제할 수 있다. 즉, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2))의 전위를 신뢰 가능하게 고정함으로써 크로스토크에 의한 신호 변동을 억제할 수 있다. 그리고, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+3))에 행 전송 신호 φ TRF2n+3을 입력하는 경우에도 동일한 동작이 시행되어, 전송 신호선(14(2n+3))과 그에 인접하는 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+4)) 사이의 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
역으로, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2))을 구동시키기 위하여 전송 신호선(14(2n+2))에 행 전송 신호 φTRF2n +2가 입력된다. 이 경우, 최하위 어드레스 비트는 "0"이 되므로, 종단 회로(7)에는 0-비트 신호가 입력된다. "0"이 제어 신호 φTERMo로서 입력된 경우, 반전 회로(17)를 통하여 반전된 1-비트 신호로서 입력된 신호만이 n채널의 MOS 트랜지스터를 ON으로 할 수 있으므로, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+3))에 접속되는 제2 제어 트랜지스터(Tr5-1)만이 ON 상태로 된다. 그러므로, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+3))에는 저전압(VL)이 인가된다. 이 경우, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+3))의 전송 신호용 구동 회로(4a)측으로부터도 저전압(VL)이 인가되므로, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+3))의 전위는 그 양쪽으로부터의 저전압(VL)의 인가에 의해 고정된다.
구체적으로, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2))을 구동하는 행 전송 신호 φTRF2n +2를 전송 신호선(14(2n+2))에 입력하기 위한 어드레스 신호가 공급되고 있는 동안, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+3))에 접속되는 종단 회로(7)에는 제어 신호 φTERMo가 입력된다. 이 과정에서, 짝수 행의 전송 신 호선(14(2n+2))에 행 전송 신호 φTRF2n +2가 입력되기 전에, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+3))에 제어 신호 φTERMo가 입력된다.
즉, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2))에 행 전송 신호 φTRF2n +2가 입력될 때, 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1), 14(2n+3))의 전위는 이미 양쪽으로부터 저전압(VL)의 인가에 의해 고정되어 있다.
이로써, 전송 신호선(14(2n+1) 내지 14(2n+4))의 저항 R이 1/2 정도로 감소된다. 그러므로, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2))과 그에 인접하는 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1)) 사이에 생성되는 용량 C가 감소되고, 이에 의해 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+1))과 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+2)) 사이의 크로스토크가 감소된다.
그리고, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+4))에 행 전송 신호 φTRF2n +4를 입력하는 경우에도 동일한 동작이 시행되어, 짝수 행의 전송 신호선(14(2n+4))과 그에 인접하는 홀수 행의 전송 신호선(14(2n+3)) 사이의 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
일반적으로, 고체 촬상 장치(1)에서, 전송 신호선(14)은 선택되는 순서대로 정렬되어 있다. 그러므로, 선택되는 전송 신호선(14)이 홀수 행일 때에는, 짝수 행의 전송 신호선(14)이 모두 일정 전위로 고정되는 한편, 선택되는 전송 신호선(14)이 짝수 행일 때에는, 홀수 행의 전송 신호선(14)이 모두 일정 전위로 고정된다. 이로써, 전송 신호선(14)이 서로 인접하고 있는 경우에도, 전송 신호선(14) 사이에 발생되는 크로스토크를 억제할 수 있다.
또한, 이 구동 방법에서는, 고체 촬상 장치에서 전송 신호선(14)이 서로 인접하여 배치되어 있는 경우뿐만 아니라, 상이한 행 블록에 배치된 전송 신호선과 선택 신호선 또는 리셋 신호선(13) 사이에서도, 크로스토크를 억제할 수 있다. 예를 들면, 홀수 행의 선택 신호선(15) 또는 리셋 신호선(13)의 펄스 상승에 기인하여 짝수 행의 전송 신호선(14)에서 신호 변동이 발생하는 것을 방지하기 위해서는, 짝수 행의 전송 신호선(14)의 각각의 전송 신호선의 양쪽에 저전압을 인가함으로써 일정 전위로 고정하면 된다. 이 경우도, 어드레스 신호의 최하위 비트를 제어 신호 φTERM로서 도 6에 나타낸 종단 회로(7)에 입력하는 구성으로 하면 된다.
구동 방법예 2에서는, 전송 신호선(14) 중의 어느 것이 일정 전위로 고정되는지에 대한 예로서 1세트의 홀수 행 및 짝수 행에 대하여 설명하였으나, 구동 방법예 2는 이러한 것으로 한정되지 않는다. 홀수 행 또는 짝수 행의 전송 신호선에 행 전송 신호 φTRF를 입력하였을 때, 행 전송 신호 φTRF가 제공되는 전송 신호선(14)을 협지하는 양측에 짝수 행 또는 홀수 행의 전송 신호선(14)이 일정 전위로 각각 고정된다. 즉, 행 전송 신호 φTRF가 제공되는 전송 신호선(14)을 협지하는 인접한 전송 신호선에서 발생되는 크로스토크를 억제할 수 있다.
[구동 방법예 3]
다음에, 구동 방법예 3으로서 촬상부(3) 내에 리셋 신호선(13)과 전송 신호선(14)이 인접하여 설치되어 있는 고체 촬상 장치(1)의 또 다른 구동 방법을 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한다. 도 7a 및 도 7b에서, 도 2에 대응하는 부분에는 동일한 도면 부호를 부여하고, 중복 설명을 생략한다.
도 7a는 고체 촬상 장치(1)의 주요부의 개략 구성이며, 구동 방법예 3을 실시하기 위한 구성을 갖는다. 도 7a는, 촬상부(3)의 행방향으로 연장되는 리셋 신호선(13), 그 리셋 신호선(13)과 동일한 행 블록 내에서 리셋 신호선(13)에 인접하여 형성되는 전송 신호선(14), 및 그 리셋 신호선(13) 및 전송 신호선(14)에 접속되는 주변 회로를 모식적으로 나타낸 것이다. 또한, 도 7b에는 구동 방법예 3에서의 동작 타이밍을 나타낸다.
