KR102060194B1 - 이미지 센싱 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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KR102060194B1
KR102060194B1 KR1020180122571A KR20180122571A KR102060194B1 KR 102060194 B1 KR102060194 B1 KR 102060194B1 KR 1020180122571 A KR1020180122571 A KR 1020180122571A KR 20180122571 A KR20180122571 A KR 20180122571A KR 102060194 B1 KR102060194 B1 KR 102060194B1
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본 발명은 HDR(High Dynamic Range) 이미지를 획득할 수 있는 이미지 센싱 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 동작 방법은, 단일 노출 시간 동안 제1 플로팅 확산 영역 및 제2 플로팅 확산 영역에서 생성된 광 전하에 대응하는 극저감도 신호를 생성하는 단계, 상기 단일 노출 시간 동안 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역에 저장하여 고감도 신호를 생성하는 단계, 및 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에 저장하여 저감도 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

이미지 센싱 장치 및 이의 동작 방법{IMAGE PICKUP DEVICE AND OPERATING METHOD OF THEREOF}
본 발명은 이미지 센싱 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 HDR(High Dynamic Range) 이미지를 획득할 수 있는 이미지 센싱 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
이미지 센싱 장치는 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용하여 이미지를 캡쳐(capture)하는 소자이다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신산업의 발달에 따라 스마트폰, 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 로봇 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.
이미지 센싱 장치는 크게 CCD(Charge Coupled Device)를 이용한 이미지 센싱 장치와, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이용한 이미지 센싱 장치로 구분될 수 있다. 최근에는 아날로그 및 디지털 제어회로를 하나의 집적회로(IC) 위에 직접 구현할 수 있는 장점으로 인하여 CMOS를 이용한 이미지 센싱 장치가 많이 이용되고 있다.
본 발명의 실시예는 추가적인 포토 다이오드 없이도 단일 노출 시간 동안 다양한 감도의 이미지들을 획득할 수 있는 이미지 센싱 장치 및 이의 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 동작 방법은, 단일 노출 시간 동안 제1 플로팅 확산 영역 및 제2 플로팅 확산 영역에서 생성된 광 전하에 대응하는 극저감도 신호를 생성하는 단계, 상기 단일 노출 시간 동안 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역에 저장하여 고감도 신호를 생성하는 단계, 및 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에 저장하여 저감도 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치는, 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이, 및 상기 액티브 픽셀 센서 어레이로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하며, 상기 각 단위 픽셀은 각각이 입사 광에 대응하는 광 전하를 생성하는 제1 광전 변환 소자, 제1 플로팅 확산 영역 및 제2 플로팅 확산 영역을 포함하고, 상기 각 단위 픽셀은, 단일 노출 시간 동안 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에서 생성된 광 전하에 대응하는 극저감도 신호를 생성하고, 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역에 저장하여 고감도 신호를 생성하고, 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에 저장하여 저감도 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센싱 장치는, 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이, 및 상기 액티브 픽셀 센서 어레이로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하며, 상기 각 단위 픽셀은, 각각이 입사 광에 대응하는 광 전하를 생성하는 제1 광전 변환 소자, 제1 플로팅 확산 영역 및 제2 플로팅 확산 영역을 포함하고, 단일 노출 시간 동안 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역이 생성한 광 전하에 대응하는 극저감도 신호를 생성하고, 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자가 생성한 광 전하에 대응하는 저감도 신호 및 고감도 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 의하면, 부가적인 포토 다이오드 없이도 단일 노출 시간 동안 축적된 광 전하를 이용하여 HDR 이미지 합성을 위한 고감도, 저감도 및 극저감도 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 하나의 프레임을 위한 노출 시간이 분리되지 않음으로 인해, 모션 아티팩트(motion artifact) 발생을 방지할 수 있다.
아울러, 단일 노출 시간 동안 최대한의 노출을 이용함으로써 LFM(LED Flicker Mitigation) 효과를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 단위 픽셀의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀의 제어 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 4a 내지 도 4i 각각은 도 3의 각 구간 별 단위 픽셀의 포텐셜 분포를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이에 대한 제어 방법을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단위 픽셀의 노출 강도 대비 신호 값에 대한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 단위 픽셀의 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀들의 레이 아웃의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 단위 픽셀의 일부에 대한 단면의 일 예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치(1, image sensing device)는 액티브 픽셀 센서 어레이(Active Pixel Sensor array, 10), 로우 디코더(row decoder, 20), 로우 드라이버(row driver, 30), 컬럼 디코더(column decoder, 40), 타이밍 발생기(timing generator, 50), 상관 이중 샘플러(CDS; Correlated Double Sampler, 60), 아날로그 디지털 컨버터(ADC; Analog to Digital Converter, 70) 및 입출력 버퍼(I/O buffer, 80)를 포함한다.
액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 각각이 광 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 복수의 단위 픽셀들(11)을 포함할 수 있다. 복수의 단위 픽셀들(11)은 2차원적으로 배열될 수 있으며, 예를 들어 M(M은 2이상의 정수)개의 로우 및 N(N은 2이상의 정수)개의 컬럼으로 구성된 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 로우 드라이버(30)로부터 수신되는 복수의 구동 신호들에 의해 구동될 수 있다. 여기서, 복수의 구동 신호들은 도 2의 전송 제어 신호(TG), 제1 및 제2 리셋 제어 신호(RST1, RST2), 드레인 제어 신호(TXD), 로우 선택 신호(SEL)를 포함할 수 있다. 또한, 액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 광 신호가 변환된 전기 신호 및 리셋 성분에 해당하는 전기 신호를 상관 이중 샘플러(60)에 제공할 수 있다.
로우 디코더(20)는 타이밍 발생기(50)로부터 제공되는 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 디코딩(decoding)하여 디코딩된 결과를 로우 드라이버(30)에 제공할 수 있다.
로우 드라이버(30)는 로우 디코더(20)에서 디코딩된 결과에 따라 복수의 단위 픽셀들을 구동하는데 필요한 복수의 구동 신호들을 액티브 픽셀 센서 어레이(10)로 제공할 수 있다. 단위 픽셀이 매트릭스 형태로 배열된 경우에는 각 로우 단위로 구동 신호들이 제공될 수 있다.
컬럼 디코더(40)는 타이밍 발생기(50)로부터 제공되는 타이밍 신호 및 제어 신호를 디코딩하여 디코딩된 결과를 입출력 버퍼(80)에 제공할 수 있다.
타이밍 발생기(50)는 로우 디코더(20) 및 컬럼 디코더(40)에 타이밍 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.
상관 이중 샘플러(60)는 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에서 생성된 전기 신호를 수신하여 유지(hold) 및 샘플링할 수 있다. 상관 이중 샘플러(60)는 특정한 잡음(noise)을 포함하는 기준 레벨(reference level)과, 전기적 신호에 의한 신호 레벨(signal level)을 이중으로 샘플링하여, 기준 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(70)는 상관 이중 샘플러(60)에서 출력된 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환(아날로그-디지털 변환)하여 출력할 수 있다.
입출력 버퍼(80)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 컬럼 디코더(40)에서의 디코딩 결과에 따라 순차적으로 영상 신호 처리부(미도시)로 디지털 신호를 출력할 수 있다.
일반적으로 HDR(High Dynamic Range) 이미지를 획득하기 위해서는 고감도, 저감도 및 극저감도에 해당하는 각각의 이미지를 획득한 뒤, 상기 이미지들을 합성하여야 한다. 이를 위해, 고감도, 저감도 및 극저감도에 해당하는 각 이미지는 긴 노출(long exposure), 짧은 노출(short exposure) 및 매우 짧은 노출(very short exposure)로 노출 시간을 달리하여 이미지가 캡쳐(capture)되어야 한다. 이를 통해, 예컨대 노출 시간 대비 신호 값의 비율이 x256, x16 및 x1배인 고감도, 저감도 및 극저감도 이미지가 획득될 수 있다.
그러나, 동일 픽셀에 대하여 노출 시간이 시간적으로 분리되는 경우, 빠른 속도로 움직이는 장면(scene)에 대해 모션 아티팩트(motion artifact)가 발생할 수 있어 최종적인 이미지의 심각한 품질 열화를 초래할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지 센싱 장치(1)는 HDR 이미지를 획득할 수 있도록 고감도, 저감도 및 극저감도에 해당하는 각각의 이미지를 획득하되, 모션 아티팩트를 방지하기 위해 한 프레임에서 단 한번의 노출로 3 종류의 이미지를 획득할 수 있는 픽셀 구조 및 픽셀 제어 방법을 제공하고자 한다.
도 2는 도 1에 도시된 단위 픽셀의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀(100)은 도 1에 도시된 액티브 픽셀 센서 어레이(10)를 구성하는 단위 픽셀(11)의 일 실시예에 해당한다.
픽셀(100)은 제1 내지 제3 광전 변환 소자(PD1~PD3), 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(Floating Diffusion region; FD1, FD2), 전하 전송 트랜지스터(TX), 드라이브 트랜지스터(DX), 제1 및 제2 리셋 트랜지스터(RX1, RX2), 선택 트랜지스터(SX), 제1 및 제2 정션 커패시터(Cj1, Cj2), 로드 커패시터(Cload) 및 드레인 트랜지스터(VX)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 광전 변환 소자(PD1~PD3) 각각은 입사 광을 흡수하여 입사 광의 광량에 대응하는 전하를 축적할 수 있다. 제1 내지 제3 광전 변환 소자(PD1~PD3) 각각은 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀형(pinned) 포토 다이오드 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있으며, 도 2에는 포토 다이오드로 예시되어 있다. 제1 내지 제3 광전 변환 소자(PD1~PD3) 각각이 축적한 전하는 제1 플로팅 확산 영역(FD1) 또는 제2 플로팅 확산 영역(FD2)로 전송될 수 있다.
제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2) 각각은 전하를 전압으로 전환하는 영역으로서, 정션 커패시터(Cj1, Cj2)를 갖고 있기 때문에, 전하가 누적적으로 저장될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2) 각각은 제1 도전형(예컨대, n형)의 불순물로 도핑된 영역일 수 있다. 한편, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)을 감싸는 반도체층은 제2 도전형(예컨대, p형)의 불순물로 도핑될 수 있는데, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)과 이들을 감싸는 반도체층과의 관계에 따라, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2) 각각은 입사 광을 흡수하여 입사 광의 광량에 대응하는 전하를 축적할 수 있으며, 이러한 동작이 앞서 설명한 제2 및 제3 광전 변환 소자(PD2, PD3)로 모델링될 수 있다. 즉, 제2 및 제3 광전 변환 소자(PD2, PD3)는 광전 변환의 목적으로 큰 부피를 갖는 포토 다이오드는 아니므로 small PD라 불릴 수 있고, 상대적으로 제1 광전 변환 소자(PD1)는 large PD라 불릴 수 있다. 여기서, 제1 광전 변환 소자(PD1)와, 제2 및 제3 광전 변환 소자(PD2, PD3) 간에 일정한 포텐셜 기울기를 갖도록 제1 광전 변환 소자(PD1)와, 제2 및 제3 광전 변환 소자(PD2, PD3)의 불순물 농도가 서로 다를 수 있다.
전하 전송 트랜지스터(TX)는 게이트에 인가되는 전송 제어 신호(TG)에 따라 턴-온(turn-on)되어 제1 광전 변환 소자(PD1)에 축적된 전하를 제1 플로팅 확산 영역(FD1)으로 전송할 수 있다.
소스 팔로워 증폭기로 예시되어 있는 드라이브 트랜지스터(DX)는 광전 변환 소자들(PD1~PD3)에 축적된 전하를 전달받은 제1 플로팅 확산 영역(FD1)의 전기적 포텐셜의 변화를 증폭하여 선택 트랜지스터(SX)로 전달할 수 있다.
제1 리셋 트랜지스터(RX1)는 게이트에 인가되는 제1 리셋 제어 신호(RST1)에 따라 턴-온되어 제2 플로팅 확산 영역(FD2)을(또는 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2))을 전원 전압(VDD)으로 리셋시킬 수 있다. 제2 리셋 트랜지스터(RX2)는 게이트에 인가되는 제2 리셋 제어 신호(RST2)에 따라 턴-온되어 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)이 서로 동일한 포텐셜을 갖도록 전기적으로 연결할 수 있다.
선택 트랜지스터(SX)는 로우 단위로 읽어낼 픽셀을 선택하는 역할을 할 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)는 게이트에 인가되는 선택 제어 신호(SEL)에 따라 턴-온되어 선택 트랜지스터(SX)의 드레인(즉, 드라이브 트랜지스터(DX)의 소스)에 제공되는 제1 플로팅 확산 영역(FD1)의 전기적 포텐셜 변화에 대응하는 신호가 출력 전압(Vout)으로서 출력될 수 있다.
제1 및 제2 정션 커패시터(Cj1, Cj2)는 앞서 설명된 바와 같이 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2) 각각이 전하를 누적적으로 저장하기 위한 커패시턴스를 제공할 수 있다.
로드 커패시터(Cload)는 제2 플로팅 확산 영역(FD2)과 전기적으로 연결되어 소정의 커패시턴스에 대응하는 전하 축적 용량을 제2 플로팅 확산 영역(FD2)에 제공할 수 있다. 로드 커패시터(Cload)의 커패시턴스는 HDR 이미지를 획득하기 위한 고감도, 저감도 및 극저감도를 만족시킬 수 있도록 미리 결정될 수 있다.