리셋 신호선(13)과 전송 신호선(14)의 일단에는, 수직 구동부(4) 내의 리셋 신호용 구동 회로(4b)와 전송 신호용 구동 회로(4a)가 각각 접속되어 있다. 전송 신호선(14)의 타단은 종단 회로(7)에 접속되어 있다. 이 종단 회로(7)는 도 3에서 설명한 것과 동일한 구성을 포함하며, 중복 설명을 생략한다. 또한, 수직 구동부(4) 내의 전송 신호용 구동 회로(4a)의 게이트 및 종단 회로(7)의 게이트에는, 신호 발생 회로(16)에 의해 발생된 행 전송 신호 φTRF 및 제어 신호 φTERM가 각각 입력된다.
여기서, 행 전송 신호 φTRF 및 제어 신호 φTERM은, 실제로는, 신호 발생 회로(16)로부터 출력되는 어드레스 신호 등의 펄스 신호를 도시하지 않은 디코더 및 논리 회로에 입력함으로써 생성된다.
행 리셋 신호 φRST와 행 전송 신호 φTRF는 동일한 타이밍으로 입력될 필요가 없다. 리셋 신호선(13)에 인접하는 전송 신호선(14)에서의 행 리셋 신호 φRST에 기인하여 발생하는 크로스토크를 억제하기 위해, 전송 신호선(14)이 일정 전위 로 고정되어야만 할 수도 있다. 즉, 전송 신호선(14)에서의 여분의 신호 전하의 누출은 정방향(normal direction)의 커플링만을 억제함으로써 낮출 수 있다.
그래서, 이 구동 방법예 3에서는, 리셋 신호용 구동 회로(4b)에는 신호 발생 회로(16)로부터 출력되는 행 리셋 신호 φRST를 지연 회로(19)를 통하여 입력하고, 종단 회로(7)에는 행 리셋 신호 φRST를 지연시키지 않고 제어 신호 φTERM로서 입력한다.
이와 같은 회로 구성을 가지는 고체 촬상 장치(1)에서, 신호 발생 회로(16)는 리셋 신호선(13)을 구동하기 위한 행 리셋 신호 φRST를 출력한다. 도 7b에 나타낸 바와 같이, 신호 발생 회로(16)는 또한, 전송 신호(14)에 행 리셋 신호 φRST가 입력되기 전에 종단 회로(7)의 제어 트랜지스터(Tr5)의 게이트에 입력되었던 제어 신호 φTERM도 출력한다. 그리고, 제어 신호 φTERM의 입력에 의해 제어 트랜지스터(Tr5)가 ON 상태로 되어, 전송 신호선(14)에 종단 회로(7)측으로부터 저전압(VL)이 인가된다. 이때, 전송 신호선(14)에는 아직 행 전송 신호 φTRF가 입력되어 있지 않으므로, 전송 신호선(14)에는 수직 구동부(4)측으로부터 저전압(VL)이 여전히 인가되어 있다. 즉, 제어 신호 φTERM에 의해 제어 트랜지스터(Tr5)가 ON으로 된 상태에서, 전송 신호선(14)의 양쪽으로부터 저전압(VL)이 인가된다.
저전압(VL)의 인가에 의해 전송 신호선(14)이 일정한 전위로 고정된 후, 리셋 신호선(13)에 행 리셋 신호 φRST가 입력된다. 이와 같이, 행 리셋 신호 φRST 가 리셋 신호선(13)에 입력되려고 할 때, 저전압(VL)의 인가에 의해 전송 신호선(14)은 이미 일정한 전위로 고정되어 있고, 전송 신호선(14)의 양쪽으로부터 동기된 전위 펄스 신호가 공급된다. 그 결과, 전송 신호선(14)의 저항 R은 대략 1/2 정도로 감소된다. 따라서, 리셋 신호선(13)과 전송 신호선(14) 사이에 생성되는 용량 C를 낮출 수 있고, 리셋 신호선(13)과 전송 신호선(14) 사이의 신호의 크로스토크도 또한 감소시킬 수 있다. 그 결과, 전송 신호선(14)에서의 행 리셋 신호 φRST의 펄스 상승에 기인한 악영향, 즉 미분 펄스의 우발적인 발생을 감소시킬 수 있다. 구체적으로는, 전송 신호선(14)을 일정한 전위로 확실히 고정함으로써, 전송 신호선(14)에서의 크로스토크에 의한 신호 변동을 억제할 수 있다.
일반적으로, 전송 신호선(14)의 행 전송 신호 φTRF의 펄스의 상승에 기인하여 미분 펄스가 전송 신호선(14)에서 신호 변동을 일으킨 경우, 전송 신호선(14)의 게이트가 우발적으로 ON 상태가 되어 신호 전하가 입력될 수 있다. 반면, 구동 방법예 4에서는, 리셋 신호선(13)에 행 리셋 신호 φRST가 입력될 때, 리셋 신호선(13)에 인접하는 전송 신호선(14)에서의 미분 펄스의 발생이 억제되어, 크로스토크의 발생이 억제된다. 이로써, 전송 신호선(14)에서 발생하는 불필요한 신호 전하의 누설을 방지할 수 있다.
이 예에서는, 행 리셋 신호 φRST의 펄스 하강 시에는 전송 신호선(14)에 종단 회로(7)측으로부터 저전압(VL)이 인가되지 않기 때문에, 행 리셋 신호 φRST의 하강의 영향에 의해 OFF 상태에서의 전송 신호선(14)의 전위는 더욱 낮아진다. 따 라서 신호 전하가 전송 신호선(14)으로 누설되지 않는다.
[구동 방법예 4]
다음에, 구동 방법예 4로서, 촬상부(3) 내에 리셋 신호선(13)과 전송 신호선(14)이 인접하여 배치되는 고체 촬상 장치(1)의 또 다른 구동 방법을, 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8에서, 도 2에 나타낸 구성요소에 대응하는 구성요소에는, 동일한 도면부호를 부여하고, 중복 설명을 생략한다.
도 8은 고체 촬상 장치(1)의 주요부의 개략 구성도이며, 구동 방법예 4를 실시하기 위한 회로 구성을 나타낸 것이다. 도 8은 3개의 리셋 신호선(13i∼13i+2)과 3개의 전송 신호선(14i∼14i+2)이 동일한 행 블록 내에 인접하여 배치되어 있는 촬상부(3)를 포함하는 고체 촬상 장치(1)의 개략도이다. 또한, 도 8은 리셋 신호선(13i∼13i+2)과 전송 신호선(14i∼14i+2)에 접속되는 주변 회로를 개략적으로 나타낸다.