드레인 트랜지스터(VX)는 게이트에 인가되는 드레인 제어 신호(TXD)에 따라 전하 전송 트랜지스터(TX)의 게이트의 전위 장벽에 비해 상대적으로 전위 장벽을 낮추어, 제1 광전 변환 소자(PD1)에 과축적된 전하가 제1 플로팅 확산 영역(FD1) 또는 인접한 다른 영역으로 전달되지 않고(overflow charge) 전원 전압(VDD)으로 드레인 되도록 제어할 수 있다. 만일 오버플로우된 전하가 발생할 경우, 인접 픽셀에 블루밍(blooming) 현상을 유발할 수 있으며, 해당 픽셀의 극저감도 이미지의 품질을 열화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀의 제어 방법을 나타내는 타이밍도이다. 도 4a 내지 도 4i 각각은 도 3의 각 구간 별 단위 픽셀의 포텐셜 분포를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 단위 픽셀(100)을 제어하기 위해 단위 픽셀(100)에 인가되는 제어 신호들(TXD, RST1, RST2, TG, SEL)이 도시되어 있다. 드레인 제어 신호(TXD)는 제1 광전 변환 소자(PD1)에 과축적된 전하가 제1 플로팅 확산 영역(FD1) 또는 인접한 다른 영역으로 전달되지 않고 전원 전압(VDD)으로 드레인 되도록 하기 위해 실험적으로 결정된 전압 레벨을 모든 구간에서 유지할 수 있다.
제어 신호들(RST1, RST2, TG, SEL) 각각은 2가지 논리 레벨(high level 또는 low level)을 가질 수 있으며, 각 트랜지스터(RX1, RX2, TX, SX)는 게이트에 하이 레벨의 신호가 인가될 경우 턴-온 되고, 게이트에 로우 레벨의 신호가 인가될 경우 턴-오프(turn-off)될 수 있다.
단위 픽셀(100)이 한 프레임에 대응하는 신호를 생성 및 출력하는 동작 주기는 간략히 제1 내지 제9 구간(P1~P9)으로 구분될 수 있다. 이하에서는 도 4a 내지 도 4i를 함께 참조하여 각 구간에서의 단위 픽셀(100)의 동작에 대해 설명하기로 한다. 도 3에서 'SH'로 표시된 항목은 단위 픽셀(100)로부터 신호를 읽어들여 저장하는 동작을 나타내는 것으로서, 샘플링(sampling) 및 홀드(hold) 동작을 의미한다.
먼저 제1 구간(P1)에서, 제1 리셋 제어 신호(RST1), 제2 리셋 제어 신호(RST2), 전송 제어 신호(TG) 각각은 하이 레벨을, 선택 제어 신호(SEL)은 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각은 턴-온되고, 선택 트랜지스터(SX)는 턴-오프될 수 있다.
도 4a에는 제1 구간(P1)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 여기서, 각 영역에서의 포텐셜은 위로 갈수록 높아지며, 각 트랜지스터는 턴-오프되면 포텐셜 장벽을 형성하여 소스-드레인 간 전하 전송을 막을 수 있다. 또한, 각 트랜지스터는 턴-온되면 소스-드레인 간에 전하 전송이 이루어질 수 있는데, 설명의 편의상 게이트의 포텐셜은 소스 및 드레인의 포텐셜 중 어느 하나(도면에서는 높은) 포텐셜과 동일한 포텐셜을 가진다고 가정하기로 한다. 또한, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2) 각각은 입사 광을 흡수하여 입사 광의 광량에 대응하는 전하를 축적할 수 있으며, 이러한 동작으로 인해 각각 제2 및 제3 광전 변환 소자(PD2, PD3)와 같이 동작할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2) 각각은 다른 노드(예컨대, 제1 광전 변환 소자(PD1))로부터 전달되는 전하를 저장할 수 있음과 동시에, 각각 제2 및 제3 광전 변환 소자(PD2, PD3)가 입사 광의 광량에 대응하여 생성하는 전하를 축적할 수 있다. 아울러, 제1 광전 변환 소자(PD1)의 포텐셜은 일정한 포텐셜 기울기를 갖도록 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)의 포텐셜보다 높을 수 있다. 아울러, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)의 포텐셜은 서로 동일한 것으로 가정하고 설명하나, 서로 다를 수도 있다.
제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각이 턴-온 됨에 따라 제1 광전 변환 소자(PD1), 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)에 존재하던 전하는 모두 전원 전압(VDD)으로 드레인(또는 리셋)될 수 있다.
제2 구간(P2)에서, 제2 리셋 제어 신호(RST2)는 하이 레벨을, 제1 리셋 제어 신호(RST1), 전송 제어 신호(TG), 선택 제어 신호(SEL) 각각은 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 리셋 트랜지스터(RX2)는 턴-온되고, 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 전하 전송 트랜지스터(TX), 선택 트랜지스터(SX) 각각은 턴-오프될 수 있다. 한편, 선택 제어 신호(SEL)는 제2 구간(P2) 개시 후 일정 시간이 경과한 뒤 극저감도 신호(v-short signal)를 리드 아웃하기 위해 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이할 수 있다. 또한, 드레인 제어 신호(TXD)에 의해 드레인 트랜지스터(VX)의 포텐셜 장벽은 전하 전송 트랜지스터(TG)의 포텐셜 장벽에 비해 일정 전위(ΔV)만큼 낮게 형성되어 오버 플로우되는 전하를 우선적으로 전원 전압(VDD)으로 드레인 시킬 수 있다.
도 4b에는 제2 구간(P2)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 제2 리셋 트랜지스터(RX2)가 턴-온되고 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 전하 전송 트랜지스터(TX), 선택 트랜지스터(SX) 각각이 턴오프 됨에 따라, 제1 광전 변환 소자(PD1), 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2) 각각에는 입사 광의 세기에 대응하여 변환되는 광 전하가 축적될 수 있다. 일정 시간이 경과한 뒤, 선택 트랜지스터(SX)가 턴-온될 수 있으며, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)에 축적된 광 전하에 따른 전압 레벨은 드라이브 트랜지스터(DX) 및 선택 트랜지스터(SX)를 통해 출력 전압(Vout)으로 출력될 수 있다.
여기서 출력되는 신호는 극저감도 신호(v-short signal)로서, HDR 이미지를 획득하기 위한 극저감도에 해당하는 이미지를 구성할 수 있다. 극저감도 신호(v-short signal)는 노출 시간 대비 신호 값의 비율이 매우 낮은(예컨대, x1) 신호를 의미한다.
극저감도 신호(v-short signal)를 획득하기 위해 단위 픽셀(100)은 낮은 변환 이득(conversion gain) 및 낮은 양자 효율(quantum efficiency)을 이용할 수 있다.
변환 이득은 축적된 광 전하가 출력 전압으로 변환되는 비율을 의미하며, 변환 이득이 높을수록 적은 광 전하로 높은 출력 전압을 얻을 수 있다. 단위 픽셀(100)은 변환 이득을 낮추고자 할 때, 제2 리셋 트랜지스터(RX2)를 턴-온시켜 제2 플로팅 확산 영역(FD2)에 연결된 로드 커패시터(Cload)를 제1 플로팅 확산 영역(FD1)에 연결시킬 수 있다. 로드 커패시터(Cload)는 상대적으로 큰 정전 용량을 가지고 있어 많은 양의 광 전하를 축적할 수 있으므로, 축적된 광 전하가 출력 전압으로 변환되는 비율을 낮출 수 있다. 반대로, 단위 픽셀(100)은 변환 이득을 높이고자 할 때, 제2 리셋 트랜지스터(RX2)를 턴-오프시켜 로드 커패시터(Cload)를 제1 플로팅 확산 영역(FD1)에 연결시키지 않음으로써, 축적된 광 전하가 출력 전압으로 변환되는 비율을 높일 수 있다.
양자 효율은 입사 광의 광량이 광 전하로 변환되는 비율을 의미하며, 양자 효율이 높을수록 적은 입사 광으로 많은 광 전하가 생성될 수 있다. 단위 픽셀(100)은 양자 효율을 낮추고자 할 때, 제2 및 제3 광전 변환 소자(PD2, PD3)가 생성한 광 전하를 이용하여 출력 전압을 획득할 수 있다. 반대로, 단위 픽셀(100)은 양자 효율을 높이고자 할 때, 제1 광전 변환 소자(PD1)가 생성한 광 전하를 이용하여 출력 전압을 획득할 수 있다.
노출 시간에 비례하여 입사 광의 광량이 결정되고, 입사 광의 광량에 양자 효율이 곱해져 광 전하의 양이 결정되고, 광 전하의 양에 변환 이득이 곱해져 출력 전압이 결정되는 바, 노출 시간과 출력 전압(신호 값)의 비율인 감도는 양자 효율과 변환 이득을 조정함에 의해 결정될 수 있다.
한편, 후술하는 바와 같이 저감도 신호(short signal)를 획득하기 위해 단위 픽셀(100)은 낮은 변환 이득 및 높은 양자 효율을 이용할 수 있고, 고감도 신호(long signal)를 획득하기 위해 단위 픽셀(100)은 높은 변환 이득 및 높은 양자 효율을 이용할 수 있다.
또한, 극저감도 신호(v-short signal)를 획득하기 위해 단위 픽셀(100)이 낮은 변환 이득을 이용할 경우, 출력 전압이 포화되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 최대 출력 전압은 광 전하를 수용할 수 있는 용량인 FWC(Full Well Capacity)와 변환 이득의 곱으로 나타나는 바, 적절한 커패시턴스를 갖는 로드 커패시터(Cload)를 제1 플로팅 확산 영역(FD1)에 연결하여 충분한 FWC를 확보함으로써 이러한 문제를 방지할 수 있다.
제3 구간(P3)에서, 제1 리셋 제어 신호(RST1), 제2 리셋 제어 신호(RST2), 선택 제어 신호(SEL) 각각은 하이 레벨을, 전송 제어 신호(TG)는 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 선택 트랜지스터(SX) 각각은 턴-온되고, 전하 전송 트랜지스터(TX)는 턴-오프될 수 있다.
도 4c에는 제3 구간(P3)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 선택 트랜지스터(SX) 각각은 턴-온되고, 전하 전송 트랜지스터(TX)는 턴-오프 됨에 따라, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)에 축적되어 있던 광 전하가 모두 전원 전압(VDD)으로 드레인(또는 리셋)될 수 있다.
제4 구간(P4)에서, 제2 리셋 제어 신호(RST2), 선택 제어 신호(SEL) 각각은 하이 레벨을, 제1 리셋 제어 신호(RST1), 전송 제어 신호(TG) 각각은 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 선택 트랜지스터(SX) 각각은 턴-온되고, 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각은 턴-오프될 수 있다.
도 4d에는 제4 구간(P4)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 제2 리셋 트랜지스터(RX2)가 턴-온되고 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각이 턴오프 됨에 따라, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)이 리셋된 상태에서의 리셋 성분에 해당하는 전하가 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)에 존재할 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)가 턴-온된 상태이므로, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)의 리셋 성분 따른 전압 레벨은 드라이브 트랜지스터(DX) 및 선택 트랜지스터(SX)를 통해 출력 전압(Vout)으로 출력될 수 있다.
여기서 출력되는 신호는 저감도 리셋 신호(short reset)로서, HDR 이미지를 획득하기 위한 저감도에 해당하는 이미지를 구성할 수 있다. 즉, 저감도 리셋 신호(short reset)는, 제9 구간(P9)에서 획득되는 저감도 신호(short signal)와 동일한 조건에서 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)의 리셋 성분을 나타내며, 저감도 신호(short signal)와의 CDS(Correlated Double Sampling)를 통해 저감도 조건에서 실제 광 전하에 대응하는 신호가 획득될 수 있다.
제5 구간(P5)에서, 선택 제어 신호(SEL)는 하이 레벨을, 제1 리셋 제어 신호(RST1), 제2 리셋 제어 신호(RST2), 전송 제어 신호(TG) 각각은 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 선택 트랜지스터(SX)는 턴-온되고, 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각은 턴-오프될 수 있다.
도 4e에는 제5 구간(P5)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각이 턴오프 됨에 따라, 제1 플로팅 확산 영역(FD1)이 리셋된 상태에서의 리셋 성분에 해당하는 전하가 제1 플로팅 확산 영역(FD1)에 존재할 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)가 턴-온된 상태이므로, 제1 플로팅 확산 영역(FD1)의 리셋 성분 따른 전압 레벨은 드라이브 트랜지스터(DX) 및 선택 트랜지스터(SX)를 통해 출력 전압(Vout)으로 출력될 수 있다.
여기서 출력되는 신호는 고감도 리셋 신호(long reset)로서, HDR 이미지를 획득하기 위한 고감도에 해당하는 이미지를 구성할 수 있다. 즉, 고감도 리셋 신호(long reset)는, 제7 구간(P7)에서 획득되는 고감도 신호(long signal)와 동일한 조건에서 제1 플로팅 확산 영역(FD1)의 리셋 성분을 나타내며, 고감도 신호(long signal)와의 CDS를 통해 고감도 조건에서 실제 광 전하에 대응하는 신호가 획득될 수 있다.