전송 신호선(14i∼14i+2)의 한쪽의 단부에는 전송 신호용 구동 회로(4a)가 각각 접속되어 있고, 다른 쪽의 단부에는 종단 회로(7)가 각각 접속되어 있다. 전송 신호선(14i∼14i+2)의 전송 신호용 구동 회로(4a)가 접속되는 리셋 신호선(13i∼13i+2)의 단부의 반대쪽 단부에는, 리셋 신호용 구동 회로(4b)가 접속되어 있다. 이 예에서, 종단 회로(7)는 도 3에 나타낸 것과 동일한 구성을 각각 포함하므로, 중복 설명을 생략한다.
이와 같은 구성을 포함하는 고체 촬상 장치(1)에서, 종단 회로(7) 중 하나를 각각 구성하는 제어 트랜지스터(Tr5i∼Tr5i +2)의 게이트에는, 동일한 행 블록 내의 행 리셋 신호 φRSTi∼φRSTi +2가 제어 신호 φTERMi∼φTERMi +2로서 입력된다. 리셋 신호선용 구동 회로(4b)는 입력되는 행 리셋 신호 φRSTi∼φRSTi +2를 지연하도록 구성된다. 이로써, 구동 방법예 3에서의 행 리셋 신호 φRST와 제어 신호 φTERM와 마찬가지로, 행 리셋 신호 φRSTi∼φRSTi +2와 제어 신호 φTERMi∼φTERMi +2를 얻을 수 있다. 따라서, 구동 방법예 3과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
원하는 신호를 공급하는 구동 회로(본 예에서는, 리셋 신호용 구동 회로(4b))와 크로스토크 대상인 원하는 전송 신호선(14)을 각각 구동하는 전송 신호용 구동 회로(4a)가, 화소(2)의 배열에 대하여 서로 반대쪽에 배치되도록 고체 촬상 장치를 구성할 수 있다면, 신호의 타이밍을 용이하게 제어할 수 있다. 즉, 이 구성으로 하면, 리셋 신호용 신호 구동 회로(4b)와 제어 대상인 전송 신호선(14)에 접속된 종단 회로(7)가, 전술한 구동 방법예들에서의 배치에 비해 서로 가깝게 배치되기 때문에, 신호 선의 길이에 기인하는 신호 지연이 리셋 신호용 구동 회로(4b)와 종단 회로(7)를 가깝게 배치하는 것을 저해할 수 없다.
구동 방법예 4에 사용된 구성의 고체 촬상 장치(1)는 구동 방법예 1 및 구동 방법예 2에도 적용할 수 있다.
[구동 방법예 5]
다음에, 구동 방법예 5로서 촬상부(3) 내에 선택 신호선(15)과 전송 신호선(14)이 서로 인접하여 배치되는 고체 촬상 장치(1)의 또 다른 구동 방법을, 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명한다. 도 9a 및 도 9b에서, 도 1에 나타낸 구성요소에 대응하는 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고, 중복 설명을 생략한다.
도 9a는 고체 촬상 장치(1)의 주요부의 개략 구성이며, 구동 방법예 5를 실시하기 위한 회로 구성을 나타낸 것이다. 도 9a는 3개의 선택 신호선(15i∼15i+2)과 3개의 전송 신호선(14i∼14i+2)이 동일한 행 블록 내에 서로 인접하여 배치되어 있는 촬상부(3)를 포함하는 고체 촬상 장치(1)의 개략도이다. 또한, 도 9a는 선택 신호선(15i∼15i+2)과 전송 신호선(14i∼14i+2)에 접속되는 주변 회로를 개략적으로 나타낸다. 도 9b는 구동 방법예 5에서의 동작 타이밍 차트이다.
전송 신호선(14i∼14i+2) 및 선택 신호선(15i∼15i+2)의 일단은 수직 구동부(4) 내의 각각의 전송 신호용 구동 회로(4a, 4c)에 접속되어 있다. 전송 신호선(14i∼14i+2)의 타단은 종단 회로(7)에 접속되어 있다.
수직 구동부(4)의 선택 신호용 구동 회로(4c)에는, 선택 신호선(15i∼15i+2)을 구동시키기 위한 행 선택 신호 φSELi∼φSELi +2가 입력된다. 이 행 선택 신호 φSELi∼φSELi +2는, 신호 발생 회로(16)에 의해 생성된 어드레스 신호를 디코더(21)에 의해 디코딩하여 얻는다. 행 전송 신호 φTRFi∼φTRFi +2는 또한 신호 발생 회로(16)에 의해 생성되어 전송 신호용 구동 회로(4a)에도 입력되지만, 자세한 설명은 생략한다.
종단 회로(7)는, 소스가 저전압(VL)에 각각 접속되어 있는 제어 트랜지스터(Tr5i∼Tr5i +2)를 포함한다. 제어 트랜지스터(Tr5i∼Tr5i +2)의 게이트에는 제어 신호 φTERMi∼φTERMi +2가 입력된다. 제어 신호 φTERMi∼φTERMi +2는, 신호 발생 회로(16)에 의해 생성된 어드레스 신호를 지연 회로(20) 및 디코더(22)를 통하여 디코딩하여 얻는다. 제어 트랜지스터(Tri∼Tri +2)의 드레인은 전송 신호선(14i∼14i+2)에 접속된다. 디코더(22)는, 현재 구동하고 있는 행의 전송 신호선(14i∼14i+2) 중 1행 전의 행으로부터 수신한 행 선택 신호 φSEL를, 현재 구동하고 있는 행의 전송 신호선(14i∼14i+2)에 접속된 제어 트랜지스터(Tr5i∼Tr5i +2) 중 하나에 입력한다.
이와 같은 회로 구성을 가지는 고체 촬상 장치에서의 선택 신호선(15i)의 구동에 대해 이하에 설명한다. 도 9b로부터 명백한 바와 같이, 도 9a에서는 도시하지 않은, 이전 행의 선택 신호선(15i)을 구동시키기 위해 입력된 행 선택 신호 φSELi-1이 기간 t1만큼 지연되어 제어 트랜지스터(Tr5i)의 게이트에 입력된다. 즉, 이전 행의 행 선택 신호 φSELi -1이 제어 신호 φTERMi로서 제어 트랜지스터(Tr5i)의 게이트에 입력된다.
이와 같이, 선택 신호선(15i)에 행 선택 신호 φSELi가 입력되려고 할 때, 선택 신호선(15i)에 인접하는 전송 신호선(14i)은 양쪽으로부터 저전압(VL)이 인가 되어 일정한 전위로 이미 고정되어 있다. 따라서, 전송 신호선(14i)의 양쪽으로부터 동기된 전위 펄스 신호가 공급되므로, 전송 신호선(14i)의 저항 R을 대략 1/2로 줄일 수 있다. 그러므로, 선택 신호선(15i)과 전송 신호선(14i) 사이에 생성되는 용량 C를 감소시킬 수 있으며, 선택 신호선(15i)과 전송 신호선(14i) 사이의 크로스토크도 감소시킬 수 있다. 그 결과, 전송 신호선(14i)에서, 행 선택 신호 φSELi의 펄스의 상승으로 인한 악영향, 즉 미분 펄스의 우연한 발생을 감소시킬 수 있다. 구체적으로는. 전송 신호선(14i)을 일정한 전위로 확실하게 고정함으로써, 크로스토크에 의한 전송 신호선(14i) 내의 신호 변동을 억제할 수 있다.
다른 선택 신호선(15i+1, 15i+2)에 다른 행 선택 신호 φSELi +1, φSELi +2가 입력되는 경우도, 마찬가지 동작에 의해 전송 신호선(14i+1, 14i+2)들 사이의 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
또한, 지연 회로(20)의 직후에 반전 회로를 제공하는 경우에, 동일한 행 블록 내의 행 선택 신호 φSEL를 제어 신호 φTERM로서 사용할 수 있다.
[제1 실시예의 효과]
본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 전송 신호선의 일단에 종단 회로로부터 미리 정해진 기간에 일정 전압을 인가하는, 전술한 구동 방법예 1∼5를 사용함으로써, 전송 신호선으로의 오신호 입력을 방지할 수 있다. 이 구성 에 의하면, 화소 출력의 변동을 억제할 수 있는 고체 촬상 장치를 얻을 수 있다. 이 구성에 의하면, 신호 천이에 거의 악영향을 미치지 않기 때문에, 신호 천이 속도가 저하될 우려가 없다.
특히, 제1 실시예에 따른 CMOS형의 고체 촬상 장치(CMOS 이미지 센서)는, 행마다 신호 전하를 차례로 판독하는 순차 액세스 방식을 채용하고, 전하의 판독 속도는 그다지 빠르지 않다. 그러므로, 통상의 LSI, 메모리 등에 비해, 종단 회로(7)의 제어는 어렵지 않다.
전술한 예에서는, 원하는 신호가 입력되는 신호선에 인접하는 신호선에서 발생하는 크로스토크를 감소시키도록 고체 촬상 장치가 구성되지만, 신호선과 전송 신호선을 동일 평면상이나 상이한 평면상에 배치하여 동일한 효과를 얻을 수도 있다. 즉, 다층 배선 기판의 상이한 층에 형성되어 있는 신호선과 전송 신호선 사이에 발생하는 크로스토크를 효과적으로 억제할 수 있다.
다음에, 전술한 구동 방법예 1∼5를 적용할 수 있는 고체 촬상 장치의 다른 구성예에 대하여 설명한다.
[제2 실시예]
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 개략 구성도이다.
제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치(50)는, 4개의 화소가 전송 트랜지스터를 제외한 다른 화소 트랜지스터를 공유하고, 화소 트랜지스터를 공유하는 화소를 이하에서는 공유 화소(common pixel)라 한다. 구체적으로는, 각각의 공유 화소는 광전 변환 소자로서 사용되는 4개의 포토다이오드를 포함한다. 도 10에서, 도 2에 나타낸 구성요소에 대응하는 구성요소에 동일한 도면부호를 부여하고, 중복 설명을 생략한다.
제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치(50)는 복수의 공유 화소(52)가 2차원 매트릭스로 규칙적으로 배치된 촬상부(53)(즉, 화소부), 및 촬상부(53)의 주변에 배치된 주변 회로를 포함한다. 주변 회로는 수직 구동부(4), 수평 전송부(5), 종단 회로(7), 신호 발생 회로(16), 및 출력부(6)를 포함한다. 제2 실시예에서, 공유 화소(52)들은, 4개의 광전 변환 소자인 포토다이오드(PD1∼PD4), 4개의 전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14), 리셋 트랜지스터(Tr2), 증폭 트랜지스터(Tr3), 및 선택 트랜지스터(Tr4)를 각각 포함한다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 공유 화소(52)에서, 4개의 포토다이오드(PD1, PD2, PD3, PD4)는 대응하는 4개의 전송 트랜지스터(Tr11, Tr12, Tr13, Tr14)의 소스에 접속된다. 4개의 전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14)의 드레인이 리셋 트랜지스터(Tr2)의 소스에 접속된다. 전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14)와 리셋 트랜지스터(Tr2) 사이에 전하-전압 변환부로 사용되는 공통의 플로팅 디퓨전(floating diffusion, FD) 영역은 증폭 트랜지스터(Tr3)의 게이트에 접속된다. 증폭 트랜지스터(Tr3)의 소스는 선택 트랜지스터(Tr4)의 드레인에 접속된다. 리셋 트랜지스터(Tr2)의 드레인 및 증폭 트랜지스터(Tr3)의 드레인은 전원 전압 공급부에 접속된다. 선택 트랜지스터(Tr4)의 소스는 수직 신호선(8)에 접속된다.
전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14)의 게이트에는 행 전송 신호 φTRF1∼φTRF4가 공급된다. 리셋 트랜지스터(Tr2)의 게이트에는 행 리셋 신호 φRST가 공급된다. 선택 트랜지스터(Tr4)의 게이트에는, 행 선택 신호 φSEL가 공급된다.
이 예에서 수직 구동부(4), 수평 전송부(5), 출력부(6), 종단 회로(7), 및 신호 발생 회로(16)는, 도 2에 나타낸 것과 동일한 구성을 포함하므로, 중복 설명을 생략한다.