제6 구간(P6)에서, 전송 제어 신호(TG), 선택 제어 신호(SEL) 각각은 하이 레벨을, 제1 리셋 제어 신호(RST1), 제2 리셋 제어 신호(RST2) 각각은 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 전하 전송 트랜지스터(TX), 선택 트랜지스터(SX) 각각은 턴-온되고, 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2) 각각은 턴-오프될 수 있다.
도 4f에는 제6 구간(P6)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2) 각각이 턴-오프되고 전하 전송 트랜지스터(TX)가 턴-온 됨에 따라, 제1 광전 변환 소자(PD1)에 축적된 광 전하가 제1 플로팅 확산 영역(FD1)으로 전달될 수 있다. 이때, 제1 광전 변환 소자(PD1)의 FWC에 비해 제1 플로팅 확산 영역(FD1)의 FWC는 상대적으로 작으므로 일부의 광 전하가 전달된 뒤 포화(saturation) 상태에 도달할 수 있다.
제7 구간(P7)에서, 선택 제어 신호(SEL)는 하이 레벨을, 제1 리셋 제어 신호(RST1), 제2 리셋 제어 신호(RST2), 전송 제어 신호(TG) 각각은 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 선택 트랜지스터(SX)는 턴-온되고, 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각은 턴-오프될 수 있다.
도 4g에는 제7 구간(P7)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각이 턴-오프되고 선택 트랜지스터(SX)가 턴-온 됨에 따라, 제1 플로팅 확산 영역(FD1)에 축적된 광 전하에 따른 전압 레벨은 드라이브 트랜지스터(DX) 및 선택 트랜지스터(SX)를 통해 출력 전압(Vout)으로 출력될 수 있다.
여기서 출력되는 신호는 고감도 신호(long signal)로서, HDR 이미지를 획득하기 위한 고감도에 해당하는 이미지를 구성할 수 있다. 고감도 신호(long signal)는 노출 시간 대비 신호 값의 비율이 높은(예컨대, x256) 신호를 의미한다.
고감도 신호(long signal)를 획득하기 위해 단위 픽셀(100)은 높은 변환 이득(conversion gain) 및 높은 양자 효율(quantum efficiency)을 이용할 수 있다. 즉, 단위 픽셀(100)은 제2 리셋 트랜지스터(RX2)를 턴-오프시켜 로드 커패시터(Cload)를 제1 플로팅 확산 영역(FD1)에 연결시키지 않음으로써 변환 이득을 높일 수 있고, 제1 광전 변환 소자(PD1)가 생성한 광 전하를 이용하여 출력 전압을 획득함으로써 양자 효율을 높일 수 있다.
제8 구간(P8)에서, 전송 제어 신호(TG), 제2 리셋 제어 신호(RST2), 선택 제어 신호(SEL) 각각은 하이 레벨을, 제1 리셋 제어 신호(RST1)는 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 전하 전송 트랜지스터(TX), 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 선택 트랜지스터(SX) 각각은 턴-온되고, 제1 리셋 트랜지스터(RX1)는 턴-오프될 수 있다.
도 4h에는 제8 구간(P8)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각이 턴-온되고 제1 리셋 트랜지스터(RX1)가 턴-오프 됨에 따라, 제1 광전 변환 소자(PD1)에 축적된 광 전하가 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)으로 전달될 수 있다. 이때, 제1 광전 변환 소자(PD1)의 FWC에 비해 로드 커패시터(Cload)가 연결된 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)의 FWC는 상대적으로 크므로 광 전하 전부가 전달될 수 있다.
제9 구간(P9)에서, 제2 리셋 제어 신호(RST2), 선택 제어 신호(SEL) 각각은 하이 레벨을, 제1 리셋 제어 신호(RST1), 전송 제어 신호(TG) 각각은 로우 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 선택 트랜지스터(SX) 각각은 턴-온되고, 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각은 턴-오프될 수 있다.
도 4i에는 제9 구간(P9)에서 단위 픽셀(100)의 포텐셜 분포가 도시되어 있다. 제1 리셋 트랜지스터(RX1), 전하 전송 트랜지스터(TX) 각각이 턴-오프되고 제2 리셋 트랜지스터(RX2), 선택 트랜지스터(SX) 각각이 턴-온 됨에 따라, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2)에 축적된 광 전하에 따른 전압 레벨은 드라이브 트랜지스터(DX) 및 선택 트랜지스터(SX)를 통해 출력 전압(Vout)으로 출력될 수 있다.
여기서 출력되는 신호는 저감도 신호(short signal)로서, HDR 이미지를 획득하기 위한 저감도에 해당하는 이미지를 구성할 수 있다. 저감도 신호(short signal)는 노출 시간 대비 신호 값의 비율이 낮은(예컨대, x16) 신호를 의미한다.
저감도 신호(short signal)를 획득하기 위해 단위 픽셀(100)은 낮은 변환 이득(conversion gain) 및 높은 양자 효율(quantum efficiency)을 이용할 수 있다. 즉, 단위 픽셀(100)은 제2 리셋 트랜지스터(RX2)를 턴-온시켜 제2 플로팅 확산 영역(FD2)에 연결된 로드 커패시터(Cload)를 제1 플로팅 확산 영역(FD1)에 연결시킴으로써 변환 이득을 낮출 수 있고, 제1 광전 변환 소자(PD1)가 생성한 광 전하를 이용하여 출력 전압을 획득함으로써 양자 효율을 높일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 극저감도 신호(v-short signal)는 극저감도 이미지를, 저감도 신호(short signal) 및 저감도 리셋 신호(short reset)는 저감도 이미지를, 고감도 신호(long signal) 및 고감도 리셋 신호(long reset)는 고감도 이미지를 구성할 수 있다. 여기서, 저감도 신호(short signal) 및 저감도 리셋 신호(short reset), 또는 고감도 신호(long signal) 및 고감도 리셋 신호(long reset) 간의 CDS 동작은 도 1의 CDS(60) 또는 각 신호가 디지털화된 값끼리의 감산(영상 신호 처리부(미도시), ADC(70), 입출력 버퍼(80) 등에 의해 수행 가능)을 통해 이루어질 수 있다.