4개의 화소가 전송 트랜지스터 이외의 화소 트랜지스터를 공유하는 경우의, 4개의 포토다이오드(PD1∼PD4) 및 전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14)를 포함하는 공유 화소(52)의 개략 구성을 이하에 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치(50)의 주요부의 레이아웃을 나타낸다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 공유 화소(52)를 구성하는 4개의 포토다이오드(PD1∼PD4)는 2차원 매트릭스로 배치되어 있다. 4개의 포토다이오드(PD1∼PD4)의 중앙부에는, 플로팅 디퓨전(FD) 영역이 제공된다. 포토 트랜지스터(PD1∼PD4)와 플로팅 디퓨전(FD) 영역 사이의 경계부에는, 전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14)의 전송 게이트(55a, 55b, 55c, 55d)가 제공된다.
전송 신호선(14a, 14b, 14c, 14d)은 전송 게이트(55a, 55b, 55c, 55d)에 각각 접속된다. 이 경우, 인접하여 배치된 포토다이오드(PD1∼PD4) 사이의 간격이 좁기 때문에, 행방향(row direction)으로 연장되는 2개의 전송 신호선(14)은 그 사이의 영역에 배치된다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 전송 신호선(14a, 14b, 14c, 14d)은 포토다이오드(PD1∼PD4)의 판독 순서, 즉 전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14)의 전송 게이트(55a, 55b, 55c, 55d)에 행 전송 신호 φTRF를 공급하는 순서로 배치된다. 공유 화 소(52)에서, 포토다이오드(PD1∼PD4)의 수직 방향의 외측에 전송 신호선(14a, 14d)을 배치하고, 접속 신호선(56)을 사용하여 전송 게이트(55a, 55d)에 각각 접속되도록 한다. 공유 화소(52)의 포토다이오드(PD1∼PD4)의 수직 방향의 외측에 배치된, 포토다이오드(PD1, PD2)와 포토다이오드(PD3, PD4) 사이에는, 접속 신호선(56)을 사용하여 전송 게이트(55b, 55c)에 접속되는 전송 신호선(14b, 14c)이 배치된다. 도 11에서 그 외의 신호선 등의 도시는 생략한다.
고체 촬상 장치(50)에서는, 먼저, 전송 신호선(14a)에 행 전송 신호 φTRF1이 입력되면, 포토다이오드(PD1)의 신호 전하가 플로팅 디퓨전(FD) 영역에 판독되어, 수직 신호선(8)에 의해 전송된다. 다음에, 전송 신호선(14b)에 행 전송 신호 φTRF2가 입력되면, 포토다이오드(PD2)의 신호 전하가 플로팅 디퓨전(FD) 영역에 판독되어, 수직 신호선(8)에 의해 전송된다. 마찬가지로, 전송 신호선(14c, 14d)에 행 전송 신호 φTRF3, φTRF4가 차례로 입력되면, 포토다이오드(PD3, PD4)에 축적된 신호 전하가 판독된다.
도 11로부터 명백한 바와 같이, 고체 촬상 장치에서는 4개의 포토다이오드(PD1∼PD4)를 1개의 플로팅 디퓨전(FD) 영역이 공유한다. 따라서, 전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14)의 전송 게이트는 근접하여 배치되어 있다. 게다가, 인접하는 포토다이오드(PD) 사이의 거리는 좁으므로, 전송 신호선(14a, 14b, 14c, 14d) 사이의 거리도 좁다. 이러한 구성에서는 전술한 크로스토크가 발생한다.
제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치(50)는, 구동 방법예 1 및 구동 방법예 2에서 사용한 회로 구성을 포함하고, 제어 신호 φTERM는 종단 회로(7)에 입력된다. 이로써, 인접하는 전송 신호선(14)(즉, 14a, 14b, 14c, 14d) 사이에서 발생하는 크로스토크를 억제할 수 있다.
[제3 실시예]
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 주요부의 레이아웃이다. 본 실시예에서의 고체 촬상 장치는 도 2에 나타낸 것과 동일한 전체 회로 구성을 포함하므로, 중복 설명을 생략한다. 도 12에서, 도 11에 나타낸 구성요소에 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 중복 설명을 생략한다.
제3 실시예의 고체 촬상 소자에서는, 2차원 매트릭스로 배치된 포토다이오드(PD1∼PD4) 중에서 경사지게 인접하는 포토다이오드(PD1)와 포토다이오드(PD2)가 1개의 플로팅 디퓨전(FD1) 영역을 공유한다. 또한, 포토다이오드(PD1)의 열방향으로 1열 걸러서 인접하는 포토다이오드(PD3)와 포토다이오드(PD2)의 열방향으로 1열 건너 인접하는 포토다이오드(PD4)가, 1개의 플로팅 디퓨전(FD2) 영역을 공유한다. 이로써, 1개의 공유 화소(60)가 경사지게 인접하는 포토다이오드(PD1∼PD4)를 포함한다.
포토 트랜지스터(PD1∼PD4) 중 1개와 플로팅 디퓨전(FD1, FD2) 영역 중 1개 사이에, 전송 트랜지스터(Tr11∼Tr14)의 전송 게이트(59a, 59b, 59c, 59d)가 제공된다.
전송 신호선(14a, 14b, 14c, 14d)은 전송 게이트(59a, 59b, 59c, 59d)에 각각 접속된다. 이 구성에서, 포토다이오드(PD1)와 포토다이오드(PD2) 사이에 전송 신호선(14a, 14b)이 제공되고, 포토다이오드(PD3)와 포토다이오드(PD4) 사이에 전 송 신호선(14c, 14d)이 제공된다. 도 12에서, 그 외의 신호선 등의 도시는 생략한다.
고체 촬상 장치에서는, 전송 신호선(14a)에 행 전송 신호 φTRF1이 입력되면, 포토다이오드(PD1)의 신호 전하가 플로팅 디퓨전(FD1) 영역에 판독되어, 수직 신호선(8)에 의해 전송된다. 다음에, 전송 신호선(14b)에 행 전송 신호 φTRF2가 입력되면, 포토다이오드(PD2)의 신호 전하가 플로팅 디퓨전(FD1) 영역에 판독되어, 수직 신호선(8)에 의해 전송된다. 마찬가지로, 전송 신호선(14c, 14d)에 행 전송 신호 φTRF3, φTRF4가 차례로 입력된다. 그러면, 포토다이오드(PD3, PD4)에 축적된 신호 전하가 플로팅 디퓨전(FD2) 영역에 판독되어, 수직 신호선(8)에 의해 전송된다.