영상 신호 처리부(미도시)는 극저감도 이미지, 저감도 이미지 및 고감도 이미지를 이용하여 HDR 이미지를 합성할 수 있으며, 이러한 HDR 이미지는 한번의 단일 노출 시간(single exposure)만을 통해 획득될 수 있다. 따라서, 동일 픽셀에 대하여 노출 시간이 시간적으로 분리되지 않아, 빠른 속도로 움직이는 장면에 대해 모션 아티팩트가 발생하지 않아 최종적인 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다. 물론, 극저감도 신호(v-short signal), 저감도 신호(short signal), 저감도 리셋 신호(short reset), 고감도 신호(long signal) 및 고감도 리셋 신호(long reset) 각각의 리드아웃 타이밍은 서로 상이하나, 전체의 단일 노출 시간(single exposure) 대비 각 신호의 리드아웃에 소요되는 시간은 상대적으로 매우 짧은 시간이므로 모든 신호에 대한 노출 시간은 서로 동일한 것으로 보아도 무방하다.
또한, 한번의 단일 노출 시간(single exposure) 동안 최대 가능 노출 시간을 확보함으로써 LFM(LED Flicker Mitigation) 효과도 얻을 수 있다. 즉, LED 광원을 촬영시 발생할 수 있는 LED 플리커 현상을 방지 내지 완화할 수 있다.
아울러, 극저감도 신호(v-short signal)에 대한 리드아웃은 3T(Transistor) 방식을 채택하여 보다 효율적인 타이밍 구조 설계가 가능하다.
게다가, 별도의 포토 다이오드를 추가하지 않고도 한번의 단일 노출 시간(single exposure)으로 극저감도 이미지, 저감도 이미지 및 고감도 이미지를 획득할 수 있어, 이미지 센서의 소형화와 함께 고품질의 이미지를 획득할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이에 대한 제어 방법을 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 각 단위 픽셀은 도 3과 도 4a 내지 도 4i에서 설명된 타이밍에 따라 제어되고, 이러한 타이밍은 액티브 픽셀 센서 어레이(10)의 동일한 로우에 속한 단위 픽셀들에 대해서 그 단일 노출 시간(single exposure) 및 리드아웃 시간(long/short/v-short read-out)은 동일하게 제어될 수 있다.
그리고, 로우 별로 순차적으로 그 노출 시간 및 리드아웃 시간이 미리 정해진 시간만큼 지연될 수 있다. 즉, 롤링 셔터(rolling shutter) 방식으로 n(n은 1이상의 정수)번째 프레임과 (n+1)번째 프레임에 대해 액티브 픽셀 센서 어레이(10)의 노출 시간 및 리드아웃 시간이 제어될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단위 픽셀의 노출 강도 대비 신호 값에 대한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 그래프의 가로축은 노출 강도(또는 노출 시간)를 나타내고, 세로축은 신호 값을 나타낸다.
고감도 이미지(long exposure)는 고감도 신호(long signal) 및 고감도 리셋 신호(long reset)로부터 획득되고 노출 강도 증가시 가장 빨리 신호 포화(signal saturation)에 도달하며, 예컨대 x256의 감도를 가질 수 있다.
저감도 이미지(short exposure)는 저감도 신호(short signal) 및 저감도 리셋 신호(short reset)로부터 획득되고 노출 강도 증가시 고감도 이미지(long exposure) 다음으로 신호 포화(signal saturation)에 도달하며, 예컨대 x16의 감도를 가질 수 있다.
극저감도 이미지(v-short exposure)는 극저감도 신호(v-short signal) 로부터 획득되고 노출 강도 증가시 마지막으로 신호 포화(signal saturation)에 도달하며, 예컨대 x1의 감도를 가질 수 있다.
고감도 이미지(long exposure), 저감도 이미지(short exposure) 및 극저감도 이미지(v-short exposure)를 합성하여 생성되는 HDR 이미지는 리드아웃 동작에서 발생하는 다양한 노이즈가 지배적인 영역(read noise 영역)을 제외한 넓은 범위의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 가질 수 있어 높은 품질을 확보할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 단위 픽셀의 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀(200)은 도 1에 도시된 액티브 픽셀 센서 어레이(10)를 구성하는 단위 픽셀(11)의 다른 실시예에 해당한다.
픽셀(200)은 도 2의 픽셀(100)과 마찬가지로, 제1 내지 제3 광전 변환 소자(PD1~PD3), 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2), 전하 전송 트랜지스터(TX), 드라이브 트랜지스터(DX), 제1 및 제2 리셋 트랜지스터(RX1, RX2), 선택 트랜지스터(SX), 제1 및 제2 정션 커패시터(Cj1, Cj2), 로드 커패시터(Cload) 및 드레인 트랜지스터(VX)를 포함할 수 있다.
픽셀(200)에 포함된 구성들의 동작은 픽셀(100)에 포함된 구성들의 동작과 실질적으로 동일하다. 다만, 제2 리셋 트랜지스터(RX2)가 제1 리셋 트랜지스터(RX1)와 제1 플로팅 확산 영역(FD1) 사이가 아닌, 제1 플로팅 확산 영역(FD1)과 바이어스 전압(예컨대, 접지 전압) 사이에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 플로팅 확산 영역(FD2)에 큰 FWC를 제공하기 위한 로드 커패시터(Cload)는 제2 플로팅 확산 영역(FD2)와 바이어스 전압(예컨대, 접지 전압) 사이에 연결될 수 있다.
도 2에 설명된 각 구성의 동작 및 도 3에 설명된 단위 픽셀의 제어 방법과 더불어, 도 4a 내지 도 4i에서 설명된 각 구간 별 단위 픽셀의 포텐셜 분포는 픽셀(200)에도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있는 바, 설명의 편의상 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 도 2 또는 도 7에 예시된 회로에 국한되는 것이 아니며, 한 프레임에서 단 한번의 노출로 3 종류의 이미지를 획득할 수 있는 다양한 픽셀 구조 또는 픽셀 제어 방법을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀들의 레이 아웃의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 9는 도 8에 도시된 단위 픽셀의 일부에 대한 단면의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 단위 픽셀들의 레이 아웃은 복수의 단위 픽셀들이 매트릭스 형태로 2차원적으로 배열되어 액티브 픽셀 센서 어레이(10)를 구성하는 일 예를 나타낸다. 도 8에서 라지 PD(large PD)는 도 2 또는 도 7의 제1 광전 변환 소자(PD1)를 의미하고, 스몰 PD(small PD)는 도 2 또는 도 7의 제2 및 제3 광전 변환 소자(PD2, PD3)(또는 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(FD1, FD2))를 의미할 수 있다.
즉, 하나의 라지 PD(large PD)와 스몰 PD(small PD)가 하나의 단위 픽셀을 구성할 수 있는데, 라지 PD(large PD)와 스몰 PD(small PD)가 서로 겹쳐지지 않도록 배치하여 수광 효율을 최적화할 수 있고, 라지 PD(large PD)를 배치한 뒤 잔여 공간에 스몰 PD(small PD)를 배치함으로써 집적도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 8에서는 라지 PD(large PD)의 좌측 아래에 스몰 PD(small PD)를 배치하는 것으로 예시되었으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 다른 인접한 위치에 배치하는 것도 가능하다.