제3 실시예의 고체 촬상 장치(50)에서는, 1개의 플로팅 디퓨전(FD1, FD2) 영역을 2개의 포토다이오드(PD1, PD2) 및 포토다이오드(PD3, PD4)가 공유하므로, 제공되는 전송 게이트(59a, 59b, 59c, 59d)는 서로 인접하여 배치된다. 이로써, 전송 신호선(14)(즉, 14a, 14b, 14c, 14d) 사이의 거리는 더 좁아지기 때문에, 전술한 바와 같은 크로스토크가 발생할 것이다.
제3 실시예의 고체 촬상 장치(50)는 전술한 구동 방법예 1 및 구동 방법예 2에서 사용된 회로 구성을 포함하고, 종단 회로(7)에 제어 신호 φTERM가 입력된다. 이로써, 인접하는 전송 신호선(14)(즉, 14a, 14b, 14c, 14d) 사이에서 일어나는 크로스토크를 억제할 수 있다.
[제4 실시예]
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부의 레이아웃이다. 제4 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 2차원 매트릭스로 배치된 포토다이오드(PD1∼PD4)에서, 행방향으로 인접하는 포토다이오드 PD1 및 PD2가 플로팅 디퓨전(FD1) 영역을 공유하고, 행방향으로 인접하는 포토다이오드 PD3 및 PD4가 플로팅 디퓨전(FD2) 영역을 공유한다. 열방향으로 인접하는 포토다이오드 PD1 및 PD3가 전송 게이트 57을 공유하고, 열방향으로 인접하는 포토다이오드 PD2 및 PD4가 전송 게이트 58을 공유한다. 전송 게이트 57은 전송 신호선 14a에 접속되고, 전송 게이트 58은 전송 신호선 14b에 접속된다.
이러한 구성을 가지는 고체 촬상 장치에서, 전송 신호선(14a)에 의해 전송 게이트(57)에 행 전송 신호 φTRF가 입력된다. 그러면, 포토다이오드(PD1, PD3의 신호 전하가 각각, 플로팅 디퓨전(FD1, FD2) 영역에 판독된다. 다음에, 전송 신호선(14b)에 의해 전송 게이트(58)에 행 전송 신호 φTRF가 입력되면, 포토다이오드(PD2, PD4)의 신호 전하가 각각, 플로팅 디퓨전(FD1, FD2) 영역에 판독된다.
제4 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 전송 게이트(57, 58)가 2개의 포토다이오드에 의해 각각 공유된다. 이로써, 2개의 포토다이오드의 신호가 동시에 판독된다.
그런데, 이러한 구성을 가지는 고체 촬상 장치에서는 2개의 포토다이오드가 1개의 전송 게이트를 공유하므로, 전송 신호선(14a, 14b) 사이의 거리는 짧다. 그 결과, 이러한 구성을 가지는 고체 촬상 장치에서는 전술한 바와 같은 크로스토크가 여전히 발생한다.
제4 실시예에 따른 고체 촬상 장치는 구동 방법예 1 및 구동 방법예 2에서 사용된 회로 구성을 포함하고, 전송 신호선(14a, 14b)에 제어 신호 φTERM가 입력된다. 이로써, 인접하는 전송 신호선(14a, 14b) 사이에서 일어나는 크로스토크를 억제할 수 있다.
[제5 실시예]
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 개략도이다. 제5 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 상하 화소(upper and lower pixel)가 트랜지스터를 공유한다. 단위 셀(30)은 실선으로 둘러싸인 부분이며, 이 단위 셀(30)은 2개의 화소(31, 32)로 구성되어 있다. 화소(31, 32)는 각각, 포토다이오드(33, 34)를 포함하고, 각각의 화소(31, 32)는 복수의 화소 트랜지스터를 포함한다. 복수의 화소 트랜지스터는, 포토다이오드(33, 34)의 각각에 접속되는 2개의 전송 트랜지스터(Tr35, Tr36)와, 리셋 트랜지스터(Tr37) 및 증폭 트랜지스터(Tr38)를 포함한다. 전송 트랜지스터(Tr35, Tr36)의 소스는 포토다이오드(33, 34)에 접속되고, 그 드레인은 리셋 트랜지스터(Tr37)의 소스에 접속된다. 전송 트랜지스터(Tr35, Tr36)와 리셋 트랜지스터(Tr37) 사이의 전하-전압 변환 수단으로서 사용되는 플로팅 디퓨전(FD) 영역(전송 트랜지스터의 드레인 영역, 리셋 트랜지스터의 소스 영역에 상당함)은, 증폭 트랜지스터(Tr38)의 게이트에 접속된다. 증폭 트랜지스터(Tr38)와 리셋 트랜지스터(Tr37)의 드레인은, 전원 전압을 공급하는 전체면 선택 신호선(39)에 접속된다. 증폭 트랜지스터(Tr38)의 소스는 수직 신호선(48)에 접속된다.
전송 트랜지스터(Tr35, Tr36)의 게이트에는 행 전송 신호 φTRF를 공급하는 전송 신호선(42, 43)이 접속되고, 리셋 트랜지스터(Tr37)의 게이트에는 행 리셋 신호 φRST를 공급하는 리셋 신호선(41)이 접속된다.
이와 같은 구성을 가지는 고체 촬상 장치는, 전송 신호선(42, 43) 중 전송 신호선(42)과 리셋 신호선(41)이 인접하여 배치되는 단위 셀(30)을 포함한다. 이로써, 전송 신호선(42)과 리셋 신호선(41) 사이의 거리가 짧으므로, 그 사이에 전술한 바와 같은 크로스토크가 발생할 것이다.
제5 실시예에 따른 고체 촬상 장치는 구동 방법예 3 및 구동 방법예 4에서 사용된 회로 구성을 사용하고, 전송 신호선(42)에 제어 신호 φTERM가 입력된다. 이로써, 인접하여 배치된 전송 신호선(42)과 리셋 신호선(41) 사이에서 일어나는 크로스토크를 억제할 수 있다.
[제6 실시예]
다음에, 도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 개략도이다. 제6 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 상하 2개의 화소가 트랜지스터를 공유한다. 단위 셀(77)은 실선으로 에워싸인 부분이며, 이 단위 셀(77)은 2개의 화소(78, 79)를 포함한다. 화소(78, 79)는 각각, 포토다이오드(69, 70)를 포함하고, 각각의 화소(78, 79)는 복수의 화소 트랜지스터를 포함한다. 복수의 화소 트랜지스터는, 포토다이오드(69, 70)에 각각 접속되는 전송 트랜지스터 (Tr74, Tr73)와, 리셋 트랜지스터(Tr72, Tr71) 및 증폭 트랜지스터(Tr75, Tr76)를 포함한다.
리셋 트랜지스터(Tr72, Tr71)의 드레인에 접속된 전송 트랜지스터(Tr74, Tr73)의 소스에, 포토다이오드(69, 70)가 접속된다. 증폭 트랜지스터(Tr75, Tr76)의 게이트에 각각 접속된 플로팅 디퓨전(FD1, FD2) 영역에 전송 트랜지스터(Tr74, Tr73)의 드레인이 접속된다. 선택 트랜지스터(Tr80)의 드레인에 증폭 트랜지스터(Tr75, Tr76)의 소스가 접속되고, 선택 트랜지스터(Tr80)의 소스는 전원 전압 VDD에 접속된다. 또한 리셋 트랜지스터(Tr71, Tr72)의 소스도 전원 전압 VDD에 접속된다.
전송 트랜지스터(Tr74, Tr73)의 게이트에는 행 전송 신호 φTRF를 공급하는 전송 신호선(66)이 접속되어 있고, 리셋 트랜지스터(Tr72, Tr71)의 게이트에는 행 리셋 신호 φRST를 공급하는 리셋 신호선(68)이 접속되어 있다. 선택 트랜지스터(Tr80)의 게이트에는, 행 선택 신호 φSEL를 공급하는 선택 신호선(67)이 접속되어 있다.
화소(78)의 포토다이오드(69)에 축적된 신호 전하는 신호선(63)에 전송되고, 화소(79)의 포토다이오드(70)에 축적된 신호 전하는 신호선(65)에 전송된다.
이와 같은 구성을 가지는 고체 촬상 장치는 선택 신호선(67)과 전송 신호선(66)이 서로 인접하여 배치되는 단위 셀(77)을 포함한다. 이 구성에서는 전송 신호선(66)과 선택 신호선(67) 사이의 거리가 짧으므로, 그 사이에 전술한 바와 같은 크로스토크가 발생할 것이다.
제6 실시예에 따른 고체 촬상 장치는 구동 방법예 5에서 사용된 회로 구성을 포함하고, 전송 신호선(66)에 제어 신호 φTERM를 입력한다. 이로써, 인접하는 전송 신호선(66)과 선택 신호선(67) 사이에서 일어나는 크로스토크를 억제할 수 있 다.
전술한 고체 촬상 장치는, 예를 들면 카메라, 카메라가 부착된 휴대 전화기, 그 외의 촬상 기능을 구비한 기기와 같은 전자 기기에 적용될 수 있다.
[전자 기기]
이하에, 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 포함하는 전자 기기에 대하여 설명한다.
도 16은 전술한 고체 촬상 장치(90)의 개략도이다. 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기(90)는 광학계(광학 렌즈)(91), 고체 촬상 장치(92), 및 신호 처리 회로(93)를 포함한다. 고체 촬상 장치(92)는 전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예 중 어느 것에 따른 구성도 채용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자 기기(90)에서, 피사체로부터의 상광(image light)은 광학계(91)를 통해 고체 촬상 장치(92)의 촬상면 상에 입사된다. 이로써, 고체 촬상 장치(92)의 포토다이오드에 일정 기간 신호 전하가 축적된다. 그러면 신호 처리 회로(93)가 고체 촬상 장치(92)로부터의 출력 신호에 대하여 각종 신호 처리를 하여 그 결과 신호를 출력한다.
도 16에 나타낸 고체 촬상 장치는 카메라 모듈 또는 촬상 기능을 포함하는 촬상 모듈로서 구성될 수 있다. 전술한 모듈을 구비한 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 카메라, 카메라가 부착된 휴대 전화기, 그 외의 촬상 기능을 가지는 기기와 같은 전자 기기를 구성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 기기는 화소 출력의 변동이 억제된 고체 촬상 장치를 포함하므로, 고화질의 영상을 표시할 수 있다.
본 출원은 2008년 5월 30일자로 일본 특허청에 출원된 일본 우선권 특허 출원 JP 2008-143630호에 개시된 기술요지와 관련된 기술 요지를 포함하고 있으며, 상기 특허의 전체 내용이 본 명세서에 발명의 일부로서 원용되어 있다.
설계 요건 및 기타 요인에 따라 첨부된 청구범위 또는 그 등가물의 범위 내에서 다양한 수정, 조합, 부분조합 및 변경이 이루어질 수 있음은 자명하다.
도 1은 종래 기술에 따른 고체 촬상 장치의 주요부를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 개략 구성도이다.
도 3은 종단 회로의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 동작 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 구동 방법예 1을 실시하기 위한 개략 구성도와 구동 방법예 1에서의 동작 타이밍을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 각각 구동 방법예 2를 실시하기 위한 개략 구성도 및 구동 방법예 2에서의 동작 타이밍을 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 각각 구동 방법예 3을 실시하기 위한 개략 구성도 및 구동 방법예 3에서의 동작 타이밍을 나타낸다.