이하에서는 도 9를 참조하여 도 8의 단위 픽셀의 A-A'에 대한 단면에 대해 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 단위 픽셀(900)은 제1 마이크로 렌즈(901), 제2 마이크로 렌즈(902), 컬러 필터층(903), 패시베이션(904), 반도체층(905), STI(shallow trench isolation; 906), 라지 PD(907), 제1 절연막(908), 제1 플로팅 확산 영역(909), 제2 절연막(910), 제2 플로팅 확산 영역(911) 및 제3 절연막(912)을 포함할 수 있다. 단위 픽셀(900)은 메탈 배선층에 의한 수광 효율 저하를 방지하기 위한 BSI(Back-Side Illumination) 구조를 가질 수 있다.
도 9에 도시된 단면은 예시적인 것이며, 필요에 따라 다른 구성이 추가되거나 일부 구성이 생략될 수 있으며, 각 구성의 형상 및 위치는 얼마든지 변형될 수 있다.
제1 마이크로 렌즈(901)는 라지 PD(907)와 대응되어 겹쳐지도록 배치되어, 단위 픽셀(900)로 입사되는 광을 집광하여 라지 PD(907)로 전달할 수 있다. 제1 마이크로 렌즈(901)는 집광 효율을 최적화하기 위해 미리 정해진 소정의 곡률을 가진 볼록한 형태를 가질 수 있다.
제2 마이크로 렌즈(902)는 스몰 PD 즉, 제1 및 제2 플로팅 확산 영역(909, 911)과 대응되어 겹쳐지도록 배치되어, 단위 픽셀(900)로 입사되는 광을 집광하여 스몰 PD(909, 911)로 전달할 수 있다. 제2 마이크로 렌즈(902)는 집광 효율을 최적화하기 위해 미리 정해진 소정의 곡률을 가진 볼록한 형태를 가질 수 있다. 또한, 제2 플로팅 확산 영역(911)이 제1 플로팅 확산 영역(909)에 비해 넓은 면적을 가져 보다 높은 양자 효율을 가질 수 있어, 도 9에는 제2 마이크로 렌즈(902)를 통과한 광이 제2 플로팅 확산 영역(911)에 집중되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되지는 않는다.
컬러 필터층(903)은 하부의 마이크로 렌즈들(901, 902)을 통해 입사된 광 중 특정 파장의 광을 선택적으로 통과시킬 수 있다. 인접하는 픽셀들 각각에 포함된 컬러 필터층이 통과시키는 파장 대역은 서로 다를 수 있으며, 예를 들어 도 8에 도시된 4개의 픽셀들이 베이어 패턴(bayer pattern)을 구성하도록 컬러 필터층이 각 픽셀에 포함될 수 있다.
패시베이션(904)은 입사 광이 그대로 통과하는 층이며, 인접한 표면을 평탄화하여 입사 광의 난반사를 방지할 수 있다.
반도체층(905)은 제2 도전형(예컨대, p형)의 불순물로 도핑된 영역일 수 있다. 반도체층(905)은 제1 도전형(예컨대, n형)의 불순물로 도핑된 라지 PD(907)와 스몰 PD(909, 911)를 감싸는 형태로 배치되어, 라지 PD(907)와 스몰 PD(909, 911) 상호 간의 자유로운 전하 전송을 방지함과 동시에 라지 PD(907)와 스몰 PD(909, 911)가 광 전하를 축적할 수 있도록 할 수 있다.
STI(906)는 인접한 다른 픽셀들과의 전기적인 분리를 위해 반도체 기판에 트렌치를 형성하고, 트렌치 내부를 절연막으로 매립함으로써 소자분리막으로서의 역할을 수행할 수 있다.
라지 PD(907)는 도 2 또는 도 7의 제1 광전 변환 소자(PD1)에 해당하며, 제1 마이크로 렌즈(901)를 통과한 입사 광의 광량에 대응하는 광 전하를 생성하여 축적할 수 있다.
제1 절연막(908)은 전송 제어 신호(TG)를 입력 받는 단자와 반도체 기판을 전기적으로 분리시킬 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및/또는 실리콘 산질화물로 구성될 수 있다. 전송 제어 신호(TG)가 하이 레벨인 경우에는 제1 절연막(908)의 하부에 라지 PD(907)와 제1 플로팅 확산 영역(909) 간에 전하 전송이 가능한 채널이 형성될 수 있다.
제1 플로팅 확산 영역(909)은 도 2 또는 도 7의 제1 플로팅 확산 영역(FD1)에 해당하며, 제2 마이크로 렌즈(902)를 통과한 입사 광의 광량에 대응하는 광 전하를 생성하여 축적할 수 있다.
제2 절연막(910)은 제2 리셋 제어 신호(RST2)를 입력 받는 단자와 반도체 기판을 전기적으로 분리시킬 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및/또는 실리콘 산질화물로 구성될 수 있다. 제2 리셋 제어 신호(RST2)가 하이 레벨인 경우에는 제2 절연막(910)의 하부에 제1 플로팅 확산 영역(909)과 제2 플로팅 확산 영역(911) 간에 전하 전송이 가능한 채널이 형성될 수 있다. 도 9에는 이러한 채널이 예시적으로 도시되어 있다.
제2 플로팅 확산 영역(911)은 도 2 또는 도 7의 제2 플로팅 확산 영역(FD2)에 해당하며, 제2 마이크로 렌즈(902)를 통과한 입사 광의 광량에 대응하는 광 전하를 생성하여 축적할 수 있다. 제2 플로팅 확산 영역(911)은 도 2 또는 도 7에서 설명된 바와 같이, 일측단이 제2 플로팅 확산 영역(911)과 연결되고 타측단이 바이어스 전압(Cbias, 예컨대 접지전압)을 인가받는 로드 커패시터(Cload)와 연결될 수 있다.