도 8은 구동 방법예 4를 실시하기 위한 개략 구성도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 구동 방법예 5를 실시하기 위한 개략 구성도 및 구동 방법예 5에서의 동작 타이밍을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 개략 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 주요부의 배치 레이아웃을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 주요부의 배치 레이 아웃을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 주요부의 배치 레이아웃을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 주요부의 등가 회로를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 주요부의 등가 회로를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 나타낸 개략 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 고체 촬상 장치
2 : 화소
3 : 촬상부
4 : 수직 구동부
5 : 수평 전송부
6 : 출력부
7 : 종단 회로
13 : 리셋 신호선
14 : 전송 신호선
15 : 선택 신호선
16 : 신호 발생 회로

Claims (9)

  1. 고체 촬상 장치에 있어서,
    입사광을 신호 전하로 광전 변환하고, 상기 신호 전하를 축적하도록 구성된 광전 변환부;
    상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전 영역(floating diffusion area)에 판독하기 위한 전송 신호가 입력되는 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선;
    상기 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선에 복수의 요구된 신호를 입력하도록 구성된 구동 회로; 및
    상기 전송 신호선의, 상기 구동 회로가 접속되는 측과는 반대측에 접속되며, 상기 전송 신호선에 인접한 신호선에, 상기 전송 신호선에 인접한 상기 신호선에 대한 복수의 요구된 신호 중의 요구된 신호가 입력되기 전에, 상기 전송 신호선을 일정 전압으로 고정시키기 위한 제어 신호가 입력되는 종단 회로
    를 포함하고,
    상기 종단 회로는 상기 전송 신호선에 입력되는 요구된 신호를 생성하는 신호를 제어 신호로써 상기 전송 신호선에 인접한 신호선에 입력하고,
    상기 전송 신호선에 인접한 신호선은 상기 구동 회로로부터의 신호와 상기 종단 회로로부터의 제어 신호에 의하여 일정 전압으로 고정되는,
    고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 신호는, 상기 전송 신호선에 인접한 상기 신호선에 입력되는 상기 요구된 신호에 동기된 신호, 상기 전송 신호선에 인접한 상기 신호선에 입력되는 상기 요구된 신호를 반전시킨 신호, 상기 전송 신호선에 인접한 상기 신호선에 입 력되는 상기 요구된 신호를 지연시킨 신호 중의 하나인, 고체 촬상 장치.
  3. 고체 촬상 장치의 구동 방법에 있어서,
    광전 변환부에 입사되는 광을 신호 전하로 광전 변환하고, 상기 신호 전하를 축적하는 공정;
    상기 신호 전하를 전송하기 위해 설치된 복수의 전송 신호선 중 요구된 전송 신호선에, 상기 요구된 전송 신호선의 한쪽에 접속된 구동 회로로부터, 요구된 신호를 입력하는 공정; 및
    상기 요구된 전송 신호선에 상기 요구된 신호가 입력되기 전에, 상기 복수의 전송 신호선 중 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 신호선을 일정 전압으로 고정하기 위해, 종단 회로에 제어 신호를 입력하는 공정
    을 포함하고,
    상기 종단 회로는 상기 전송 신호선에 입력되는 요구된 신호를 생성하는 신호를 제어 신호로써 상기 전송 신호선에 인접한 신호선에 입력하고,
    상기 전송 신호선에 인접한 신호선은 상기 구동 회로로부터의 신호와 상기 종단 회로로부터의 제어 신호에 의하여 일정 전압으로 고정되는,
    고체 촬상 장치의 구동 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 요구된 전송 신호선에 인접한 신호선을 일정 전압으로 고정하기 위해, 종단 회로에 제어 신호를 입력하는 공정에서는, 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선의 한쪽에 입력되는 전압과 동일한 전압을, 상기 신호선의 다른 쪽의 측에 접속된 종단 회로에 입력함으로써, 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선이 상기 일정 전압으로 고정되는, 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 요구된 전송 신호선에 인접한 신호선을 일정 전압으로 고정하기 위해, 종단 회로에 제어 신호를 입력하는 공정에서는, 상기 요구된 전송 신호선에 입력되는 상기 요구된 신호에 동기된 제어 신호를, 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선의 다른 쪽의 측에 접속된 종단 회로에 입력함으로써, 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선이 상기 일정 전압으로 고정되는, 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 요구된 전송 신호선에 인접한 신호선을 일정 전압으로 고정하기 위해, 종단 회로에 제어 신호를 입력하는 공정에서는, 상기 요구된 전송 신호선에 입력되는 상기 요구된 신호를 반전시켜 얻은 제어 신호를, 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선의 다른 쪽의 측에 접속된 종단 회로에 입력함으로써, 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선이 상기 일정 전압으로 고정되는, 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 요구된 전송 신호선에 인접한 신호선을 일정 전압으로 고정하기 위해, 종단 회로에 제어 신호를 입력하는 공정에서는, 상기 요구된 전송 신호선에 입력되는 상기 요구된 신호를 지연시켜 얻은 제어 신호를, 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선의 다른 쪽의 측에 접속된 종단 회로에 입력함으로써, 상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선이 상기 일정 전압으로 고정되는, 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 요구된 전송 신호선에 인접한 상기 신호선은, 상기 신호 전하를 광전 변환부로부터 플로팅 디퓨전 영역에 판독하기 위한 전송 신호가 공급되는 신호선인, 고체 촬상 장치의 구동 방법.
  9. 전자 기기에 있어서,
    광학계;
    상기 광학계를 통해 입사된 광을 신호 전하로 광전 변환하고, 상기 신호 전하를 축적하도록 구성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전 영역에 판독하기 위한 전송 신호가 입력되는 전송 신호선을 포함하는 복수의 신호선과, 상기 전송 신호선을 포함하는 신호선에 요구된 신호를 입력하도록 구성된 구동 회로와, 상기 전송 신호선의, 상기 구동 회로가 접속되는 측과는 반대측에 접속되며, 상기 전송 신호선에 인접하는 신호선에 복수의 상기 요구된 신호 중의 요구된 신호가 입력되기 전에, 상기 전송 신호선을 일정 전압으로 고정시키기 위한 제어 신호가 입력되는 종단 회로를 포함하는 고체 촬상 장치; 및
    상기 고체 촬상 장치로부터 출력된 신호의 처리를 행하도록 구성된 신호 처리 회로
    를 포함하고,
    상기 종단 회로는 상기 전송 신호선에 입력되는 요구된 신호를 생성하는 신호를 제어 신호로써 상기 전송 신호선에 인접한 신호선에 입력하고,
    상기 전송 신호선에 인접한 신호선은 상기 구동 회로로부터의 신호와 상기 종단 회로로부터의 제어 신호에 의하여 일정 전압으로 고정되는,
    전자 기기.
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