제3 절연막(912)은 제1 리셋 제어 신호(RST1)를 입력 받는 단자와 반도체 기판을 전기적으로 분리시킬 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및/또는 실리콘 산질화물로 구성될 수 있다. 제1 리셋 제어 신호(RST1)가 하이 레벨인 경우에는 제3 절연막(912)의 하부에 제2 플로팅 확산 영역(911)과 전원 전압(VDD) 단자 간에 전하 전송이 가능한 채널이 형성될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 이미지 센싱 장치
10 : 액티브 픽셀 센서 어레이
11 : 단위 픽셀
20 : 로우 디코더
30 : 로우 드라이버
40 : 컬럼 디코더
50 : 타이밍 발생기
60 : 상관 이중 샘플러
70 : 아날로그 디지털 컨버터
80 : 입출력 버퍼

Claims (20)

  1. 미리 정해진 단일 노출 시간 동안 제1 플로팅 확산 영역 및 제2 플로팅 확산 영역에서 생성 및 저장된 광 전하에 대응하는 극저감도 신호를 생성하는 단계;
    상기 단일 노출 시간 동안 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역에 저장하여 고감도 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에 저장하여 저감도 신호를 생성하는 단계를 포함하는 이미지 센싱 장치의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 플로팅 확산 영역은 소정의 커패시턴스를 갖는 로드 커패시터와 연결되는 이미지 센싱 장치의 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 극저감도 신호, 상기 고감도 신호 및 상기 저감도 신호는 하나의 프레임에 대한 HDR(High Dynamic Range) 이미지의 기초가 되는 이미지 센싱 장치의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플로팅 확산 영역을 리셋하여 고감도 리셋 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역을 리셋하여 저감도 리셋 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센싱 장치의 동작 방법.
  5. 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이; 및
    상기 액티브 픽셀 센서 어레이로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하며,
    상기 각 단위 픽셀은 각각이 입사 광에 대응하는 광 전하를 생성하는 제1 광전 변환 소자, 제1 플로팅 확산 영역 및 제2 플로팅 확산 영역을 포함하고,
    상기 각 단위 픽셀은, 미리 정해진 단일 노출 시간 동안 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에서 생성 및 저장된 광 전하에 대응하는 극저감도 신호를 생성하고, 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역에 저장하여 고감도 신호를 생성하고, 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에 저장하여 저감도 신호를 생성하는 이미지 센싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 플로팅 확산 영역은 소정의 커패시턴스를 갖는 로드 커패시터와 연결되는 이미지 센싱 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 각 단위 픽셀은,
    전송 제어 신호에 따라 상기 제1 광전 변환 소자에 축적된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역으로 전송하는 전하 전송 트랜지스터;
    제1 리셋 제어 신호에 따라 상기 제2 플로팅 확산 영역을 전원 전압으로 리셋시키는 제1 리셋 트랜지스터; 및
    제2 리셋 제어 신호에 따라 상기 제1 플로팅 확산 영역과 상기 제2 플로팅 확산 영역을 전기적으로 연결하는 제2 리셋 트랜지스터를 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각 단위 픽셀의 동작 주기는 제1 내지 제9 구간을 포함하고,
    상기 제1 구간에서, 상기 전하 전송 트랜지스터, 상기 제1 리셋 트랜지스터 및 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-온되어, 상기 제1 광전 변환 소자, 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역이 리셋되는 이미지 센싱 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 구간에서, 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-온, 상기 전하 전송 트랜지스터 및 상기 제1 리셋 트랜지스터는 턴-오프되어, 상기 제1 광전 변환 소자, 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역 각각이 입사 광에 대응하는 광 전하를 생성하여 축적하고, 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에서 생성된 광 전하에 대응하는 극저감도 신호가 생성되는 이미지 센싱 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3 구간에서, 상기 제1 리셋 트랜지스터 및 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-온, 상기 전하 전송 트랜지스터는 턴-오프되어, 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역이 리셋되는 이미지 센싱 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제4 구간에서, 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-온, 상기 전하 전송 트랜지스터 및 상기 제1 리셋 트랜지스터는 턴-오프되어, 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역이 리셋된 상태에서의 리셋 성분에 대응하는 저감도 리셋 신호가 생성되는 이미지 센싱 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제5 구간에서, 상기 전하 전송 트랜지스터, 상기 제1 리셋 트랜지스터 및 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-오프되어, 상기 제1 플로팅 확산 영역이 리셋된 상태에서의 리셋 성분에 대응하는 고감도 리셋 신호가 생성되는 이미지 센싱 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제6 구간에서, 상기 전하 전송 트랜지스터는 턴-온, 상기 제1 리셋 트랜지스터 및 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-오프되어, 상기 제1 광전 변환 소자에 축적된 광 전하가 상기 제1 플로팅 확산 영역으로 전달되는 이미지 센싱 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제7 구간에서, 상기 전하 전송 트랜지스터, 상기 제1 리셋 트랜지스터 및 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-오프되어, 상기 제1 플로팅 확산 영역에 저장된 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하에 대응하는 고감도 신호가 생성되는 이미지 센싱 장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제8 구간에서, 상기 전하 전송 트랜지스터 및 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-온, 상기 제1 리셋 트랜지스터는 턴-오프되어, 상기 제1 광전 변환 소자에 축적된 광 전하가 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역으로 전달되는 이미지 센싱 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 제9 구간에서, 상기 제2 리셋 트랜지스터는 턴-온, 상기 전하 전송 트랜지스터 및 상기 제1 리셋 트랜지스터는 턴-오프되어, 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에 저장된 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하에 대응하는 저감도 신호가 생성되는 이미지 센싱 장치.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 각 단위 픽셀은,
    상기 제1 광전 변환 소자로 입사되는 광을 집광하는 제1 마이크로 렌즈; 및
    상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역으로 입사되는 광을 집광하는 제2 마이크로 렌즈를 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
  18. 제5항에 있어서,
    상기 각 단위 픽셀은,
    상대적인 전위 장벽을 낮추어 상기 제1 광전 변환 소자에 축적된 광 전하가 오버플로우(overflow)되지 않도록 제어하는 드레인 트랜지스터를 더 포함하는 이미지 센싱 장치.
  19. 복수의 단위 픽셀들을 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이; 및
    상기 액티브 픽셀 센서 어레이로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하며,
    상기 각 단위 픽셀은, 각각이 입사 광에 대응하는 광 전하를 생성하는 제1 광전 변환 소자, 제1 플로팅 확산 영역 및 제2 플로팅 확산 영역을 포함하고, 미리 정해진 단일 노출 시간 동안 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역이 생성 및 저장한 광 전하에 대응하는 극저감도 신호를 생성하고, 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자가 생성한 광 전하에 대응하는 저감도 신호 및 고감도 신호를 생성하는 이미지 센싱 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 각 단위 픽셀은, 상기 고감도 신호는 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역에 저장하여 생성되고, 상기 저감도 신호는 상기 단일 노출 시간 동안 상기 제1 광전 변환 소자에서 생성된 광 전하를 상기 제1 플로팅 확산 영역 및 상기 제2 플로팅 확산 영역에 저장하여 생성되는 이미지 센싱 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013172204A (ja) * 2012-02-17 2013-09-02 Canon Inc 光電変換装置の駆動方法
WO2017169754A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013172204A (ja) * 2012-02-17 2013-09-02 Canon Inc 光電変換装置の駆動方法
WO2017169754A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113382187A (zh) * 2020-03-10 2021-09-10 爱思开海力士有限公司 图像传感器及包括其的拍摄设备

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